項(xiàng)目一液壓與氣動(dòng)技術(shù)認(rèn)知-王厚財(cái)版

課程：《工程機(jī)械液壓與液力》任課教師：徐曉丹學(xué)習(xí)交流群：168835481辦公室：機(jī)控教研室7308課程性質(zhì)課程性質(zhì)《工程機(jī)械液壓與液力》課程是工程機(jī)械控制技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程，本課程立足于工程機(jī)械設(shè)備的使用、維修、管理等核心崗位，主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)液壓/氣動(dòng)/液力元件的選用、液壓系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及故障診斷與排除的專業(yè)能力。課程地位課程名稱：工程機(jī)械液壓與液力課程代碼：09041010學(xué)分：4學(xué)時(shí)：64授課時(shí)間：第3學(xué)期授課對(duì)象：工程機(jī)械控制技術(shù)專業(yè)學(xué)生先修課程：機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖、電工電子技術(shù)、工程力學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、電機(jī)與電力拖動(dòng)技術(shù)、PLC與檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用后續(xù)課程：發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修、底盤構(gòu)造與維修、工程機(jī)械電器設(shè)備、工程機(jī)械控制技術(shù)、工程機(jī)械使用與維護(hù)、頂崗實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)方法“教學(xué)做”一體化、小組討論法小組分配（按學(xué)號(hào)順序劃分小組，5~6人一個(gè)小組，選出組長(zhǎng)；制定小組名片，寫上每個(gè)同學(xué)的姓名學(xué)號(hào)；每堂課按指定位置對(duì)號(hào)入座）教學(xué)載體1.液壓基本回路實(shí)訓(xùn)臺(tái)（3臺(tái)）2.液壓泵站（6套）3.液壓疊加閥組（6套）4.液壓比例綜合控制系統(tǒng)（1套）5.液壓拆裝元件實(shí)訓(xùn)臺(tái)（2臺(tái)）6.氣動(dòng)基本回路實(shí)訓(xùn)臺(tái)（6臺(tái)）7.仿真軟件考核方式過程性考核（60%）+終結(jié)性考核（40%）過程性考核包含如下：1.考勤2.學(xué)習(xí)態(tài)度3.責(zé)任意識(shí)（安全、衛(wèi)生）4.團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)5.課堂上任務(wù)完成情況6.課下作業(yè)完成情況參考資料《現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng)》，顏榮慶等編，人民交通出版社，2001《液壓與氣壓傳動(dòng)》，薛彥登主編，山東大學(xué)出版社，2005年《工程機(jī)械液壓與液力技術(shù)》，唐銀啟主編，國(guó)防工業(yè)出版社，2006年《工程機(jī)械液壓系統(tǒng)及故障維修》，王存堂，化學(xué)工業(yè)出版社，2007《液壓氣動(dòng)技術(shù)與實(shí)訓(xùn)》，張安全等主編，人民郵電出版社，2007《液壓與氣壓技術(shù)》，左健民主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2007《液壓與氣壓傳動(dòng)》，劉延俊主編，高等教育出版社，2008年序號(hào)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)1液壓與氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)認(rèn)知82工作介質(zhì)——液壓油23液壓泵站拆裝84液壓缸和液壓馬達(dá)拆裝45液壓閥組的拆裝126液壓基本回路安裝與調(diào)試127液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試及故障分析68氣動(dòng)系統(tǒng)安裝與調(diào)試69液力傳動(dòng)基礎(chǔ)認(rèn)知6合計(jì)64課程內(nèi)容液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力能來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的一種傳動(dòng)方式。廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、切削機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線、數(shù)控設(shè)備等行業(yè)中。

重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)

項(xiàng)目一液壓與氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)認(rèn)知(8課時(shí))基本液壓系統(tǒng)知識(shí)目標(biāo)了解液壓與氣壓傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用；掌握液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理，建立壓力的形成和流量的概念，掌握壓力的表示方法；了解液體靜壓力性質(zhì)及靜力學(xué)方程；掌握液體的動(dòng)力學(xué)方程及其應(yīng)用；了解液壓傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中的常見問題及解決方法。能力目標(biāo)通過觀摩液壓平面磨床和千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程，能夠敘述液壓氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成及各部分的作用；能夠搭建簡(jiǎn)單的液壓回路，并調(diào)試運(yùn)行。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理、系統(tǒng)組成；壓力的形成及表示方法；流量的概念；液體動(dòng)力學(xué)方程的應(yīng)用。難點(diǎn)：液體壓力的形成；動(dòng)力學(xué)方程應(yīng)用。

引言機(jī)械-液力傳動(dòng)液壓傳動(dòng)同學(xué)們思考一下：日常生活和生產(chǎn)當(dāng)中，你所見過的液壓與氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用的場(chǎng)合有哪些？舉例說明知識(shí)點(diǎn)一液壓與氣動(dòng)的發(fā)展與應(yīng)用阿基米德輸水螺桿中國(guó)式“水車”

閥1閥2安全閥排放閥

壓把式滅火器（十七世紀(jì)中葉）

Bramah壓力機(jī)（1795年）國(guó)內(nèi)液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀液壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高速高精高可靠性小型化集成化多樣化高效節(jié)能環(huán)保20世紀(jì)50年代應(yīng)用于機(jī)床、鍛壓設(shè)備、工程機(jī)械20世紀(jì)80年代引進(jìn)美日德技術(shù)和設(shè)備，技術(shù)水平有了很大提高國(guó)內(nèi)液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀液壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高速高精高可靠性小型化集成化多樣化高效節(jié)能環(huán)保20世紀(jì)50年代應(yīng)用于機(jī)床、鍛壓設(shè)備、工程機(jī)械20世紀(jì)80年代引進(jìn)美日德技術(shù)和設(shè)備，技術(shù)水平有了很大提高工程機(jī)械輕工化工機(jī)床工業(yè)軍事裝置礦山機(jī)械挖掘機(jī)裝載機(jī)推土機(jī)混凝土泵攤鋪機(jī)壓路機(jī)鑄造機(jī)械金屬成型設(shè)備焊接設(shè)備金切機(jī)床汽車制造航天設(shè)備航海設(shè)備雷達(dá)設(shè)備衛(wèi)星發(fā)射設(shè)備采掘機(jī)液壓支架噴漿機(jī)石油鉆機(jī)印花機(jī)包裝機(jī)紡絲機(jī)硫化機(jī)注塑機(jī)從藍(lán)天到水下，軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有流體傳動(dòng)與控制技術(shù)的應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例：挖掘機(jī)應(yīng)用實(shí)例：起重機(jī)在軋鋼中的應(yīng)用在精密機(jī)床中的應(yīng)用在船舶中的應(yīng)用在鍛壓機(jī)械中的應(yīng)用在港口機(jī)械中的應(yīng)用應(yīng)用舉例液壓剪板機(jī)液壓注塑機(jī)液壓挖掘機(jī)液壓千斤頂液壓打包機(jī)液壓護(hù)理床盾構(gòu)機(jī)（隧道掘進(jìn)機(jī)）

航天飛機(jī)運(yùn)送車知識(shí)點(diǎn)二液壓傳動(dòng)的工作原理液壓傳動(dòng)簡(jiǎn)化模型帕斯卡原理（壓力等值傳遞）知識(shí)點(diǎn)二液壓傳動(dòng)的工作原理同學(xué)們思考：1.在小缸筒2的活塞上施加的力F與大缸筒4活塞上頂起的重物W之間存在什么關(guān)系？2.液壓傳動(dòng)中的工作壓力p（物理學(xué)中的壓強(qiáng)）取決于什么？3.大小活塞的運(yùn)動(dòng)速度v1、v2之間有什么關(guān)系？流量的概念q，活塞的運(yùn)動(dòng)速度v與流量q的關(guān)系？4.傳遞的功率P與p、q的關(guān)系？思考：水流量不變，如果用一細(xì)管從大的水箱中抽吸水，從水箱液面到細(xì)管中時(shí)水流速會(huì)發(fā)生怎樣的變化？這說明流量不變時(shí)，流速與什么因素有關(guān)系？下面是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼ＶR(shí)點(diǎn)二液壓與氣動(dòng)的工作原理小組討論法—展開討論小小的千斤頂為何力大無窮？手柄施加的力的大小F與提起重物的重量G之間存在什么關(guān)系？液壓傳動(dòng)以液體為工作介質(zhì)液壓傳動(dòng)以液體的流量傳遞運(yùn)動(dòng)結(jié)論液壓傳動(dòng)過程中經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換：液壓傳動(dòng)以液體壓力能傳遞動(dòng)力液壓傳動(dòng)中非常重要的結(jié)論:壓力取決于外負(fù)載；速度取決于流量。液壓傳動(dòng)的實(shí)質(zhì)知識(shí)點(diǎn)三液壓氣動(dòng)系統(tǒng)基本組成磨床液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖磨床液壓系統(tǒng)職能符號(hào)圖任務(wù)：觀摩液壓磨床的工作過程（說出該系統(tǒng)中有哪些元件，作用是什么？）任務(wù)引入圖中哪個(gè)元件直接帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的？能量轉(zhuǎn)換如何？提供壓力油的元件是哪個(gè)，能量如何轉(zhuǎn)換？控制工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的元件是哪個(gè)？控制其運(yùn)動(dòng)速度的元件呢？系統(tǒng)須具備一定的液壓力，才能克服外負(fù)載使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)靠哪個(gè)元件來調(diào)定壓力呢？液壓氣動(dòng)系統(tǒng)基本組成學(xué)習(xí)完液壓氣動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和基本組成，在卡片上寫下你所認(rèn)為的關(guān)鍵詞，小組內(nèi)互相闡述。課下上交卡片！任務(wù)：三位同學(xué)協(xié)作搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)四液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)易無級(jí)調(diào)速；運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，換向沖擊?。贿^載保護(hù)；控制調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；元件已標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。存在泄漏，液體可壓縮，傳動(dòng)不準(zhǔn)確；存在流量、壓力損失，不易遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；對(duì)油污比較敏感，對(duì)油溫及油質(zhì)要求較高。無介質(zhì)費(fèi)用；空氣粘性小，壓力損失小，宜于遠(yuǎn)程控制；工作壓力低，元件成本低；能夠在易燃、易爆等惡劣條件下工作。液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)缺點(diǎn)氣壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)易無級(jí)調(diào)速；體積小，重量輕運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，換向沖擊?。贿^載保護(hù)；控制調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；元件已標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。存在泄漏，液體可壓縮，傳動(dòng)不準(zhǔn)確；存在流量、壓力損失，不易遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；對(duì)油污比較敏感，對(duì)油溫及油質(zhì)要求較高。無介質(zhì)費(fèi)用；空氣粘性小，壓力損失小，宜于遠(yuǎn)程控制；工作壓力低，元件成本低；能夠在易燃、易爆等惡劣條件下工作。液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)缺點(diǎn)氣壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)氣動(dòng)缺點(diǎn)響應(yīng)速度低，信號(hào)有失真和滯后，不宜于復(fù)雜回路的控制；傳動(dòng)不平穩(wěn)；輸出力小，傳動(dòng)效率低。

相同功率機(jī)器外形和重量比較小組討論，填寫完成任務(wù)工作單，課下提交！1、靜壓力及其特性靜壓力靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力特性液體靜壓力垂直于承壓面，方向?yàn)樵撁鎯?nèi)法線方向。液體內(nèi)任一點(diǎn)所受的靜壓力在各個(gè)方向上都相等。壓力不是力此處的壓力是物理學(xué)上的壓強(qiáng)單位Pa（N/m2）MPabarkgf/cm21MPa=106Pa1kgf/cm2=1bar=105Pa知識(shí)點(diǎn)五流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)一、靜力學(xué)2、靜力學(xué)基本方程p=p0+ρgh

壓力隨深度線性增加；等深等壓2、靜力學(xué)基本方程二.需做功能檢查和需進(jìn)行調(diào)整的項(xiàng)目壓力由兩部分組成:液面壓力p0，自重形成的壓力ρgh深度相同的各點(diǎn)組成一水平等壓面液體內(nèi)壓力與深度成線性規(guī)律分布重力作用下靜止液體壓力分布p=p0+ρgh

3、壓力的表示方法以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)表示的壓力絕對(duì)壓力以大氣壓為基準(zhǔn)表示的壓力相對(duì)壓力相對(duì)壓力=絕對(duì)壓力-大氣壓力真空度=大氣壓-絕對(duì)壓力相對(duì)壓力是壓力表的測(cè)得值——表壓力例題1

在液體中某處表壓力為10MPa，其絕對(duì)壓力為多少？某處絕對(duì)壓力為0.01MPa，其真空度為多少？（大氣壓取1×105Pa）4、靜壓傳遞原理1623—1662：法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家。數(shù)學(xué)：帕斯卡定理（圓錐曲線內(nèi)接六邊形其三對(duì)邊的交點(diǎn)共線）、帕斯卡三角形、建立概率論組合論基礎(chǔ)，發(fā)明加法器—世界上最早的計(jì)算器，1971年面世的PASCAL語言，以他命名；物理：發(fā)現(xiàn)了大氣壓強(qiáng)隨著高度減小的規(guī)律、建立了流體的帕斯卡定律，壓力單位Pa以他命名；哲學(xué)：名著《思想錄》《致外省人書》；健康：體弱多病，終年39歲。帕斯卡（BlaisePascal）

施加于密閉容器內(nèi)靜止液體上的壓力可以等值地傳遞到液體中的各點(diǎn)——帕斯卡原理深度為h的點(diǎn)，此處的相對(duì)壓力是多少？1623—1662：法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家。數(shù)學(xué)：帕斯卡定理（圓錐曲線內(nèi)接六邊形其三對(duì)邊的交點(diǎn)共線）、帕斯卡三角形、建立概率論組合論基礎(chǔ)，發(fā)明加法器—世界上最早的計(jì)算器，1971年面世的PASCAL語言，以他命名；物理：發(fā)現(xiàn)了大氣壓強(qiáng)隨著高度減小的規(guī)律、建立了流體的帕斯卡定律，壓力單位Pa以他命名；哲學(xué)：名著《思想錄》《致外省人書》；健康：體弱多病，終年39歲。帕斯卡（BlaisePascal）

1623—1662：法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家。數(shù)學(xué)：帕斯卡定理（圓錐曲線內(nèi)接六邊形其三對(duì)邊的交點(diǎn)共線）、帕斯卡三角形、建立概率論組合論基礎(chǔ)，發(fā)明加法器—世界上最早的計(jì)算器，1971年面世的PASCAL語言，以他命名；物理：發(fā)現(xiàn)了大氣壓強(qiáng)隨著高度減小的規(guī)律、建立了流體的帕斯卡定律，壓力單位Pa以他命名；哲學(xué)：名著《思想錄》《致外省人書》；健康：體弱多病，終年39歲。帕斯卡（BlaisePascal）

5、什么引起壓力負(fù)載決定壓力小負(fù)載，低壓力大負(fù)載，高壓力思考：如果兩個(gè)液壓缸并聯(lián)，小猴和大象同時(shí)被頂起嗎，若不是，哪個(gè)先運(yùn)動(dòng)？二、液體動(dòng)力學(xué)1、基本概念無粘性不可壓縮的液體理想液體有粘性、可壓縮的液體實(shí)際液體液體流動(dòng)時(shí)，液體中任一點(diǎn)處的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間變化恒定流動(dòng)壓力、速度、密度中有一個(gè)隨時(shí)間變化非恒定流動(dòng)1、基本概念垂直于液流方向的截面過流斷面單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某通流截面流體的體積單位：m3/s，L/min流量通過流體某截面流速的平均值平均流速思考：?jiǎn)螚U活塞缸兩腔流量相等嗎？液體分層流動(dòng)，各層間互不干擾層流液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)雜亂無章紊流Re<Rec——層流Re>Rec——紊流雷諾數(shù)—判定液體流態(tài)的依據(jù)Rec-臨界雷諾數(shù)光滑金屬圓管：Rec=2320液體的兩種流動(dòng)狀態(tài)雷諾實(shí)驗(yàn)2、連續(xù)性方程在單位時(shí)間內(nèi)流過兩個(gè)截面的液體質(zhì)量相等質(zhì)量守恒結(jié)論通過無分支任一過流斷面液體的流量相等液體的平均流速與過流斷面的面積成反比3、伯努利方程外力做功=能量變化理想液體伯努利方程物理意義：理想液體恒定流動(dòng)時(shí)，任一截面處的能量均有位能、壓力能、動(dòng)能組成；三者之和為定值壓力能位能動(dòng)能能量守恒3、伯努利方程實(shí)際液體（有粘性、可壓縮、非穩(wěn)定流動(dòng)）伯努利方程α動(dòng)能修正系數(shù):層流時(shí)α=2，紊流時(shí)α=1△pw—能量損失應(yīng)用伯努利方程注意兩斷面需順流向選取，否則△pw為負(fù)值選取適當(dāng)?shù)乃交鶞?zhǔn)面，斷面中心在基準(zhǔn)面以上時(shí)h為正，否則為負(fù)兩端面的壓力表示應(yīng)相同，即同為絕對(duì)壓力或同為相對(duì)壓力三、壓力損失1、沿程壓力損失（液體沿等直徑管道流動(dòng)時(shí)）原因:摩擦內(nèi)摩擦—因粘性，液體分子間摩擦外摩擦—液體與管壁間的摩擦λ—沿程壓力損失系數(shù)摩擦造成壓力下降。在以下場(chǎng)合，壓力損失會(huì)進(jìn)一步加大：①管道較長(zhǎng)②管徑較小③流量較大④粘度較大沿程壓力損失減小措施：增大管徑、縮短管長(zhǎng)、降低流速、提高管壁的加工精度等注：λ為系數(shù)，可查手冊(cè)；l為管長(zhǎng)、d為管徑、ρ為密度，v為流速2、局部壓力損失液體流經(jīng)彎頭、接頭、閥口等處時(shí)，造成的壓力損失。注：主要影響因素為流速，限制流速可減小局部壓力損失ξ為局部阻力系數(shù)，其數(shù)值可查有關(guān)手冊(cè)?？倝毫p失實(shí)例講解如圖，泵流量qv=1.5×10-3m3/s，液壓缸內(nèi)徑D=100mm，F(xiàn)=40kN，回油腔壓力為零，液壓缸進(jìn)油管內(nèi)徑d=20mm的鋼管，總長(zhǎng)為H=5m，進(jìn)油路局部阻力系數(shù)ζ=7.2，液壓油密度ρ=900kg/m3，工作溫度下運(yùn)動(dòng)粘度ν=50mm2/s。試求，進(jìn)油路的壓力損失及液壓泵的供油壓力。知識(shí)點(diǎn)六、液壓系統(tǒng)的常見問題1、液壓沖擊(