液压传动特性认识.docx

设备控制基础》课程教案任 务1.1液压传动特性认识学 时4班 级机电工程系各班教学设备多媒体、典型液压元件教学方法引导法、演示教学法教学场地多媒体教室、机电一体化 实训中心教学目的理解液压系统传动系统的工作原理；认识液压传动的特点和特性；掌握流体传动 基础知识重点难点液压系统传动的工作原理，液压传动的特点和特性，液压传动的基本参数教学安排步骤教学过程设计授课 内容液压传动的工作原理和组成、图形符号；液压传动的优缺点；液压油（液）的主要物理 性质及选用；流体传动的基本概念；流体传动基础知识；教学 实施系统地认识和掌握液压传动的工作原理，压力、流量、功率三个等重要参数和概念； 分析液压系统的组成并了解液体的主要物理性质；分析液体流动时的各项物理特性；认识 粘度的概念并正确选用粘度；学习压力作用在平面或曲面上的作用力的计算方法、液体流 动时压力损失的计算方法以及液体流经小孔的流量计算公式，液体流经其它缝隙的流量计 算方法能力 培养认真完成本次教学任务后，学生达到以下综合能力： 专业技能和动手能力提咼；具备查阅相关技术资料的能力； 团队协作能力；总结和表达能力；组织协调能力的提高与人交流和沟通的能力。

习惯 培养认真完成本次教学任务后，学生逐渐达到以下良好习惯： 安全文明操作的良好习惯；遵守纪律的良好习惯；爱护环境，及时整理的良好习惯；及时总结和分析的良好习惯；课后 总结检查各项计划实施结果； 评估工作质量及实际效果学习单元 1 液压传动特性认识与液压元件1.1 液压传动特性认识授课内容：1. 分析液压系统传动的工作原理2. 认识液压传动的特点和特性3. 掌握压力、流量、功率等重要参数和概念4. 掌握液体流动时压力损失的计算方法5. 了解液体流经小孔及其它缝隙的流量计算公式6. 了解液压冲击和空穴现象以液体为工作介质进行能量传递和控制的传动方式称为液体传动，它包括液压传动和液力传动液 压传动主要以液体压力能来传递能量；液力传动主要以液体动能来传递能量（如离心泵、液力变矩器等）1 液压传动的工作原理及系统组成引导问题：请同学们通过查阅相关资料和教师讲解，分析以下问题：1. 液压传动的工作原理是什么？2. 液压传动系统的组成有哪些？3. 液压传动系统的图形符号国家标准是如何规定的？4. 液压传动的优缺点各有什么？1.1 液压传动的工作原理液压传动的工作原理液压传动的特点是：先通过动力元件（液压泵）将原动机（如电动机）输入的机械能转换为液体压力 能，再经密封管道和控制元件等输送至执行元件（如液压缸），将液体压力能又转换为机械能以驱动工作 部件。

1.2 液压传动系统的组成液压传动系统除工作介质外，应由以下四个主要部分组成：（1）动力元件 它是将原动机输入的机械能转换为液体压力能的装置，其作用是为液压系统提供压 力油，是系统的动力源如各类液压泵2）执行元件 它是将液体压力能转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度 （或转矩和转速），以驱动工作部件如各类液压缸和液压马达3）控制调节元件 它是用以控制液压传动系统中油液的压力、流量和流动方向的装置如溢流阀、 节流阀和换向阀等4）辅助元件 上述几部分以外的其它装置，分别起储油、输油、过滤和测压力等作用如油箱、 油管、过滤器和压力计等1.3 液压传动系统的图形符号 液压传动系统图中的图形符号只表示元件的功能、操作（控制）方法和外部连接口，不表示元件的具 体结构和参数；液压传动系统图只表示各元件的连接关系，而不表示系统管道布置的具体位置或元件在 机器中的实际安装位置；液压传动系统图中的图形符号通常以元件的静止位置或零位置来表示当无法 用图形符号表示或者有必要特别说明系统中某一重要元件的结构及动作原理时，也允许局部采用结构原 理图表示1.4 液压传动的优缺点1. 液压传动的优点2. 液压传动的缺点l.5 液压传动的应用及发展概况 液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。

液压传动在各类机械行业中的应用行业名称应用场所举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等2 液压油（液）的主要物理性质及选用引导问题：请同学们通过查阅相关资料和教师讲解，分析以下问题：1. 液压油（液）的主要物理性质有哪些？2. 液体粘性的概念和意义是什么？3. 粘度的分类有哪些，各有什么用处？4. 如何选用液压油？2.1 液体的粘性1. 液体粘性的意义液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动，而产生内摩擦力，这一 特性称为液体的粘性液体流动时会呈现粘性，而静止液体不呈现粘性粘性的大小可以用粘度表示 粘度是液体最重要的特性之一，是选择的液压油（液）的主要依据。

2. 液体的粘度 常用的粘度有动力粘度、运动粘度和条件粘度三种1） 动力粘度卩T—~dUdy由此可知动力粘度R的物理意义：当速度梯度等于1时，接触液层间单位面积上的内摩擦力即为 动力粘度动力粘度的法定计量单位为Pa • s和mPa • s2） 运动粘度v 动力粘度卩与该液体密度p的比值称为运动粘度，即v丄P运动粘度V没有明确的物理意义，但它却是工程实际中经常用到的物理量，因为其单位只有长度和时间量纲，类似于运动学的量，故称为运动粘度 运动粘度的法定计量单位为m2/s和mm2/s液压油（液）的粘度等级就是以其40°C时运动粘度的某一中心值来表示，如L-HM32液压油的粘度等 级为32,则40C时其运动粘度的中心值为32mm2/so（3） 条件粘度 它是用特定粘度计在规定条件下测出的粘度由于测量条件不同，各国采用的条件 粘度也不同我国采用恩氏粘度 E t液压油（液）的粘度对温度变化十分敏感，温度升高，粘度将显著降低液压油（液）的粘度随温度变 化的性质称为粘温特性不同种类的液压油（液）具有不同的粘温特性液压油（液）的粘温特性常用其粘 温变化程度与标准油相比较的相对数值（即粘度指数VI）来表示，VI值越大，表示其粘度随温度的变化 越小，粘温特性越好。

2.2 液体的可压缩性 液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性液体的可压缩性大小一般用体积压缩 率k （单位压力变化下的体积相对变化量）或体积弹性模量K（K=1/ k）表示3 液压流体力学特性引导问题： 下面请同学们通过查阅相关资料和教师讲解，根据引导文，分析问题： 本学习单元介绍有关液压传动的流体力学基础知识，包括液体静力学方程、连续性方程、伯努利方 程、动量方程的应用，压力损失、小孔流量的计算以及压力冲击现象等1. 液体静力学特性有哪些？2. 压力是如何表示方法的，仪表的示值压力是什么压力？3. 液体对固体壁面的作用力大小如何计算？4. 液体动力学特性有哪些？5. 连续性方程和伯努利方程的物理意义?如何应用?3.1 液体静力学特性 液体静力学所研究的是液体处于静止状态下的力学规律和这些规律的实际应用所谓“静止状态” 是指液体内部质点之间没有相对运动，至于盛装液体的容器，不论它是静止的还是运动的都没有关系1． 液体静压力及其特性 液体静压力有一重要特性:静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等2． 液体静力学基本方程P=P沪Pgh由此基本方程可知，重力作用下的静止液体，其压力分布有如下特征:① 静止液体内任一点处的压力由两部分组成:一部分是液面上的压力p ；另一部分是该点以上液体自重形成的压力Pgh O 0② 静止液体内的压力随液体深度呈线性规律分布。

③ 离液面深度相同处各点的压力相等压力相等的所有点组成的面称为等压面（等压面为一水平 面） O3． 液体静压力的传递由静力学基本方程可知，静止液体内任一点处的压力都包含了液面上的压力p这说明在密封容0器内，施加于静止液体上的压力，能等值地传递到液体中的各点，这就是静压传递原理（又称帕斯卡原 理）4．压力的表示方法 液体压力的表示方法有两种，一种是以绝对真空为基准表示的绝对压力；另一种是以大气压力为基 准表示的相对压力绝大多数仪表所测得的压力是相对压力在液压技术中，如未特别说明，压力均指 相对压力绝对压力和相对压力的关系为绝对压力=大气压力+相对压力真空度=大气压力-绝对压力5．液体对固体壁面的作用力静止液体和固体壁面接触时，固体壁面上各点在某一方向所受液体静压作用力的总和，便是液体在 该方向对固体壁面的作用力当固体壁面为平面时，液体对该平面的作用力F等于液体压力p与该平面面积A的乘积（作用力方 向与平面垂直），即F = pA3.2 液体动力学特性液体动力学所研究的是液体流动时的力学规律本节主要阐明流动液体的三个基本方程，即连续性 方程、伯努利方程和动量方程1．基本概念1）理想液体和稳定流动2）通流截面、流量和平均流速通流截面A上的平均流速为u==a在液压缸中液流的流速可以认为是均匀分布的（液体流动速度与活塞运动速度相同）。

由式（1-11）可 知，当液压缸的有效工作面积A 一定时，活塞运动速度U便取决于输入液压缸的流量qv2．连续性方程 连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式由质量守恒定律可知，理想液体在通道内作稳定流动时，液体的质量既不会增多，也不会减少，因 此在单位时间内流过通道任一通流截面的液体质量一定是相等的这就是液流的连续性原理，也称为液 流的质量守恒定律u A =u A1 1 2 23．伯努利方程 伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式1） 理想液体的伯努利方程pi+卩樂+2 pui2=p2+pg々+2 PU2重力作用下，在通道内作稳定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能这三 种形式的能量在液体流动过程中可以相互转化，但其总和在各个截面处均为定值2） 实际液体的伯努利方程 由于实际液体都具有粘性，所以在流动时必然要损耗一部分能量，这种能量损耗表现为液体的压力损失压力损失可分为两类，即沿程压力损失和局部压力损失4． 动量方程4 液体流动时的压力损失引导问题：下面请同学们通过查阅相关资料和教师讲解，分析以下问题：1. 什么是沿程压力损失,其大小由哪些因素决定?2. 如何降低沿程压力损失?3. 什么是局部压力损失,其大小有哪些因素决定?4. 如何降低局部压力损失?5. 系统总压力损失的大小由哪些因素决定?4.1 沿程压力损失 液体在直径不变的直通道中流动时因其内摩擦而产生的能量损失，称为沿程压力损失。

它主要决定 于液体平均流速U、动力粘度y（pv）、通道的长度l和内径d等，其计算公式为& _ 32ylu 64v l P6 _ 64 l p6 入 l p6"九 d 2 du d 2 R d 2 d 2e式中：九为沿程阻力系数4.2 局部压损失 液体流。