《液壓與氣壓傳動(dòng)（第2版）》教案 第7課 選用液壓泵-葉片泵和柱塞泵

7選用液壓泵——葉片泵和柱塞泵第課7選用液壓泵——葉片泵和柱塞泵第課PAGE17選用液壓泵——葉片泵和柱塞泵第7選用液壓泵——葉片泵和柱塞泵第課PAGE37PAGE4第課7PAGE4第課選用液壓泵——葉片泵和柱塞泵

課題選用液壓泵——葉片泵和柱塞泵課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：掌握葉片泵的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分類、性能參數(shù)等掌握柱塞泵的分類和工作原理思政育人目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生善于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：葉片泵和柱塞泵的工作原理教學(xué)難點(diǎn)：葉片泵和柱塞泵的工作原理的運(yùn)用教學(xué)方法問答法、討論法、講授法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計(jì)第1節(jié)課：→→問題→傳授新知（35min）第2節(jié)課：問題導(dǎo)入（5min）→傳授新知（22min）→知識(shí)拓展（5min）→思政講堂（8min）→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖第一節(jié)課課前任務(wù)【教師】請學(xué)生掃描課本57頁的“任務(wù)工單2-2”，領(lǐng)取任務(wù)小黃與師傅老李接到了某工程公司的訂單，該公司想訂一批用于冶金工程的液壓設(shè)備。在為該設(shè)備選配液壓泵的時(shí)候，小黃犯了難。冶金工程用的液壓設(shè)備，既要有較高的輸出壓力，又要在環(huán)境污染嚴(yán)重的情況下穩(wěn)定運(yùn)行，最好還要有一定的經(jīng)濟(jì)性。那么，該設(shè)備的液壓泵要如何選擇呢？（詳見教材）【學(xué)生】聆聽、理解、思考通過課前的預(yù)熱，讓學(xué)生了解本次課所學(xué)課程的大概內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望考勤（2min）【教師】使用文旌課堂APP，讓學(xué)生登錄簽到【學(xué)生】使用文旌課堂APP簽到培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況問題導(dǎo)入（8min）你在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中見過液壓泵嗎？液壓泵的作用是什么？如何選用液壓泵？通過問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知（35min）【學(xué)生】聆聽、理解、記憶葉片泵葉片泵的外形如圖2-12所示，它在機(jī)床、船舶、冶金設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。葉片泵具有流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)液壓油的污染較敏感，且轉(zhuǎn)速不能太高。葉片泵按其工作方式可分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩種。單作用葉片泵壓力較低，輸出流量可以改變，又稱變量葉片泵，常用于低壓和需改變流量的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中；雙作用葉片泵轉(zhuǎn)子壓力較高，輸出流量不能改變，又稱定量葉片泵，較單作用葉片泵使用更為普遍。1．單作用葉片泵1）單作用葉片泵的工作原理如圖2-13（詳見教材）所示為單作用葉片泵的工作原理圖。單作用葉片泵是由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、泵體4和配流盤（安裝在泵體兩側(cè)，圖中未畫出）等零件組成的。定子的內(nèi)表面為圓柱面；轉(zhuǎn)子與定子不同心，之間有一偏心距e；配流盤只開一個(gè)吸油窗口和一個(gè)壓油窗口（圖中虛線弧形槽）。詳見教材【教師】提問單作用葉片泵的由來在吸油區(qū)與壓油區(qū)之間各有一段封油區(qū)將它們相互隔開，當(dāng)前一個(gè)葉片離開封油區(qū)時(shí)，與之相鄰的后一個(gè)葉片進(jìn)入封油區(qū)以保證吸油區(qū)與壓油區(qū)始終隔離。在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周的過程中，每個(gè)密封容積參與吸油和壓油各一次，所以稱為單作用葉片泵。【學(xué)生】聆聽、思考、回答單作用葉片泵的排量V為式中， ——葉片寬度； ——定子內(nèi)直徑；——定子與轉(zhuǎn)子的偏心距。顯然，改變偏心距e，可以改變單作用葉片泵的排量，因此，單作用葉片泵主要用作變量泵?！窘處煛奎c(diǎn)撥學(xué)生通過理論分析和實(shí)驗(yàn)表明，葉片數(shù)越多，流量脈動(dòng)率越??；且奇數(shù)葉片的泵比偶數(shù)葉片的泵流量脈動(dòng)率小，故單作用葉片泵的葉片均為奇數(shù)，一般為13片或15片。而后面所講述的雙作用葉片泵的葉片數(shù)量在為4的倍數(shù)時(shí)流量脈動(dòng)率最小，一般為12片或16片?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶2）單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單作用葉片泵具有以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。①定子和轉(zhuǎn)子偏心安裝，改變偏心距e就能改變泵的流量。②單作用葉片泵只有一個(gè)吸油窗口和一個(gè)壓油窗口，所以其轉(zhuǎn)子和軸承上承受著不平衡的徑向力。③單作用葉片泵的葉片底部在壓油區(qū)通壓油腔，在吸油區(qū)通吸油腔，葉片厚度對(duì)泵的排量無影響，葉片兩端受到的液壓力平衡。3）限壓式變量葉片泵的變量原理單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)形式很多，其中限壓式變量葉片泵的應(yīng)用最為廣泛。如圖2-14（a）（詳見教材）所示為限壓式變量葉片泵的變量原理圖，下面對(duì)其變量原理進(jìn)行說明。詳見教材如圖2-14（b）（詳見教材）所示為限壓式變量葉片泵的流量壓力特性曲線。B點(diǎn)為拐點(diǎn)，B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力稱為限定壓力；C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力稱為極限壓力，是泵的最高工作壓力。詳見教材【教師】提問限壓式變量葉片泵的作用根據(jù)上述限壓式變量葉片泵的變量原理，思考一下限壓式變量葉片泵的作用是什么呢？【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生的回答由此可見，限壓式變量葉片泵是通過壓力的反饋?zhàn)饔脕碜詣?dòng)調(diào)節(jié)泵的排量的，故又稱為壓力補(bǔ)償變量泵。【學(xué)生】聆聽、思考、理解【教師】點(diǎn)撥學(xué)生單作用葉片泵易于實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，可降低功率損耗，減少液壓油發(fā)熱，簡化油路，節(jié)省開支，其常用于需要變速運(yùn)動(dòng)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。單作用葉片泵多為低壓變量泵，最高工作壓力一般不大于7MPa?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶2．雙作用葉片泵1）雙作用葉片泵的工作原理雙作用葉片泵由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配流盤、傳動(dòng)軸、泵體等組成，其工作原理如圖2-15所示（詳見教材）。定子內(nèi)表面由兩段大半徑R圓弧、兩段小半徑r圓弧和四段過渡曲線組成；轉(zhuǎn)子上沿圓周均勻分布有若干葉片，葉片在槽內(nèi)可自由滑動(dòng)。詳見教材當(dāng)不考慮葉片厚度時(shí)，雙作用葉片泵排量可以用公式表示為：式中， ——葉片的寬度；、——定子圓弧段的大、小半徑。但實(shí)際上葉片都有一定的厚度，葉片所占的空間不起吸油和壓油的作用，因此轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)因葉片所占體積而造成的排量損失為式中，——葉片厚度； ——葉片槽相對(duì)于徑向的傾斜角，一般，若泵的葉片徑向放置，則。因此，雙作用葉片泵的實(shí)際排量V為【教師】提問學(xué)生從式（2-18）可以看出什么比例關(guān)系？【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生的回答從式（2-18）可以看出，雙作用葉片泵的排量或流量與葉片的寬度和定子的大、小半徑之差成比例。在一定范圍內(nèi)改變這兩個(gè)尺寸，可在外形尺寸保持不變的前提下改變排量或流量，形成不同規(guī)格的泵，便于產(chǎn)品的系列化生產(chǎn)?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解2）雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵具有以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。詳見教材【教師】點(diǎn)撥學(xué)生雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)較齒輪泵復(fù)雜，但其工作壓力較齒輪泵高，且流量脈動(dòng)率小、工作平穩(wěn)、噪聲較小、壽命較長，因此被廣泛應(yīng)用于專用機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線等中低壓液壓傳動(dòng)系統(tǒng)之中。雙作用葉片泵的工作壓力一般為16MPa?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶通過老師的講解，使學(xué)生掌握葉片泵的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分類、性能參數(shù)第二節(jié)課問題導(dǎo)入（5min）學(xué)習(xí)了葉片泵的工作原理和特點(diǎn)，下面來共同探討一下柱塞泵。那么柱塞泵有哪些種類？各自的工作原理又是怎樣的呢？通過詢問問題，讓學(xué)生初步了解柱塞泵的分類和工作原理，激發(fā)學(xué)生的求知欲傳授新知（22min）二、柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸體孔內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的容積變化進(jìn)行吸油和壓油的。詳見教材根據(jù)柱塞的布置和運(yùn)動(dòng)方向與傳動(dòng)主軸相對(duì)位置的不同，柱塞泵可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩類。1．軸向柱塞泵軸向柱塞泵因柱塞與缸體軸線平行而得名，它可分為斜盤式軸向柱塞泵和斜軸式軸向柱塞泵兩種。下面主要以斜盤式軸向柱塞泵為例，詳細(xì)介紹其工作原理。斜盤式軸向柱塞泵的外形如圖2-16所示（詳見教材），其工作原理如圖2-17所示（詳見教材）。斜盤式軸向柱塞泵主要由傳動(dòng)軸1、殼體2、斜盤3、柱塞4、缸體5、配流盤6等零件組成。柱塞4安裝在沿缸體5均布的柱塞孔中，彈簧始終使柱塞4與斜盤3緊密接觸，并使缸體5緊壓在配流盤6上。配流盤6上兩個(gè)腰形窗口分別與泵的吸油口、壓油口相通，斜盤3具有一定的傾斜角。當(dāng)缸體在傳動(dòng)軸帶動(dòng)下按圖2-17所示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在缸體內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。詳見教材斜盤式軸向柱塞泵的排量計(jì)算公式為式中，——柱塞直徑；——柱塞數(shù)；——柱塞在缸體上的分布圓直徑；——斜盤傾角或缸體擺角。顯然，改變斜盤傾角的大小可以改變排量。【教師】點(diǎn)撥學(xué)生軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、單位功率體積小、工作壓力高、易于實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)液壓油污染較敏感，對(duì)零件材質(zhì)和加工精度的要求較高，對(duì)使用和維護(hù)要求較嚴(yán)格，且價(jià)格較貴?！緦W(xué)生】聆聽、理解、記憶2．徑向柱塞泵柱塞相對(duì)于缸體軸線徑向布置的柱塞泵稱為徑向柱塞泵。柱塞裝在轉(zhuǎn)子中時(shí)一般采用配流軸配流，柱塞裝在定子中時(shí)一般采用閥式配流。改變定子與轉(zhuǎn)子的偏心距即可改變泵的排量，改變偏心方向就能改變輸油方向，因此該泵可制成單向或雙向變量泵。徑向柱塞泵的外形如圖2-18所示，其工作原理如圖2-19所示。徑向柱塞泵主要由定子1、轉(zhuǎn)子2、配流軸3、襯套4和柱塞5等零件組成。當(dāng)轉(zhuǎn)子由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)按圖2-19所示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，又在離心力的作用下滑出柱塞孔，頭部壓緊在定子的內(nèi)表面上。詳見教材單個(gè)柱塞在壓油區(qū)的行程等于兩倍的偏心距e，若泵的柱塞數(shù)為Z、柱塞直徑為d，則徑向柱塞泵的排量V為【教師】提問學(xué)生我們知道徑向柱塞泵性能穩(wěn)定、工作可靠、耐沖擊性好，那么它有什么缺點(diǎn)嗎？這些缺點(diǎn)會(huì)限制徑向柱塞泵的什么性能？【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生的回答徑向柱塞泵性能穩(wěn)定、工作可靠、耐沖擊性好，但其徑向尺寸較大、自吸能力差、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且配流軸受到徑向不平衡力的作用，容易磨損，這些限制了徑向柱塞泵的轉(zhuǎn)速和壓力，目前有被軸向柱塞泵替代的趨勢?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解通過講解，讓學(xué)生掌握柱塞泵的工作原理知識(shí)拓展（5min）【教師】拓展講解螺旋泵螺桿泵主要有轉(zhuǎn)子式容積泵和回轉(zhuǎn)式容積泵兩種。按螺桿根數(shù)的不同，螺桿泵可分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵和多螺桿泵等。其中，結(jié)構(gòu)最為簡單的單螺桿泵的外形如圖2-20所示，其工作原理如圖2-21所示（詳見教材）。螺桿泵的主要工作部件是螺桿（轉(zhuǎn)子）和螺桿襯套（定子）。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺桿一方面繞本身的軸線旋轉(zhuǎn)，另一方面又沿襯套的內(nèi)表面滾動(dòng)，于是形成了泵的密封容積。隨著螺桿的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓油以螺旋形方式從一個(gè)密封容積壓向另一個(gè)密封容積，最后擠出泵體。螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸油均勻、噪聲小、容積效率較高（90%～95%）、對(duì)液壓油污染不敏感；缺點(diǎn)是螺桿形狀復(fù)雜，加工較困難，不易保證精度。螺桿泵主要應(yīng)用于精密機(jī)床、艦船等液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，還可以用來輸送黏性較大或具有懸浮顆粒的液體。【學(xué)生】聆聽、理解、記憶通過拓展知識(shí)的講解，豐富學(xué)生的認(rèn)知思政講堂（8min）【教師】講述FR382型張力機(jī)的技改故事從最基礎(chǔ)的零件測繪、設(shè)計(jì)方案的選定、3D模型成型、3D模型組裝整形后進(jìn)行仿真測試，再到加工件的制作、組配安裝的完成，秉著務(wù)真求實(shí)、認(rèn)真仔細(xì)的工匠精神，在經(jīng)過45天的努力后，貴州送變電公司順利完成FR382型張力機(jī)的技改工作。詳見教材為將液壓控制系統(tǒng)及國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)組裝到FR382型張力機(jī)上，技術(shù)人員還做了FR382加動(dòng)技改液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、NL3齒塊設(shè)計(jì)加工、齒輪泵接盤設(shè)計(jì)加工、主控閥塊設(shè)計(jì)加工、環(huán)路分流塊等一系列30余項(xiàng)配套系統(tǒng)的零部件改進(jìn)的計(jì)算、設(shè)計(jì)、加工工作?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解通過思政講堂，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)的工匠精神課堂小結(jié)（3min）【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)本節(jié)課學(xué)習(xí)了葉片泵和柱塞泵的工作原理、特點(diǎn)、分類、性能參數(shù)、主要存在的問題及解決措施等。希望大家通過學(xué)習(xí)本節(jié)的知識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)?！緦W(xué)生】總結(jié)回顧知識(shí)點(diǎn)總結(jié)知識(shí)點(diǎn)