《机械基础》第四章 液压与气动.docx
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《机械基础》第四章液压与气动
第四章液压与气压传动
一、教案
【教学要求】
1、液压、气压传动的工作原理
2、液压传动的基本参数
3、液压、气压传动系统的组成
4、液压、气压传动元件的图形符号及应用
5、液压、气压传动的工作特点
6、掌握液压、气压系统的基本回路
【教学目的】
通过学习使学生了解气压、液压传动的原理、特点,掌握基本回路和相关的图形符号及应用。
第一节液压传动
【教学重难点】
1、液压传动的基本回路和相关的图形符号及应用。
2、液压传动的系统的组成
【教学方法】
本节内容主要教师讲解、演示为主,辅助教师对知识点讲解达到学生掌握知识要点的目的。
【教学内容】
一、液压传动的概述
1.液压传动的工作原理
•工作原理:
是利用运动着的压力流体(液体或气体)迫使系统内密封容积发生改变来传递运动和动力。
•液压和气动系统工作时要经过压力能与机械能之间的转换,
(1)泵吸油过程
(2)泵压油和重物举升过程
(3)重物落下过程
2、液压传动的基本参数
(1)压力:
:
流体在单位面积上所受的法向力成为压强,在工作中习惯称压力,通常用p表示,p=F/A.在际单位制(SI)中,其单位为帕斯卡,简称帕,符号为Pa
(2)流量:
单位时间内流过某通流截面的流体体积称为流量,用q表示,即q=V/t.在国际单位制(SI)中,流量的单位为m3/s用升每分钟(L/min)。
3、液压传动系统的组成
●动力部分
●执行部分
●控制部分
●辅助部分
4、液压传动元件的图形符号
5、液压传动的工作特点
●易于获得很大的力和力矩
●调速范围大,易实现无级调速
●质量轻,体积小,动作灵敏
●传动平稳,易于频繁换向
●易于实现过载保护
●便于采用电液联合控制以实现自动化
●液压元件能够自动润滑,元件的使用寿命长
●液压元件易于实现系列化、标准化、通用化
●传动效率较低
●液压系统产生故障时,不易找到原因,维修困难
●为减少泄漏,液压元件的制造精度要求较高
二、液压元件及应用
1、液压动力元件
液压泵——液压系统的动力元件,它把电动机或其他原动机输出的机械能转换成液压能的装置。
其作用是向液压系统提供压力油。
1)液压泵工作原理
2)液压泵的类型及图形符号
1)液压泵的类型
●按结构:
齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵
●
按输油方向:
单向泵、双向泵
●按输出流量:
定量泵、变量泵
●按额定压力:
低压泵、中压泵、高压泵
2)常见液压泵的图形符号
2、液压执行元件
液压缸——液压系统中的执行元件,将液压能转换为直线(或旋转)运动形式的机械能,输出运动速度和力,结构简单,工作可靠。
(1)液压缸的结构与工作原理
课本图4—1—6
由缸体、缸盖、活塞、活塞杆等组成。
(2)液压缸的类型级图形符号
单作用液压缸双作用液压缸
3.液压控制元件
控制阀——为了控制与调节液流的方向、压力和流量,以满足工作机械的各种要求,就要用控制阀。
控制阀又称液压阀,简称阀。
(1)方向控制阀
单向阀作用:
保证通过阀的液流只向一个方向流动而不能反方向流动。
换向阀
A、换向阀的结构和工作原理
B、换向阀的分类
按阀芯在阀体的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数分,换向阀有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通、三位五通等类型。
不同的位数和通数,是由阀体上不同的沉割槽和阀芯上台肩组合形成的。
C、换向阀的符号表示
一个换向阀的完整符号应具有工作位置数、通口数和在各工作位置上阀口的连通关系、控制方法以及复位、定位方法等。
D、三位换向阀的中位机能
三位换向阀的阀芯在阀体中有左、中、右三个工作位置。
中间位置可利用不同形状及尺寸的阀芯结构,得到多种不同的油口连接方式。
三位换向阀在常态位置(中位)时各油口的连通方式称为中位机能。
(2)压力控制阀
用来控制液压系统中的压力,或利用系统中的压力的变化来控制其它液压元件的动作,简称压力阀。
工作原理:
利用作用于阀芯上液压力与弹簧力相平衡的原理。
1)溢流阀
作用:
●溢流和稳压作用,保持液压系统的压力恒定
●限压保护作用,防止液压系统过载
分类:
●直动式溢流阀
●先导式溢流阀
2)减压阀
作用:
降低系统某一支路的油液压力,使同一系统有两个或多个不同压力。
减压原理:
利用压力油通过缝隙(液阻)降压,使出口压力低于进口压力,并保持出口压力为一定值。
缝隙愈小,压力损失愈大,减压作用就愈强。
分类:
●直动型减压阀
●先导型减压阀
3)顺序阀
作用:
利用液压系统中的压力变化来控制油路的通断,从而实现某些液压元件按一定的顺序动作。
分类:
按结构和工作原理
A.直动型顺序阀B.先导型顺序阀
按控制油路连接方式
A.内控式B.外控式
(3)流量控制阀
作用:
控制液压系统中液体的流量,简称流量阀。
原理:
流量阀是通过改变阀口过流断面积来调节通过阀口的流量,从而控制执行元件运动速度的控制阀。
分类:
●节流阀
●调速阀
4.液压辅助元件
1)过滤器
作用:
保持油的清洁。
安装在液压泵的吸油管路上或液压泵的输出管路上以及重要元件的前面。
通常情况下,泵的吸油口装粗过滤器,泵的输出管路上与重要元件之前装精过滤器。
2)蓄能器
储存压力油的一种容器,可以在短时间内供应大量压力油,补偿泄漏以保持系统压力,消除压力脉动与缓和液压冲击等。
3)油管
常用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、尼龙管和塑料管等。
固定元件间的油管常用钢管和铜管,有相对运动的元件之间一般采用软管连接。
4)管接头
用于油管与油管、油管与液压元件间的连接。
5)油箱
作用:
除了用于储油外,还起散热及分离油中杂质和空气的作用。
在机床液压系统中,可以利用床身或底座内的空间作油箱。
精密机床多采用单独油箱。
三、液压系统的基本回路
液压基本回路——由某些液压元件和附件所构成的能完成某种特定功能的回路。
1、方向控制回路
在液压系统中,控制执行元件的起动、停止(包括锁紧)及换向的回路。
A.换向回路B.锁紧回路2、压力控制回路
利用压力控制阀来调节系统或系统某一部分的压力的回路。
压力控制回路可以实现调压、减压、增压、卸荷等功能。
A.调压回路B.减压回路C.增压回路D.卸荷回路
3、速度控制回路
控制执行元件运动速度的回路,一般是采用改变进入执行元件的流量来实现的。
4、顺序动作控制回路
【课后总结】
1.液压系统的基本原理和液压传动系统的组成。
2.液压系统的流量和压力的有关概念和相关计算。
3.液压泵的类型及工作原理。
4.液压缸的常见类型及特点,运动速度及输出推力的计算,结构上的特点。
5.液压控制阀的功用、种类、工作原理及特点。
6.液压辅助元件的种类及其工作原理、特点。
7.方向控制回路中换向回路和锁紧回路的应用,简单的方向控制回路。
8.压力控制回路中调压、减压、增压、卸荷等功能的应用,简单的方向控制回路。
9.常用调速回路,包括进油节流调速回路、回油节流调速回路、变量泵的容积调速回路的特点及应用。
10.常用速度换接回路,包括液压缸差动连接速度换接回路、短接流量阀速度换接回路、串联调速阀速度换接回路、并联调速阀速度换接回路的特点及应用。
11.顺序动作控制回路的应用及分析。
12.一些简单的液压传动系统图。
第二节气压传动
【教学重难点】
一、气压传动的工作原理及应用特点
二、气动基本回路
【教学方法】
本节内容主要以教师对教学内容结合图示的讲解、演示,达到学生掌握知识要点的目的。
【教学内容】
一、气压传动的工作原理及特点
1、气压传动的工作原理及组成
气动系统工作时要经过压力能与机械能之间的转换,其工作原理是利用空气压缩机使空气介质产生压力能,并在控制元件的控制下,把气体压力能传输给执行元件,而使执行元件(气缸或气马达)完成直线运动和旋转运动。
2、气压传动的应用特点
A.优点
(1)工作介质是空气,排放方便,不污染环境,经济性好。
(2)空气的黏度小,便于远距离输送,能源损失小。
(3)气压传动反应快,维护简单,不存在介质维护及补充问题,安装方便。
(4)蓄能方便,可用储气筒获得气压能。
(5)工作环境适应性好,允许工作温度范围宽。
(6)有过载保护作用。
B.缺点
(1)由于空气具有可压缩性,因此工作速度稳定性较差。
(2)工作压力较低。
(3)工作介质无润滑性能,需设润滑辅助元件。
(4)噪声大。
3、气压传动和液压传动的区别
比较项目
气压传动
液压传动
负载变化对传动的影响
影响较大
影响较小
润滑方式
需设润滑装置
介质为液压油,可直接用于润滑,不需要设润滑装置
速度反应
速度反应较快
速度反应较慢
系统构造
结构简单,制造方便
结构复杂,制造相对较难
信号传递
信号传递较易,且易实现中距离控制
液压传递信号较难,常用于短距离控制。
环境要求
可用于易燃、易爆、冲击场合,不受温度污染的影响,存在泄漏现象,但不污染环境
对温度污染敏感,存在泄漏现象,且污染环境,易燃
产生的总推力
具有中等推力
能产生大推力
节能、寿命和价格
所用介质是空气,其寿命长,价格低
所用介质是液压油,寿命相对短,价格较贵
维护
维护简单
压维护复杂,排除故障困难
噪声
噪声大
噪声较小
二、气压传动常用元件的简介
1、气源装置及气动辅助元件
(1)气源装置---空气压缩机:
把电动机输出的机械能转换成气体压力能。
(2)气动辅助元件:
使空气压缩机产生的压缩空气得以经过净化、减压、降温及稳压等处理,供给控制元件及执行元件,保证气压传动系统正常工作。
2、气动执行元件---气缸/马达
常用于实现往复直线运动。
3、气压控制元件---控制和调节压缩空气压力、流量和流向的控制元件。
(1)方向控制阀
控制压缩空气的流动方向和气流通断的一种阀。
(2)压力控制阀
(3)流量控制阀
通过改变阀的流通面积来实现流量控制的元件。
三、气动基本回路
气动系统与液压系统一样,无论多复杂,也都是有一些基本回路组成的。
这些回路按其控制目的和功能不同,可分为:
换向控制回路:
利用控制阀来控制执行元件的运动方向。
压力控制回路:
利用压力阀来控制执行元件的输出力。
位置控制回路:
利用行程阀来控制执行元件的行程和位置。
速度控制回路:
利用单向节流阀来控制执行元件的运动速度。
1、换向控制回路
•在气压传动系统中,用于控制执行元件的启动、停止(包括锁紧)及换向的回路称为方向控制回路。
2、压力控制回路
•
在气压传动系统中,利用压力控制阀来控制和调节系统或某一部分压力的回路称为压力控制回路。
3、速度控制回路
•在气压传动系统中,用于控制和调节执行元件运动速度的回路称为速度控制回路。
【课后总结】
1.气压传动的工作原理。
2.气压传动系统的组成。
3.气压传动的应用特点。
4.气压传动常用元件。
5.气压传动基本回路。
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- 机械基础 机械基础第四章 液压与气动 机械 基础 第四 液压 气动