2022年机械基础教案九 .pdf

云南省工业高级技工学校机械基础 教案班级数控专业（高中）班授课时间第 13 周，第 7778 学时课题第九章 液压传动的基本概念91 液压传动原理及其系统的组成教案目的掌握液压传动的基本原理、液压传动的特点、液压传动的组成教案重点和 难 点重点：液压传动的基本原理及组成授课方法讲授使用教具挂图教案时间安排0.5 学时0.5 学时0.5 学时0.5 学时课堂活动计划和内容第九章 液压传动的基本概念91 液压传动原理及其系统的组成一、概述二、液压传动原理三、液压传动系统的组成四、液压元件的图形符号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页第九章 液压传动的基本概念91 液压传动原理及其系统的组成一、概述液压传动是以液体（通常是油液）作为工作介质，利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。将机械能转换为液体的压力能将压力转换成机械能液压传动与机械传动、电气传动相比较，具有以下优点：（1）易于在较大的速度范围内实现无级变速。（2）易于获得很大的力或力矩，因此承载能力大。（3）在功率相同的情况下，液压传动的体积小，质量轻，因而动作灵敏，惯性小。（4）传动平稳，吸振能力强，便于实现频繁换向和过载保护。（5）操纵简便，易于采用电气、液压联合控制以实现自动化。（6）由于采用油液为工作介质，液压传动系统的一些部（零）件之间能自行润滑，使用寿命长。（7）液压元件易于实现系列化、标准化、通用化，便于设计、制造，有利于推广应用。液压传动亦存在如下缺点：（1）液压元件的制造精度和密封性能要求高，加工和安装都比较困难。（2）泄漏难以避免，并且油液有一定的可压缩性，因此，传动比不能恒定，不适用于传动比要求严格的场合。（3）泄漏引起的能量损失（称容积损失），是液压传动中主要的能量损失，此外油液在管道中受到的阻力及机械摩擦等也会引起一定的能量损失，致液压传动的效率较低。（4）油液和黏度随温度而变化，当油温变化时会直接影响传动机构的工作性能。此外，在低温条件或高温条件下采用液压传动有较大的困难。（5）油液中渗入空气时，会产生噪声，容易引起振动和爬行（运动速度不均匀），影响传动的平稳。（6）维修保养较困难，工作量大。当液压系统产生故障时，故障原因不易查找，排除较困难。二、液压传动原理如图 91 所示为液压千斤顶的工作原理。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页三、液压传动系统的组成由图 91 所示为液压千斤顶可以看出，液压系统除工作介质油液外，一般下列四个部分组成。（1）动力部分将原动机的机械能转换为油液的压力能。能量转换元件为液压泵。（2）执行部分将液压泵的油液压力能转换为带动工作机构的机械能。执行元件有液压缸和液压马达。（3）控制部分用来控制和调节油液的压力、流量和流动方向。控制元件有各种压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等。（4）辅助部分将前面三部分连接在一起、组成一个系统，起贮油、过滤、测量和密封等作用。如图 92 所示机床工作台液压传动系统精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页四、液压元件的图形符号P229页 附表 3 常用液压元件图形符号（GB/T 786.11993摘录）作业 P166 14 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页云南省工业高级技工学校机械基础 教案班级数控专业（高中）班授课时间第 14 周，第 7980 学时课题92 液压传动系统的流量和压力教案目的掌握流速、流量及运动速度的基本计算；液流的连续性和压力的形成、传递原理教案重点和 难 点重点：液流的连续性和压力的传递原理授课方法讲授使用教具挂图教案时间安排0.5 学时0.5 学时1 学时课堂活动计划和内容92液压传动系统的流量和压力一、流量和平均流速1、流量2、平均流速3、活塞（或液压缸）的运动速度二、液流的连续性三、液压系统中压力的形成及传递1、压力的概念2、液压系统及元件的公称压力3、静压传递原理4、液压传动系统中压力的建立精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页92 液压传动系统的流量和压力一、流量和平均流速液压传动是依靠密封容积的变化，迫使油液流动来传递运动的。为此，需要了解有关油液流动的基本概念和规律。流量和平均流速是描述油液流动时的两个主要参数。1、流量单位时间内流过管路或液压缸某一截面的油液体积称为流量。q =V/t2、平均流速油液通过管路或液压缸的平均流速. u=q/A 3、活塞（或液压缸）的运动速度活塞（或液压缸）的运动是由于流入液压缸的油液迫使密封容积增大所导致的结果，因此其运动速度与流入液压缸的油量有关。 q =AH/t u=H/t=q/A 由上式可得出如下结论：（1）活塞（或液压缸）的运动速度等于液压缸内油液的平均流速。（2）活塞（或液压缸）的运动速度仅与活塞（或液压缸）的有效作用面积和流入液压缸中油液的流量有关，与油液的压力p 无关。（3）活塞（或液压缸）的有效作用面积一定时，活塞（或液压缸）的运动速度，决定于流入液压缸中油液的流量，改变流量就能改变运动速度。二、液流的连续性理想液体（不可压缩的液体）在无分支管路中作稳定流动时，通过每一截面的流量相等，这称为液流连续性原理。油液的可压缩性极小，通常可视作理想液体。如图 94 所示计算活塞速度：1）柱塞泵排出的流量2）根据液流连续性原理，Q1=Q2 3）同理，管路内的流量，管路内油液的平均流速三、液压系统中压力的形成及传递精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页1、压力的概念油液压力是由油液的自重和油液受到外力作用所产生的。在液压传动中，与油液受到的外力相比，油液的自重很小，可忽略不计。如图 95 所示油液压力的形成P=F/A 2、液压系统及元件的公称压力如表 92 所示3、静压传递原理静止油液的压力具有下列特性：（1）静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等，这个压力称为静压力；（2）液体静压力的方向总是作用在内法线方向上；（3）密闭容器内静止油液中任意一点的压力如有变化，其压力的变化值将传递给油液的各点，且其值不变。这称为静压传递原理，即帕斯卡定理。P1=F1/A1= P2=F2/A2 例 92 如图所示计算千斤顶的液压缸能顶起多重的重物? P161页1)油腔 3 内油液的压力P=F/A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页2)活塞 2 向上的推力F=PA 3)能顶起重物的重量G=F2=4.92 10 N 4、液压传动系统中压力的建立在液压传动中工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。注意：负载包括：有效负载、无效负载（如摩擦力）以及液体的流动阻力。理想液体的伯努利方程作业：P166页 59 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页云南省工业高级技工学校机械基础 教案班级数控专业（高中）班授课时间第 14 周，第 8182 学时课题93 液压传动系统的压力、流量损失和功率计算教案目的掌握压力损失的类型和计算；流量损失和功率计算。教案重点和 难 点重点：压力和流量损失授课方法讲授使用教具挂图教案时间安排0.5 学时0.5 学时1 学时课堂活动计划和内容93 液压传动系统的压力、流量损失和功率计算一、液压传动的压力损失1、液阻和压力损失2、沿程损失和局部损失3、压力损失的近似估算二、液压传动的流量损失1、泄漏和流量损失2、流量损失估算三、液压传动的功率计算1、液压缸的输出功率2、液压泵的输出功率3、液压泵的效率和驱动液压泵的电机功率计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页93 液压传动系统的压力、流量损失和功率计算一、液压传动的压力损失1、液阻和压力损失2、沿程损失和局部损失1）沿程压力损失： 油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。2）局部压力损失： 是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。3、压力损失的近似估算影响压力损失的因素很多，精确计算较为复杂，通常采用近似估算的方法：p泵=K压p缸p泵液压泵最高工作压力，Pa。p缸液压缸最高工作压力，Pa。K压系统的压力损失系数，一般K压=1.31.5。系统复杂或管路较长取大值，反之取小值。二、液压传动的流量损失1、泄漏和流量损失在液压系统正常工作的情况下，从液压元件的密封间隙漏过少量油液的现象称为泄漏。包括内、外泄漏2、流量损失估算三、液压传动的功率计算1、液压缸的输出功率2、液压泵的输出功率3、液压泵的效率和驱动液压泵的电机功率计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页2、流量损失估算流量损失一般也采用近似估算的方法。qv 泵K漏qv 缸qv 泵液压泵最大流量，m3/s 。qv 缸液压缸的最大流量，m3/s 。K漏系统的泄漏系数，一般K漏1.11.3。系统复杂或管路较长取大值，反之取小值。三、液压传动的功率计算1、液压缸的输出功率P缸功率等于力和速度的乘积。对于液压缸来说，其输出功率等于负载阻力 F和活塞（或液压缸）运动速度的乘积，即P缸F由于 F缸 A，qv 缸/A，所以液压缸的输出功率（不计液压缸的损失）P缸缸qv 缸式中：P缸液压缸的输出功率，W；缸液压缸的最高工作压力，Pa；qv 缸液压缸的最大流量，m3/s2、液压泵的输出功率P泵P泵泵qv 泵式中：P泵液压泵的输出功率，W；泵液压泵的最高工作压力，Pa；qv 泵液压泵的最大流量，/s3、液压泵的效率和驱动液压泵的电机功率计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页泵液压泵的最高工作压力，Pa；qv 泵液压泵的最大流量，m3/s3、液压泵的效率和驱动液压泵的电机功率计算由于液压泵在工作中也存在因泄漏和机械摩擦所造成的流量损失及机械损失，所以驱动液压泵的电动机所需功率P电要比液压泵的输出功率P泵大。液压泵的效率总P电/P泵液压泵的总效率总，对于外啮合齿轮泵取0.630.80，叶片泵取 0.750.85，柱塞泵取 0.800.90，或参照液压泵产品说明。P电P泵/总泵qv 泵/总P165 例 93 如图 96b 所示液压系统，已知：活塞向右运动的速度0.04m/s ，外界负载F9720N ，活塞有效工作面积A0.008， K 漏 1.1，K 压=1.3，选用定量液压泵的额定压力为2.5106Pa，额定流量为4.17 10-4m3/s 。试问此泵是否适用？如果泵的总效率为 0.8 ，驱动定量泵的电动机功率应为多少？解1）输入液压缸的流量qv 缸A0.008 0.04m/s 3.2 10-4m3/s2）液压泵应供给的油液流量qv 泵K漏qv 缸1.13.2 10-4m3/s 3.5210-4m3/s3）液压缸最高工作压力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页缸F/A97200.0081.215106Pa4）液压泵的最高工作压力泵K压p缸1.31061.58106Pa5）因qv 泵qv 额，泵额，所选定量液压泵适用。6）驱动定量泵的电动机功率P电P泵/总泵qv 泵/总2.51064.1710-4/0.8 1303W 1.3kW 作业：P166页：12精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页