液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)（微課版）課件 項(xiàng)目1 認(rèn)知傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)

液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)機(jī)械、機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課48學(xué)時(shí)考核方式平時(shí)+考試課程考核考勤20%期末考試30%過(guò)程考核70%課堂表現(xiàn)20%測(cè)試30%實(shí)訓(xùn)30%4項(xiàng)目一

液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)的初步認(rèn)識(shí)【思考】請(qǐng)結(jié)合身邊實(shí)例，列舉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的常見(jiàn)傳遞形式?液機(jī)電帶式傳動(dòng)鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)電氣傳動(dòng)流體傳動(dòng)流體傳動(dòng)氣體傳動(dòng)液壓傳動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)電氣傳動(dòng)以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制液體傳動(dòng)液力傳動(dòng)氣力傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)主要利用液體的壓力能傳遞力和運(yùn)動(dòng)主要利用液體的動(dòng)能傳遞力和運(yùn)動(dòng)【定義】液壓傳動(dòng)：是以有壓液體作為工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)能量傳遞和控制。氣壓傳動(dòng)：是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)能量傳遞和控制?；净芈罚簩⒍鄠€(gè)液壓（氣動(dòng)）元件相互連接就可以組成不同功能的液壓（氣動(dòng)）基本回路。液壓（氣壓）傳動(dòng)系統(tǒng)：若干個(gè)液壓（氣動(dòng)）基本回路有機(jī)組合就能形成具有一定控制功能的液壓（氣壓）傳動(dòng)系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)機(jī)械航空機(jī)械升降機(jī)械輕工機(jī)械填料機(jī)械項(xiàng)目目標(biāo)：①理解液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)原理；②知道液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成；③掌握液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)與氣壓傳動(dòng)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(shí)際問(wèn)題；⑦理解伯努利方程；⑧知道能量損失的定義與分類(lèi)；⑨理解液壓沖擊、空穴現(xiàn)象并知道如何預(yù)防；⑩增強(qiáng)民族自豪感；注重身心健康。學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問(wèn)題學(xué)習(xí)知識(shí)掌握技能拓展作業(yè)自我測(cè)試1.液壓千斤頂是如何實(shí)現(xiàn)能量傳遞與轉(zhuǎn)換的？2.一個(gè)完整的液壓傳動(dòng)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(dá)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)？學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測(cè)試1.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成1.1.1液壓傳動(dòng)原理及特點(diǎn)1.1.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成與表達(dá)1.2液壓油的選用與維護(hù)；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(shí)學(xué)習(xí)引導(dǎo)問(wèn)題學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測(cè)試知識(shí)學(xué)習(xí)引導(dǎo)問(wèn)題1.1.1液壓傳動(dòng)原理及特點(diǎn)1.液壓傳動(dòng)工作原理液壓千斤頂借助手柄的上下移動(dòng)，將人力的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，油液推動(dòng)重物做提升運(yùn)動(dòng)，又將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。學(xué)習(xí)導(dǎo)航掌握技能拓展作業(yè)自我測(cè)試知識(shí)學(xué)習(xí)引導(dǎo)問(wèn)題優(yōu)點(diǎn)：（1）液壓傳動(dòng)裝置具有體積小、重量輕、慣性小、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)。（2）液壓傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，易實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)和頻繁換向。（3）在運(yùn)行過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大。（4）液壓傳動(dòng)裝置的控制、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，操縱方便、省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（5）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。2.液壓傳動(dòng)特點(diǎn)缺點(diǎn)：（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(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，油溫變化會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。（3）液壓傳動(dòng)在工作過(guò)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(yuǎn)距離傳動(dòng)。（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(cè)試知識(shí)學(xué)習(xí)引導(dǎo)問(wèn)題1.1.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成與表達(dá)1.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成液壓系統(tǒng)工作過(guò)程執(zhí)行動(dòng)作控制方向控制流量控制壓力提供動(dòng)力控制輔助功能動(dòng)力元件執(zhí)行元件控制元件輔助元件工作介質(zhì)機(jī)械能機(jī)械能壓力能壓力能動(dòng)力元件控制元件執(zhí)行元件輔助元件與工作介質(zhì)原動(dòng)機(jī)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能。液壓泵液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。液壓缸、液壓馬達(dá)對(duì)液體流動(dòng)方向、壓力、流量進(jìn)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(guò)濾器等系統(tǒng)中用來(lái)傳遞壓力能的載體。液壓油工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理示意圖直觀性強(qiáng)，容易理解繪制起來(lái)比較麻煩2.液壓系統(tǒng)表達(dá)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(hào)圖液壓泵液壓缸單向閥換向閥溢流閥節(jié)流閥過(guò)濾器油箱液壓缸圖形符號(hào)換向閥圖形符號(hào)節(jié)流閥圖形符號(hào)過(guò)濾器圖形符號(hào)溢流閥圖形符號(hào)液壓泵圖形符號(hào)M電動(dòng)機(jī)圖形符號(hào)M油箱圖形符號(hào)油管圖形符號(hào)1.2.液壓油的選用與維護(hù)學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問(wèn)題學(xué)習(xí)知識(shí)掌握技能拓展作業(yè)自我測(cè)試在液壓傳動(dòng)中，工作液體是液壓油，液壓油既是液壓傳動(dòng)中能量傳遞和轉(zhuǎn)換的工作介質(zhì)，又是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零部件的潤(rùn)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(cè)試知識(shí)學(xué)習(xí)引導(dǎo)問(wèn)題2．黏性定義：液體可以看成由若干個(gè)彼此相連的分子組成，當(dāng)液體在外力作用下流動(dòng)或有流動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，液體分子間的內(nèi)聚力會(huì)阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力。液體黏性的大小可用黏度來(lái)衡量。常用的黏度表示方法有3種：動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、相對(duì)黏度。（1）動(dòng)力黏度μ。動(dòng)力黏度是表征液體黏性的內(nèi)摩擦力系數(shù)動(dòng)力黏度的物理意義是當(dāng)速度梯度du/dy=1時(shí)，單位面積上內(nèi)摩擦力的大小。（2）運(yùn)動(dòng)黏度ν。運(yùn)動(dòng)黏度是動(dòng)力黏度μ與密度ρ的比值（3）相對(duì)黏度?ET。相對(duì)黏度又稱(chēng)條件黏度，它是采用特定的黏度計(jì)在規(guī)定的條件下測(cè)量出來(lái)的黏度。根據(jù)測(cè)量條件不同，各國(guó)采用的相對(duì)黏度也不同，我國(guó)采用恩氏黏度。恩氏黏度用恩氏黏度計(jì)測(cè)定。其方法是：將200mL溫度為T(mén)（以℃為單位）的被測(cè)液體裝入黏度計(jì)的容器中，經(jīng)其底部直徑為2.8mm的小孔流出，測(cè)出液體流盡所需時(shí)間t1，再測(cè)出200mL溫度為20℃的蒸餾水在同一黏度計(jì)中流盡所需時(shí)間t2，這兩個(gè)時(shí)間的比值t1/t2即被測(cè)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(chēng)為液體的可壓縮性。對(duì)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(dòng)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(shí)，其抗壓縮能力會(huì)明顯下降，這會(huì)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(hào)我國(guó)液壓油的牌號(hào)表示該液壓油在40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度的平均值。2.液壓油選擇原則選用液壓油時(shí)，黏度是一個(gè)重要考慮因素。黏度的高低將影響運(yùn)動(dòng)件的潤(rùn)滑程度、縫隙是否會(huì)泄漏，以及液壓油流動(dòng)時(shí)的摩擦、系統(tǒng)發(fā)熱溫升等。選用液壓油時(shí)，可參考液壓設(shè)備生產(chǎn)廠家樣本和說(shuō)明書(shū)中所推薦的品種、牌號(hào)，或者根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力、工作溫度、液壓油流動(dòng)速度、液壓元件種類(lèi)及經(jīng)濟(jì)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(jìn)入油箱或落在外露的活塞桿等處，被帶入液壓系統(tǒng)中，對(duì)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(jìn)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(duì)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(guò)濾精度。在吸油口、壓力管路、伺服調(diào)速閥的進(jìn)油口等處，按照要求的過(guò)濾精度設(shè)置過(guò)濾器。

過(guò)濾器的過(guò)濾精度一般根據(jù)系統(tǒng)中對(duì)過(guò)濾精度敏感性最大的元件來(lái)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(shí)學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問(wèn)題學(xué)習(xí)知識(shí)掌握技能拓展作業(yè)自我測(cè)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(shí)表面力質(zhì)量力液體作用在液體上的力有兩種類(lèi)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(diǎn)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(huì)使液體產(chǎn)生流動(dòng)。

因?yàn)殪o止液體不存在質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(duì)壓力－以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)度量；相對(duì)壓力－以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為基準(zhǔn)度量。真空度：絕對(duì)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(duì)壓力為80000Pa的真空度為20000Pa。此時(shí)，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(dòng)的工作原理

BlaisePascal，1623—1662，法國(guó)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(xiàn)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(diǎn)的壓力能等值地傳遞到液體內(nèi)部各點(diǎn)——帕斯卡原理壓力（Pa）=作用力（N）面積（m2）密閉容器內(nèi)各點(diǎn)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(méi)有負(fù)載，即W=0，不論怎樣推動(dòng)小活塞也不能在液體中形成壓力。0kN10kNA1A2一個(gè)重要性質(zhì):液壓系統(tǒng)中的壓力大小由負(fù)載決定【例題1】將三個(gè)不同負(fù)載以并聯(lián)的方式與同一個(gè)液壓系統(tǒng)連接，如圖所示。若W1＜W2＜W3，試說(shuō)明活塞A、活塞B、活塞C被頂起的順序。1.3.1動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1．流量與流速（1）理想液體和穩(wěn)定流動(dòng)理想液體：無(wú)粘性且不可壓縮的液體。穩(wěn)定流動(dòng)：液體中任一點(diǎn)的壓力、速度

和密度不隨時(shí)間而變化。通流截面：垂直于液體流動(dòng)方向的截面。流量單位：升/分鐘(L/min)流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)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(dòng)時(shí)的連續(xù)性方程。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，單位時(shí)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(dòng)的情況下，連續(xù)液體通過(guò)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(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)速度決定于輸入液壓缸的流量活塞運(yùn)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(dòng)時(shí)的伯努利方程【物理意義】理想液體作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，任意截面上的動(dòng)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(shí)際液體的伯努利方程動(dòng)能修正系數(shù)能量損耗

實(shí)際液體具有粘性，在流動(dòng)時(shí)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(shí)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(lèi)：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(dòng)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(zhǎng)度；e.增大管徑；f.減少管路截面變化峰值壓力管路中流動(dòng)的液體因?yàn)閾Q向或閥門(mén)關(guān)閉而突然停止，由于液流和運(yùn)動(dòng)部件的慣性，在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)很大的瞬時(shí)壓力峰值，這種現(xiàn)象稱(chēng)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(dòng)作原因2：換向閥動(dòng)作原因2：換向閥動(dòng)作(2)減少液壓沖擊的措施a.延長(zhǎng)閥門(mén)關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)件換向制動(dòng)的時(shí)間；b.限制管道內(nèi)液體的流速及運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)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。空穴某處的壓力低于空氣分離壓時(shí)，溶解在液體中的空氣就會(huì)分離出來(lái)，液體中出現(xiàn)大量氣泡的現(xiàn)象，稱(chēng)為空穴。6.空穴現(xiàn)象壓力低→出現(xiàn)大量氣泡氣泡進(jìn)入高壓區(qū)→破裂

→氣蝕1.4、氣動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問(wèn)題學(xué)習(xí)知識(shí)掌握技能拓展作業(yè)自我測(cè)試第一階段，2000年前，希臘人KSTESIBIOS制造了一門(mén)空氣弩炮，成為使用氣動(dòng)技術(shù)第一人。風(fēng)箱、自然風(fēng)力推動(dòng)風(fēng)車(chē)、帶動(dòng)水車(chē)提水灌溉，是我國(guó)古人最早利用氣動(dòng)技術(shù)。氣動(dòng)技術(shù)在生活中經(jīng)典應(yīng)用剪刀氣缸氣動(dòng)剪床學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)問(wèn)題學(xué)習(xí)知識(shí)掌握技能拓展作業(yè)自我測(cè)試1.氣動(dòng)剪切機(jī)是如何工作的？2.氣動(dòng)系統(tǒng)由哪幾部分組成？3.氣動(dòng)系統(tǒng)中的工作介質(zhì)是什么？1.4.1氣動(dòng)原理與特點(diǎn)1.氣動(dòng)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(cè)試知識(shí)學(xué)習(xí)引導(dǎo)問(wèn)題復(fù)位進(jìn)料剪切氣動(dòng)剪切機(jī)工作過(guò)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(dòng)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(jī)氣源凈化設(shè)備氣缸氣馬達(dá)壓力閥方向閥流量閥二、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成工作介質(zhì)1）用過(guò)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(yuǎn)距離輸送；3）具有動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、管路不易堵塞的特點(diǎn)；4）對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，安全等級(jí)低，可用于易燃易爆場(chǎng)所。；5）氣壓傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，安裝、維護(hù)方便。；6