搜索
授课人：培训班名称：铁路大型养路机械司机转岗培训课题机械车液压、气动系统教学目的与教学要求目的：熟悉机械车液压元件的功能；了解气动系统组成及基本作业原理。要求：此教案让学员熟悉机械车液压元件的功能；了解气动系统组成及基本作业原理。教学重点与教学难点重点：液压系统、液压泵的工作原理、液压马达的工作原理、气缸、气动控制装置的特、气动回路的组成。难点：液压系统、液压泵的工作原理、液压马达的工作原理、气缸、气动控制装置的特、气动回路的组成。课型理论课课时分配讲授360分钟其他合计360分钟教学方法、手段（教具）1、方法：讲授法、示范法。2、手段：多媒体课件教学过程（教学步骤与内容）【一、组织教学】:引导学生进入学习状态。【二、导入新课】:通过常用液压原件引入课题.【三、讲授新课】液压系统液压系统是捣固车很重要的组成部分。液压传动相对于其他传动形式，具有结构简单、布局紧凑、输出能量大，体积小、反应灵敏，可进行无级调速、容易实现自动控制及过载保护、传动平稳、安全可靠、重量轻、寿命长、更换容易等优点。液压系统是由各种不同功能的液压元件组成的。液压元件可以分为动力元件、控制元件、辅助元件和液压油五大部分。动力元件：将机械能转变为液压能输出的元件，统称为液压泵。控制元件：控制元件有控制压力元件，如减压阀、溢流阀；流量控制元件，如节流阀、伺服阀；方向控制元件，如电磁阀等。控制元件能够控制液压系统所需要的力、速度、运动方向，使液压系统工作协调、平稳、可靠，组成液压系统的控制环节。执行元件：执行元件是将液压能转变为机械能，驱动机械机构运动，是液压系统输出力的环节，如液压油缸、液压马达。辅助元件：辅助元件是指各种管路及管接件、油箱、蓄能器、过滤器等。辅助元件是液压系统工作油液的储存、过滤和连通等的辅助件。液压油：液压油是液压系统传递能量的工作介质，液压油还能把系统中产生的热量带走，通过散热器传到大气中.08-32型捣固车的整个液压系统由以下液压回路组成：1油泵及振动油马达回路2捣固装置升降及捣固镐夹持液压回路。3捣固装置横移及夯拍器升降液压回路。4起拨道装置及作业走行油马达液压回路。1.液压泵的工作原理液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵图6-2为一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使a的密封容积大小发生周期性的交替变化。当a由小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油；反之，当大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流人系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输人的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。6-2液压泵工作原理1一偏心轮；2—柱塞；3—缸体；4弹簧；5、6一单向阀2.液压泵的特点单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点。1.具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。这是容积式液压泵的一个重要特性。2.油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。3.具有相应的配油机构，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油机构也不相同。图6—2中的单向阀5、6就是配油机构。容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为压油腔。吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力吸油高度过高或吸油管路阻力太大，会使吸油腔真空度过高而影响液压泵的自吸能力，压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失，从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关。但排油压力会影响泵的内泄露和油液的压缩量，从而影响泵的实际输出流量，所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而降低。液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类;按结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。3.液压泵的主要性能参数(1)压力工作压力。液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。额定压力。液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。最高允许压力。在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力。（2）排量和流量④排量Vo液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量可调节的液压泵称为变量泵；排量为常数的液压泵则称为定量泵。⑤理论流量q理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况下，在单位时间内所排出的液体体积的平均值。显然，如果液压泵的排量为V，其主轴转速为n，则该液压泵的理论流量为q=Vn③实际流量q。液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量实际流量等于理论流量qi减去泄漏流量q，即q=qi-q④额定流量qn。液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。(3)功率和效率液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。积损失。容积损失是指液压泵流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量，其主要原因是由于液压泵内部高压腔的泄漏、油液的压缩及在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液黏度大及液压泵转速高等原因而导致油液不能全部充满密封工作腔。液压泵的容积损失用容积效率来表示。容积效率η等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量qi之比，即ηqqi=qiqqi1qqi因此液压泵的实际输出流量q为q=qiη=Vnη式中F——液压泵的排量（m3/r)；n——液压泵的转速（r/s)。液压泵的容积效率随着液压泵工作压力的增大而减小，且随液压泵的结构类型不同而异，但恒小于1。②机械损失。机械损失是指液压泵在转矩上的损失。液压泵的实际输入转矩T0总是大理论上所需要的转矩Tī，其主要原因是由于液压泵体内相对运动部件之间因机械摩擦而引起的摩擦转矩损失以及液体的黏性而引起的摩擦损失。液压泵的机械损失用机械效率表示机械效率等于液压泵的理论转矩Ti与实际输入转矩T0之比，设转矩损失为T，则液压泵的机械效率为ηm=TiTo=11TTi(4)液压泵的功率①输人功率pi。液压泵的输人功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率，当输人转矩为T0，角速度为w时，有Pi=T0w②输出功率P0液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差p和输出流量q的乘积，即P=pq式中p—液压泵吸、压油口之间的压力差（N/m2）q—液压泵的实际输出流量（m3/s）P—液压泵的输出功率（Nms或W）在实际的计算中，若油箱通大气，液压泵吸、压油的压力差往往用液压泵出口压力p代入。（5）液压泵的总效率液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与其输人功率的比值，即ηPpipqT0wpqiηvTiwηmηvηm式中，pqi/w为理论输人转矩Ti。由式可知，液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积，所以液压泵的输人功率也可写为Pi=pqη4.液压泵分类液压泵分类按液压系统中常用的泵结构分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪声小、作压力和容积效率比齿轮泵髙、结构比齿轮泵复杂。柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用于大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等。选择液压泵的原则是：根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。一般来说，由于各类液压泵各自突出的特点，其结构、功用和动转方式各不相同，因此应根据不同的使用场合选择合适的液压泵。一般在机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵；而在筑路机械、港口机械及小型工程机械中往往选择抗污染能力较强的齿轮泵；在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。叶片泵是用叶片组成密封容积空间，在转子转动过程中容积发生变化，从而实现吸油-排油过程。叶片泵分单作用式和双作用式两大类，单作用式叶片泵为变量泵，双作用式叶片泵为定量泵。定量泵除单泵外，还有双联、多联、双级定量泵等多种形式，变量泵也有限压式、稳流式变量泵等形式。图6—5为大型养路机械上使用的T6DC型双联叶片泵的结构。T6DC型双联叶片相当于两个单级作用叶片泵的组合。泵的两套转子、定子和配油盘等装—个泵体内。泵体有一个公共吸油口，两个单独的排油口。两个叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转。两个泵的流量按需要选择。图6-5T6DC型双联叶片泵结构后端盖；2-后配油盘；3-泵体；4-转子；5-叶片；6-定子；7-前配油盘；8-轴承；9-前端盖；10-传动轴双联叶片泵的流量可以分开使用，也可以合并使用。当运动部件在高速轻载运行时，可由两个泵同时供给低压油；在重载慢速时，可由高压小流量泵单独供油，而大流量泵卸荷。采用双联叶片泵可以节省功率损耗，减少油液发热，提高系统的总效率，所以得到广泛的应用二、液压马达1.液压马达分类液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也可作液压泵用。从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。这是由于液压泵与液压马达具有同样的基本结构要素：密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对各自的性能要求也不一样，所以同类型的液压马达和液压泵之间，仍存在许多差别。(1)动力不同液压马达是靠输入液体压力来启动工作的，而液压泵是由电动机等其他动力装置直接带动的，因此结构上有所不同。液压马达容积密封必须可靠，为此叶片式马达叶片根部设有预压弹簧，使叶片始终贴紧定子，以保证马达顺利启动。(2)配流机构液压马达有正、反转要求，所以配流机构是对称的，进、出油口孔径相等。而液压泵一般是单向旋转，其配流机构及卸荷槽不对称，进油口孔径都比出油口大。(3)自吸性能差异液压马达依靠压力油工作，不需要有自吸能力，而液压泵必须有自吸能力。如轴向柱塞泵改成液压马达时，柱塞回程弹簧不需要安装，但在实际应用中，为防止柱塞脱空，加一定背压为好。(4)防止泄漏形式不同液压泵常采用内泄漏形式，内部泄漏口直接与液压泵吸油口相通而液压马达是双向运转、髙之低压油口互相变换，当用出油口节流调速时，产生背压，使内泄漏孔压力增高，很容易因压力冲击损坏密封圈。所以，若用液压泵作液压马达时，应采用外泄漏式结构。(5)容积效率不同液压马达容积效率比较低，所以，液压马达的转速不宜过低，即供油的流量不能太低。(6)液压马达启动转矩大为使启动转矩与工作状态尽量接近，要求其转矩脉动要小，内部摩擦要小，齿数、叶片数、柱塞数应比相应的液压泵多。液压马达轴向间隙补偿装置的压紧力比液压泵小，以减小摩擦。由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点，使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。液压马达按其额定转速分为高速和低速两大类，额定转速高于500r/min的属于高速马达，额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。高速液压马达的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。通常高速液压马达的输出转矩不大（仅几十牛顿•米到几百牛顿•米），所以又称为高速小转矩液