液壓與氣壓傳動電子教案(更新版)

　　

【正文】 的控制油壓控制閥口的啟閉。2. 減壓閥的應用 在液壓系統中，一個油泵供應多個支路工作時，利用減壓閥可以組成不同壓力級別的液壓回路。二、減壓閥 減壓閥是一種利用液流流過縫隙產生壓降的原理，使出口壓力低于進口壓力的壓力控制閥。 當開啟壓力一定時，溢流壓力隨溢流量的增加而增加。若忽略閥芯自重、摩擦阻力和穩態軸向液動力，則閥芯的受力平衡方程為： PkA=KX0 當閥芯處于某一位置時，閥芯的受力平衡為： PA=K(X0+x)(2) 先導式溢流閥 先導式溢流閥由主閥和先導閥兩部分組成。3. 換向閥的中位機能 對于各種操縱方式的三位四通和五通換向閥滑閥，閥芯在中間位置時，為適應各種不同的工作要求，各油口間的通路有各種不同的連接形式。4) 液動換向閥 液動換向閥利用控制油路的壓力油來推動閥芯實現換向。手動換向閥是利用手動杠桿等機構來改變閥芯和閥體的相對位置，從而實現閥的換向。 換向閥的分類如下： 按照換向閥的結構形式可分為：滑閥式、轉閥式、球閥式和錐閥式。為了使單向閥工作靈敏可靠，普通單向閥的彈簧剛性較小，以免油液流動時產生較大壓力降。（2）結構緊湊，安裝、調整、維護方便，通用性能好。二、液壓控制閥的分類 液壓閥的分類方法很多，以至于同一種閥在不同的場合，因其著眼點不同而有不同的名稱。顯然，根據牛頓第三定律，液體也以同樣大小的力作用在使其流速發生變化的物體上。式中為單位質量液體所具有的壓力能，稱為比壓能，也叫作壓力水頭；Z為單位質量液體所具有的勢能，稱為比位能，也叫作位置水頭；為單位質量液體所具有的動能，稱為比動能，也叫作速度水頭，它們的單位都為長度量綱。圖212 流動液體的通流截面 ②流量 單位時間內通過某一通流截面液體的體積稱為體積流量，簡稱流量 ③平均流速 在實際液體流動中，由于黏性內摩擦力的作用，通流截面上各點的流速并不相等，因此引入平均流速的概念。這樣，不僅使問題簡單化，而且得到的結論在實際應用中具有足夠的精確性。這就是帕斯卡原理或靜壓傳遞原理。(2)靜止液體內任一點所受到的靜壓力在各個方向都相等。更換新油前，油箱必須先清洗一次，系統較臟時，可用煤油清洗，排盡后注入新油。造成這些危害的原因主要是污垢中的顆粒。表24 根據工作環境和使用工況選擇液壓油的品種（5）根據工作部件的運動速度選用 當液壓系統中工作部件的運動速度很高時，液壓油液的流速也高，液壓損失隨著增大，而泄漏相對減少，因此宜用黏度較低的液壓油液；反之，當液壓系統中工作部件的運動速度較低時，每分鐘所需的液壓油量很小，泄漏相對較大，對系統的運動速度影響也較大，所以宜選用黏度較高的液壓油液。（1）根據工作機械的不同要求選用 精密機械與一般機械對黏度要求不同。（6）比熱容和熱傳導率大，熱膨脹系數小。液體的黏度與壓力的關系可表示為 由上式可知，對于液壓油，在中低壓液壓系統內，壓力變化很小，因而對黏度影響較小，可以忽略不計；當壓力較高（大于10MPa）或壓力變化較大時，則需要考慮壓力對黏度的影響。 動力黏度μ的物理意義上是：液體在單位速度梯度下流動時，單位面積上產生的內摩擦力。但是，靜止液體不呈現黏性。液壓系統中各元件之間的關系如圖13所示：圖13液壓系統元件圖三、液壓傳動系統的圖形符號 為了便于閱讀、分析、設計和繪制液壓系統，工程實際中，國內外都采用液壓元件的圖形符號來表示。常見的是液壓泵。工作完畢，打開截止閥9，使大油缸12下腔的油液通過管路直接流回油箱，活塞11在外力和自重的作用下實現回程。如此反復提壓杠桿1，就可以使重物不斷上升，達到頂起重物的目的。圖1—2機床工作臺液壓系統原理結構示意圖2. 液壓傳動裝置的組成 從機床工作臺液壓系統的工作過程可以看出，一個完整的、能夠正常工作的液壓系統，應該由以下幾個主要部分組成：（1）動力元件 供給液壓系統壓力油，把原動機的機械能轉化成液壓能。（5）工作介質 它在液壓傳動及控制中起傳遞運動、動力及信號的作用，包括液壓油或其它合成液體，它直接影響液壓系統的工作性能。教師第3次課時授課計劃（首頁）授課對象：機電系 11級機制 專業 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動技術課 題 液壓系統的工作介質授課類型理論課 □ 實踐課 □ 討論課 □ 習題課 □ 其他 □授課學時6學時教學方法講授法 + 演示法+操作法教學準備 教案、PPT作業布置教學目的與要求 掌握液壓油的特性 掌握液壓油的類型、選擇和使用 了解液壓油的污染與防護教學重點難點重點：掌握液壓油的類型、選擇和使用 教學過程一、液壓油的特性（一）液壓油液的物理特性 1．密度和重度 單位體積液體的質量稱為密度，通常用符號“ρ”表示，即 ρ= m/V （21） 單位體積液體的重量稱為重度，通常用符號“γ”表示，即 γ= G/V （22）2．黏性和黏度（1）黏性 液體在外力作用下流動時，液體分子間互相吸引的內聚力阻礙其分子之間相對運動，而在液體內部產生一種內摩擦力的現象，稱為液體的黏性。工程中黏度的表示方法有以下幾種： ①.動力黏度 液體的動力黏度又稱絕對黏度，它直接表示流體的黏性即內摩擦力的大小，用動符號“μ”表示。其物理意義是單位壓力變化下的液體體積相對變化量， 液體體積壓縮系數k的倒數稱為體積彈性模量K，即（二）黏度與壓力的關系 液體所受的壓力增加時，其分子間的距離將減小，其內聚力增加，黏度也隨之增大。（5）抗泡沫性和抗乳化性好，對金屬和密封件材料具有良好的相容性。3．液壓油的選擇和使用面進行選用液壓油品種和黏度。當周圍溫度高時，宜采用黏度較高的液壓油；當周圍溫度低時，宜采用黏度較低的液壓油，如表24所示。 液壓油污染嚴重時，直接影響液壓系統的工作性能，使液壓系統經常發生故障，使液壓元件壽命縮短。 (5)定期更換液壓油。即參考資料《液壓與氣壓傳動技術》 肖瓏 西安電子科技出版社出版社 .2008.《液壓與氣壓傳動》（第2版） 萬會雄 .教學后記 2. 液體靜壓力的特性(1)液體靜壓力沿著內法線方向作用于其承壓面，即靜止液體承受的只時是法向壓力，而不承受剪切力和拉力。根據上述歸納如下：(1)絕對壓力＝大氣壓力+相對壓力（表壓力）(2)相對壓力（表壓力）＝絕對壓力大氣壓力(3)真空度＝大氣壓力絕對壓力圖26 絕對壓力、相對壓力和真空度四、帕斯卡原理 密封容器內的靜止液體，當邊界上的壓力p0發生變化時，例如增加Δp，則容器內任意一點的壓力將增加同一數值Δp0也就是說，在密封容器內施加于靜止液體任一點的壓力將以等值傳遞到液體各點。首先對理想液體進行研究，然后再通過實驗驗證的方法對所得的結論進行補充和修正。如圖212所示，截面A－A和截面B－B均為通流截面。若在很短的時間內，液體通過兩通流截面的距離分別為dS1和dS2，則液體在兩通流截面處具有的能量為圖216 理想液體伯努利方程的推導示意圖通流截面1－1 通流截面2－2 壓力能 位 能 mgZ1 mgZ2動 能流動液體的能量因為也遵守能量守恒定律，因而有化簡后得 或 式（222）或（223）稱為理想液體的伯努利方程，也稱為理想液體的能量方程。該式為矢量表達式，在應用時應根據具體要求，向指定方向投影，求得該方向的分量。教學過程控制閥的作用及分類一、液壓控制閥的作用 液壓控制閥(簡稱液壓閥)是液壓系統中的控制元件，用來控制液壓系統中流體的壓力、流量及流動方向，以滿足液壓缸、液壓馬達等執行元件不同的動作要求，它是直接影響液壓系統工作過程和工作特性的重要元器件。：（1）動作靈敏，沖擊和振動小、壓力損失少、密封性能好。 單向閥中的彈簧主要是用來克服閥芯的摩擦阻力和慣性力。3. 單向閥的常見故障及排除單向閥的常見故障及排除間表51.二、換向閥1. 換向閥的分類和圖形符號 換向閥是利用閥芯相對于閥體的相對運動，使油路接通、斷開或變換液壓油的流動方向，從而使液壓執行元件啟動、停止或改變運動方向。(1) 手動換向閥 圖56如圖所示為彈簧自動復位式三位四通手動換向閥的結構及圖形符號。其中二位二通機動換向閥又分常開和常閉二種 (3) 電磁換向閥 電磁換向閥又稱為電動換向閥，它是利用電磁鐵通電吸合后產生的吸力推動閥芯動作來改變閥的工作位置。電液換向閥既能實現換向緩沖，又能用較小的電磁鐵控制大流量的液流，故在大流量的液壓系統中宜采用電液換向閥換向。 當溢流閥穩定工作時，作用在閥芯上的力應是平衡的。 （1）壓力流量特性 當溢流量變化時,閥口開度也相應地變化，其溢流壓力也有所變化,這就是溢流閥的壓力流量特性。顯然，它和通道阻力和平衡彈簧預緊力有關 3. 溢流閥的應用（1）調壓溢流 （2）安全保護 （3）使泵卸荷 （4）遠程調壓 （5）形成背壓 4. 溢流閥的常見故障及排除方法溢流閥的常見故障及排除方法見表55 。(3) 溢流閥彈簧腔的油液經閥的內部通道與閥出口相通；減壓閥是外部回油，內部泄油只能單獨有泄油口。按控制壓力來源的不同，順序閥可分為內控式和外控(液控)式。順序閥用來實現對工件先定位后夾緊的動作順序。在液壓系統的壓力上升或下降到調定的啟、閉壓力時，使微動開關通、斷，發出電信號，控制電器元件（如電動機、電磁鐵各類繼電器等）工作。1. 柱塞式壓力繼電器 壓力油作用在柱塞1的底部，當液壓壓力達到壓力繼電器調壓彈簧調整值時，作用在柱塞1上的液壓作用力便直接壓縮彈簧，壓下微動開關觸頭，發出電信號（圖示位置）。轉動把手可使閥芯作軸向移動, 以改變節流口的通流面積。（3）孔口大小對流量大影響：節流閥的節流口可能因雜質或由于油液氧化后出現的膠質、瀝青等膠狀顆粒而局部堵塞，這就改變了原來節流口通流面積的大小，使流量發生變化，尤其節流口小、進出口壓差較大時，流量會出現時大時小的脈動現象。 教師第28次課時授課計劃（首頁）授課對象：機電系 11級機制 專業 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動技術課 題 壓力控制回路授課類型理論課 □ 實踐課 □ 討論課 □ 習題課 □ 其他 □授課學時2學時教學方法講授法 + 演示法+操作法教學準備 教案、PPT作業布置教學目的與要求 了解壓力控制回路的作用和意義 掌握各種壓力控制回路的控制原理及應用 掌握各種壓力控制回路在液壓系統當中的實際應用教學重點難點重點：各種壓力控制回路的控制原理及實際應用教學過程一、調壓回路 調壓回路的功用是使液壓系統整體或某一部分的壓力保持恒定或者不超過某個數值。當液壓泵的工作壓力低于溢流閥的調定壓力時，溢流閥不工作；當系統出現故障，液壓泵的工作壓力一旦上升到溢流閥的調定壓力時，溢流閥將開啟，將液壓泵的工作壓力限制在溢流閥的調定壓力之下，使液壓系統不至于因壓力過載而受到破壞。 如圖72 (a)所示是最常見的單級減壓回路，通過定值減壓閥與主油路相連使支路獲得一個穩定的低壓，回路中的單向閥供主油路在壓力降低(低于減壓閥調整壓力)時防止油液倒流，起短時保壓作用。雙作用增壓缸中有大活塞一個，小活塞兩個，并由一根活塞桿連接在一起。 利用蓄能器的保壓回路是指借助蓄能器來保持系統壓力，補償系統泄漏的回路。因此，這一回路能自動地使液壓缸補充壓力油，使其壓力能長期保持在一定范圍內。當活塞下行時，控制壓力油打開液控順序閥，背壓消失，因而回路效率較高；當停止工作時，液控順序閥關閉以防止活塞和工作部件因自重而下降。（3）旁油路節流調速回路 旁油路節流調速回路是將流量控制閥安裝在液壓執行元件的進油路和回油路之間來實現調速的回路。缺點是變量泵和變量馬達的結構復雜，成本較高。低壓定量泵1為補油泵，用于補償泵馬達5及管路的泄漏以及置換部分熱油、降低回路溫升，其補油壓力由低壓溢流閥6來調節和設定。改變雙向變量泵1的供油方向，可使雙向變量馬達2正向或反向轉換。限壓式變量泵與調速閥等組成的容積節流調速回路，具有效率較高、調速較穩定、結構較簡單等優點。②采用電磁換向閥的換向回路 電磁換向閥的換向回路應用最為廣泛,尤其在自動化程度要求較高的組合機床液壓系統中被普遍采用。 如圖7－29所示，采用O型或M型機能的三位換向閥的中位機能封閉液壓缸左右兩腔的進、出油口，使液壓缸鎖緊。例如,自動車床中刀架的縱橫向運動,夾緊機構的定位和夾緊等。當擋鐵觸動行程開關2XK,使2DT通電,缸2活塞右行。 圖734是串聯液壓缸的同步回路。因此,在工作進給要求比較穩定的多缸液壓系統中,必須采用快慢速互不干涉回路。 組合機床一般為多刀加工，切削負荷變化大，快慢速差異大。 5）壓力繼電器控制動