搜索
《液压传动》教案教研室：授课教师：课程名称《液压传动》课次主要教学内容学时分配第一讲液压传动概述液压传动的工作原理液压传动系统的组成液压传动的特点教学目的深入掌握液压传动基本原理、主要参数和基本组成。了解液压传动的特点。教学重点重点掌握液压传动基本原理、主要参数和基本组成。教学难点无教学方法案例教学法拟留作业见本讲教案授课总结液压传动是一种以液体为工作介质，以液体的压力能进行运动和动力传递的传动方式。§1-1液压传动的工作原理■为什么液压千斤顶能顶起汽车？■简化的分析模型（1）、力的传递分析：要顶起汽车重量G液体需要建立的压力：p=G/A1，其中，A1=41πD2要建立顶起汽车重量的压力所需的外力：F=PA2,其中，A2=41πd2由上可得：G/F=A1/A2=(D/d)2或F=(d/D)2G（2）、运动的传递分析：s1A1=s2A2或q1=v1A1=v2A2=q2=Q（3）、能量的传递分析：GV2=pq=FV1（3）、重要结论：密封容积中的液体不仅可以传递力，还可以传递运动。力的传递遵照帕斯卡原则。运动的传递遵照容积变化相等的原则。■两个重要概念压力：压力决定于负载。流量：速度取决于流量。§1-2液压系统的组成■动力元件：将机械能转换为液压能。如液压泵。■执行元件：将液压能转换为机械能。如液压缸、液压马达。■控制元件：控制系统压力、流量和方向。如压力阀、流量阀、方向阀等。■辅助元件：保证系统正常工作。如油箱、过滤器、管件等。■传动介质：递力和运动。如液压油。机械能机械能液压能转换转换§1-3液压传动的特点及应用■主要优点传递功率大。无级调速。传动平稳。操控方便，易于实现自动控制、过载保护。标准化、系列化、通用化程度高。■主要缺点效率较低、可能泄漏污染。工作性能易受温度变化的限制。造价较高。液压故障诊断技术要求高，液体介质污染控制较复杂。不能得到严格的传动比。■应用举例（1）、工程机械（2）、富浪牌4RZ-1型联合收割机-液压式割台升降（3）、塑料机械——注塑机（4）、飞机起落架”思考题：•1-1液压传动由哪五部分组成？各部分作用是什么？•1-2液压传动的两个重要概念是什么？教研室：授课教师：课程名称《液压传动》课次主要教学内容学时分配第二讲液压传动的流体力学基础液压油液体静力学液体动力学液体流动时的压力损失小孔流量气穴现象和液压冲击教学目的1、重点掌握粘度的物理意义、度量单位以及影响粘性的因素。2、重点掌握静压力方程、连续性方程、伯努利方程及其应用。3、了解压力损失、流量损失、液压冲击、空穴现象产生的原因及防止措施。教学重点重点掌握粘度的物理意义、度量单位以及影响粘性的因素。重点掌握静压力方程、连续性方程、伯努利方程及其应用。教学难点无教学方法课堂讲授与课外作业相结合。拟留作业见本讲教案授课总结§2-1液压油液压油的功能：传递能量和信号；润滑；散热；防锈；密封摩擦副中的间隙；传输、分离和沉淀非可溶性污染物等。■液压油的物理性质（1）、密度：单位体积液体的质量。ρ=m/V（kg/m3）（2）、可压缩性：液压油体积弹性模量Κ＝（1.2～2）109Pa。其可压缩性为钢的100～170倍的。（3）、粘性：液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这种特性称为液体的粘性。牛顿的液体内摩擦定律：F=μAdu/dyτ=μdu/dy其中：μ为比例常数，即动力粘度。液体的粘性用动力粘度、运动粘度、相对粘度来度量。■粘性的度量（1）、粘度：度量粘性大小的物理量。动力粘度：表征液体粘性的内摩擦系数。μ=(F/A)/(du/dy)运动粘度：ν=μ/ρ，无明确的物理意义,工程实际中常用。ISO规定统一采用运动粘度来表示油液的粘度级。单位：1m2/s=106cSt(厘斯)。我国的液压油以40℃时运动粘度中心值（以mm2/s计）为粘度等级标号，即牌号。例如，牌号为L—HL22的普通液压油在40℃时运动粘度的中心值为22mm2/s。相对粘度：又称条件粘度，我国采用恩氏粘度（°E）。（2）、粘温特性：粘度随着温度升高而显著下降的特性。（3）、粘压特性：粘度随压力升高而变大的特性。■液压油的选用和分类（1）、对液压油液的选用和要求合适的粘度和良好的粘温特性。良好的化学稳定性。良好的润滑性能。质地纯净。对金属和密封件有良好的相容性。抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，抗锈性好。流动点和凝固点低，闪点和燃点高，经济性好。（2）、液压油液的分类我国液压油种类多，主要分矿油型、含水型、合成型。§2-2液体静力学基础■液体静压力及其特性（1）、液体的静压力：静止液体内某点单位面积上所受到的法向力。p=limΔF/ΔA（ΔA→0）若在液体的面积A上所受的作用力F为均匀分布时，静压力可为:p=F/A（2）、液体静压力的特性：（a）、液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。（b）、液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。（3）、压力的表示方法及单位绝对压力：以绝对真空为基准进行度量。相对压力：以大气压为基准进行度量。真空度：绝对压力不足于大气压力的那部分压力值。绝对压力=大气压力+相对压力真空度=大气压力-绝对压力压力单位：帕Pa(N/m2)1MPa＝106Pa■液体静力学基本方程（1）、静压力基本方程式：（2）、静压力基本方程式说明：●压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压力ρgh。●液体内的压力与液体深度成正比。●离液面深度相同处各点的压力相等，组成等压面，为水平面。ghpp0§2-3液体动力学基础■几个基本概念理想液体：既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体。恒定流动：液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动。过流截面：液体在管道流动时，垂直于流动方向的截面称为过断流面。流量：单位时间内通过某通流截面的液体的体积。q=vA(m3/s或L/min）平均流速:单位通流截面通过的流量。层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状的流动状态。紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。雷诺数：判断流动状态的无量纲数。雷诺实验表明，真正决定液流流动状态的是用管内的平均流速v、液体的运动粘度、管径d。即：Re＝vd/υ。液流紊流转变为层流时的雷诺数称临界雷诺数，记为Rec。■连续性方程根据质量守恒定律，在dt时间内流入截面A1的质量应等于流出截面A2的质量。ρv1A1dt＝ρv2dA2dtV1A1＝q1=V2A2＝q2=Q■伯努利方程（1）、理想伯努利方程液体在管内作恒定流动，任取截面1、2，有：p1+ρgz1+1/2ρv12=p2+ρgz2+1/2ρv22（2）、实际伯努利方程p1+ρgz1+1/2ρv12=p2+ρgz2+1/2ρv22+ρghw§2-4液体流动时的压力损失■沿程压力损失液体在直管中流动的压力损失。■局部压力损失液体流经弯管、接头、截面突变、阀口及滤网等局部障碍时的压力损。■管路系统的总压力损失§2-5小孔流量通过薄壁小孔的流量：Q＝CqA/2p通过细长小孔的流量：22vdlpf22vprpldQ1284ppp§2-6气穴现象和液压冲击■气穴现象在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压，原溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡的现象，称为气穴现象。■液压冲击在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。思考题：•2-1油液的粘性指什么？常用的粘度表示方法有哪几种?说明粘度的单位。•2-2某种液压油在温度为50℃时的运动粘度为32mm2/s，密度为900kg／m3。试求其动力粘度。•2-3某油液的动力粘度为4.9×109Ns/m2，密度为850kG/m3，求该油液的运动粘度为多少?•2-4图2—50中，立式数控加工中心主轴箱自重及配重W为8×l04N，两个液压缸活塞直径D=30mm，问液压缸输入压力p应为多少MPa才能平衡？教研室：授课教师：课程名称《液压传动》课次主要教学内容学时分配第三讲液压泵与液压马达液压泵概述齿轮泵叶片泵柱塞泵液压马达6学时教学目的掌握液压泵、液压马达的工作原理、主要性能参数、图形符号、特点等。教学重点液压泵、液压马达的工作原理、主要性能参数。教学难点液压泵、液压马达的工作原理。教学方法实验教学与讲授相结合。拟留作业见本讲讲义。授课总结§3-1液压泵概述液压泵是一种能量转换装置，它将机械能转换为液压能。■液压泵基本工作原理（1）、工作原理（以单柱塞泵为例）组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。（2）、液压泵正常工作的必要条件●有周期性变化的密闭容积。容积由小变大—吸油，由大变小—压油；●具有相应的配流机构；■液压泵的主要性能参数（1）、液压泵的压力工作压力P：泵工作时的出口压力。大小取决于负载。额定压力Pn：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。（2）、液压泵的排量、流量排量V：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积。常用单位为cm3/r。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。理论流量qt：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，qt=nV，单位为m3/s或L/min。实际流量q：泵在单位时间内实际排出的油液体积。q=qt-Δq。额定流量qn：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。（3）、泵的功率输入功率Pr：驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，Pr=Tω输出功率P：泵输出液压功率，P=pq（4）、泵的效率容积效率：ηv=q/qt=（qt-Δq）/qt机械效率：ηm=T/Tr总效率：η=P/Pr=pq/Tω=ηvηm（5）、泵的转速：额定转速n：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。最低转速nmin：正常运转允许的最低转速。■液压泵的分类及职能符号按结构形式分为：齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。按排量能否变量：定量泵和变量泵。§3-2齿轮泵■外啮合齿轮泵结构和工作原理（1）、结构组成（2）、工作原理两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。V=2πzm2B其中：z—齿数，m—齿轮模数，B—齿宽■外啮合齿轮泵的结构特点（1）、困油现象与卸荷措施困油现象产生的原因：齿轮重迭系数ε＞1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，随齿轮转动其大小发生变化。l—壳体2—主动齿轮3—从动齿轮困油现象的危害：闭死容积由大变小时油液受挤压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽。使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。（2）、泄漏与间隙补偿措施齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏占80％—85％。端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。（3）、径向力不平衡液压径向力的平衡措施之一：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。■内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵:渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵。（1）、工作原理一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分1—吸油腔2—压油腔3—隔板割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。（2）、特点无困油现象，流量脉动小，噪声低。§3-3叶片泵■双作用叶片泵（1）、结构组成：定子、转子、叶片、左、右配流盘、传动轴等。（2）、工作原理由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶