液压传动 导学案
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文档简介
液压传动
【教学课题】
液压传动
【教学目标】
知识目标
掌握液压传动的基本工作原理及实质。
通过实例理解液压传动的基本组成。
能力目标
掌握液压传动的优缺点。
理解液压传动系统。
情感态度与价值观
通过液压传动机的工作原理，了解同类型的传动机器。
了解通过液压传动系统的内部构造，从而认识一些机器零件。
【课前预习】
了解液压传动的工作原理以及装置
【教学重难】
重点：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】
一、液压传动原理
1、压力的传递规律：密闭的液体在平衡时，注射器的活塞和砝码的总质量跟截面面积成正比，即：m1／m2=s1
／s2，或者是F1／F2=s1
／s2，在液压传动中，加在小活塞上的小压力可以在大活塞上得到大的压力。
2、液压千斤顶
如下图所示，为液压千斤顶实物图。
液压千斤顶实物图
1—杠杆手柄
2—小油缸
3—小活塞
4、7—单向阀
5—吸油管
6、10—管道
8—大活塞
9—大油缸
11—截止阀
12—油箱
液压千斤顶工作原理
3、液压千斤顶的工作原理
大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1.小油缸2.小活塞3.单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。
再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10截止阀11流回油箱，重物就向下移动。
4、液压传动的性质
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。
5、液压千斤顶的优点：
结构紧凑
体积小
重量轻
携带方便
因此，广泛运用于流动性的起重作业。
二、液压传动系统
1、液压千斤顶传动系统
液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。下面分析一种驱动工作台的液压传动系统。如下图所示，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。
1—工作台
2—液压缸
3—活塞
4—换向手柄
5—换向阀
6，8，16—回油管
7—节流阀
9—开停手柄
10—开停阀
11—压力管
12—压力支管
13—溢流阀
14—钢球
15—弹簧
17—液压泵
18—滤油器
19—油箱
机床工作台液压系统工作原理图
2、机床工作台液压系统工作原理
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，在图a所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
如果将换向阀手柄转换成图b所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
3、液压系统的组成部分
从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，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。
液压千斤顶
4、液压传动系统图的图形符号：
1—工作台
6—开停阀
2—液压缸
7—溢流阀
3—油塞
8—液压泵
4—换向阀
9—滤油器
5—节流阀
10—油箱
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。
5、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。
6、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。
【随堂练习】
1、简答液压系统的组成。
答：（1）动力元件，即液压泵，它可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。
（2）执行元件，其作用是将液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。
（3）控制元件，,如各种阀。其中有方向阀和压力阀两种。
（4）辅助元件
如油箱、油管、滤油器等。
（5）传动介质
即液体。
2、分析并总结液压传动的优缺点
答：优点：
（1）体积小，输出力大且调节容易；
（2）执行元件运动平稳；
（3）易于实现过载保护；
（4）速度调节容易且调速范围大；
（5）易于实现自动化
。
缺点：
（1）不能保证严格的传动比；
（2）液压系统能量损失较大；
（3）液压系统工作的稳定性易受温度的影响；
（4）为减小泄漏损失，元件的加工精度要求较高；
（5）液压系统出现故障的原因复杂，查找困难。
【教学课题】
液压传动
【教学目标】
知识目标
掌握液压传动的基本工作原理及实质。
通过实例理解液压传动的基本组成。
能力目标
掌握液压传动的优缺点。
理解液压传动系统。
情感态度与价值观
通过液压传动机的工作原理，了解同类型的传动机器。
了解通过液压传动系统的内部构造，从而认识一些机器零件。
【课前预习】
了解液压传动的工作原理以及装置
【教学重难】
重点：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】
一、液压传动原理
1、压力的传递规律：密闭的液体在平衡时，注射器的活塞和砝码的总质量跟截面面积成正比，即：m1／m2=s1
／s2，或者是F1／F2=s1
／s2，在液压传动中，加在小活塞上的小压力可以在大活塞上得到大的压力。
2、液压千斤顶
如下图所示，为液压千斤顶实物图。
液压千斤顶实物图
1—杠杆手柄
2—小油缸
3—小活塞
4、7—单向阀
5—吸油管
6、10—管道
8—大活塞
9—大油缸
11—截止阀
12—油箱
液压千斤顶工作原理
3、液压千斤顶的工作原理
大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1.小油缸2.小活塞3.单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。
再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10截止阀11流回油箱，重物就向下移动。
4、液压传动的性质
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。
5、液压千斤顶的优点：
结构紧凑
体积小
重量轻
携带方便
因此，广泛运用于流动性的起重作业。
二、液压传动系统
1、液压千斤顶传动系统
液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。下面分析一种驱动工作台的液压传动系统。如下图所示，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。
1—工作台
2—液压缸
3—活塞
4—换向手柄
5—换向阀
6，8，16—回油管
7—节流阀
9—开停手柄
10—开停阀
11—压力管
12—压力支管
13—溢流阀
14—钢球
15—弹簧
17—液压泵
18—滤油器
19—油箱
机床工作台液压系统工作原理图
2、机床工作台液压系统工作原理
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，在图a所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
如果将换向阀手柄转换成图b所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
3、液压系统的组成部分
从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，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。
液压千斤顶
4、液压传动系统图的图形符号：
1—工作台
6—开停阀
2—液压缸
7—溢流阀
3—油塞
8—液压泵
4—换向阀
9—滤油器
5—节流阀
10—油箱
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。
5、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。
6、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。
【随堂练习】
1、简答液压系统的组成。
答：（1）动力元件，即液压泵，它可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。
（2）执行元件，其作用是将液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。
（3）控制元件，,如各种阀。其中有方向阀和压力阀两种。
（4）辅助元件
如油箱、油管、滤油器等。
（5）传动介质
即液体。
2、分析并总结液压传动的优缺点
答：优点：
（1）体积小，输出力大且调节容易；
（2）执行元件运动平稳；
（3）易于实现过载保护；
（4）速度调节容易且调速范围大；
（5）易于实现自动化
。
缺点：
（1）不能保证严格的传动比；
（2）液压系统能量损失较大；
（3）液压系统工作的稳定性易受温度的影响；
（4）为减小泄漏损失，元件的加工精度要求较高；
（5）液压系统出现故障的原因复杂，查找困难。