《液压与气压传动》教案第7课 选用液压泵——叶片泵和柱塞泵.docx

选用液压泵一一叶片泵和柱塞泵第7课课题选用液压泵叶片泵和柱塞泵课时2 课时(90 min )教学目标知识技能目标：1 .掌握叶片泵的工作原理、结构特点、分类、性能参数等2 .掌握柱塞泉的分类和工作原理思政育人目标：培养学生善于思考的学习习惯教学重难点教学重点：叶片泵和柱塞泵的工作原理教学难点：叶片泵和柱塞泉的工作原理的运用教学方法问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：课前任务一考勤(2min) 一问题导入(8min)一传授新知(35 min )第2节课：问题导入(5 min )一传授新知(22 min )一知识拓展(5 min )一思政讲堂(8 min )一课堂小结(3 min ) 一作业布置(2 min )教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】请学生扫描课本57页的任务工单2-2",领取任 务小黄与师傅老李接到了某_L程公司的订单，该公司想订一批 用十冶金工程的液压设备。在为该设备选配液压泵的时候，小黄 犯了难。冶金工程用的液压设备，既要有较高的输出压力，又要 在环境污染严重的情况下稳定运行，最好还要有一定的经济性。 那么，该设备的液压泵要如何选择呢？(详见教材)【学生】聆听、理解、思考通过课前的预热， 让学生了解本次课 所学课程的大概内 容，激发学生的学习 欲望考勤(2 min )【教师】使用APP ,让学生登录签到【学生】使用APP签到培养学生的组织 纪律性，掌握学生的 出勤情况问题导入(8 min)你在现实生产生活中见过液压泵吗？液压泵的作用是什么?如 何选用液压泵?通过问题，引导学 生思考，调动学生的 主观能动性，激发学 生的学习兴趣传授新知(35 min )【学生】聆听、理解、记忆一、叶片泵叶片泵的外形如图2.12所示，它在机床、船舶、冶金设备中有 着广泛的应用。叶片泵具有流量均匀、运转平稳、噪声低、体积小 等优点，但其对液压油的污染较敏感，且转速不能太高。通过老师的讲解， 使学生掌握叶片泵 的工作原理、结构特 点、分类、性能参数第课选用液压泵一一叶片泵和柱塞泵图2-12叶片泵的外形叶片泵按其工作方式可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵两 种。单作用叶片泵压力较低，输出流量可以改变，又称变量叶片泵, 常用于低压和需改变流量的液压传动系统中；双作用叶片泵转子压 力较高，输出流量不能改变，又称定量叶片泵，较单作用叶片泵使 用更为普遍。1 .单作用叶片泵1 ）单作用叶片泵的工作原理如图2-13（详见教材）所示为单作用叶片泵的工作原理图。单作用叶片泵是由转子1、定子2、叶片3、泵体4和配流盘（安 装在泵体两侧，图中未画出）等零件组成的。定子的内表面为圆柱 面；转子与定子不同心，之间有一偏心距e ；配流盘只开一个吸油窗 口和一个压油窗口（图中虚线弧形槽）。详见教材【教师】提问单作用叶片泵的由来在吸油区与压油区之间各有一段封油区将它们相互隔开，当前 一个叶片离开封油区时，与之相邻的后一个叶片进入封油区以保证 吸油区与压油区始终隔离。在转子每转一周的过程中，每个密封容 积参与吸油和压油各一次，所以称为单作用叶片泵。【学生】聆听.思考、回答单作用叶片泵的排量V为V = 2nBDe<2-15）式中，B叶片宽度；D定子内直径;e定子与转子的偏心距。显然，改变偏心距e ,可以改变单作用叶片泵的排量，因此，单 作用叶片泵主要用作变量泵。【教师】点拨学生通过理论分析和实验表明，叶片数越多，流量脉动率越小；且 奇数叶片的泵比偶数叶片的泵流量脉动率小，故单作用叶片泵的叶 片均为奇数，一般为13片或15片。而后面所讲述的双作用叶片泵 的叶片数量在为4的倍数时流量脉动率最小，一般为12片或16片。【学生】聆听.思考、理解.记忆选用液压泵一一叶片泵和柱塞泵第7课2）单作用叶片泵的结构特点单作用叶片泵具有以下几个结构特点。定子和转子偏心安装，改变偏心距e就能改变泵的流量。单作用叶片泵只有一个吸油窗口和一个压油窗口，所以其转 子和轴承上承受着不平衡的径向力。单作用叶片泵的叶片底部在压油区通压油腔，在吸油区通吸 油腔,叶片厚度对泵的排量无影响,叶片两端受到的液压力平衡。3）限压式变量叶片泵的变量原理单作用叶片泵的结构形式很多，其中限压式变量叶片泵的应用 最为广泛。如图2-14 （ a ）（详见教材）所示为限压式变量叶片泵的 变量原理图，下面对其变量原理进行说明。详见教材如图2-14 （b）（详见教材）所不为限压式变量叶片泵的流量压 力特性曲线。B点为拐点，B点所对应的压力称为限定压力；C点 所对应的压力称为极限压力，是泵的最高_1_作压力。详见教材 【教师】提问限压式变量叶片泵的作用根据上述限压式变量叶片泵的变量原理，思考一下限压式变量 叶片泵的作用是什么呢？ 【学生】聆听.思考.回答 【教师】总结学生的回答由此可见，限压式变量叶片泵是通过压力的反馈作用来自动调 节泵的排量的，故又称为压力补偿变量泵。 【学生】聆听、思考、理解 【教师】点拨学生单作用叶片泵易于实现流量调节，可降低功率损耗，减少液压 油发热，简化油路，节省开支，其常用于需要变速运动的液压传动 系统。单作用叶片泵多为低压变量泵，最高，作压力一般不大于7 MPa。 【学生】聆听.思考.理解、记忆2.双作用叶片泵1 ）双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵由定子、转子、叶片、配流盘、传动轴、泵体等 组成，其工作原理如图2-15所示（详见教材）。定子内表面由两段大半径R圆弧、两段小半径r圆弧和四段过 渡曲线组成；转子上沿圆周均匀分布有若干叶片，叶片在槽内可自 由滑动。详见教材当不考虑叶片厚度时，双作用叶片泵排量匕可以用公式表示第7课选用液压泵一一叶片泵和柱塞泵为：% = 2就(史-户)<2-16)式中，B叶片的宽度；R、r定子圆弧段的大、小半径。但实际上叶片都有一定的厚度，叶片所占的空间不起吸油和压 油的作用，因此转子每转因叶片所占体积而造成的排量损失为*2S(1t)3z(2-17)cos 6式中，S叶片厚度；0叶片槽相对于径向的倾斜角，一般夕= 13。，若泵的叶 片径向放直，则，=0°。因此，双作用叶片泵的实际排量v为0=%一 广=25 n(R2 -r2)-SZ(2-18) 【教师】提问学生从式(2-18 )可以看出什么比例关系？ 【学生】聆听.思考、回答 【教师】总结学生的回答从式(2-18 )可以看出，双作用叶片泵的排量或流量与叶片的 宽篇口定子的大、小半径之差成比例。在一定范围内改变这两个尺 寸，可在外形尺寸保持不变的前提下改变排量或流量，形成不同规 格的泵，使十产品的系列化生产。 【学生】聆听.思考、理解2)双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵具有以下几个结构特点。详见教材 【教师】点拨学生双作用叶片泵的结构较齿轮泵复杂，但其工作压力较齿轮泵高， 且流量脉动率小、工作平稳、噪声较小、寿命较长，因此被广泛应 用于专用机床、自动生产线等中低压液压传动系统之中。双作用叶 片泵的工作压力一般为16 MPa。 【学生】聆听、思考、理解、记忆第二节课问题导入 (5 min)学习了叶片泵的工作原理和特点，下面来共同探讨一下柱塞泵。 那么柱塞泵有哪些种类？各自的工作原理又是怎样的呢？通过询问问题， 让学生初步了解柱 塞泉的分类和工作选用液压泵一一叶片泵和柱塞泵第7课原理，激发学生的 求知欲传授新知 (22 min )二.柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔内做往复运动时产生的容积变化进 行吸油和压油的。详见教材根据柱塞的布置和运动方可与传动主轴相对位置的不同柱塞泵 可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两类。1 .轴向柱塞泉轴向柱塞泵因柱塞与缸体轴线平行而得名，它可分为斜盘式轴向 柱塞泵和斜轴式举曲可在塞泵两种。卜面主要以斜盘式轴向柱塞泵为 例，详细介绍具，作原理。斜盘式轴向柱塞泵的外形如图2-16所示(详见教材)，具，作 原理如图2.17所示(详见教材)。斜盘式轴向柱塞泵主要由传动轴1、壳体2、斜盘3、柱塞4、缸 体5、配流盘6等零件组成。柱塞4安装在沿缸体5均布的柱塞孔中， 弹簧始终使柱塞4与斜盘3紧密接触，并使缸体5紧压在配流盘6 ±o配流盘6上两个腰形窗口分别与泵的吸油口、压油口相通，斜盘 3具有一定的倾斜角。当缸体在传动轴带动下按图2-17所示方向旋转时，柱塞在缸体 内做往复运动。详见教材斜盘式轴向柱塞泵的排量计算公式为 Ju/?r =ZD tana(2-19)4式中，d柱塞直径；Z柱塞数;D柱塞在缸体上的分布圆直径；a斜盘倾角或缸体摆角。显然，改变斜盘倾角。的大小可以改变排量。【教师】点拨学生轴向柱塞泉具有结构紧凑、单位功率体积小、工作压力高、易于 实现变量等优点，但对液压油污染较敏感，对零件材质和加工精度的 要求较高，对使用和维护要求较严格,且价格较贵。【学生】聆听、理解、记忆2.径向柱塞泵柱塞相对于缸体轴线径向布置的柱塞泵称为径向柱塞泵。柱塞装 在转子中时一般采用配流轴配流柱塞装在定子中时一般采用阀式配 流。改变定子与转子的偏心距即可改变泵的排量，改变偏心方向就能通过讲解，让学 生掌握柱塞泉的工 作原理第7课选用液压泵一一叶片泵和柱塞泵改变输油方向，因此该泵可制成单向或双向变量泵。径向柱塞泵的外形如图2-18所示，其工作原理如图2-19所示。径向柱塞泵主要由定子1、转子2、配涮由3、衬套4和柱塞5等零 件组成。1 一定子；2一转子；3配流轴；4一衬套；5 一柱塞。图218径向柱塞泵的外形图2/9径向柱塞泵的工作原理当转子由电动机带动按图2-19所示方向旋转时，柱塞在随转子 转动的同时，又在离心力的作用下滑出柱塞孔，头部压紧在定子的内 表面上。详见教材单个柱塞在压油区的行程等于两倍的偏心距e ,若泵的柱塞数为 Z、柱塞直径为d ,则径向柱塞泵的排量V为V=-d2eZ（2-20）2 【教师】提问学生我们知道径向柱塞泵性能稳定、工作可靠、耐冲击性好，那么它 有什么缺点吗？这些缺点会限制径向柱塞泵的什么性能？ 【学生】聆听、思考.回答 【教师】总结学生的回答径向柱塞泵性能稳定、工作可靠、耐冲击性好，但其径向尺寸较 大、自吸能力差、结构较复杂，且配流轴受到径向不平衡力的作用， 容易磨损，这些限制了径向柱塞泵的转速和压力，目前有被轴向柱塞 泵替代的趋势。 【学生】聆听、思考、理解 【教师】拓展讲解螺旋泵通过拓展知识的 讲解，丰富学生的 认知螺杆泵主要有转子式容积泵和回转式容积泵两种。按螺杆根数的 不同，螺杆泵可分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和多螺杆泵等。 其中，结构最为简单的单螺杆泵的外形如图2-20所示,其工作原理 知识拓展如图2-21所示（详见教材）。（5 min ）螺杆泵的主要工作部件是螺杆（转子）和螺杆衬套（定子）。当电动机带动传动轴转动时，螺杆一方面绕本身的轴线旋转，另一方面 又沿衬套的内表面滚动，于是形成了泵的密封容积。随着螺杆的连续 转动，液压油以螺旋形方式从一个密封容积压向另一个密封容积，最 后挤出泵体。螺杆泵的优点是结构简单、体积小、质量轻、运转平稳、输油均选用液压泵一一叶片泵和柱塞泵第,课匀、噪声小、容积效率较图(90%95% )、对液压油万染不敏感； 缺点是螺杆形状复杂，加工较困难，不易保证精度。螺杆泵主要应用 于精密机床、舰船等液压传动系统，还可以用来输送黏性较大或具有 悬浮颗粒的液体。【学生】聆听、理解、记忆思政讲堂 (8 min )【教师】讲述FR382型张力机的技改故事从最基础的零件测绘、设计方案的选定、3D模型成型、3D模型 组装整形后进行仿真测试，再到加工件的制作、组配安装的完成，秉 着务真求实、认真仔细的工匠精神，在经过45天的努力后，贵州送 变电公司顺利完成FR382型张力机的技改工作。详见教材为将液压控制系统及国产发动机组装到FR382型张力机上,技 术人员还做了 FR382加动技改液压及控制系统设计、NL3齿块设计 加工、齿轮泵接盘设计加工、主控阀块设计加工、环路分流块等一系 列30余项配套系统的零部件改进的计算、设计、加工工作。【学生】聆听、思考、理解通过思政讲堂， 培养学生求真务实 的工匠精神课堂小结 (3 min)【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了叶片泵和柱塞泵的工作原理、特点、分类、性能参 数、主要存在的问题及解决措施等。希望大家通过学习本节的知识， 为后续学习奠定理论基础。【学生】总结回帧知识点总结知识点，巩 固学生对叶片泵和 柱塞泵的工作原 理、特点、分类、 性能参数、主要存 在的问题及解决措 施等作业布置 (2 min)【教师】布置课后作业1、课本上的思考与练习计算题第3、4、5题；2、完成任务工单2-2的任务总结。【学生】完成课后任务复习巩固学到的 知识教学反思本节课教学整体效果不错，部分环节让学生觉得较为枯燥。教U币要反思如何才能让学 生感受到学习的乐趣、如何才能提局学生学习的积极性和主动性、如何才能激发出他们的 学习潜能等。教帅要秉承公平、公正，不能只注视学习成绩好的学生，对于学习成绩差的 学生更是要多加鼓励和指导。