液壓傳動與氣動（微課版）課件 項目1 認(rèn)知傳動基礎(chǔ)知識

液壓傳動與氣動機械、機電類專業(yè)基礎(chǔ)課48學(xué)時考核方式平時+考試課程考核考勤20%期末考試30%過程考核70%課堂表現(xiàn)20%測試30%實訓(xùn)30%4項目一

液壓傳動與氣動的初步認(rèn)識【思考】請結(jié)合身邊實例，列舉傳動機構(gòu)的常見傳遞形式?液機電帶式傳動鏈?zhǔn)絺鲃育X輪傳動機械傳動電氣傳動流體傳動流體傳動氣體傳動液壓傳動傳動機構(gòu)機械傳動電氣傳動以流體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制液體傳動液力傳動氣力傳動氣壓傳動主要利用液體的壓力能傳遞力和運動主要利用液體的動能傳遞力和運動【定義】液壓傳動：是以有壓液體作為工作介質(zhì)，實現(xiàn)能量傳遞和控制。氣壓傳動：是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)，實現(xiàn)能量傳遞和控制。基本回路：將多個液壓（氣動）元件相互連接就可以組成不同功能的液壓（氣動）基本回路。液壓（氣壓）傳動系統(tǒng)：若干個液壓（氣動）基本回路有機組合就能形成具有一定控制功能的液壓（氣壓）傳動系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)機械航空機械升降機械輕工機械填料機械項目目標(biāo)：①理解液壓傳動與氣壓傳動原理；②知道液壓傳動系統(tǒng)與氣壓傳動系統(tǒng)的組成；③掌握液壓傳動的工作介質(zhì)與氣壓傳動的工作介質(zhì)的性質(zhì)與選用；④理解液壓系統(tǒng)中壓力的形成與傳遞原理；⑤理解液壓系統(tǒng)中流量與流速的定義并掌握兩者之間的關(guān)系；⑥理解流體連續(xù)性方程并能應(yīng)用它解決實際問題；⑦理解伯努利方程；⑧知道能量損失的定義與分類；⑨理解液壓沖擊、空穴現(xiàn)象并知道如何預(yù)防；⑩增強民族自豪感；注重身心健康。學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問題學(xué)習(xí)知識掌握技能拓展作業(yè)自我測試1.液壓千斤頂是如何實現(xiàn)能量傳遞與轉(zhuǎn)換的？2.一個完整的液壓傳動系統(tǒng)由哪些元件組成？這些元件分別起什么作用？3.如何正確表達液壓傳動系統(tǒng)？學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測試1.液壓傳動系統(tǒng)的組成1.1.1液壓傳動原理及特點1.1.2液壓傳動系統(tǒng)組成與表達1.2液壓油的選用與維護；1.2.1液壓油性質(zhì)1.2.2液壓油選用1.2.3液壓油污染與控制知識學(xué)習(xí)引導(dǎo)問題學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測試知識學(xué)習(xí)引導(dǎo)問題1.1.1液壓傳動原理及特點1.液壓傳動工作原理液壓千斤頂借助手柄的上下移動，將人力的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，油液推動重物做提升運動，又將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能。學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測試知識學(xué)習(xí)引導(dǎo)問題優(yōu)點：（1）液壓傳動裝置具有體積小、重量輕、慣性小、動態(tài)性能好等特點。（2）液壓傳動運動平穩(wěn)，易實現(xiàn)快速起動、制動和頻繁換向。（3）在運行過程中可實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。（4）液壓傳動裝置的控制、調(diào)節(jié)簡單，操縱方便、省力，易實現(xiàn)自動化。（5）液壓傳動易于實現(xiàn)過載保護。2.液壓傳動特點缺點：（1）以液體為工作介質(zhì)，存在泄漏，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低、污染環(huán)境。（2）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，油溫變化會影響運動的平穩(wěn)性。（3）液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜用于遠距離傳動。（4）液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難。學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測試知識學(xué)習(xí)引導(dǎo)問題1.1.2液壓傳動系統(tǒng)的組成與表達1.液壓傳動系統(tǒng)組成液壓系統(tǒng)工作過程執(zhí)行動作控制方向控制流量控制壓力提供動力控制輔助功能動力元件執(zhí)行元件控制元件輔助元件工作介質(zhì)機械能機械能壓力能壓力能動力元件控制元件執(zhí)行元件輔助元件與工作介質(zhì)原動機動力元件執(zhí)行元件控制元件輔助元件工作介質(zhì)液壓傳動系統(tǒng)機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能。液壓泵液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能。液壓缸、液壓馬達對液體流動方向、壓力、流量進行控制或調(diào)節(jié)。方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥起輔助、保障作用的部分。油箱、油管、過濾器等系統(tǒng)中用來傳遞壓力能的載體。液壓油工作機構(gòu)結(jié)構(gòu)原理示意圖直觀性強，容易理解繪制起來比較麻煩2.液壓系統(tǒng)表達典型液壓元件圖形符——液壓缸1代表缸體2代表活塞3代表活塞桿123液壓元件圖形符號圖液壓泵液壓缸單向閥換向閥溢流閥節(jié)流閥過濾器油箱液壓缸圖形符號換向閥圖形符號節(jié)流閥圖形符號過濾器圖形符號溢流閥圖形符號液壓泵圖形符號M電動機圖形符號M油箱圖形符號油管圖形符號1.2.液壓油的選用與維護學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問題學(xué)習(xí)知識掌握技能拓展作業(yè)自我測試在液壓傳動中，工作液體是液壓油，液壓油既是液壓傳動中能量傳遞和轉(zhuǎn)換的工作介質(zhì)，又是傳動機構(gòu)和零部件的潤滑劑。1.液壓油有哪些性質(zhì)？2.如何選用合適的液壓油？3.液壓油被污染的原因有哪些？4.如何控制液壓油的污染？1.2.1液壓油的性質(zhì)1．密度密度是指單位體積的物質(zhì)質(zhì)量，通常用ρ表示。一般液壓油的密度為900kg/m3。通常，液壓油的密度隨壓力增大而增大，隨溫度升高而減小。學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測試知識學(xué)習(xí)引導(dǎo)問題2．黏性定義：液體可以看成由若干個彼此相連的分子組成，當(dāng)液體在外力作用下流動或有流動趨勢時，液體分子間的內(nèi)聚力會阻礙其相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力。液體黏性的大小可用黏度來衡量。常用的黏度表示方法有3種：動力黏度、運動黏度、相對黏度。（1）動力黏度μ。動力黏度是表征液體黏性的內(nèi)摩擦力系數(shù)動力黏度的物理意義是當(dāng)速度梯度du/dy=1時，單位面積上內(nèi)摩擦力的大小。（2）運動黏度ν。運動黏度是動力黏度μ與密度ρ的比值（3）相對黏度?ET。相對黏度又稱條件黏度，它是采用特定的黏度計在規(guī)定的條件下測量出來的黏度。根據(jù)測量條件不同，各國采用的相對黏度也不同，我國采用恩氏黏度。恩氏黏度用恩氏黏度計測定。其方法是：將200mL溫度為T（以℃為單位）的被測液體裝入黏度計的容器中，經(jīng)其底部直徑為2.8mm的小孔流出，測出液體流盡所需時間t1，再測出200mL溫度為20℃的蒸餾水在同一黏度計中流盡所需時間t2，這兩個時間的比值t1/t2即被測液體在溫度T下的恩氏黏度的數(shù)值。3．可壓縮性液體受壓力作用而體積縮小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。對于一般液壓系統(tǒng)，可認(rèn)為油液是不可壓縮的。只有在研究液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性和高壓情況下，才考慮油液的可壓縮性。當(dāng)油液中混入空氣時，其抗壓縮能力會明顯下降，這會嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的工作性能。1.2.2液壓油的選用1.液壓油牌號我國液壓油的牌號表示該液壓油在40℃時的運動黏度的平均值。2.液壓油選擇原則選用液壓油時，黏度是一個重要考慮因素。黏度的高低將影響運動件的潤滑程度、縫隙是否會泄漏，以及液壓油流動時的摩擦、系統(tǒng)發(fā)熱溫升等。選用液壓油時，可參考液壓設(shè)備生產(chǎn)廠家樣本和說明書中所推薦的品種、牌號，或者根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力、工作溫度、液壓油流動速度、液壓元件種類及經(jīng)濟性等因素全面考慮。1.2.2液壓油污染與控制1．液壓油污染的原因（1）殘留物污染。液壓系統(tǒng)中各種元件的型砂、切屑、焊渣、磨料、灰塵等因使用前未將元件沖洗干凈而流入液壓油中。（2）侵入性污染。外界灰塵、砂粒等進入油箱或落在外露的活塞桿等處，被帶入液壓系統(tǒng)中，對液壓油造成污染。（3）生成物污染。液壓系統(tǒng)自身產(chǎn)生的污垢進入液壓油中，如液壓油因油溫升高氧化變質(zhì)而生成的膠狀物等對液壓油造成的污染。2．液壓油污染的控制（1）控制油溫。油溫升高往往導(dǎo)致油液黏度下降、泄漏增加、系統(tǒng)工作效率降低。（2）控制過濾精度。在吸油口、壓力管路、伺服調(diào)速閥的進油口等處，按照要求的過濾精度設(shè)置過濾器。

過濾器的過濾精度一般根據(jù)系統(tǒng)中對過濾精度敏感性最大的元件來選擇。（3）定期清洗。定期清除濾網(wǎng)、濾芯、油箱、油管及元件內(nèi)部的污垢。1.3力學(xué)知識學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問題學(xué)習(xí)知識掌握技能拓展作業(yè)自我測試1.壓力是什么？壓力是怎樣產(chǎn)生的？壓力的大小與哪些因素相關(guān)？2.什么是流速？流速的大小與哪些因素相關(guān)？3.液壓系統(tǒng)中能量的傳遞遵循什么規(guī)律？1.3.1靜力學(xué)知識表面力質(zhì)量力液體作用在液體上的力有兩種類型:一種是質(zhì)量力，另一種是表面力。

質(zhì)量力作用在液體所有質(zhì)點上，它的大小與質(zhì)量成正比，比如重力、慣性力等。

表面力作用于液體的表面上，是其他物體(如活塞、大氣層)作用在液體上的力。

1．壓力定義及單位表面力液體由于液體不能抵抗拉力或切向力，即使是微小的拉力或切向力都會使液體產(chǎn)生流動。

因為靜止液體不存在質(zhì)點間的相對運動，也就不存在切向力，所以，靜止液體只能承受法向力。法向力切向力液體在單位面積上所受的法向力就是壓力，若法向力均勻地作用在面積A上，則壓力表示為:壓力的兩種表示方法：絕對壓力－以絕對真空為基準(zhǔn)度量；相對壓力－以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為基準(zhǔn)度量。真空度：絕對壓力比大氣壓小的那部分?jǐn)?shù)值。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為100000Pa，絕對壓力為80000Pa的真空度為20000Pa。此時，真空表上的讀數(shù)應(yīng)為-20000Pa。2．壓力的表示方法3．壓力的傳遞第二講液壓傳動的工作原理

BlaisePascal，1623—1662，法國著名的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家和散文家。主要貢獻是在物理學(xué)上。布萊士·帕斯卡在密閉容器中，施加于靜止液體任意一點的壓力能等值地傳遞到液體內(nèi)部各點——帕斯卡原理壓力（Pa）=作用力（N）面積（m2）密閉容器內(nèi)各點的壓力相等。100kN10kN∵密閉連通∴壓力相等A1A21、液壓裝置具有力的放大作用2、壓力是在“前阻后擠”情況下產(chǎn)生的FW如果垂直液壓缸的大活塞上沒有負載，即W=0，不論怎樣推動小活塞也不能在液體中形成壓力。0kN10kNA1A2一個重要性質(zhì):液壓系統(tǒng)中的壓力大小由負載決定【例題1】將三個不同負載以并聯(lián)的方式與同一個液壓系統(tǒng)連接，如圖所示。若W1＜W2＜W3，試說明活塞A、活塞B、活塞C被頂起的順序。1.3.1動力學(xué)基礎(chǔ)1．流量與流速（1）理想液體和穩(wěn)定流動理想液體：無粘性且不可壓縮的液體。穩(wěn)定流動：液體中任一點的壓力、速度

和密度不隨時間而變化。通流截面：垂直于液體流動方向的截面。流量單位：升/分鐘(L/min)流量：單位時間內(nèi)流過通流截面液體的體積。流量速度=

面積（2）通流截面和流量2.流體連續(xù)性方程不可壓縮液體作定常流動時的連續(xù)性方程。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，單位時間內(nèi)流入截面A1的質(zhì)量應(yīng)該等于流出A2的質(zhì)量。Q1Q2【物理意義】在穩(wěn)定流動的情況下，連續(xù)液體通過管道各通流截面的流量相等。1、面積大處速度低2、面積小處速度高流量速度=

面積當(dāng)液壓缸有效面積一定時，活塞的運動速度決定于輸入液壓缸的流量活塞運行速度是多少?3.伯努利方程（1）理想伯努利方程穩(wěn)定流動時的伯努利方程【物理意義】理想液體作穩(wěn)定流動時，任意截面上的動能、壓力能和位能這三種能量的總和等于常數(shù)，三種能量之間可以相互轉(zhuǎn)換。面積?。核俣雀?，壓力小面積大：速度低，壓力大；實際液體的伯努利方程動能修正系數(shù)能量損耗

實際液體具有粘性，在流動時就有阻力，為了克服阻力就必然要消耗能量，這樣就有能量損失。（2）實際伯努利方程4.能量損失液壓系統(tǒng)中的能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失。（1）壓力損失可分為兩大類：沿程壓力損失和局部壓力損失。局部壓力損失:液體流經(jīng)管徑突然變化處或流動方向突變產(chǎn)生的壓力損失。（空穴氣蝕+液壓沖擊）(2)減少壓力損失的措施a.降低流速；b.選擇黏度適當(dāng)?shù)囊后w；c.保證管壁光滑；d.縮短管路的長度；e.增大管徑；f.減少管路截面變化峰值壓力管路中流動的液體因為換向或閥門關(guān)閉而突然停止，由于液流和運動部件的慣性，在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生一個很大的瞬時壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。5.液壓沖擊原因1：載荷沖擊原因1：載荷沖擊原因1：載荷沖擊原因1：載荷沖擊原因1：載荷沖擊原因2：換向閥動作原因2：換向閥動作原因2：換向閥動作(2)減少液壓沖擊的措施a.延長閥門關(guān)閉和運動件換向制動的時間；b.限制管道內(nèi)液體的流速及運動件的速度；c.適當(dāng)增大管徑或采用橡膠軟管，盡量縮短管道長度；d.在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器和安全閥，在液壓元件中設(shè)置緩沖裝置?？昭程幍膲毫Φ陀诳諝夥蛛x壓時，溶解在液體中的空氣就會分離出來，液體中出現(xiàn)大量氣泡的現(xiàn)象，稱為空穴。6.空穴現(xiàn)象壓力低→出現(xiàn)大量氣泡氣泡進入高壓區(qū)→破裂

→氣蝕1.4、氣動基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問題學(xué)習(xí)知識掌握技能拓展作業(yè)自我測試第一階段，2000年前，希臘人KSTESIBIOS制造了一門空氣弩炮，成為使用氣動技術(shù)第一人。風(fēng)箱、自然風(fēng)力推動風(fēng)車、帶動水車提水灌溉，是我國古人最早利用氣動技術(shù)。氣動技術(shù)在生活中經(jīng)典應(yīng)用剪刀氣缸氣動剪床學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問題學(xué)習(xí)知識掌握技能拓展作業(yè)自我測試1.氣動剪切機是如何工作的？2.氣動系統(tǒng)由哪幾部分組成？3.氣動系統(tǒng)中的工作介質(zhì)是什么？1.4.1氣動原理與特點1.氣動原理與系統(tǒng)組成學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測試知識學(xué)習(xí)引導(dǎo)問題復(fù)位進料剪切氣動剪切機工作過程分析氣源裝置執(zhí)行元件控制元件輔助元件二、氣壓傳動系統(tǒng)組成

工作介質(zhì)氣源裝置執(zhí)行元件控制元件輔助元件空氣壓縮機氣源凈化設(shè)備氣缸氣馬達壓力閥方向閥流量閥二、氣壓傳動系統(tǒng)組成工作介質(zhì)1）用過之后可直接排入大氣，不污染環(huán)境；2）便于集中供應(yīng)和遠距離輸送；3）具有動作迅速、反應(yīng)快、管路不易堵塞的特點；4）對環(huán)境適應(yīng)性好，安全等級低，可用于易燃易爆場所。；5）氣壓傳動裝置結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，安裝、維護方便。；6