1.5 常见故障及排除（教案）《液压与气动综合实训》（教科版）同步精品课堂

《液压与气动综合实训》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.5 常见故障及排除 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 职高学生在学习 “液压执行系统常见故障及排除” 课程时，具备一定基础但也面临挑战。此前，他们已接触基础机械知识，对液压执行元件的外观和基本功能有初步认识，这有助于理解课程中相关元件故障内容 。然而，液压传动组成及特点、液压冲击与空穴现象等抽象概念，超出其直观认知范围，理解起来困难较大。在技能方面，学生动手积极性高，对常见故障排查实操有热情，但逻辑思维尚不完善，分析复杂故障原因时，难以系统梳理各元件关联及可能因素，需要教师多引导、多实践，强化其知识与技能掌握。 背景分析 在现代工业生产中，液压执行系统广泛应用于各类机械设备，从工厂流水线的自动化操作，到建筑施工设备运行，都离不开它。掌握其常见故障及排除方法，对职高学生未来就业意义重大。从课程体系来看，这节课是对前期液压基础知识的深化拓展。此前学生虽接触过简单液压原理，但面对实际故障场景仍显力不从心。而液压冲击与空穴现象等知识，不仅是理解故障成因的关键，更是提升学生专业素养的重要部分。通过学习，学生能从理论走向实践，为投身工业一线筑牢根基，适应行业对技能型人才的需求。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养对液压技术领域的浓厚兴趣，主动关注液压执行系统在工业生产中的应用和发展动态； 养成严谨认真、实事求是的工作态度，在故障排查和维修过程中，严格遵守操作规范，注重细节，确保工作质量。 准确阐述液压传动的组成部分，详细说明各部分的功能及在系统中的作用； 明确列举常见的液压执行元件和控制元件； 全面识别液压执行系统的常见故障，并能详细分析每种故障可能存在的原因。 系统且有条理地分析故障原因，制定合理的故障排查方案； 独立完成对液压执行系统常见故障的排除操作，确保系统恢复正常运行； 能够绘制简单的液压系统原理图，标注各元件名称和功能。 学习任务 描述 全面识别液压执行系统的常见故障，并能详细分析每种故障可能存在的原因 准确阐述液压传动的组成部分 明确列举常见的液压执行元件和控制元件 独立完成对液压执行系统常见故障的排除操作 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 液压执行系统常见故障及原因分析 教学难点 系统故障综合分析 教学难点突破方法 引入大量实际的液压执行系统故障案例，涵盖不同类型的故障和多种可能的原因。在课堂上，组织学生对案例进行深入分析，引导学生从故障现象出发，逐步排查可能的故障点，讨论每个故障点的判断依据和排查方法 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《液压与气动综合实训》，主编：陆勇星，2024年7月第1版；科学出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 任务引入：全面识别液压执行系统的常见故障，并能详细分析每种故障可能存在的原因 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 一、常见故障 液压执行系统发生故障存在的原因是多方面的，可能是机械结构出现问题，也有可能是电路、液压回路方面出现问题，总之遇到问题首先要保持冷静的头脑，然后逐一进行仔细的分析、推敲，最终找出故障所在，解决问题。常见故障有：油压过低、液压缸运动速度过快或过慢、PLC程序无法下载、液压缸行程无法控制等。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 2、 液压传动组成及特点 液压传动以液压油为工作介质，利用高压的液体经由机控元件完成运动与动力的传递与转换，以实现各种机械传动和自动控制的传动形式，其特点是工作平稳、输出力大质量小、有污染、传动效率低、成本较高。液压传动系统主要由以下四部分组成：动力元件、执行元件、控制元件以及辅助元件。 动力元件主要是指液压泵，液压泵又分为单向定量泵、单向变量泵、双向定量泵和双向变量泵，具体如图 1.39 所示。 执行元件是指液压传动系统最终的输出负载，如液压缸、液压马达、工作台、机械结构等。 控制元件又分为方向控制、压力控制、流量(速度)控制元件。 除上述动力元件、执行元件、控制元件以外的元件统称为辅助元件，如油箱、油管、过滤器、蓄能器、液压油等。 主要讲解液压传动组成及特点。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 四、液压冲击与空穴现象 在液压系统中，当回路突然关闭或换向时，会产生急剧的压力升高，这种现象称为液压冲击。造成液压冲击的主要原因是液压速度的急剧变化、高速运动工作部件的惯性力和某些液压元件的反应动作不够灵敏。产生液压冲击时，系统中的压力瞬间就要比正常压力大好几倍，特别是在高压、大流量的情况下，极易引起系统的振动、噪声，甚至会导致导管或某些液压元件的损坏。这样既影响了系统的工作质量，又会缩短系统的使用寿命。避免液压冲击的主要办法是避免液流速度的急剧变化。延缓速度变化的时间，能有效地防止液压冲击，如将液动换向阀和电磁换向间联用可减少液压冲击，这是因为液动换向阀能把换向时间控制得慢一些。 在液流中，当某点压力低于液体所在温度下的空气分离压力时，原来溶于液体中的气体会分离出来而产生气泡，这种现象称为空穴现象，当压力进一步减小直至低于液体的饱和蒸气压时，液体就会迅速汽化形成大量蒸气气泡，使空穴现象更为严重，从而使液流呈不连续状态。如果液压系统中发生了空穴现象，液体中的气泡随着液流运动到压力较高的区域时，一方面，气泡在较高压力作用下将迅速破裂，从而引起局部液压冲击，造成噪声和振动；另一方面，由于气泡破坏了液流的连续性，降低了油管的通油能力，造成流量和压力的波动，使液压元件承受冲击载荷，因此影响了其使用寿命。 同时气泡中的氧也会腐蚀金属元件的表面，这种因发生空穴现象而造成的腐蚀称为汽蚀。在液压传动装置中，汽蚀现象可能发生在液压泵、管路以及其他具有节流装置的地方，特别是液压泵装置(这种现象最为常见)。为了减少汽蚀现象，应使液压系统内所有点的压力均高于液压油的空气分离压力。例如，应注意液压泵的吸油高度不能太大，吸油管径不能太小(因为管径过小就会使流速过快，从而造成压力降得很低)，液压泵的转速不要太高，管路应密封良好，油管出口应没入油面以下等，总之应避免流速的剧烈变化和外界空气的混入。汽蚀现象是液压系统产生各种故障的原因之一，特别在高速、高压的液压设备中更应注意这一点。 教师根据课本内容讲解液压冲击与空穴现象。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 四、液压执行元件 液压缸可分为单作用液压缸和双作用液压缸两类，如图1.44所示。双作用液压缸又可分为单杆型、双杆型两种。本书介绍的主要是双作用液压缸单杆型，其结构和工作原理如图 1.45 和图 1.46 所示。 液压缸有两个重要的参数，分别是压力p与速度，其计算公式如下: 式中，F为驱动力；A为圆形面积πd2/4；Q为输入流量；W为外界负载。当进油管与回油管直接相连时称为差动缸，此回路称为差动回路,其特点是速度快，输出力小。 图1.47中，p为输入压力，Q为输入流量，Q’为输出流量，A1为圆形面积(πD2/4)，A2为环形面积(πD2/4-πd2/4)，D为活塞直径，d为活塞杆直径，v3为活塞杆输出速度，F3为驱动力。 五、液压控制元件 液压控制又分为方向控制、压力控制、流量(或速度)控制。最简单的方向控制阀为单向阀，其工作原理为单方向导通(简化画法从左往右看)，反方向截止，如图 1.48所示。 此外还有液控单向阀，其工作原理为单向导通(简化画法从右往左看)，另一方向由液压支路C控制，如图1.49所示。换向阀一般是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关断或改变油液流动方向的,其命名方式为几位几通换向阀,如图 1.50所示。 位指的是阀芯所处的位置，通指的是进、出油管数量。本书中P代表进油管，T代表回油管，A、B 分别代表接入执行元件两侧的油管。换向阀的驱动方式有很多，如手动、机械动、电磁动、弹簧、液压动等，其简化画法如图1.51所示。 压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀、增压器等。溢流阀分为直动与先导式两种，其作用分别是作为安全阀使用和作为溢流阀使用，直动式溢流阀如图1.52所示，其工作原理如下:当pI≧pS时，不通;当pI≦pS时，不通。其中，pI为输入压力，pS为溢流阀设定压力值。 当多个溢流阀并联连接时，其油管中的最高压力取决于压力值设置最小的，这样即可实现油路中的多级压力控制，如图1.53所示，A、B两溢流阀依次与100MPa溢流阀并联，其油管中最高压力设置值为 3MPa。 图 1.54 所示为直动式减压阀结构，其工作原理如下:当pI≧pS时，pO=pS;当pI≦pS时，pO=pI；总之：pO≦pS。因此不管减压阀输入压力为多少，其输出管路的油压永远小于减压阀设定的压力值。顺序阀结构如图 1.55所示，顺序阀的功能是控制执行元件，即定位缸与夹紧动作的先后顺序，一般的顺序是先定位，后夹紧。平衡阀结构如图 1.56 所示，由于该阀体起到平衡的作用，因此名为平衡阀，其简化画法与顺序阀基本一致，不同之处是引压位置不同。 教师讲解液压执行元件和控制元件，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：列举三种液压执行系统常见故障及排除方法。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 在这堂液压执行系统常见故障及排除课程中，我们全面梳理了关键知识。大家深入认识了液压传动的组成及特点，明晰了执行元件与控制元件的作用。通过学习，了解到液压冲击与空穴现象会引发故障。针对常见故障，如液压缸爬行、系统压力不足等，分析了可能存在的原因，像元件磨损、油液污染、管路泄漏等，并掌握了相应的排除方法。希望同学们课后多回顾总结，将知识内化为自身技能，为日后在液压相关领域的学习和工作积累宝贵经验，能够快速且准确地应对实际中的液压系统故障。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） (1)简述空穴现象的概念、危害及预防措施。 (2)分析液压系统中系统压力过高的可能原因及排除方法。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在本次 “液压执行系统常见故障及排除” 教学中，有得有失。成功之处在于，通过实际案例展示常见故障，激发了学生的学习兴趣，在故障排查实操环节，学生参与度高，动手能力得到一定锻炼。但教学中也暴露出问题，讲解液压冲击与空穴现象这类抽象知识时，部分学生面露困惑，反映出教学方式的直观性不足。在分析复杂故障原因时，学生难以构建系统思维，关联各知识点。后续教学需增加动画、模型演示，强化知识的可视化呈现，多组织小组讨论，引导学生梳理思路，以提升教学成效，助力学生更好掌握这门关键课程。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$