液壓傳動教案(新編).doc

液壓傳動教案教研室： 授課教師：課程名稱液壓傳動課次主要教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配第一講 液壓傳動概述液壓傳動的工作原理液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓傳動的特點教學(xué)目的深入掌握液壓傳動基本原理、主要參數(shù)和基本組成。了解液壓傳動的特點。教學(xué)重點重點掌握液壓傳動基本原理、主要參數(shù)和基本組成。教學(xué)難點無教學(xué)方法案例教學(xué)法擬留作業(yè)見本講教案授課總結(jié)液壓傳動是一種以液體為工作介質(zhì)，以液體的壓力能進行運動和動力傳遞的傳動方式。1-1 液壓傳動的工作原理 為什么液壓千斤頂能頂起汽車？ 簡化的分析模型 （1）、力的傳遞分析：要頂起汽車重量G液體需要建立的壓力：p=G/A1，其中，A1=D2要建立頂起汽車重量的壓力所需的外力：F=PA2, 其中，A2= d2由上可得：G/F=A1/A2=(D/d)2 或 F=(d/D)2 G（2）、運動的傳遞分析：s1A1=s2A2 或 q1=v1A1=v2A2=q2=Q（3）、能量的傳遞分析：GV2 = pq = FV1 機械能機械能液壓能轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換（3）、重要結(jié)論：密封容積中的液體不僅可以傳遞力，還可以傳遞運動。力的傳遞遵照帕斯卡原則。運動的傳遞遵照容積變化相等的原則。 兩個重要概念壓力：壓力決定于負載。流量：速度取決于流量。1-2 液壓系統(tǒng)的組成 動力元件：將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能。如液壓泵。 執(zhí)行元件：將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能。如液壓缸、液壓馬達。 控制元件：控制系統(tǒng)壓力、流量和方向。如壓力閥、流量閥、方向閥等。 輔助元件：保證系統(tǒng)正常工作。如油箱、過濾器、管件等。 傳動介質(zhì)：遞力和運動。如液壓油。1-3 液壓傳動的特點及應(yīng)用 主要優(yōu)點 傳遞功率大。無級調(diào)速。傳動平穩(wěn)。操控方便，易于實現(xiàn)自動控制、過載保護。標準化、系列化、通用化程度高。 主要缺點 效率較低、可能泄漏污染。工作性能易受溫度變化的限制。造價較高。液壓故障診斷技術(shù)要求高，液體介質(zhì)污染控制較復(fù)雜。不能得到嚴格的傳動比。 應(yīng)用舉例 （1）、工程機械 （2）、富浪牌4RZ-1型聯(lián)合收割機-液壓式割臺升降（3）、塑料機械注塑機（4）、飛機起落架”思考題： 1-1 液壓傳動由哪五部分組成？各部分作用是什么？ 1-2 液壓傳動的兩個重要概念是什么？教研室： 授課教師：課程名稱液壓傳動課次主要教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配第二講 液壓傳動的流體力學(xué)基礎(chǔ) 液 壓 油液體靜力學(xué)液體動力學(xué)液體流動時的壓力損失小孔流量氣穴現(xiàn)象和液壓沖擊 教學(xué)目的1、重點掌握粘度的物理意義、度量單位以及影響粘性的因素。2、重點掌握靜壓力方程、連續(xù)性方程、伯努利方程及其應(yīng)用。3、了解壓力損失、流量損失、液壓沖擊、空穴現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及防止措施。教學(xué)重點重點掌握粘度的物理意義、度量單位以及影響粘性的因素。重點掌握靜壓力方程、連續(xù)性方程、伯努利方程及其應(yīng)用。教學(xué)難點無教學(xué)方法課堂講授與課外作業(yè)相結(jié)合。擬留作業(yè)見本講教案授課總結(jié)2-1 液壓油液壓油的功能：傳遞能量和信號；潤滑；散熱；防銹；密封摩擦副中的間隙；傳輸、分離和沉淀非可溶性污染物等。 液壓油的物理性質(zhì)（1）、密度：單位體積液體的質(zhì)量。=m/V （kg/m3）（2）、可壓縮性：液壓油體積彈性模量（1.22）109Pa。其可壓縮性為鋼的100170倍的。 （3）、粘性：液體在外力作用下流動時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種特性稱為液體的粘性。 牛頓的液體內(nèi)摩擦定律：F =A du/dy =du/dy 其中：為比例常數(shù)，即動力粘度。液體的粘性用動力粘度、運動粘度、相對粘度來度量。 粘性的度量（1）、粘度：度量粘性大小的物理量。動力粘度：表征液體粘性的內(nèi)摩擦系數(shù)。 =( F/A )/( du/dy ) 運動粘度：=/，無明確的物理意義,工程實際中常用。ISO規(guī)定統(tǒng)一采用運動粘度來表示油液的粘度級。單位：1m2/s=106cSt (厘斯)。我國的液壓油以40時運動粘度中心值（以mm2/s計）為粘度等級標號，即牌號。例如，牌號為LHL22的普通液壓油在40時運動粘度的中心值為22mm2/s 。相對粘度：又稱條件粘度，我國采用恩氏粘度（E）。（2）、粘溫特性：粘度隨著溫度升高而顯著下降的特性。（3）、粘壓特性：粘度隨壓力升高而變大的特性。 液壓油的選用和分類（1）、對液壓油液的選用和要求合適的粘度和良好的粘溫特性。良好的化學(xué)穩(wěn)定性。良好的潤滑性能。質(zhì)地純凈。對金屬和密封件有良好的相容性?？古菽院?，抗乳化性好，腐蝕性小，抗銹性好。流動點和凝固點低，閃點和燃點高，經(jīng)濟性好。（2）、液壓油液的分類我國液壓油種類多，主要分礦油型、含水型、合成型。2-2 液體靜力學(xué)基礎(chǔ) 液體靜壓力及其特性（1）、液體的靜壓力：靜止液體內(nèi)某點單位面積上所受到的法向力。p=limF/A （A0）若在液體的面積A上所受的作用力F為均勻分布時，靜壓力可為: p = F / A（2）、液體靜壓力的特性：（a）、液體靜壓力垂直于承壓面，方向為該面內(nèi)法線方向。（b）、液體內(nèi)任一點所受的靜壓力在各個方向上都相等。（3）、壓力的表示方法及單位 絕對壓力：以絕對真空為基準進行度量。相對壓力：以大氣壓為基準進行度量。真空度：絕對壓力不足于大氣壓力的那部分壓力值。絕對壓力=大氣壓力+相對壓力真空度=大氣壓力-絕對壓力壓力單位：帕Pa( N/m2) 1MPa106 Pa 液體靜力學(xué)基本方程 （1）、靜壓力基本方程式： （2）、靜壓力基本方程式說明： 壓力由兩部分組成：液面壓力p0，自重形成的壓力gh。 液體內(nèi)的壓力與液體深度成正比。 離液面深度相同處各點的壓力相等，組成等壓面，為水平面。2-3 液體動力學(xué)基礎(chǔ) 幾個基本概念理想液體：既無粘性又不可壓縮的液體稱為理想液體。 恒定流動：液體流動時，若液體中任何一點的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動。過流截面：液體在管道流動時，垂直于流動方向的截面稱為過斷流面。流量：單位時間內(nèi)通過某通流截面的液體的體積。q = v A (m3 / s 或 L/min）平均流速:單位通流截面通過的流量。層流：液體質(zhì)點互不干擾，液體的流動呈線性或?qū)訝畹牧鲃訝顟B(tài)。紊流：液體質(zhì)點的運動雜亂無章，除了平行于管道軸線的運動以外，還存在著劇烈的橫向運動。雷諾數(shù)：判斷流動狀態(tài)的無量綱數(shù)。雷諾實驗表明，真正決定液流流動狀態(tài)的是用管內(nèi)的平均流速v、液體的運動粘度、管徑d。即：Re vd/。 液流紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的雷諾數(shù)稱臨界雷諾數(shù)，記為Rec。 連續(xù)性方程根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在dt時間內(nèi)流入截面A1的質(zhì)量應(yīng)等于流出截面A2的質(zhì)量。v1A1dtv2dA2dt V1A1q1=V2A2q2=Q 伯努利方程（1）、理想伯努利方程液體在管內(nèi)作恒定流動，任取截面1、2，有：p1+gz1+1/2v12= p2+gz2+1/2v22 （2）、實際伯努利方程p1+gz1+1/2v12= p2+gz2+1/2v22+g hw2-4 液體流動時的壓力損失 沿程壓力損失液體在直管中流動的壓力損失。 局部壓力損失 液體流經(jīng)彎管、接頭、截面突變、閥口及濾網(wǎng)等局部障礙時的壓力損。 管路系統(tǒng)的總壓力損失 2-5 小孔流量通過薄壁小孔的流量：Q CqA通過細長小孔的流量：2-6 氣穴現(xiàn)象和液壓沖擊 氣穴現(xiàn)象在液壓系統(tǒng)中，如果某處的壓力低于空氣分離壓，原溶解在液體中的空氣就會分離出來，導(dǎo)致液體中出現(xiàn)大量氣泡的現(xiàn)象，稱為氣穴現(xiàn)象。 液壓沖擊在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因，液體壓力在一瞬間會突然升高，產(chǎn)生很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。思考題： 2-1 油液的粘性指什么？常用的粘度表示方法有哪幾種?說明粘度的單位。 2-2 某種液壓油在溫度為50時的運動粘度為32mm2/s，密度為900kgm3 。試求其動力粘度。 2-3 某油液的動力粘度為4.9109Ns/m2，密度為850kG/m3，求該油液的運動粘度為多少? 2-4 圖250中，立式數(shù)控加工中心主軸箱自重及配重W為8l04N，兩個液壓缸活塞直徑D=30mm，問液壓缸輸入壓力p應(yīng)為多少MPa才能平衡？教研室： 授課教師：課程名稱液壓傳動課次主要教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配第三講 液壓泵與液壓馬達液壓泵概述齒輪泵葉片泵柱塞泵液壓馬達6學(xué)時教學(xué)目的掌握液壓泵、液壓馬達的工作原理、主要性能參數(shù)、圖形符號、特點等。教學(xué)重點液壓泵、液壓馬達的工作原理、主要性能參數(shù)。教學(xué)難點液壓泵、液壓馬達的工作原理。教學(xué)方法實驗教學(xué)與講授相結(jié)合。擬留作業(yè)見本講講義。授課總結(jié)3-1 液壓泵概述液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能。 液壓泵基本工作原理（1）、工作原理（以單柱塞泵為例）組成：偏心輪、柱塞、彈簧、缸體、兩個單向閥。柱塞與缸體孔之間形成密閉容積。偏心輪旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，柱塞上下往復(fù)運動一次，向下運動吸油，向上運動排油。（2）、液壓泵正常工作的必要條件 有周期性變化的密閉容積。容積由小變大吸油，由大變小壓油； 具有相應(yīng)的配流機構(gòu)； 液壓泵的主要性能參數(shù)（1）、液壓泵的壓力工作壓力P：泵工作時的出口壓力。大小取決于負載。額定壓力Pn：正常工作條件下按實驗標準連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力。（2）、液壓泵的排量、流量排量V：液壓泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)理論上應(yīng)排除的油液體積。常用單位為cm3/r。排量的大小僅與泵的幾何尺寸有關(guān)。理論流量 qt：泵在單位時間內(nèi)理論上排出的油液體積，qt = nV，單位為 m3/s 或 L/min 。實際流量q：泵在單位時間內(nèi)實際排出的油液體積。q = qt - q 。額定流量qn：泵在額定壓力，額定轉(zhuǎn)速下允許連續(xù)運轉(zhuǎn)的流量。（3）、泵的功率輸入功率Pr：驅(qū)動泵軸的機械功率為泵的輸入功率，Pr = T輸出功率P：泵輸出液壓功率， P= p q（4）、泵的效率容積效率：v= q /qt =（qt - q）/qt機械效率：m = T/ Tr總效率： = P / Pr= p q / T=vm（5）、泵的轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速n：額定壓力下能連續(xù)長時間正常運轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。最低轉(zhuǎn)速nmin：正常運轉(zhuǎn)允許的最低轉(zhuǎn)速。 液壓泵的分類及職能符號按結(jié)構(gòu)形式分為：齒輪泵，葉片泵，柱塞泵，螺桿泵。按排量能否變量：定量泵和變量泵。3-2 齒輪泵 外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)和工作原理（1）、結(jié)構(gòu)組成（2）、工作原理l殼體 2主動齒輪3從動齒輪 兩嚙合的輪齒將泵體、前后蓋板和齒輪包圍的密閉容積分成兩部分，輪齒進入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，經(jīng)壓油口排油，退出嚙合的一側(cè)密閉容積增大，經(jīng)吸油口吸油。V = 2z m 2 B 其中： z齒數(shù)，m齒輪模數(shù)，B齒寬 外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點（1）、困油現(xiàn)象與卸荷措施困油現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：齒輪重迭系數(shù)1，在兩對輪齒同時嚙合時，它們之間將形成一個與吸、壓油腔均不相通的閉死容積，隨齒輪轉(zhuǎn)動其大小發(fā)生變化。困油現(xiàn)象的危害：閉死容積由大變小時油液受擠壓，導(dǎo)致壓力沖擊和油液發(fā)熱，閉死容積由小變大時，會引起汽蝕和噪聲。卸荷措施：在前后蓋板或浮動軸套上開卸荷槽。使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時與吸油腔相通。（2）、泄漏與間隙補償措施齒輪泵存在端面泄漏、徑向泄漏和輪齒嚙合處泄漏。端面泄漏占8085。端面間隙補償采用靜壓平衡措施：在齒輪和蓋板之間增加一個補償零件，如浮動軸套或浮動側(cè)板，在浮動零件的背面引入壓力油，讓作用在背面的液壓力稍大于正面的液壓力，其差值由一層很薄的油膜承受。（3）、徑向力不平衡液壓徑向力的平衡措施之一：通過在蓋板上開設(shè)平衡槽，使它們分別與低、高壓腔相通，產(chǎn)生一個與液壓徑向力平衡的作用。平衡徑向力的措施都是以增加徑向泄漏為代價。 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵:漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵。1吸油腔 2壓油腔3隔板 （1）、工作原理 一對相互嚙合的小齒輪和內(nèi)齒輪與側(cè)板所圍成的密閉容積被齒嚙合線分割成兩部分，當傳動軸帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)時，輪齒脫開嚙合的一側(cè)密閉容積增大，為吸油腔；輪齒進入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，為壓油腔。（2）、特點無困油現(xiàn)象，流量脈動小，噪聲低。3-3 葉片泵 雙作用葉片泵（1）、結(jié)構(gòu)組成：定子、轉(zhuǎn)子、葉片、左、右配流盤、傳動軸等。（2）、工作原理1定子 2轉(zhuǎn)子3葉片 由定子內(nèi)環(huán)、轉(zhuǎn)子外圓和左右配流盤組成的密閉工作容積被葉片分割為四部分，傳動軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉片在離心力作用下緊貼定子內(nèi)表面，因定子內(nèi)環(huán)由兩段大半徑圓弧、兩段小半徑圓弧和四段過渡曲線組成，故有兩部分密閉容積將減小，受擠壓的油液經(jīng)配流窗口排出，兩部分密閉容積將增大形成真空，經(jīng)配流窗口從油箱吸油。V=2B（R 2r 2）- 2Bz(R r)/cos 其中：為葉片厚度,為葉片傾角。 單作用葉片泵（1）、結(jié)構(gòu)組成定子、轉(zhuǎn)子、葉片、左、右配流盤、傳動軸等。（2）、工作原理 由定子內(nèi)環(huán)、轉(zhuǎn)子外圓和左右配流盤組成的密閉工作容積被葉片分割為二部分，傳動軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉片在離心力作用下緊貼定子內(nèi)表面，因定子與轉(zhuǎn)子偏心，形成兩個區(qū)域的密封容積，一區(qū)域密閉容積將減小，受擠壓的油液經(jīng)配流窗口排出，另一區(qū)域密閉容積將增大形成真空，經(jīng)配流窗口從油箱吸油。排量公式 V= 2DBe1定子 2轉(zhuǎn)子3葉片 （3）、單作用葉片泵的特點可以通過改變定子的偏心距 e 來調(diào)節(jié)泵的排量和流量。葉片槽根部分別通油，葉片厚度對排量無影響。 限壓式變量葉片泵（1）、結(jié)構(gòu)、原理 定子右邊控制活塞作用著泵的出口壓力油，左邊作用著調(diào)壓彈簧力，當FFt，定子將向偏心減小的方向移動，泵的輸出流量減小。調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)螺釘?shù)念A(yù)壓縮量，即改變特性曲線中拐點B 的壓力大小 pB，曲線 BC 沿水平方向平移。（2）、限壓式變量葉片泵特性曲線調(diào)節(jié)定子右邊的最大流量調(diào)節(jié)螺釘，可以改變定子的最大偏心距emax，即改變泵的最大流量，曲線 AB上下移動。3-4 柱塞泵柱塞泵分為徑向柱塞泵，軸向柱塞泵。 徑向柱塞泵（1）、結(jié)構(gòu)組成1柱塞 2轉(zhuǎn)子 3襯套 4定子 5配流軸 （2）、工作原理 轉(zhuǎn)子的中心與定子中心有一偏心距e，缸體由原動機帶動連同柱塞一起旋轉(zhuǎn)，柱塞在離心力(或低壓油)作用下抵緊定子內(nèi)壁，當轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右半周的的柱塞往外滑動，柱塞底部的密封工作腔容積增大，于是通過配流軸軸向孔吸油；左半周的柱塞往里滑動，柱塞孔內(nèi)的密封工作腔容積減小，于是通過配流軸軸向孔壓油。 軸向柱塞泵（斜盤式軸向柱塞泵為例）（1）、結(jié)構(gòu)組成斜盤式柱塞泵主要由斜盤、柱塞、缸體、配流盤及變量機構(gòu)組成。 （2）、工作原理由柱塞、缸體、配流盤構(gòu)成若干密封容積，缸體轉(zhuǎn)動時，柱塞滑履組始終與斜盤接觸，柱塞往返運動，當柱塞在某一區(qū)域縮進時密封容積減小，通過配流盤壓出液壓油，當柱塞在某一區(qū)域伸出時密封容積增大，通過配流盤完成吸油。排量：V = z （d2 / 4）D tg 改變斜盤傾角可以改變泵的排量。缸體配流盤柱塞滑履組組件3-5 液壓馬達 概述（1）、概述液壓馬達是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置,輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。液壓馬達與液壓泵在原理上有可逆性，但因用途不同結(jié)構(gòu)上有差別：馬達要求正反轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)具有對稱性；而泵為了保證其自吸性能，結(jié)構(gòu)上采取了某些措施。（2）、馬達的分類：ns500r/min 為高速液壓馬達：齒輪馬達，葉片馬達，軸向柱塞馬達。ns500r/min 為低速液壓馬達：徑向柱塞馬達（單作用連桿型徑向柱塞馬達，多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達）。（3）、職能符號 特性參數(shù)（1）、壓力工作壓力P：大小取決于馬達負載，馬達進出口壓力的差值稱為馬達的壓差p。額定壓力 Pn：能使馬達連續(xù)正常運轉(zhuǎn)的最高壓力。（2）、排量與流量實際流量q：qqtq, 其中qt為理論流量，馬達在沒有泄漏時，達到要求轉(zhuǎn)速所需進口流量。排量V：為Mv等于1 時輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。（3）、轉(zhuǎn)速理論轉(zhuǎn)速 nt：nt qt/ V 容積效率:v qt / q實際轉(zhuǎn)速 n：n （q / V ）v（4）、效率容積效率:v qt / q實際輸出轉(zhuǎn)矩：TTt-T 理論輸出轉(zhuǎn)矩：Ttp Vm/ 2機械效率：mT/Tt功率與總效率： Po/ PiT 2n/ p q vM 齒輪馬達的工作原理。 葉片馬達的工作原理 軸向柱塞馬達的工作原理 思考題：3-1 液壓泵有何作用？容積式液壓泵共同的工作原理是什么?3-2 簡述齒輪泵，葉片泵，柱塞泵的特點。3-3 畫出液壓泵、液壓馬達的職能符號。教研室： 授課教師：課程名稱液壓傳動課次主要教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配第四講 液壓缸液壓缸的類型、特點和基本參數(shù)計算液壓缸的典型結(jié)構(gòu)教學(xué)目的掌握液壓缸的類型、特點和基本參數(shù)計算；熟悉液壓缸的典型結(jié)構(gòu)等。教學(xué)重點液壓缸基本參數(shù)計算。教學(xué)難點無教學(xué)方法討論式教學(xué)法擬留作業(yè)見本講講義授課總結(jié)將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置，實現(xiàn)直線運動或擺動。4-1 液壓缸的類型、特點和基本參數(shù)計算按結(jié)構(gòu)形式分：活塞缸、柱塞缸、擺動缸。按作用方式分：單作用液壓缸、雙作用液壓缸。 雙桿活塞缸雙桿活塞缸的速度及推力特性V1=V2 Q/A 4Q/（D2 d2） F1=F2=（D2d2）p / 4 單桿活塞缸單桿活塞缸速度推力特性v1Q /A14Q /D2 F1(D2/4)Pv2 Q/A2Q/（D2 d2） F2 (d2/4)P 單桿活塞缸差動連接單活塞桿缸兩腔同時通壓力油，稱為差動連接。v3（Q Q）/ A1（Q A2v3）/ A1整理得：v3 Q/（A1A2）4 Q/d 2 F3(d2/4)P) 柱塞缸的特點柱塞缸只能作單作用缸，要求往復(fù)運動時，需成對使用。v Q/A 4 Q /d2F pAp（d2 / 4 ） 伸縮液壓缸它由兩個或多個活塞式缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒。各級活塞依次伸出可獲得很長的行程，當依次縮回時缸的軸向尺寸很小。當通入壓力油時，活塞由大到小依次伸出；縮回時，活塞則由小到大依次收回。4-2 液壓缸的典型結(jié)構(gòu) 液壓缸的典型結(jié)構(gòu)缸體組件：包括缸筒、缸蓋、缸底等零件。活塞組件：包括活塞與活塞桿等零件。密封裝置：有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。緩沖裝置排氣裝置液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式1后端蓋 2緩沖節(jié)流閥 3進出油口 4缸筒 5密封件 6活塞 7活塞桿 8前端蓋 9導(dǎo)向套 10單向閥 11緩沖套 12導(dǎo)向環(huán) 13無桿端緩沖套 14螺栓 思考題：4-1 差動液壓缸無桿腔面積A150cm2，有桿腔面積A225cm2，負載F276103N，活塞以1.510-2m/s的速度運動。試求：(1)供油壓力大??；(2)所需的供油量；(3)液壓缸的輸入功率。4-2 串聯(lián)雙桿液壓缸，有效工作面積均為A1和A2，外負載各為F1和F2，求p1、p2、v1和v2。4-3 什么是差動連接和往返速比？如差動缸v3是v2 三倍，A1/ A2 是多少？ 教研室： 授課教師：課程名稱液壓傳動課次主要教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配第五講 液壓控制閥液壓閥概述方向控制閥壓力控制閥流量控制閥教學(xué)目的教學(xué)重點教學(xué)難點無教學(xué)方法多媒體教學(xué)擬留作業(yè)見本講講義授課總結(jié)5-1 液壓閥概述 液壓閥的功能用來控制液流的壓力、流量和方向。 液壓閥的分類根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類：滑閥、錐閥、球閥。根據(jù)用途不同分類：壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥壓力控制閥：用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)液流壓力。如溢流閥、減壓閥等。流量控制閥：用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)液流流量。如節(jié)流閥、調(diào)速閥等。方向控制閥：用來控制和改變液壓系統(tǒng)液流方向。，如單向閥、換向閥等。5-2 方向控制閥及方向控制回路方向控制閥用在液壓系統(tǒng)中控制液流的方向。它包括單向閥和換向閥。 單向閥（1）、普通單向閥 工作原理：左端進油，壓力油作用在閥芯左端，克服右端彈簧力使閥芯右移，閥口開啟，油液從右端流出；若右端進油，壓力油與彈簧同向作用，將閥芯緊壓在閥座孔上，閥口關(guān)閉，油液被截止不能通過。特點：只允許液流一個方向流動，反向則被截止的方向閥。（2）液控單向閥工作原理：當控制油口不通壓力油時，油液只能從p1p2；當控制油口通壓力油時，正、反向的油液均可自由通過。特點：當控制油口不通壓力油時，作單向閥。當控制油口通壓力油時，作直通閥。根據(jù)控制活塞上腔的泄油方式不同分為內(nèi)泄式和外泄式。（3）液控單向閥的應(yīng)用用于保壓回路用于鎖緊回路 換向閥（1）、工作原理利用閥芯在閥體孔內(nèi)作相對運動，使油路接通或切斷而改變油流方向。（2）、換向閥的分類按結(jié)構(gòu)形式可分：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式。按閥體連通的主油路數(shù)可分：兩通、三通、四通等。按閥芯在閥體內(nèi)的工作位置可分：兩位、三位、四位等。按操作閥芯運動的方式可分：手動、機動、電磁動、液動、電液動等。按閥芯定位方式分：鋼球定位式、彈簧復(fù)位式。（3）、滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)閥芯與閥體孔配合處為臺肩，閥體孔內(nèi)溝通油液的環(huán)形槽為沉割槽。閥體在沉割槽處有對外連接油口。閥芯臺肩和閥體沉割槽可以是兩臺肩三沉割槽，也可以是三臺肩五沉割槽。當閥芯運動時，通過閥芯臺肩開啟或封閉閥體沉割槽，接通或關(guān)閉與沉割槽相通的油口。位通及圖形符號見教材。（4）、手動（機動）換向閥（5）、電磁換向閥閥芯運動是藉助于電磁力和彈簧力的共同作用。電磁鐵不得電，閥芯在右端彈簧的作用下，處于左極端位置（右位），油口p與A通，B不通；電磁鐵得電產(chǎn)生一個電磁吸力，通過推桿推動閥芯右移，則閥左位工作，油口p與B通，A不通。電磁鐵可以是直流、交流或交本整流的。兩位電磁閥有彈簧復(fù)位式（一個電磁鐵）和鋼球定位式（兩個電磁鐵）。如果將兩端電磁鐵與彈簧對中機構(gòu)組合，又可組成三位的電磁換向閥，電磁鐵得電分別為左右位，不得電為中位（常位）。電磁吸力有限，電磁換向閥最大通流量小于100 L/min。對液動力較大的大流量閥則應(yīng)選用液動換向閥或電液換向閥。（6）、電液換向閥電液換向閥是由電磁換向閥與液動換向閥組合而成，液動換向閥實現(xiàn)主油路的換向，稱為主閥；電磁換向閥改變液動閥控制油路的方向，稱為先導(dǎo)閥。（7）滑閥的中位機能三位的滑閥在中位時各油口的連通方式體現(xiàn)了換向閥的控制機能，稱之為滑閥的中位機能?；y機能的應(yīng)用：使泵卸載的有H、K、M型；使執(zhí)行元件停止的有O、M型；使執(zhí)行元件浮動的有H、Y型；使液壓缸實現(xiàn)差動的有P型。5-3 壓力控制閥用來控制液壓系統(tǒng)中油液壓力或通過壓力信號實現(xiàn)控制的閥類。包括溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器。 直動型溢流閥（1）、組成結(jié)構(gòu)：閥芯、閥體、彈簧、上蓋、調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)螺母等。（2）、工作原理：閥體上進油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始狀態(tài)，閥芯在彈簧力的作用下處于最下端位置，進出油口隔斷。進口油液經(jīng)閥芯徑向孔、軸向孔作用在閥芯底端面，當液壓力等于或大于彈簧力時，閥芯上移，閥口開啟，進口壓力油經(jīng)閥口溢回油箱。此時閥芯受力平衡。（3）、工作特點：閥開啟，P進 = P調(diào) 定壓閥閥關(guān)閉，P進 P調(diào) 安全閥 先導(dǎo)型溢流閥（1）、組成結(jié)構(gòu)：它由先導(dǎo)閥和主閥組成。先導(dǎo)閥實際上是一個小流量直動型溢流閥，其閥芯為錐閥。主閥芯上有一阻尼孔，且上腔作用面積略大于下腔作用面積，其彈簧只在閥口關(guān)閉時起復(fù)位作用。（2）、工作原理：遠程調(diào)壓閥實際上是一個獨立的壓力先導(dǎo)閥，旁接在先導(dǎo)型溢流閥遙控口起遠程調(diào)壓作用，其調(diào)定壓力必須低于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力。無論哪個起作用，泵的溢流量始終經(jīng)主閥閥口回油箱。 溢流閥的功用（1）、作定壓閥（2）、作安全閥，用來限制系統(tǒng)壓力的最大值。（3）、作卸荷閥，在執(zhí)行機構(gòu)不工作時使泵卸載。 減壓閥減壓閥是利用液流流過縫隙產(chǎn)生壓力損失，使其出口壓力低于進口壓力的壓力控制閥。按調(diào)節(jié)要求不同，有定值減壓閥，定差壓閥，定比減壓閥。其中定值減壓閥應(yīng)用最廣，又簡稱減壓閥。 定值減壓閥的結(jié)構(gòu)原理減壓閥由壓力先導(dǎo)閥和主閥組成。出口壓力油引至主閥芯上腔和先導(dǎo)閥前腔，當出口壓力大于減壓閥的調(diào)定壓力時，先導(dǎo)閥開啟，主閥芯上移，減壓縫隙關(guān)小，減壓閥才起減壓作用且保證出口壓力為定值。 減壓閥的特點與功用與先導(dǎo)型溢流閥比較：減壓閥是出口壓力控制，保證出口壓力為定值；溢流閥是進口壓力控制，保證進口壓力為定值。減壓閥閥口常開；溢流閥閥口常閉。減壓閥有單獨的泄油口；溢流閥彈簧腔的泄漏油經(jīng)閥體內(nèi)流道內(nèi)泄至出口。減壓閥與溢流閥一樣有遙控口。減壓閥用在液壓系統(tǒng)中獲得壓力低于系統(tǒng)壓力的二次油路上，如夾緊回路、潤滑回路和控制回路。必須說明，減壓閥出口壓力還與出口負載有關(guān)，若負載壓力低于調(diào)定壓力時，出口壓力由負載決定，此時減壓閥不起減壓作用。 順序閥順序閥是一種利用壓力控制閥口通斷的壓力閥。按控制油來源不同分內(nèi)控和外控，按彈簧腔泄漏油引出方式不同分內(nèi)泄和外泄。 順序閥的四種結(jié)構(gòu)形式及其圖形符號通過改變上蓋或底蓋的裝配位置可得到內(nèi)控外泄、內(nèi)控內(nèi)泄、外控外泄、外控內(nèi)泄四種結(jié)構(gòu)類型。 順序閥的功用內(nèi)控外泄順序閥與溢流閥非常相象：閥口常閉，進口壓力控制，但是該閥出口油液要去工作，所以有單獨的泄油口。內(nèi)控外泄順序閥用于多個執(zhí)行元件順序動作。其進口壓力先要達到閥的調(diào)定壓力，而出口壓力取決于負載。當負載壓力高于閥的調(diào)定壓力時，進口壓力等于出口壓力，閥口全開；當負載壓力低于調(diào)定壓力時，進口壓力等于調(diào)定壓力，閥的開口一定。內(nèi)控內(nèi)泄順序閥的圖形符號和工作原理與溢流閥相同。多串聯(lián)在執(zhí)行元件的回油路上，使回油具有一定壓力，保證執(zhí)行元件運動平穩(wěn)。如圖示閥3作背壓閥。外控內(nèi)泄順序閥等同于二位二通閥，可作卸載閥，如雙泵供油回路中閥3是泵1的卸載閥。外控外泄順序閥可作液動開關(guān)和限速鎖。如遠控平衡閥可限制重物下降的速度。5-4 流量控制閥通過改變閥口大小實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。包括節(jié)流閥、調(diào)速閥等。 流量控制原理流經(jīng)薄壁小孔的流量：q = cdA(2p/)1/2 流經(jīng)細長孔的流量：q =(d 4/128l )p綜合兩式得通用節(jié)流方程： q = KLApm節(jié)流口結(jié)構(gòu)：錐形、三角槽形、矩形、三角形等。 節(jié)流閥（1）、結(jié)構(gòu)及工作原理：主要零件有閥芯、閥體和螺母。閥體上開有進油、出油口。閥芯一端開有三角尖槽，另一端加工有螺紋，旋轉(zhuǎn)閥芯即可軸向移動改變閥口過流面積。（2）、剛性：外負載波動引起閥前后壓力差p 變化，即使閥的開口面積A 不變，也會導(dǎo)致流經(jīng)閥的流量q 不穩(wěn)定。（3）、最小穩(wěn)定流量：節(jié)流閥在很小開口下工作時，流經(jīng)閥的流量會出現(xiàn)周期性脈動，甚至間歇式斷流，這種現(xiàn)象稱為節(jié)流閥的堵塞現(xiàn)象。為此對節(jié)流閥有一個能正常工作的最小流量的限制。（4）節(jié)流閥的應(yīng)用： 調(diào)速閥（1）、結(jié)構(gòu)及工作原理：由定差減壓閥與節(jié)流閥串連而成。壓力油p1先經(jīng)定差減壓閥，然后經(jīng)節(jié)流閥流出。節(jié)流閥進、出口壓力油p2、p3經(jīng)閥體流道被引至定差減壓閥閥芯的兩端，(p2-p3)與定差減壓閥的彈簧力進行比較，因定差減壓閥閥口的壓力補償作用，使得(p2-p3)基本不變。（2）、性能特點：流量穩(wěn)定，剛性好。思考題：5-1 液壓控制閥按結(jié)構(gòu)形式可分為哪六類？5-2 溢流閥的主要用途是什么？5-3 當電液換向閥的主閥為彈簧中對中液動閥時，其電磁先導(dǎo)閥為什么采用Y型中位機能?電液換向閥的液動閥為M型機能，當電磁鐵1YA或2YA通電吸合時，液壓缸并不動作，這是什么原因?5-4 畫出二位、三位四通電磁換向閥圖形符號。 教研室： 授課教師：課程名稱液壓傳動課次主要教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配第六講 液壓輔件測量儀器油 箱過濾器蓄能器其他輔件教學(xué)目的掌握油箱等液壓輔件的功用和組成；熟悉各液壓輔件的工作原理和性能特點；了解各液壓輔件的類型結(jié)構(gòu)及選用。教學(xué)重點教學(xué)難點無教學(xué)方法多媒體教學(xué)擬留作業(yè)授課總結(jié) 6-1 測量儀器 壓力表測量壓力的儀器。品種有彈簧管式壓力表、精密壓力表、點接點壓力表、微壓表、高壓表和真空表等。1-彈簧管 2-指針 3-刻度盤 4-杠桿 5-傘齒輪6-小齒輪 壓力繼電器將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出的元件。其作用是實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。圖示為柱塞式壓力繼電器。主要零件包括柱塞1、調(diào)節(jié)螺帽2、和電氣微動開關(guān)3、壓力油作用在柱塞下端，液壓力直接與彈簧力比較。當液壓力大于或等于彈簧力時，柱塞向上移壓微動開關(guān)觸頭，接通或斷開電氣線路。反之，微動開關(guān)觸頭復(fù)位。6-2 油 箱 油箱的功用儲油；散熱；逸出溶解在油液中的空氣；沉淀污物等。 油箱的結(jié)構(gòu)6-3過濾器功用：濾去油中雜質(zhì)，維護油液清潔，防止油液污染，保證系統(tǒng)正常工作。 類型表面型：網(wǎng)式過濾器、線隙式過濾器。深度型：紙芯式過濾器、燒結(jié)式過濾器。磁性過濾器：可將油液中對磁性敏感的金屬顆粒吸附在上面。高壓報警過濾器： 過濾器的選用過濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)要求。要有足夠的通油能力。要有一定的機械強度。 要考慮一些特殊要求，如抗腐蝕、磁性、發(fā)訊、不停機更換濾芯等。 過濾器的安裝安裝在泵的吸油口。安裝在泵的出口。安裝在系統(tǒng)的回油路上。安裝在系統(tǒng)的支路上。安裝在獨立的過濾系統(tǒng)中。6-4 蓄能器儲存油液壓力能的裝置。 蓄能器的功用 （1）、作輔助動力源或緊急動力源 在工作循環(huán)不同階段需要的流量變化很大時，常采用蓄能器和一個流量較小的泵組成油源。另外當驅(qū)動泵的原動機發(fā)生故障時，蓄能器可作緊急動力源。（2）、保壓和補充泄漏 需要較長時間保壓而泵卸載時，可利用蓄能器釋放儲存的壓力油，補充系統(tǒng)泄漏，保持系統(tǒng)壓力。（3）、吸收沖擊和消除壓力脈動 在壓力沖擊處和泵的出口安裝蓄能器可吸收壓力沖擊峰值和壓力脈動，提高系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性。 蓄能器的分類按產(chǎn)生液體壓力的方式分彈簧式、重錘式和充氣式。充氣式蓄能器按隔離方式不同，又分為活塞式和皮囊式6-5 其他輔件 管道、管接頭常用油管有鋼管、紫銅管、塑料管、尼龍管、橡膠軟管。管接頭是油管與液壓元件、油管與油管之間可拆卸的的連接件。管接頭與其他液壓元件用國家標準米制錐螺紋和普通細牙螺紋連接。常用的管接頭有擴口式、焊接式、卡套式、橡膠軟管接頭、快速接頭。 冷卻器與加熱器加熱器：有用熱水或蒸氣加熱和用電加熱兩種方式。冷卻器：要求有足夠的散熱面積，散熱效率高，壓力損失小。根據(jù)冷卻介質(zhì)不同有風(fēng)冷式、水冷式和冷媒式三種。 密封裝置（1）、密封裝置用來防止系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄漏，以及外界灰塵和異物的侵入。（2）、對密封裝置的要求：在一定的工作壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能；與運動件之間摩擦系數(shù)要?。粔勖L，不易老化，抗腐蝕能力強；制造容易，維護使用方便，價格低廉。（3）、常用的密封有：間隙密封(金屬密封)、O 型密封圈、唇型密封（Y 型、Yx型、V 型）、組合密封裝置（組合密封墊圈、橡塑組合密封裝置）。教研室： 授課教師：課程名稱液壓傳動課次主要教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配第七講 液壓基本回路方向控制回路壓力控制回路速度控制回路多執(zhí)行元件控制回路4學(xué)時教學(xué)目的教學(xué)重點教學(xué)難點無教學(xué)方法多媒體教學(xué)擬留作業(yè)見本講講義授課總結(jié)基本回路是由有關(guān)液壓元件組成，用來完成特定功能的典型油路。液壓系統(tǒng)由一些基本回路組成?；净芈钒垂δ芊譃椋簤毫刂苹芈?、速度控制回路、方向控制回路、其它控制回路等。7-1 方向控制回路 換向回路（1）、采用二位四、三位四通換向閥（2）、時間控制制動式（3）、行程控制制動式 鎖緊回路通過切斷執(zhí)行元件進油、出油通道而使執(zhí)行元件準確的停在確定的位置，并防止停止運動后因外界因素而發(fā)生竄動。（1）、利用三位四通換向閥的 O型、 M型中位機能的鎖緊回路。 （2）、用液控單向閥的鎖緊回路 制動回路：使液壓執(zhí)行元件平穩(wěn)地由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為靜止狀態(tài)。（1）、用溢流閥的液壓缸制動回路：在缸兩側(cè)油路上設(shè)置有反應(yīng)靈敏的小型直動型溢流閥4 和5，換向閥切換時，活塞在溢流閥4 和5 調(diào)定壓力之下實現(xiàn)制動。（2）、采用溢流閥的液壓馬達制動回路7-2 壓力控制回路利用壓力控制閥來控制整個系統(tǒng)或局部支路的壓力，以滿足執(zhí)行元件對力和轉(zhuǎn)矩的要求。 調(diào)壓回路功用：調(diào)定和限制液壓系統(tǒng)的最高工作壓力，或者使執(zhí)行機構(gòu)在工作過程不同階段實現(xiàn)多級壓力變換。（1）、單級調(diào)壓回路（2）、多級調(diào)壓回路 （3）、無級調(diào)壓回路 減壓回路功用：使系統(tǒng)中的某一部分油路或某個執(zhí)行元件獲得比系統(tǒng)壓力低的穩(wěn)定壓力。 （1）、單級減壓回路 （2）、二級減壓回路 卸荷回路功用：在液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件短時間不工作時，不頻繁啟動原動機而使泵在很小的輸出功率下運轉(zhuǎn)。卸載方式：壓力卸載；流量卸載（僅適