项目一液压与气动技术认知-王厚财版

课程：《工程机械液压与液力》任课教师：徐晓丹学习交流群：168835481办公室：机控教研室7308课程性质课程性质《工程机械液压与液力》课程是工程机械控制技术专业的专业核心课程，本课程立足于工程机械设备的使用、维修、管理等核心岗位，主要培养学生对液压/气动/液力元件的选用、液压系统的安装、调试及故障诊断与排除的专业能力。课程地位课程名称：工程机械液压与液力课程代码：09041010学分：4学时：64授课时间：第3学期授课对象：工程机械控制技术专业学生先修课程：机械制图与计算机绘图、电工电子技术、工程力学、机械制造基础、电机与电力拖动技术、PLC与检测技术应用后续课程：发动机构造与维修、底盘构造与维修、工程机械电器设备、工程机械控制技术、工程机械使用与维护、顶岗实习及毕业设计教学方法“教学做”一体化、小组讨论法小组分配（按学号顺序划分小组，5~6人一个小组，选出组长；制定小组名片，写上每个同学的姓名学号；每堂课按指定位置对号入座）教学载体1.液压基本回路实训台（3台）2.液压泵站（6套）3.液压叠加阀组（6套）4.液压比例综合控制系统（1套）5.液压拆装元件实训台（2台）6.气动基本回路实训台（6台）7.仿真软件考核方式过程性考核（60%）+终结性考核（40%）过程性考核包含如下：1.考勤2.学习态度3.责任意识（安全、卫生）4.团队协作意识5.课堂上任务完成情况6.课下作业完成情况参考资料《现代工程机械液压与液力系统》，颜荣庆等编，人民交通出版社，2001《液压与气压传动》，薛彦登主编，山东大学出版社，2005年《工程机械液压与液力技术》，唐银启主编，国防工业出版社，2006年《工程机械液压系统及故障维修》，王存堂，化学工业出版社，2007《液压气动技术与实训》，张安全等主编，人民邮电出版社，2007《液压与气压技术》，左健民主编，机械工业出版社，2007《液压与气压传动》，刘延俊主编，高等教育出版社，2008年序号项目名称学时1液压与气动技术基础认知82工作介质——液压油23液压泵站拆装84液压缸和液压马达拆装45液压阀组的拆装126液压基本回路安装与调试127液压系统安装、调试及故障分析68气动系统安装与调试69液力传动基础认知6合计64课程内容液压传动是利用液体的压力能来实现运动和动力传递的一种传动方式。广泛应用于工程机械、矿山机械、切削机床、自动生产线、数控设备等行业中。

重点难点知识目标能力目标

项目一液压与气动技术基础认知(8课时)基本液压系统知识目标了解液压与气压传动优缺点及应用；掌握液压与气压传动的工作原理，建立压力的形成和流量的概念，掌握压力的表示方法；了解液体静压力性质及静力学方程；掌握液体的动力学方程及其应用；了解液压传动系统运行中的常见问题及解决方法。能力目标通过观摩液压平面磨床和千斤顶的工作过程，能够叙述液压气动系统的基本组成及各部分的作用；能够搭建简单的液压回路，并调试运行。重点难点重点：液压与气压传动的工作原理、系统组成；压力的形成及表示方法；流量的概念；液体动力学方程的应用。难点：液体压力的形成；动力学方程应用。

引言机械-液力传动液压传动同学们思考一下：日常生活和生产当中，你所见过的液压与气动技术应用的场合有哪些？举例说明知识点一液压与气动的发展与应用阿基米德输水螺杆中国式“水车”

阀1阀2安全阀排放阀

压把式灭火器（十七世纪中叶）

Bramah压力机（1795年）国内液压技术发展现状液压技术发展趋势高速高精高可靠性小型化集成化多样化高效节能环保20世纪50年代应用于机床、锻压设备、工程机械20世纪80年代引进美日德技术和设备，技术水平有了很大提高国内液压技术发展现状液压技术发展趋势高速高精高可靠性小型化集成化多样化高效节能环保20世纪50年代应用于机床、锻压设备、工程机械20世纪80年代引进美日德技术和设备，技术水平有了很大提高工程机械轻工化工机床工业军事装置矿山机械挖掘机装载机推土机混凝土泵摊铺机压路机铸造机械金属成型设备焊接设备金切机床汽车制造航天设备航海设备雷达设备卫星发射设备采掘机液压支架喷浆机石油钻机印花机包装机纺丝机硫化机注塑机从蓝天到水下，军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有流体传动与控制技术的应用液压传动技术应用应用实例：挖掘机应用实例：起重机在轧钢中的应用在精密机床中的应用在船舶中的应用在锻压机械中的应用在港口机械中的应用应用举例液压剪板机液压注塑机液压挖掘机液压千斤顶液压打包机液压护理床盾构机（隧道掘进机）

航天飞机运送车知识点二液压传动的工作原理液压传动简化模型帕斯卡原理（压力等值传递）知识点二液压传动的工作原理同学们思考：1.在小缸筒2的活塞上施加的力F与大缸筒4活塞上顶起的重物W之间存在什么关系？2.液压传动中的工作压力p（物理学中的压强）取决于什么？3.大小活塞的运动速度v1、v2之间有什么关系？流量的概念q，活塞的运动速度v与流量q的关系？4.传递的功率P与p、q的关系？思考：水流量不变，如果用一细管从大的水箱中抽吸水，从水箱液面到细管中时水流速会发生怎样的变化？这说明流量不变时，流速与什么因素有关系？下面是液压千斤顶的工作原理。知识点二液压与气动的工作原理小组讨论法—展开讨论小小的千斤顶为何力大无穷？手柄施加的力的大小F与提起重物的重量G之间存在什么关系？液压传动以液体为工作介质液压传动以液体的流量传递运动结论液压传动过程中经过两次能量转换：液压传动以液体压力能传递动力液压传动中非常重要的结论:压力取决于外负载；速度取决于流量。液压传动的实质知识点三液压气动系统基本组成磨床液压系统结构简图磨床液压系统职能符号图任务：观摩液压磨床的工作过程（说出该系统中有哪些元件，作用是什么？）任务引入图中哪个元件直接带动工作台运动的？能量转换如何？提供压力油的元件是哪个，能量如何转换？控制工作台往复运动的元件是哪个？控制其运动速度的元件呢？系统须具备一定的液压力，才能克服外负载使工作台运动靠哪个元件来调定压力呢？液压气动系统基本组成学习完液压气动系统的工作原理和基本组成，在卡片上写下你所认为的关键词，小组内互相阐述。课下上交卡片！任务：三位同学协作搭建一个简单的液压系统知识点四液压与气压传动的优缺点易无级调速；运动平稳，换向冲击小；过载保护；控制调节方便，容易实现自动化；元件已标准化、通用化。存在泄漏，液体可压缩，传动不准确；存在流量、压力损失，不易远距离传动；对油污比较敏感，对油温及油质要求较高。无介质费用；空气粘性小，压力损失小，宜于远程控制；工作压力低，元件成本低；能够在易燃、易爆等恶劣条件下工作。液压传动优点液压传动优点液压传动优点液压传动缺点液压传动优点液压传动优点液压传动优点液压传动缺点气压传动优点易无级调速；体积小，重量轻运动平稳，换向冲击小；过载保护；控制调节方便，容易实现自动化；元件已标准化、通用化。存在泄漏，液体可压缩，传动不准确；存在流量、压力损失，不易远距离传动；对油污比较敏感，对油温及油质要求较高。无介质费用；空气粘性小，压力损失小，宜于远程控制；工作压力低，元件成本低；能够在易燃、易爆等恶劣条件下工作。液压传动优点液压传动优点液压传动优点液压传动缺点液压传动优点液压传动优点液压传动优点液压传动缺点气压传动优点气动缺点响应速度低，信号有失真和滞后，不宜于复杂回路的控制；传动不平稳；输出力小，传动效率低。

相同功率机器外形和重量比较小组讨论，填写完成任务工作单，课下提交！1、静压力及其特性静压力静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力特性液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。压力不是力此处的压力是物理学上的压强单位Pa（N/m2）MPabarkgf/cm21MPa=106Pa1kgf/cm2=1bar=105Pa知识点五流体力学基础知识一、静力学2、静力学基本方程p=p0+ρgh

压力随深度线性增加；等深等压2、静力学基本方程二.需做功能检查和需进行调整的项目压力由两部分组成:液面压力p0，自重形成的压力ρgh深度相同的各点组成一水平等压面液体内压力与深度成线性规律分布重力作用下静止液体压力分布p=p0+ρgh

3、压力的表示方法以绝对真空为基准表示的压力绝对压力以大气压为基准表示的压力相对压力相对压力=绝对压力-大气压力真空度=大气压-绝对压力相对压力是压力表的测得值——表压力例题1

在液体中某处表压力为10MPa，其绝对压力为多少？某处绝对压力为0.01MPa，其真空度为多少？（大气压取1×105Pa）4、静压传递原理1623—1662：法国数学家、物理学家、哲学家。数学：帕斯卡定理（圆锥曲线内接六边形其三对边的交点共线）、帕斯卡三角形、建立概率论组合论基础，发明加法器—世界上最早的计算器，1971年面世的PASCAL语言，以他命名；物理：发现了大气压强随着高度减小的规律、建立了流体的帕斯卡定律，压力单位Pa以他命名；哲学：名著《思想录》《致外省人书》；健康：体弱多病，终年39岁。帕斯卡（BlaisePascal）

施加于密闭容器内静止液体上的压力可以等值地传递到液体中的各点——帕斯卡原理深度为h的点，此处的相对压力是多少？1623—1662：法国数学家、物理学家、哲学家。数学：帕斯卡定理（圆锥曲线内接六边形其三对边的交点共线）、帕斯卡三角形、建立概率论组合论基础，发明加法器—世界上最早的计算器，1971年面世的PASCAL语言，以他命名；物理：发现了大气压强随着高度减小的规律、建立了流体的帕斯卡定律，压力单位Pa以他命名；哲学：名著《思想录》《致外省人书》；健康：体弱多病，终年39岁。帕斯卡（BlaisePascal）

1623—1662：法国数学家、物理学家、哲学家。数学：帕斯卡定理（圆锥曲线内接六边形其三对边的交点共线）、帕斯卡三角形、建立概率论组合论基础，发明加法器—世界上最早的计算器，1971年面世的PASCAL语言，以他命名；物理：发现了大气压强随着高度减小的规律、建立了流体的帕斯卡定律，压力单位Pa以他命名；哲学：名著《思想录》《致外省人书》；健康：体弱多病，终年39岁。帕斯卡（BlaisePascal）

5、什么引起压力负载决定压力小负载，低压力大负载，高压力思考：如果两个液压缸并联，小猴和大象同时被顶起吗，若不是，哪个先运动？二、液体动力学1、基本概念无粘性不可压缩的液体理想液体有粘性、可压缩的液体实际液体液体流动时，液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间变化恒定流动压力、速度、密度中有一个随时间变化非恒定流动1、基本概念垂直于液流方向的截面过流断面单位时间内流经某通流截面流体的体积单位：m3/s，L/min流量通过流体某截面流速的平均值平均流速思考：单杆活塞缸两腔流量相等吗？液体分层流动，各层间互不干扰层流液体质点的运动杂乱无章紊流Re<Rec——层流Re>Rec——紊流雷诺数—判定液体流态的依据Rec-临界雷诺数光滑金属圆管：Rec=2320液体的两种流动状态雷诺实验2、连续性方程在单位时间内流过两个截面的液体质量相等质量守恒结论通过无分支任一过流断面液体的流量相等液体的平均流速与过流断面的面积成反比3、伯努利方程外力做功=能量变化理想液体伯努利方程物理意义：理想液体恒定流动时，任一截面处的能量均有位能、压力能、动能组成；三者之和为定值压力能位能动能能量守恒3、伯努利方程实际液体（有粘性、可压缩、非稳定流动）伯努利方程α动能修正系数:层流时α=2，紊流时α=1△pw—能量损失应用伯努利方程注意两断面需顺流向选取，否则△pw为负值选取适当的水平基准面，断面中心在基准面以上时h为正，否则为负两端面的压力表示应相同，即同为绝对压力或同为相对压力三、压力损失1、沿程压力损失（液体沿等直径管道流动时）原因:摩擦内摩擦—因粘性，液体分子间摩擦外摩擦—液体与管壁间的摩擦λ—沿程压力损失系数摩擦造成压力下降。在以下场合，压力损失会进一步加大：①管道较长②管径较小③流量较大④粘度较大沿程压力损失减小措施：增大管径、缩短管长、降低流速、提高管壁的加工精度等注：λ为系数，可查手册；l为管长、d为管径、ρ为密度，v为流速2、局部压力损失液体流经弯头、接头、阀口等处时，造成的压力损失。注：主要影响因素为流速，限制流速可减小局部压力损失ξ为局部阻力系数，其数值可查有关手册。总压力损失实例讲解如图，泵流量qv=1.5×10-3m3/s，液压缸内径D=100mm，F=40kN，回油腔压力为零，液压缸进油管内径d=20mm的钢管，总长为H=5m，进油路局部阻力系数ζ=7.2，液压油密度ρ=900kg/m3，工作温度下运动粘度ν=50mm2/s。试求，进油路的压力损失及液压泵的供油压力。知识点六、液压系统的常见问题1、液压冲击(