《液压与气压传动（第2版）》教案 第33课 发现身边的气动设备

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课题发现身边的气动设备课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：掌握气压传动系统的工作介质掌握气压传动系统的组成思政育人目标：培养学生严谨的学习作风教学重难点教学重点：气压传动系统的工作介质和组成教学难点：气压传动系统的工作介质的区分教学方法问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：→→问题导入→传授新知（35min）第2节课：问题导入（5min）→传授新知（27min）→思政讲堂（8min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，学生扫描课本209页的“任务工单7-1”，完成课前任务红星设备厂的实习生小谢平时乘坐地铁通勤，一天，师傅老李在地铁上遇见了小谢，闲谈之余，老李突然问道：“你知道地铁起步前发出的漏气的声音是怎么回事吗？”小谢摇了摇头。老李说：“这是因为地铁的刹车盘采用了气压传动技术。在刹车时，压缩空气使其抱紧；若车辆起步，便要将空气卸压，自然就发出了漏气的声音。”其实，采用气压传动技术的设备不论是在生产还是生活，都得到了极为广泛的应用。让我们一起去发现身边的气动设备吧。【学生】完成课前任务通过课前的预热，让学生了解本次课所学课程的大概内容，激发学生的学习欲望考勤（2min）【教师】使用文旌课堂APP，让学生登录签到【学生】使用文旌课堂APP签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入（8min）同学们知道气压传动在生活中有哪些应用吗？气压传动系统的工作介质有哪些呢？气动系统对工作介质的要求有哪些？通过问题，引导学生思考，调动学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣传授新知（35min）一、气压传动系统的工作介质在气压传动系统中，压缩空气是传递信号和动力的工作介质。要进一步了解气压传动系统，首先要了解无处不在的空气。1．空气的组成成分大气中的空气主要是由氮、氧、氩、二氧化碳、水蒸气及其他一些气体混合组成的。在距地面20km以内，空气组成几乎相同。在基准状态下（0℃，绝对压力为101325Pa，相对湿度为零），地面附近干空气的组成如表7-1所示。空气中氮气所占比例最大，由于氮气的化学性质不活泼，具有稳定性，不会自燃，所以空气作为工作介质可以用在易燃、易爆场所。2．空气的密度单位体积空气的质量，称为空气的密度r，其公式为（7-1）气体密度与气体压力和温度有关，压力增加，密度增大；而温度上升，密度减小。在基准状态下，干空气的密度为1.293。3．空气的黏性空气在流动过程中产生内摩擦阻力的性质称为空气的黏性，用黏度表示其大小。空气的黏度受压力的影响很小，一般可忽略不计。随温度的升高，空气分子热运动加剧，因此，空气的黏度随温度的升高而略有增大。黏度随温度的变化关系如表7-2所示（详见教材）。4．空气的压缩性和膨胀性气体与液体、固体相比具有明显的压缩性和膨胀性。空气的体积较易随压力和温度的变化而变化。【教师】提问学生气体的可压缩性会导致气压传动系统刚度有哪些变化？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结气体体积在外界作用下容易产生变化，气体的可压缩性导致气压传动系统刚度差，定位精度低。【学生】聆听、理解、记忆5．空气的湿度地球上的水不断地蒸发到空气中，空气中含有水蒸气，我们把含有水蒸气的空气称为湿空气，而把不含有水蒸气的空气称为干空气。自然界中的空气通常都是湿空气。由湿空气生成的压缩空气对气动系统的稳定性和寿命有不良的影响。例如，湿度大的空气会使气动元件腐蚀生锈，润滑剂稀释变质等。为保证气动系统正常工作，需要在压缩机出口处安装冷却器，把压缩空气中的水蒸气凝结析出；在储气罐出口处安装空气干燥器，进一步消除空气中的水分。6．气动系统对工作介质的要求1）要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量压缩空气是气动系统的动力源，没有一定的压力不但不能保证执行机构产生足够的推力，甚至连控制机构都难以正确地动作；没有足够的流量，便不能满足执行机构运动速度和程序的要求等。总之，压缩空气没有一定的压力和流量，气动系统的一切功能均无法实现。2）要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度（详见教材）因此，气源装置必须设置除油、除水、除尘，并使压缩空气干燥，提高压缩空气质量，进行气源净化处理的辅助设备。【教师】提问学生请同学们对比分析，液压传动系统和气压传动系统的工作介质有什么区别？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结液压传动系统的工作介质是液压油，而气压传动系统的工作介质是压缩空气，我们在学习的时候注意区分。【学生】聆听、理解、记忆通过老师的讲解，使学生掌握液压控制阀和单向阀的作用、分类、参数第二节课问题导入（5min）气压传动系统由哪些部分组成？有什么优缺点呢？通过问题导入，引起学生的学习兴趣传授新知（27min）二、气压传动系统的组成如图7-1所示为气动剪切机的气压传动系统组成示意图。通过图7-1可知，气源装置将电动机的机械能转换为气体的压力能，然后通过气缸将气体的压力能再转换为机械能以推动负载运动。为了实现压缩空气的输送，在气源装置与气缸或气马达之间用管道连接，同时为了实现执行机构所要求的运动，在系统中还设置有各种控制阀及其他辅助设备。总的来讲，气压传动系统主要由以下几部分组成。1．气源装置气源装置是获得压缩空气的能源装置，其主体部分是空气压缩机，另外还配有气源净化装置。2．气动执行元件气动执行元件是以压缩空气为工作介质，并将压缩空气的压力能转变为机械能的能量转换装置，包括做直线往复运动的气缸、做连续回转运动的气动马达等。3．气动控制元件气动控制元件是用来控制压缩空气流的压力、流量和流动方向等，以便使执行机构完成预定运动规律的元件，包括各种压力阀、方向阀、流量阀等。4．气动辅助元件气动辅助元件是使压缩空气净化、润滑、消声以及元件间连接所需要的装置，包括消声器、转换器以及各种管路附件等。【教师】课堂练习多选题。典型的气压传动系统，一般由哪几部分组成（）。气压发生装置（气源装置）控制元件执行元件辅助元件【学生】聆听、思考、回答【教师】总结正确答案是ABCD。【学生】聆听、理解、记忆三、气压传动的特点1．气压传动的优点①空气随处可取，取之不尽，节省了购买、贮存、运输介质的费用和麻烦；用后的空气直接排入大气，对环境无污染，处理方便，不必设置回收管路，也不存在介质变质、补充和更换等问题。②空气黏度小（约为液压油的万分之一），因而在管内流动阻力小，压力损失小，便于集中供气和远距离输送。③与液压传动相比，气压传动反应快、动作迅速、维护简单、管路不易堵塞。【教师】知识补充我们知道与液压传动相比，气压传动反应快、动作迅速，反应时间约为0.02s，请同学们对该时间有所了解。【学生】聆听、理解、记忆④气动元件结构简单，制造容易，易于标准化、系列化、通用化。⑤气动系统对工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中工作时，安全可靠性优于液压和电气系统。⑥空气具有可压缩性，使气动系统能够实现过载自动保护，也便于储气罐贮存能量，以备急需。⑦排气时气体因膨胀而温度降低，因而气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象。2．气压传动的缺点①空气具有可压缩性，当载荷变化时，气动系统的动作稳定性差，但可以采用气液联动装置解决此问题。②工作压力较低，结构尺寸不宜过大，因而输出功率较小。【教师】提示学生气压传动系统的工作压力一般为0.4MPa~0.8MPa。【学生】聆听、理解、记忆③空气本身没有润滑性，需另加润滑装置。④排气噪声大，需加消声器。【教师】课堂练习本节课学习了气压传动系统的工作介质和气压传动系统的组成，下面请同学们简要分析，用自己的话谈一谈气压传动的工作原理是怎样的呢？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。【学生】聆听、理解、记忆通过讲解，让学生掌握气压传动系统的组成、优缺点思政讲堂（8min）【教师】拓展讲解有关曲阜中联设计的辊压机的故事2021年秋，全国机械冶金建材行业职工技术创新成果展示暨“创新百强班组”评选结果揭晓，曲阜中联水泥车间保全班荣获全国机械冶金建材行业“创新百强班组”、高铁专用压浆料的研发、开发、生产荣获全国机械冶金建材行业“互助保障杯”职工技术创新成果二等奖。（详见教材）曲阜中联工会高度重视群众性创新活动，围绕企业改革发展、转型升级等内容引导职工积极开展创新，将创新成果及时转化为现实生产力，并取得显著成效。在未来，曲阜中联工会将进一步增强合理化建议工作的常态性、广泛性和实效性，持续深入开展群众性技术创新活动，大力弘扬劳模精神、劳动精神、工匠精神，用榜样的力量引领全体职工积极参与到生产经营当中，激发职工创新创造智慧和活力，为国家发展贡献磅礴之力。【学生】聆听、理解、记忆通过思政讲堂，培养学生创新精神课堂小结（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了气压传动系统的工作介质和气压传动系统的组成，同学们要重点掌握气压传动系统的组成。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对气压传动系统的