液压与气动技术项目一平面磨床液压系统分析课件.ppt

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1、课程介绍：,“液压与气压传动”课程是机械制造类专业的一门专业基础课；液压与气压传动是实现自动化的重要手段,课程教学形式：本课程的教学形式为项目化教学本课程选用“平面磨床液压系统分析”和“气动拉门自动开闭系统分析”两个工程实际应用项目为本课程的贯穿训练项目，同时通过“动力滑台液压系统分析”、 “液压机液压系统分析”两个工程应用项目作为对液压传动知识和能力训练的补充、完善和提高。,一、能力目标：能够阅读中等复杂程度的液压和气动系统图,二、知识目标： 1、掌握液压主要元件的结构、工作原理和应用。 2、掌握常用的液压基本回路的工作原理和特点 3、基本掌握液压系统的使用方法和常见液压系 统的故障及排除方

2、法。 4、 初步掌握气动常用元件的结构和工作原理以及 常用气动回路的应用。,课程目标：,课程考核方式：,1,态度性评价（考勤、上课纪律、学习态度）：20%,2,知识性评价（作业、单元测验、期末测验）：70%,3,技能性评价（实验）：10%,液压挖掘机,液压装载机,液压起重机,联合收割机,联合收割机,100吨压力机,折弯机,项目一、平面磨床液压系统分析,平面磨床是机械加工行业应用广泛的通用加工设备，是平面精加工的主要手段。大部分平面磨床均常用液压传动方式。,本项目以“平面磨床液压系统分析”为导向，完成对液压传动的基础理论知识和大部分液压元件的结构、工作原理和应用的学习和训练,M7120卧轴矩台平

3、面磨床,磨床液压站,任务1-1：分析液压系统的组成、优缺点及应用,告知,本任务教学目的：,1、掌握液压系统工作原理和系统的组成。2、掌握液压传动与其它传动方式相比的优缺点。3、掌握液压传动系统在各行各业的应用以及液压传动的发展方向。,引入,平面磨床是机械加工企业中常见的通用设备，主要用于平面的精加工。 平面磨床是如何进行磨削加工的？ 磨削加工需要满足哪些动作要求？ 其液压系统是如何传递动力的？ 所用液压油又有哪些特性？,操练,液压与气压传动：是以流体（液压油和压缩空气）为传动介质来进行能量的传递与控制的一种传动方式。 液压与气动技术是自动化技术不可缺少的重要手段。 其它传动方式：机械传动、电传

4、动、液力与气力传动。,一、液压磨床的液压传动系统原理图,二、液压传动系统的组成,从上述工作过程可以看出，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。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。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。,三、液压传动系统图的图形符号,四、液压传动的

5、优缺点,1.主要优点：(1)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。 (2)可在大范围内实现无级调速（范围可达1：2000）。(3)液压装置的换向频率高。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。,(5)液压装置易于实现过载保护 (6)液压传动容易实现自动化 (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。(8)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。,2.主要缺点：(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

6、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，查找和排除故障需丰富的实践经验。,五、液压传动在机械中的应用,液压系统图图形符号(GB78676)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) 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

7、向可逆(也可以画单向箭头)(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。,液压传动系统图的图形符号的意义,深化,归纳,1、液压系统的五个组成部分2、液压传动系统的优缺点。3、液压传动系统图中图形符号的意义。,训练,学生完成：1、列举你所了解的液压系统应用实例2、分析挖掘机液压实验装置的组成及各部分 的作用 教师点评:,总结,1、液压传动是以液压油作为工作介质，并以压力能进行能量传递、转换与控制的一种传动形式。2、液压系统主要有：动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件等组成。3、液压与气动技术是当今机械装备技术中发展速度最快的技术之一，在我国国民经济的各个部

8、门都得到了广泛的应用。,课后练习,1、P5 题 12、上网查询液压系统在机械加工行业中的应用实例,上节课主要内容回顾,上节课主要内容回顾,学生回顾：液压系统的组成液压系统的优缺点教师补充完善,1,2,任务1-2：分析液压油的物理性质和流动特性,告知,本任务教学目的：,1、能够正确选用常用液压设备液压油的牌2、理解液体压力的表示方法和压力损失的概 念及对液压系统的影响3、掌握连续性方程的基本概念和应用。,引入,前面所述平面磨床液压传动系统是通过什么来传递能量的？工程上压力的实际意义是什么？压力在液压系统中的地位如何？,操练,1、流体的密度 单位体积液体内所含有的质量称为密度。 =m/v （kg/

9、m3） 油液： =（850960） kg/m3 压力升高，油液密度增大。 温度升高，油液密度降低。,一、液压油的物理性质,2、液体的可压缩性 液体受压力的作用其体积会减少的性质称为压缩性。1）体积压缩系数：= -（dv/v）/dp （m2/N）2）体积弹性模量：K=1/ （pa： N/m2） 常温下液压油的体积弹性模量： K=（1.42.0）103MPa如果油液中混入空气,体积弹性模量会大幅降低 混入1的空气: 体积弹性模量为30 混入4的空气: 体积弹性模量为10,3、液压油的粘性 液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力，液体的这种产生

10、内摩擦力的性质称为液体的粘性。 粘性使流动液体内部各处的速度不相等。,牛顿内摩擦定律 :当两平板之间距离较小时, 层间的内摩擦力F即：F=Adu/dy 式中：为衡量流体粘性的比例系数，称为绝对粘度或动力粘度； du/dy表示流体层间速度差异的程度，称为速度梯度。 A为层流的接触面积,流体的粘度通常有三种不同的测试单位。(1)动力粘度 又称绝对粘度，它直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小。单位为牛顿秒/米2 (2)运动粘度 是绝对粘度与密度的比值： =/ 单位为米2/秒 (3)相对粘度 是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性的。相对粘度又称条件粘度。 我国采用恩氏粘度。恩氏粘度的测定方法如

11、下：测定200cm3某一温度的被测液体在自重作用下流过直径2.8mm小孔所需的时间tA，然后测出同体积的蒸馏水在20时流过同一孔所需时tB(tB=5052s)，tA与tB的比值即为流体的恩氏粘度值。恩氏粘度用符号E表示。,4、液压油的品种和选用1）、液压油的分类： 普通液压油 专用液压油石油基液压油 难燃液压油,2）液压油的选用确定液压油的粘度时，应考虑下列因素： (1)工作压力：压力较高时，泄漏问题较为突出，此时应选择粘度较大的油液。（在工程中当压力低于5MPa时，粘度值的变化很小，可以不考虑。） (2)工作速度：工作速度较高时，液流速度大压力损失大，应选粘度较小的油液。（3）环境温度：液压

12、油粘度对温度的变化是十分敏感，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度随之快速降低。环境温度较高时，宜选用粘度大的油液。,表: 液压油的使用范围,表:矿物油型和合成烃型液压油,液体静力学研究液体处于相对平衡状态下的力学规律及其实际应用。液体在相对平衡状态下不呈现粘性，不存在切应力，只有法向的压应力，即静压力。 1、液体静压力及其特性 所谓静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力，用p表示。 若法向力均匀地作用在面积A上，则压力表示为： pF/A (1MPa= 106 Pa) (2-9)式中：A为液体有效作用面积；F为液体有效作用面积A上所受的法向力。,二、 液体静力学基础,静压力具有下述两个

13、重要特征：(1)液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。(2)静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。,2、液体静力学方程及物理意义 ）、液体静压力基本方程图2-2静压力的分布规律 平衡方程为： pdA= p0dA+ghdA (1)静止液体中任一点的压力均由两部分组成，(2)静止液体内的压力随液体距液面的深度变化呈线性规律分布。(3)同一深度上各点的压力相等，2、液体静压力基本方程的物理意义：P/g+Z=p0+Z0=常数上式表明：静止液体中单位重量的液体其压力能和势能的总和为常数,液体对固体壁面的作用力 当固体壁面为一平面时，F=PA若固体壁面为曲面时，式中 d承压部分

14、曲面投影圆的直径,3、压力的表示方法及单位 液压系统中的压力就是指压强，液体压力通常有绝对压力、相对压力(表压力)、真空度三种表示方法。1）以绝对真空为基准零值时所测得的压力，我们称它为绝对压力。2）以大气压为基准零值时所测量到的压力，称为相对压力。 表所指示的压力为相对压力,3）某点的绝对压力比大气压小的那部分数值叫作该点的真空度。绝对压力、相对压力(表压力)和真空度的关系 ： (1)绝对压力大气压力+相对压力 (2)相对压力绝对压力-大气压力 (3)真空度大气压力-绝对压力,图2-3 绝对压力与表压力的关系 图2-4 真空度,4、帕斯卡原理： 在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值

15、传到液体各点。 由于两缸充满液体且互相连接，根据帕斯卡原理有 p1= p2。因此有 F1= F2A1/A2,液压系统的两个工作特性：1. 液压系统的压力大小决定于外界负载,即压力决定于负载。2. 执行元件的运动速度决定于系统的流量,即速度决定于流量.,流体动力学主要研究液体流动时的运动规律和能量转换问题 重点是三个方程：连续性方程、伯努利方程、动量方程,三、流体动力学,基本概念： 1)理想液体 理想液体就是指没有粘性、不可压缩的假想液体。 2）稳定流动 液体流动时，若液体内部中任意一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，这种流动称为 稳定流动。,3)流量和平均流速流量：单位时间内通过某一通流

16、截面的液体的体积称为流量，用q表示 平均流速： v = q/A,1、连续性方程 质量守恒是自然界的客观规律，不可压缩流体作稳定流动的连续性方程为：v1A1=v2A2 由于通流截面是任意取的，则有： q =v1A1=v2A2= =vnAn=常数 式中：v1，v2分别是流管通流截面A1及A2上的平均流速,流体力学三个基本方程,深化,2、伯努利方程 能量守恒是自然界的客观规律 1)理想液体的伯努利方程 P1/g +Z1 +v12/2g = P2/g+ Z2 + v22 /2g,3、动量方程 动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。 流动液体的动量方程为：F=q(2V2-1V1 ) 式中 F作用在液

17、体上所有外力的矢量和； V1 、V2液流在前后两个通流截面上的平均流速矢量； 1、2动量修正系数，紊流时=1，层流时=1.33。、q分别为液体的密度和流量。,一、管道内压力损失的计算,深化,实际粘性液体在流动时存在阻力，为了克服阻力就要消耗一部分能量，这样就有能量损失。在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失， 压力损失过大也就是液压系统中功率损耗的增加，这将导致油液发热加剧，泄漏量增加，效率下降和液压系统性能变坏。,沿程压力损失的计算,油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，称之为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内（液体内部）、外(液体与管壁）摩擦力所引起的。,式中沿程阻力系数 与

18、雷诺数和管壁粗糙度有关 d 管子内径； L 长度； v 流速。,沿程压力损失的计算公式：,局部阻力损失,另一类是油液流经局部障碍（如弯头、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失称之为局部压力损失。 图：突然扩大处 的局部压力损失示意图 局部压力损失计算如下：,-局部阻力系数；-液体密度；-局部阻力后的流速；n-指公称值（额定值） 注意：两种压力损失都和速度的平方成正比。（管子的内径）,二、孔口和缝隙的流量特性,深化,液体流经小孔的情况可以根据孔长l与孔径d的比值分为三种情况：l/d0

19、.5时，称为薄壁小孔；0.5l/d4时，称为短孔；l/d4时，称为细长孔。1、液体在薄壁小孔中的流动： 流经薄壁小孔的流量与粘度无关， 所以温度变化不影响流量值， 用于做节流阀孔。,2.液流流经小孔的流量：式中：m为指数，当孔口为薄壁小孔时，m0.5，当孔口为细长孔时，m1；K为孔口的通流系数 （薄壁孔与粘度无关）,缝隙中的流动一般为层流，一种是压差造成的流动称压差流动，另一种是相对运动造成的流动称剪切流动，还有一种是在压差与剪切同时作用下的流动。,内泄漏与外泄漏 同心圆环缝隙的液流,三、液压冲击及空穴现象,深化,液压冲击现象 在液压系统中，由于某一元件的工作状态突然发生改变，引起液体压力在瞬

20、间突然升高，产生很高的压力峰值，出现压力波的传递过程，这种现象称为液压冲击(水力学中称为水锤现象)。,气穴现象 一般液体中溶解有空气（约溶解5%6%体积的空气）。 空气的溶解度与压力成正比。当压力降低时，原先压力较高时溶解于油液中的气体成为过饱和状态，于是就要分解出游离状态微小气泡，其速率是较低的，但当压力低于空气分离压时，溶解的气体就要以很高速度分解出来，成为游离微小气泡，并聚合长大，使原来充满油液的管道变为混有许多气泡的不连续状态，这种现象称为气穴现象。,训练,学生:1、写出平面磨床液压系统工作时的压力损失有那些方面？2、根据相关知识确定平面磨床液压系统所用液压油牌号。教师点评:,归纳、总

21、结,1、液压油的主要物理性质有：密度、可压缩性、粘性等。2、液体流动的三个基本方程是：连续性方程、伯努利方程和动量方程。3、流动液体的压力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失两种。4、气穴现象对液压系统影响较大，应尽量防止气穴现象的发生。,课后练习,1、P29 题4、题102、讨论压力在实际生活中的应用。,上节课主要内容回顾,上节课主要内容回顾,学生回顾：液压油的主要物理性质液体流动的三个方程式教师补充完善,1,2,任务1-3：分析液压泵的工作原理及主要性能参数,告知,本任务教学目的：,1、掌握液压泵的工作原理、特点。2、理解液压泵的主要性能参数的意义。3、掌握液压泵的选择方法。4、掌握液压泵图

22、形符号的画法。,引入,平面磨床的液压缸是如何获得作用力的？ 液压缸要获得规定的动作，系统中压力能传递有何要求？,操练,液压泵是将机械能（由电动机或内燃机输出) 转换为液体压力能的能量转换装置。为系统提供动力源。,一、 液压泵的概述,1、液压泵的工作原理及特点1）液压泵的工作原理,2） 液压泵的特点 单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点：(1)必须具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比,(2)油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采

23、用密闭的充压油箱。(3)具有相应的配流机构。将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油机构也不相同。,1.压力： (1)工作压力。液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失,而与液压泵的流量无关。,二、液压泵的主要性能参数,深化,(2)额定压力。液压泵在正常工作条件下按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。(3)最高允许压力。在超过额定压力的条件下,根据试验标准规定,允许液压泵短暂运行的最高压力值,称为液压泵的最高允许压力。,2.排量和流量1)排量V （ml/r）：液压泵每转一转，所

24、输出的液体体积。其值是密封容积几何尺寸变化量。排量可调节的液压泵称为变量泵;排量为常数的液压泵则称为定量泵,2)流量：q（L/min）流量是指液压泵单位时间内输出的液体体积(1)理论流量qt： 理论流量是指根据泵密封几何容积几何尺寸计算而得到的流量。 理论流量与排量的关系为为： qt=Vn(2)实际流量q ： 液压泵在某一具体工况下,泵实际输出的流量称为实际流量,它等于理论流量qi减去泄漏流量q即：q=qt- q(3)额定流量qn 液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定所必须保证的流量,3.液压泵的功率和效率(1)液压泵的功率输入功率Pi 液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率。当输

25、入转矩为To，角速度为时,有：Pi=T0 输出功率Po 液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差p和输出流量q的乘积,即：P0=pq 在实际的计算中,若油箱通大气,液压泵吸、压油的压力差往往用液压泵出口压力p代入。,(2)液压泵的效率 液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分:容积效率。由于泄漏产生容积损失,使实际流量小于理论流量。 容积效率等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量qi之比即： v=q/qt 因此液压泵的实际输出流量q为 q=qtv=Vnv 式中：V为液压泵的排量(m3/r)；n为液压泵的转速(r/s)。 液压泵的容积效率随着液压泵工作压力的增大而减小,且

26、随液压泵的结构类型不同而异,但恒小于1。,机械效率： 机械损失是指液压泵在转矩上的损失。液压泵的机械损失用机械效率表示,它等于液压泵的理论转矩Tt与实际输入转矩T0之比,设转矩损失为T,则液压泵的机械效率为：m=Tt/To,(3)液压泵的总效率。液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即： =P0/Pi=vm 所以液压泵的输入功率也可写成：Pi=pq/,液压泵的功率流程图,液压泵图形符号的意义,a)液压泵一般符号 b)单向定量泵符号c)单向变量泵符号 d)双向变量泵符号,液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可分为齿轮式、叶片

27、式和柱塞式三大类。,三、液压泵的分类,训练,学生完成：1、分析平面磨床中液压泵的作用2、分析CB-B10齿轮泵铭牌上各参数的意义3、画出液压泵的图形符号 教师提示、点评:,归纳、总结,1液压泵是一种能量转换装置，将机械能转换成液压能。液压泵工作时，必须具有周期性变化的密封容积和配流装置，因此，液压泵均属容积泵。2液压泵最重要的性能参数是排量和额定压力，其他性能参数如流量、转速、功率和效率等对液压泵的类型和几何尺寸大小有重大影响。,课后练习,1、P45 题4 、5上网查阅国内外知名的液压元件生产厂家。,上节课主要内容回顾,上节课主要内容回顾,学生回顾：1、液压泵的图形符号2、液压泵的主要性能参数

28、教师补充完善,1,2,任务1-4：分析齿轮泵的结构、工作原理和应用,告知,本任务教学目的：,低压系统中一般应用齿轮泵为动力源。 掌握齿轮泵的结构、工作原理和应用。,引入,平面磨床的液压系统就是以齿轮泵为动力源的。 为什么平面磨床液压系统用齿轮泵作动力？ 如何通过齿轮的啮合传动来完成吸油和压油的？,齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。,操练,（一）工作原理和结构,一、外啮合齿轮泵,CB-B型齿轮泵实物:,CB-B型齿轮泵结构:,1、泄漏1）轴向泄漏： 齿轮端面与端盖间的泄漏。占75-80 2）径向泄漏 齿顶与泵体间的泄漏。占

29、15-20 3）啮合线泄漏 高压油经两个齿轮啮合线漏回低压处占4-5 以CB-B10低压齿轮泵为例： 轴向间隙：0.025-0.04 齿顶与泵体：f7/H7（间隙配合）,（二）、外啮合齿轮泵存在的几个问题,深化,2、 齿轮泵的困油,困油现象的消除,3、 径向不平衡力,径向不平衡力的危害及解决办法：,1）、危害 径向不平衡力随着压力的升高而增大，径向不平衡力会使轴产生弯曲变形，齿顶与泵体的内壁磨损加大，轴承寿命降低。2）、解决办法 缩小压油口（使作用面积减小） 开平衡槽（平衡径向力），但泄漏增加，容积效率下降。,优点： 1）结构简单、重量轻、体积小。 2）制造、维护容易，工作可靠，寿命长。 3）

30、价格低。 4）自吸性强、抗污染能力强。 5）转速和流量调节范围大。,（三）、外啮合齿轮泵的优缺点及其应用,缺点: 1).径向不平衡力大,磨损较大. 2).泄漏大,流量脉动大（转过相同角度其输出的液体体积不同）,嘈音大. 3).排量不可调.应用: 主要应用于低压液压系统（压力小于2.5MPa) 。,训练,学生完成：1、分析平面磨床用液压泵的类型及应用。2、结合CB-B10型齿轮泵实物加深对齿轮泵的工作原理和结构特点的理解。 教师提示、点评:,归纳、总结,齿轮泵利用一对相互啮合的齿轮，产生周期性的容积变化来输送油液。 齿轮泵分内啮合和外啮合齿轮泵齿轮泵工作时有自吸能力齿轮泵存在困油现象，受较大径向

31、力作用，适用于低压系统。,课后练习,1、P45 题62、上网查阅齿轮泵在工业生产中的应用实例。,上节课主要内容回顾,上节课主要内容回顾,学生回顾：1、齿轮泵的结构特点2、齿轮泵的应用场合教师补充完善,1,2,任务1-5：分析液压缸结构，理论推力、运动速度和流量的计算方法,告知,本任务教学目的：,1、掌握液压缸的结构和工作原理。 2、掌握常用液压缸的图形符号。 3、掌握液压缸的主要结构参数的计算方法。,引入,平面磨床的工作台是由液压缸带动来回运动的，那么液压缸是如何向外输出作用力和运动速度的？ 如何满足液压设备所需力和速度的要求？,液压缸又称为油缸，它是液压系统中的一种执行元件，其功能就是将液压

32、能转变成直线往复式的机械运动。,操练,一、 液压缸的类型及特点,液压缸的类型及特点,二、 液压缸的基本参数,1额定压力Pn,液压缸的额定压力是指液压缸工作时允许的最大工作压力，超过此压力即为过载。额定压力等级按国家标准GB 234693（等效于ISO 3322）所规定的额定压力系列选用。,液压缸额定压力系列 MPa,2液压缸内径D,国家标准GB 234893（等效于ISO 3320）规定了液压缸的内径系列，供液压缸设计或选型时用。,液压缸的内径系列 mm,3活塞杆直径d,活塞杆直径的大小，按国家标准GB 234893所规定的数据选用。,活塞杆的直径系列 mm,1.活塞式液压缸 活塞式液压缸根据

33、其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。(1) 双杆式活塞缸。活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出的液压缸称为双杆式活塞缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。,二、液压缸的理论推、拉力及运动速度,当活塞的直径为D，活塞杆的直径为d，液压缸进、出油腔的压力为p1和p2，输入流量为q时，双杆活塞缸的推力F和速度v为：F=A(p1-p2)= (D2-d2) (p1-p2) /4v=q/A=4q/(D2-d2)式中：A为活塞的有效工作面积。,由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等，当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方

34、向的推力和速度相等。,(2)单杆式活塞缸。活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式。,单杆式活塞缸,由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的输出推力和速度也不等，其值分别为： F1=(p1A1-p2A2) =(p1-p2)D2-p2d2/4 F2=(p1A2-p2A1) =p1(D2-d2)- p2D2/4 v1=q/A1=4q/D2 v2=q/A2=4q/(D2-d2),单杆活塞缸在其左右两腔都接通高压油时称为：“差动连接”，,差动液压缸,深化,差动连接时活塞推力F3和运动速度v3为： F3=p1(A1-A2)=p1d2/4 进入无杆腔的流量 q1=v3

35、D2/4 =q+v3 (D2-d2)/4 v3=4q/d2 这种连接方式被广泛应用于需要获得快进(差动连接)工进(无杆腔进油) 快退(有杆腔进油)工作循环的组合机床的液压动力系统和其他机械设备的快速运动中。,训练,学生完成：1、绘制液压缸的图形符号。2、分析实验台用液压缸的结构及特点3、计算习题4-12图中杆固式液压缸不同进油方式下得速度、作用力和流量。 教师提示、点评:,归纳、总结,1、不同种类的液压缸、不同的进出油方式，其液压缸输出力、速度和流量应分别进行计算。 2、液压缸有单作用液压缸、双作用液压缸、组合液压缸和摆动液压缸四种类型。 3、液压缸的缸径和活塞杆径一定要按标准系列选用。,课后

36、练习,1、P69 题 2、题4 2、讨论所见工程机械上用的液压缸类型。,上节课主要内容回顾,上节课主要内容回顾,学生回顾：液压缸有哪几种类型？液压缸作用力、速度和流量的计算方法？教师补充完善,1,2,任务3-2：掌握液压缸的结构及选用,告知,本任务教学目的：,1、掌握液压缸的各组成部分的特点。2、掌握常见密封圈的形式及应用方法。,引入,同学们经常看到工程机械的活塞杆伸出和缩回，其内部结构如何 ？ 活塞杆运动时，高压腔与低压腔是如何隔开的 ？,双作用单活塞杆液压缸1耳环 2螺母 3防尘圈 4、17弹簧挡圈 5套 6、15卡键7、14O形密封圈 8、12Y形密封圈 9缸盖兼导向套 10缸筒11活塞

37、 13耐磨环 16卡键帽 18活塞杆 19衬套 20缸底,一、液压缸的典型结构和组成,1.液压缸的典型结构举例,操练,2.液压缸的组成 ： 从上面所述的液压缸典型结构中可以看到，液压缸的结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。,深化,液压缸的结构设计,1活塞和活塞杆连接,2、缸体与缸盖的连接,3、密封装置 密封按其工作原理来分可分为非接触式密封和接触式密封。 (1)间隙密封 间隙密封是靠相对运动件配合面之间的微小间隙来进行密封的，常用于柱塞、活塞或阀的圆柱配合副中，一般在阀芯的外表面开有几条等距离的均压槽，它的主要作用是使径向压力分布均匀，减少液压卡紧

38、力，同时使阀芯在孔中对中性好，以减小间隙的方法来减少泄漏。,（2）O形密封圈 O形密封圈一般用耐油橡胶制成，其横截面呈圆形，它具有良好的密封性能，内外侧和端面都能起密封作用，结构紧凑，运动件的摩擦阻力小，制造容易，装拆方便，成本低，且高低压均可以用,（3）唇形密封圈 唇形密封圈根据截面的形状可分为Y形、V形、U形、L形等。其工作原理如图所示。,4、缓冲装置 缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。,图4-24 液压缸的缓冲装置1节流阀,5

39、、放气装置,图4-25放气装置1缸盖2放气小孔3缸体4活塞杆,训练,学生完成：1、结合液压缸实物，加深对液压缸结构的理解。2、结合密封件实物，加深对密封件工作原理的理解 教师提示、点评:,归纳、总结,1、一个完整的典型液压缸，应具备以下结构要素：（1）缸体，（2）缸盖，（3）活塞或柱塞，（4）活塞杆，（5）导向套，（6）密封装置，（7）缓冲装置，（8）连接装置等。 2、常用的密封件有：“O”形密封圈，“Y”形密封圈，“V”形密封圈。 3、确定液压缸各部分结构，包括密封装置、缸筒与缸盖的连接、活塞结构以及缸筒的固定形式、活塞杆头部连接装置、缓冲装置、排气装置等；,课后练习,P69 题1 2,上节

40、课主要内容回顾,上节课主要内容回顾,学生回顾：一个完整的液压缸主要包含哪些部件？常用的密封件有哪几种？教师补充完善,1,2,任务1-6：分析换向阀的工作原理、图形符号和应用,告知,本任务教学目的：,1、掌握各类液压控制阀在液压系统中的作用。 2、掌握换向控制阀的结构和工作原理 3、掌握换向控制阀图形符号的实际意义。,引入,平面磨床的工作台是如何实现左右两个方向运动变换的 ？ 平面磨床工作台又是如何实现开停的 ？,液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的装置。,操练,一、概述,1.2液压阀的分类,换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油液流动的方向，从而

41、使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。换向阀在按阀芯形状分类时，有滑阀式和转阀式两种 。,二、换向阀,1）滑阀式换向阀（1） 结构主体 阀体和滑动阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。图54所示是其最常见的结构形式。由图可见，阀体上开有多个通口，阀芯移动后可以停留在不同的工作位置上。,图54滑阀式换向阀主体结构形式,(2)滑阀的操纵方式,(a)手动式 (b)机动式 (c)电磁动 (d)弹簧控制(e)液动 (f)液压先导控制 (g)电液控制,(3)图形符号及其意义,1)位数 是图形符号中的方格数，表示阀芯在阀体内的工作位置数，有几个方格就表示有几个工作位置。2)通数 箭头表示两油口连通，但不表示流向。

42、“”表示油口被封堵。在每个方格内，箭头两端或“”符号与方格的交点数为油口的通路数。几通就表示有几根主油管与阀相接。P表示压力油的进口，T表示与油箱连通的回油口、A和B表示连接其他工作油路或执行元件的油口。另外也许有泄油管，控制油管与阀相接，在符号中另用虚线表示。,3)控制与操纵 控制方式和复位弹簧符号应画在方格的两端。4）常态位 三位阀中间一格及二位阀側面画有弹簧的那一方格为常态位，就是阀芯在原始状态下的通路情况。其余方格为经控制操纵后达到的位置。在画液压系统图时，油路与换向阀的连接一般应画在常态位方格上。,3、换向阀的中位机能分析 三位换向阀的阀芯在中间位置时，各通口间有不同的连通方式，可满

43、足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。三位四通换向阀常见的中位机能、型号、符号及其特点，示于表5-3中。,手动换向阀,(a)职能符号图(b)结构图1手柄2阀芯3弹簧,几种常见的滑阀式换向阀,深化,手动换向阀,机动换向阀,电磁换向阀,二位三通电磁换向阀(a)结构图 (b)职能符号图1推杆 2阀芯 3弹簧,三位五通电磁换向阀(a)结构图(b)职能符号图,液动换向阀,三位四通液动换向阀（a）结构图 （b）职能符号图,液动换向阀,三位四通液动换向阀（a）结构图 （b）职能符号图,训练,学生完成：1、分析平面磨床液压系统中换向阀的名称 及作用2、写出注塑机液压系统中所用方向控制阀的名称3、

44、按要求画出换向阀的图形符号 教师提示、点评:,注塑机液压系统,归纳、总结,1、单向阀是液压系统中控制液流方向的元件，一般采用阀座式结构，以保证可靠的单向密封性。 2、换向阀既可用来使执行元件换向，也可用来切换油路。换向阀按控制通路数可分为二通、三通、四通、五通阀；按阀芯移动的位置可分为二位、三位、四位阀；按操纵方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动阀等。3、换向阀的滑阀机能是指常态或中间位置时各油口的连通方式。,课后练习,1、P109 题12、上网查阅有关液压铲车的换向装置。,上节课主要内容回顾,上节课主要内容回顾,学生回顾：换向阀图形符号绘制的四个要素？列举几种常见的三位阀的中位机能？教

45、师补充完善,1,2,任务1-7：分析溢流阀的工作原理、图形符号和应用,告知,本任务教学目的：,1、掌握溢流阀的工作原理。2、掌握溢流阀的典型结构。 3、掌握溢流阀在液压系统中的五种应用。,引入,绪论中的平面磨床液压系统的压力是如何控制和调节的？压力控制阀的性能和技术指标有哪些？,压力控制阀： 液压系统中用来控制液体工作压力和利用压力信号控制其它元件产生动作的阀称为压力控制阀。主要有:溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。,操练,1. 溢流阀的作用 溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护。几乎在所有的液压系统中都需要用到它，其性能好坏对整个液压系统的正常工作有很大影响。,图5-13溢流阀的

46、作用1定量泵2溢流阀 3节流阀4液压缸5变量,2.溢流阀的结构和工作原理(1)溢流阀的分类 常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直动式和先导式两种。,1）直动型溢流阀,2）先导式溢流阀结构图,先导式溢流阀的工作原理,3、溢流阀的应用,图519 溢流阀的应用a)溢流定压 b)作安全阀c)作卸荷阀 d)远程调压,图5-20 多级调压及卸荷回路1一先导式溢流阀 2、3、4一溢流阀5一三位四通阀 6一二位二通阀,(1)静态性能。压力调节范围。压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能平稳地上升或下降，且压力无突跳及迟滞现象时的最大和最小调定压力。,4、溢流阀的性能,深化,启闭特

47、性。启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。,压力稳定性 溢流阀工作压力的稳定性由两个指标来衡量：一是在调定压力下，其进口压力在规定时间内的偏移值；二是在整个调压范围内，通过额定流量时进口压力的振摆值。,(2)动态性能。当溢流阀在溢流量发生由零至额定流量的阶跃变化时，它的进口压力，将如图5-18所示的那样迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程。,图5-17溢流阀的启闭特性曲线 图5-18流量阶跃变化时溢流阀 的进口压力响应特性曲线,训练,学生完成：1、分析平面磨床中溢流阀所起的作用，并绘制溢流阀的图

48、形符号。2、分析习题5-11图中压力表所显示的系统压力。 教师提示、点评:,如下图所示，溢流阀A、B、C的调定压力分别为PA=4 MPa，PB =3 MPa，PC =5 MPa，试问图（a）和（b）中压力表读数各为多少？,训练任务2,归纳、总结,1、在液压传动系统中，能对系统内液体压力进行调控的阀统称为压力控制阀 2、压力控制阀主要有:溢流阀、减压阀、顺序阀。3、溢流阀有直动型与先导型之分。4、溢流阀的主要作用有溢流定压、安全保护和远程调压、卸荷和作为背压阀等。,课后练习,P154 题 7,上节课主要内容回顾,上节课主要内容回顾,学生回顾：压力阀主要有哪几类？溢流阀的主要作用有哪些？教师补充完

49、善,1,2,任务1-8分析节流阀的工作原理、图形符号和应用,告知,本任务教学目的：,流量阀是用来控制执行元件的运动速度 一般液压系统都要用到流量控制阀 。本任务要掌握节流阀的结构、工作原理和应用 。,引入,平面磨床液压系统中，液压缸的移动速度必须要能根据工件的尺寸大小和加工精度进行调节，而调节速度就必须用到流量控制阀。节流阀是流量阀的一种形式。,操练,液压系统中执行元件运动速度的大小,由输入执行元件的油液流量的大小来确定。流量控制阀就是依靠改变阀口通流面积(节流口局部阻力)的大小或通流通道的长短来控制流量的液压阀类。,流量控制阀,常用的流量控制阀有普通节流阀、压力补偿和温度补偿调速阀、溢流节流

50、阀和分流集流阀等。,节流阀节流口通常有三种基本形式:薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔,但无论节流口采用何种形式,通过节流口的流量q及其前后压力差p的关系均可用q=KApm来表示,流量控制原理及节流口形式,三种节流口的流量特性曲线,三种结构形式的节流口中,通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。下图为几种常用的节流口形式。,一、普通节流阀,二、溢流节流阀,深化,溢流节流阀是由起稳压作用的溢流阀（压力补偿装置）和节流阀并联而成,进油腔的油液压力为P1，油液一部分进入节流阀，另一部分经溢流口流回油箱。节流阀后的出油压力为P2。P1和P2又分别作用到溢流阀