液压传动 导学案1
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文档简介
液压传动
【教学课题】
液压传动
【教学目标】
1.知识目标
识记液压传动的组成
理解液压传动的工作原理
2.能力目标
能识别液压系统中各部件名称
理解液压传动系统。
3.情感态度与价值观
培养严谨的科学态度
培养勇于探索科学知识的精神
【课前预习】
了解液压传动的基本概念，原理以及优缺点
【教学重难】
重点：理解液压传动机的工作原理。
难点：液压传动机的工作原理和液压传动装置系统。
【教学内容】
液压传动以压力油作为工作介质，借助于其压力传递运动和动力。近40年来得到迅速发展，广泛用于各种机械传动，并已成为自动控制系统中的一个重要组成部分。
一、液压传动的工作原理
液压传动的工作原理，可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明。
通过对液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。
二、液压传动系统的组成
液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。由换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。其工作原理如下：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：
1.能源装置它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。
2.执行装置它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。
3.控制调节装置它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。
4.辅助装置是上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。
5.工作介质传递能量的流体，即液压油等。
三、液压系统图图形符号
图1机床工作台液压系统的图形符号图
1—工作台2—液压缸3—油塞4—换向阀
5—节流阀6—开停阀7—溢流阀8—液压泵9—滤油器10—油箱
图1所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号(GB786—76)”。我国制订的液压系统图图形符号(GB786—76)中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。
(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。
(2)元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。
(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。
四、液压传动的优缺点
液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：
(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。
(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。
(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。
(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。
(5)液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。
(6)液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。
(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。
液压传动的缺点是：
(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。
(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。
(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。
(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。
(5)液压系统发生故障不易检查和排除。
总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。
【随堂练习】
1．为保证锁紧迅速、准确，采用了双向液压锁的汽车起重机支腿油路的换向阀应选用（
）中位机能；要求采用液控单向阀的压力机保压回路，在保压工况液压泵卸载，其换向阀应选用（
）中位机能。
（A）H型
（B）M型
（C）Y型
（D）D型
2．液压泵单位时间内排出油液的体积称为泵的流量。泵在额定转速和额定压力下的输出流量称为（
）；在没有泄漏的情况下，根据泵的几何尺寸计算而得到的流量称为（
），它等于排量和转速的乘积。
（A）实际流量
（B）理论流量
（C）额定流量
3．在实验中或工业生产中，常把零压差下的流量（即负载为零时泵的流量）视为（
）；有些液压泵在工作时，每一瞬间的流量各不相同，但在每转中按同一规律重复变化，这就是泵的流量脉动。瞬时流量一般指的是瞬时（
）。
（A）实际流量
（B）理论流量
（C）额定流量
4．当限压式变量泵工作压力p>p拐点时，随着负载压力上升，泵的输出流量（
）；当恒功率变量泵工作压力p>p拐点时，随着负载压力上升，泵的输出流量（
）。
（A）增加
（B）呈线性规律衰减
（C）呈双曲线规律衰减
（D）基本不变
【教学课题】
液压传动
【教学目标】
1.知识目标
识记液压传动的组成
理解液压传动的工作原理
2.能力目标
能识别液压系统中各部件名称
理解液压传动系统。
3.情感态度与价值观
培养严谨的科学态度
培养勇于探索科学知识的精神
【课前预习】
了解液压传动的基本概念，原理以及优缺点
【教学重难】
重点：理解液压传动机的工作原理。
难点：液压传动机的工作原理和液压传动装置系统。
【教学内容】
液压传动以压力油作为工作介质，借助于其压力传递运动和动力。近40年来得到迅速发展，广泛用于各种机械传动，并已成为自动控制系统中的一个重要组成部分。
一、液压传动的工作原理
液压传动的工作原理，可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明。
通过对液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。
二、液压传动系统的组成
液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。由换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。其工作原理如下：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：
1.能源装置它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。
2.执行装置它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。
3.控制调节装置它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。
4.辅助装置是上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。
5.工作介质传递能量的流体，即液压油等。
三、液压系统图图形符号
图1机床工作台液压系统的图形符号图
1—工作台2—液压缸3—油塞4—换向阀
5—节流阀6—开停阀7—溢流阀8—液压泵9—滤油器10—油箱
图1所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号(GB786—76)”。我国制订的液压系统图图形符号(GB786—76)中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。
(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。
(2)元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。
(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。
四、液压传动的优缺点
液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：
(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。
(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。
(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。
(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。
(5)液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。
(6)液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。
(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。
液压传动的缺点是：
(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。
(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。
(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。
(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。
(5)液压系统发生故障不易检查和排除。
总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。
【随堂练习】
1．为保证锁紧迅速、准确，采用了双向液压锁的汽车起重机支腿油路的换向阀应选用（
）中位机能；要求采用液控单向阀的压力机保压回路，在保压工况液压泵卸载，其换向阀应选用（
）中位机能。
（A）H型
（B）M型
（C）Y型
（D）D型
2．液压泵单位时间内排出油液的体积称为泵的流量。泵在额定转速和额定压力下的输出流量称为（
）；在没有泄漏的情况下，根据泵的几何尺寸计算而得到的流量称为（
），它等于排量和转速的乘积。
（A）实际流量
（B）理论流量
（C）额定流量
3．在实验中或工业生产中，常把零压差下的流量（即负载为零时泵的流量）视为（
）；有些液压泵在工作时，每一瞬间的流量各不相同，但在每转中按同一规律重复变化，这就是泵的流量脉动。瞬时流量一般指的是瞬时（
）。
（A）实际流量
（B）理论流量
（C）额定流量
4．当限压式变量泵工作压力p>p拐点时，随着负载压力上升，泵的输出流量（
）；当恒功率变量泵工作压力p>p拐点时，随着负载压力上升，泵的输出流量（
）。
（A）增加
（B）呈线性规律衰减
（C）呈双曲线规律衰减
（D）基本不变