液壓與氣壓傳動(dòng)電子教案.doc

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教師第一次課時(shí)授課計(jì)劃（首頁(yè)） 授課對(duì)象：機(jī)電系 11級(jí)機(jī)制 專(zhuān)業(yè) 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 課 題 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理與組成 授課類(lèi)型 理論課 □ 實(shí)踐課 □ 討論課 □ 習(xí)題課 □ 其他 □ 授課學(xué)時(shí) 2學(xué)時(shí) 教學(xué)方法 講授法 + 演示法+操作法 教學(xué)準(zhǔn)備 教案、PPT 作業(yè)布置 教學(xué)目的與要求 1、 掌握液壓傳動(dòng)的工作原理 2、 掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 教學(xué)過(guò)程 一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，并以壓力能進(jìn)行動(dòng)力（或能量）傳遞、轉(zhuǎn)換與控制的液體傳動(dòng)?，F(xiàn)以以圖1—1液壓千斤頂為例，說(shuō)明液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。 提起杠桿1，活塞3上升，小油缸2下腔的工作容積增大，形成局部真空，于是油箱8中的油液在大氣壓力的作用下，推開(kāi)單向閥4進(jìn)入油缸2的下腔（此時(shí)單向閥7關(guān)閉）；當(dāng)壓下杠桿1時(shí)，活塞3下降，油缸2下腔的容積縮小，油液的壓力升高，打開(kāi)單向閥7（此時(shí)單向閥4關(guān)閉），油缸2下腔的油液進(jìn)入工作缸12的下腔（此時(shí)截止閥9關(guān)閉），使活塞11向上運(yùn)動(dòng)，將重物頂起一段距離。如此反復(fù)提壓杠桿1，就可以使重物不斷上升，達(dá)到頂起重物的目的。工作完畢，打開(kāi)截止閥9，使大油缸12下腔的油液通過(guò)管路直接流回油箱，活塞11在外力和自重的作用下實(shí)現(xiàn)回程。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼? 參考資料 《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》 肖瓏 西安電子科技出版社出版社 .2008. 《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第2版） 萬(wàn)會(huì)雄 高等教育出版社.2008. 教學(xué)后記 圖1-1 液壓千斤頂工作原理圖 液壓傳動(dòng)的基本工作原理如下： （1）液壓傳動(dòng)的液體為傳遞能量的工作介質(zhì)； （2）液壓傳動(dòng)必須在密閉的系統(tǒng)中進(jìn)行，且密封的容積必須發(fā)生變化； （3）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)使一種能量轉(zhuǎn)換裝置，而且有兩次能量轉(zhuǎn)換過(guò)程； （4）工作液體只能承受壓力，不能承受其它應(yīng)力，所以這種傳動(dòng)是通過(guò)靜壓力進(jìn)行能量傳遞的。 二、液壓傳動(dòng)裝置的組成 1. 機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作過(guò)程 圖1—2為機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)示意圖。當(dāng)液壓泵3由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，從油箱1經(jīng)過(guò)過(guò)濾器2吸油。經(jīng)換向閥7和管路11進(jìn)入液壓缸9的左腔，推動(dòng)活塞桿及工作臺(tái)10向右運(yùn)動(dòng)。液壓缸9右腔的油液經(jīng)管路8、閥7和管路6、4排回油箱，通過(guò)扳動(dòng)換向手柄切換閥7的閥芯，使之處于左端工作位置，則液壓缸活塞反向運(yùn)動(dòng)；切換閥7的閥芯工作位置，使其處于中間位置，則液壓缸9在任意位置停止運(yùn)動(dòng)。 圖1—2機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖 2. 液壓傳動(dòng)裝置的組成 從機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作過(guò)程可以看出，一個(gè)完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該由以下幾個(gè)主要部分組成： （1）動(dòng)力元件 供給液壓系統(tǒng)壓力油，把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液壓能。常見(jiàn)的是液壓泵。 （2）執(zhí)行元件 把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。其形式有做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的液壓缸，有做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。 （3）控制調(diào)節(jié)元件 完成對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流動(dòng)方向的控制和調(diào)節(jié)。這類(lèi)元件主要包括各種液壓閥，如溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。 （4）輔助元件 輔助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接頭、濾油器、壓力表以及流量計(jì)等。這些元件分別起散熱、儲(chǔ)油、蓄能、輸油、連接、過(guò)濾、測(cè)量壓力和測(cè)量流量等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)不可缺少的組成部分。 （5）工作介質(zhì) 它在液壓傳動(dòng)及控制中起傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力及信號(hào)的作用，包括液壓油或其它合成液體，它直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。液壓系統(tǒng)中各元件之間的關(guān)系如圖1-3所示： 圖1-3液壓系統(tǒng)元件圖 三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào) 為了便于閱讀、分析、設(shè)計(jì)和繪制液壓系統(tǒng)，工程實(shí)際中，國(guó)內(nèi)外都采用液壓元件的圖形符號(hào)來(lái)表示。按照規(guī)定，這些圖形符號(hào)只表示元件的功能，不表示元件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并以元件的靜止?fàn)顟B(tài)或零位狀態(tài)來(lái)表示。若液壓元件無(wú)法用圖形符號(hào)表述時(shí)，仍允許采用半結(jié)構(gòu)原理圖表示。我國(guó)制訂有液壓與氣動(dòng)元件圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)GB/T786.1—1993《液壓氣動(dòng)圖形符號(hào)》，在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要嚴(yán)格執(zhí)行這一標(biāo)準(zhǔn)。 教師第二次課時(shí)授課計(jì)劃（首頁(yè)） 授課對(duì)象：機(jī)電系 11級(jí)機(jī)制 專(zhuān)業(yè) 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 課 題 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 授課類(lèi)型 理論課 □ 實(shí)踐課 □ 討論課 □ 習(xí)題課 □ 其他 □ 授課學(xué)時(shí) 1學(xué)時(shí) 教學(xué)方法 講授法 + 演示法+操作法 教學(xué)準(zhǔn)備 教案、PPT 作業(yè)布置 教學(xué)目的與要求 目的：了解液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)： 液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比較的特點(diǎn) 教學(xué)過(guò)程 一、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 1. 液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地布置； 2. 單位功率的重量輕，體積小，傳動(dòng)慣性小，反應(yīng)速度快； 3. 液壓傳動(dòng)裝置的控制調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，操縱方便、省力，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速比可達(dá)2000），當(dāng)機(jī)、電、液配合使用時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作循環(huán)； 4. 能比較方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)過(guò)載保護(hù)； 5. 一般采用礦物油為工作介質(zhì)，完成相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑，能延長(zhǎng)零部件使用壽命； 參考資料 《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》 肖瓏 西安電子科技出版社出版社 .2008. 《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第2版） 萬(wàn)會(huì)雄 高等教育出版社.2008. 教學(xué)后記 二、液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn) 1. 由于液體流動(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染場(chǎng)地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故； 2. 工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高的溫度或者很低的溫度條件下工作； 3. 液壓元件的制造精度要求很高，因而價(jià)格較貴； 4. 由于液體介質(zhì)的泄露及可壓縮性，不能得到嚴(yán)格的定比傳動(dòng)；液壓傳動(dòng)出故障時(shí)不易找出原因，要求具有較高的使用和維護(hù)技術(shù)水平。 5. 在高壓、高速、大流量的環(huán)境下，液壓元件和液壓系統(tǒng)的噪音較大。 教師第3次課時(shí)授課計(jì)劃（首頁(yè)） 授課對(duì)象：機(jī)電系 11級(jí)機(jī)制 專(zhuān)業(yè) 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 課 題 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì) 授課類(lèi)型 理論課 □ 實(shí)踐課 □ 討論課 □ 習(xí)題課 □ 其他 □ 授課學(xué)時(shí) 6學(xué)時(shí) 教學(xué)方法 講授法 + 演示法+操作法 教學(xué)準(zhǔn)備 教案、PPT 作業(yè)布置 教學(xué)目的與要求 1、 掌握液壓油的特性 2、 掌握液壓油的類(lèi)型、選擇和使用 3、 了解液壓油的污染與防護(hù) 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：掌握液壓油的類(lèi)型、選擇和使用 教學(xué)過(guò)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(zhì)量稱(chēng)為密度，通常用符號(hào)“ρ”表示，即 ρ= m/V （2-1） 單位體積液體的重量稱(chēng)為重度，通常用符號(hào)“γ”表示，即 γ= G/V （2-2） 2．黏性和黏度 （1）黏性 液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，液體分子間互相吸引的內(nèi)聚力阻礙其分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而在液體內(nèi)部產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力的現(xiàn)象，稱(chēng)為液體的黏性。但是，靜止液體不呈現(xiàn)黏性。黏性是液體的重要物理性質(zhì)，也是選擇液壓油的主要依據(jù)之一。 參考資料 《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》 肖瓏 西安電子科技出版社出版社 .2008. 《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第2版） 萬(wàn)會(huì)雄 高等教育出版社.2008. 教學(xué)后記 液體流動(dòng)時(shí)，由于液體的黏性以及液體和固體壁面間的附著力，會(huì)使液體內(nèi)部各液層間的流動(dòng)速度大小不同。如圖2-1所示，兩平行平板間充滿(mǎn)液體，下平板固定，上平板以速度u0向右平移。由于黏性和附著力的作用，緊貼上平板表面的這層流體將與上平板以相同的速度u0向右運(yùn)動(dòng)，緊貼下平板表面的這層流體則保持不動(dòng)，而中間各層流體的運(yùn)動(dòng)速度則根據(jù)它與下平板間的距離大小呈線(xiàn)性規(guī)律分布。這種流動(dòng)可以看成是許多無(wú)限薄的流體層在運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)較快的流體層在運(yùn)動(dòng)較慢的流體層上滑過(guò)時(shí)，兩流體層間由于黏性就產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的作用。根據(jù)實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)所知，相鄰兩流體層間的內(nèi)摩擦力Ff與流體層的接觸面積A及流體層的相對(duì)流速du成正比，而與此二流體層間的距離dy成反比， 即： （2）黏度 液體黏性的大小用黏度來(lái)衡量。工程中黏度的表示方法有以下幾種： ①.動(dòng)力黏度 液體的動(dòng)力黏度又稱(chēng)絕對(duì)黏度，它直接表示流體的黏性即內(nèi)摩擦力的大小，用動(dòng)符號(hào)“μ”表示。 動(dòng)力黏度μ的物理意義上是：液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。 即： ②.運(yùn)動(dòng)黏度 液體的運(yùn)動(dòng)黏度是其絕對(duì)黏度μ與密度ρ的比值，用符號(hào)“v”表示。 即 ③.相對(duì)黏度 相對(duì)黏度又稱(chēng)條件黏度。它是以相對(duì)于蒸餾水的黏性的大小來(lái)表示某種液體的黏度，并采用特定的黏度計(jì)在規(guī)定的條件下測(cè)得。由于測(cè)量條件不同，各國(guó)采用的相對(duì)黏度也有所不同。美國(guó)采用賽氏黏度，英國(guó)采用雷氏黏度，我國(guó)、德國(guó)和俄羅斯均采用恩氏黏度。 恩氏黏度采用圖2-2所示的恩氏黏度計(jì)測(cè)定 3．可壓縮性 液體因所受壓力增大而發(fā)生體積縮小的性質(zhì)稱(chēng)為液體的可壓縮性，用體積壓縮系數(shù)k表示。其物理意義是單位壓力變化下的液體體積相對(duì)變化量， 液體體積壓縮系數(shù)k的倒數(shù)稱(chēng)為體積彈性模量K，即 （二）黏度與壓力的關(guān)系 液體所受的壓力增加時(shí)，其分子間的距離將減小，其內(nèi)聚力增加，黏度也隨之增大。液體的黏度與壓力的關(guān)系可表示為 由上式可知，對(duì)于液壓油，在中低壓液壓系統(tǒng)內(nèi)，壓力變化很小，因而對(duì)黏度影響較小，可以忽略不計(jì)；當(dāng)壓力較高（大于10MPa）或壓力變化較大時(shí)，則需要考慮壓力對(duì)黏度的影響。 三）黏度與溫度的關(guān)系 黏度對(duì)溫度的變化是十分敏感的，當(dāng)溫度升高時(shí)，液體分子間的內(nèi)聚力減小，黏度就隨之降低，這一特性稱(chēng)為黏溫特性。 不同種類(lèi)的液壓油有不同的黏溫特性，圖2-3所示為幾種典型液壓油的黏溫特性曲線(xiàn)圖。 對(duì)于一般常用的液壓油，當(dāng)運(yùn)動(dòng)粘度不超過(guò)76mm2/s，溫度在30～150℃范圍內(nèi)時(shí)，可用下述近似公式計(jì)算其溫度為t℃的運(yùn)動(dòng)粘度，即 二、液壓油的類(lèi)型、選擇與使用 1. 對(duì)液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的要求 在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，液壓油既是用來(lái)傳遞能量的工作介質(zhì)，還起著潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件和保護(hù)金屬不被銹蝕的作用，因此對(duì)其有較高的要求。具體要求大致可概括如下： （1）適宜的黏度和良好的黏溫性能 （2）良好的潤(rùn)滑性能。 （3）良好的化學(xué)穩(wěn)定性。 （4）質(zhì)地純凈、不含腐蝕性物質(zhì)等雜質(zhì)。 （5）抗泡沫性和抗乳化性好，對(duì)金屬和密封件材料具有良好的相容性。 （6）比熱容和熱傳導(dǎo)率大，熱膨脹系數(shù)小。 （7）流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高。 （8）對(duì)人畜無(wú)害，價(jià)格低廉。 （9）可濾性好，即液壓油液中的顆粒污染物容易通過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，以保證較高的清潔度。 2. 液壓油的類(lèi)型 液壓油的品種很多，主要可分為三大類(lèi)：礦油型、合成型和乳化型液壓油。 礦油型液壓油是以機(jī)械油為原料，經(jīng)精煉后按需要加入適當(dāng)添加劑而成的液壓油。這類(lèi)液壓油在液壓系統(tǒng)中最常用，各項(xiàng)性能都優(yōu)于其他品種，潤(rùn)滑性能好，但抗燃性較差。 3．液壓油的選擇和使用 面進(jìn)行選用液壓油品種和黏度。 （1）根據(jù)工作機(jī)械的不同要求選用 精密機(jī)械與一般機(jī)械對(duì)黏度要求不同。為了避免溫度升高而引起機(jī)件變形，影響工作精度，精密機(jī)械宜采用較低黏度的液壓油。例如機(jī)床的液壓伺服系統(tǒng)，為保證伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈敏性，宜采用黏度較低的液壓油。 （2）根據(jù)液壓泵的類(lèi)型選用 液壓泵的類(lèi)型較多，如齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等，它是液壓系統(tǒng)的重要元件，在系統(tǒng)中它的運(yùn)動(dòng)速度、壓力和溫度都較高，工作時(shí)間又長(zhǎng)，因而對(duì)黏度要求較嚴(yán)格，所以選擇黏度時(shí)應(yīng)先考慮到液壓泵的類(lèi)型。在一般情況下，可將液壓泵要求液壓油的黏度作為選擇液壓油的基準(zhǔn)，如表2-3所示。 表2-3 按液壓泵類(lèi)型推薦選用的液壓油的黏度 （3）根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力選用 通常，當(dāng)工作壓力較高時(shí)，宜采用黏度較高的液壓油，以免系統(tǒng)泄漏過(guò)多，效率過(guò)低；當(dāng)工作壓力較低時(shí)，宜采用黏度較低的液壓油，這樣可以減少壓力損失，如表2-4所示。 （4）根據(jù)液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度選用 礦物油的黏度由于溫度的影響變化很大，為保證在工作溫度時(shí)有較適宜的黏度，還必須考慮周?chē)h(huán)境溫度的影響。當(dāng)周?chē)鷾囟雀邥r(shí)，宜采用黏度較高的液壓油；當(dāng)周?chē)鷾囟鹊蜁r(shí)，宜采用黏度較低的液壓油，如表2-4所示。 表2-4 根據(jù)工作環(huán)境和使用工況選擇液壓油的品種 （5）根據(jù)工作部件的運(yùn)動(dòng)速度選用 當(dāng)液壓系統(tǒng)中工作部件的運(yùn)動(dòng)速度很高時(shí)，液壓油液的流速也高，液壓損失隨著增大，而泄漏相對(duì)減少，因此宜用黏度較低的液壓油液；反之，當(dāng)液壓系統(tǒng)中工作部件的運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，每分鐘所需的液壓油量很小，泄漏相對(duì)較大，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度影響也較大，所以宜選用黏度較高的液壓油液。 三、液壓油的污染與防護(hù) 液壓油是否清潔，不僅影響液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件的使用壽命，而且直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)是否能正常工作。液壓系統(tǒng)多數(shù)故障與液壓油受到污染有關(guān)，因此控制液壓油的污染是十分重要的。 1.液壓油被污染的原因 (1)液壓系統(tǒng)的管道及液壓元件內(nèi)的型砂、切屑、磨料、焊渣、銹片、灰塵等污垢在系統(tǒng)使用前、沖洗時(shí)未被洗干凈，在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，這些污垢就進(jìn)入到液壓油里。 (2)外界的灰塵、砂粒等，在液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中，通過(guò)往復(fù)伸縮的活塞桿、流回油箱的漏油等進(jìn)入液壓油里。另外在檢修時(shí)，稍不注意也會(huì)使灰塵、棉絨等進(jìn)入液壓油里。 (3)液壓系統(tǒng)本身也不斷地產(chǎn)生污垢，而直接進(jìn)入液壓油里，如金屬和密封材料的磨損顆粒，過(guò)濾材料脫落的顆粒或纖維及油液因油溫升高氧化變質(zhì)而生成的膠狀物等。 2.液壓油污染的危害 液壓油污染嚴(yán)重時(shí)，直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能，使液壓系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，使液壓元件壽命縮短。造成這些危害的原因主要是污垢中的顆粒。對(duì)于液壓元件來(lái)說(shuō)，由于這些固體顆粒進(jìn)入到元件里，會(huì)使元件的滑動(dòng)部分磨損加劇，并可能堵塞液壓元件里的節(jié)流孔、阻尼孔，或使閥芯卡死，從而造成液壓系統(tǒng)的故障。水分和空氣的混入使液壓油的潤(rùn)滑能力降低并使它加速氧化變質(zhì)，產(chǎn)生氣蝕，使液壓元件加速腐蝕，使液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)、爬行等。 3.防止液壓油污染的措施 (1)使液壓油在使用前保持清潔。 (2)使液壓系統(tǒng)在裝配后、運(yùn)轉(zhuǎn)前保持清潔。 (3)使液壓油在工作中保持清潔。 (4)采用合適的濾油器。 (5)定期更換液壓油。更換新油前，油箱必須先清洗一次，系統(tǒng)較臟時(shí)，可用煤油清洗，排盡后注入新油。 (6)控制液壓油的工作溫度。 教師第4次課時(shí)授課計(jì)劃（首頁(yè)） 授課對(duì)象：機(jī)電系 11級(jí)機(jī)制 專(zhuān)業(yè) 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 課 題 液壓流體靜力學(xué) 授課類(lèi)型 理論課 □ 實(shí)踐課 □ 討論課 □ 習(xí)題課 □ 其他 □ 授課學(xué)時(shí) 2學(xué)時(shí) 教學(xué)方法 講授法 + 演示法+操作法 教學(xué)準(zhǔn)備 教案、PPT 作業(yè)布置 教學(xué)目的與要求 1、 掌握液體靜力學(xué)及其特征 2、 掌握液體靜力學(xué)的基本方程 3、 掌握壓力表示方法 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：1、掌握帕斯卡原理 2、能夠計(jì)算液體靜力學(xué)壓力對(duì)固體壁面的總作用力 教學(xué)過(guò)程 一、液體靜力學(xué)及其特性 1. 液體靜壓力 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，屬于這種力的有重力、慣性力等。單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力稱(chēng)為單位質(zhì)量力，在數(shù)值上等于重力加速度。 靜止液體單位面積上所受的法向力稱(chēng)為液體靜壓力，簡(jiǎn)稱(chēng)壓力，用符號(hào)“p”表示。在物理學(xué)中液體靜壓力稱(chēng)為壓強(qiáng)。即 參考資料 《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》 肖瓏 西安電子科技出版社出版社 .2008. 《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第2版） 萬(wàn)會(huì)雄 高等教育出版社.2008. 教學(xué)后記 2. 液體靜壓力的特性 (1)液體靜壓力沿著內(nèi)法線(xiàn)方向作用于其承壓面，即靜止液體承受的只時(shí)是法向壓力，而不承受剪切力和拉力。 (2)靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)所受到的靜壓力在各個(gè)方向都相等。 二、液體靜壓力基本方程 如圖2-5所示，密度為ρ的液體在容器內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)，作用在液體液面上的壓力為p0。為了求得液體中距離液面深度為h的任意一點(diǎn)A的壓力p，可以假想從液面往下切取高度為h、底面積為dA的一個(gè)小液柱為研究對(duì)象。這個(gè)液柱在重力及周?chē)后w的作用下處于平衡狀態(tài)，作用于液柱上的各作用力在各方向都呈平衡。小液柱頂面上所受的作用力為p0dA(方向向下)，小液柱本身的重力Ｇ＝ρghdA(方向向下)，小液柱底面所受的作用力為pdA(方向向上)，則小液柱在Z方向的平衡方程為 pdA=p0dA+ρghdA 化簡(jiǎn)后得 p=p0＋ρgh 圖2-5靜壓力的分布規(guī)律 三、壓力的表示方法 液壓系統(tǒng)中的壓力就是指壓強(qiáng)，液體壓力通常有絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力(表壓力)、真空度三種表示方法。 絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力(表壓力)和真空度的關(guān)系如圖2-6所示。 由圖2-6可知，絕對(duì)壓力總是正值，相對(duì)壓力（表壓力）則可正可負(fù)，負(fù)的相對(duì)壓力（表壓力）就是真空度，如真空度為0.4大氣壓，其相對(duì)壓力（表壓力）為-0.4大氣壓。根據(jù)上述歸納如下： (1)絕對(duì)壓力＝大氣壓力+相對(duì)壓力（表壓力） (2)相對(duì)壓力（表壓力）＝絕對(duì)壓力-大氣壓力 (3)真空度＝大氣壓力-絕對(duì)壓力 圖2-6 絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和真空度 四、帕斯卡原理 密封容器內(nèi)的靜止液體，當(dāng)邊界上的壓力p0發(fā)生變化時(shí)，例如增加Δp，則容器內(nèi)任意一點(diǎn)的壓力將增加同一數(shù)值Δp0也就是說(shuō)，在密封容器內(nèi)施加于靜止液體任一點(diǎn)的壓力將以等值傳遞到液體各點(diǎn)。這就是帕斯卡原理或靜壓傳遞原理。 五、液體靜壓力對(duì)固體壁面的總作用力 1. 液體靜壓力作用在平面上的總作用力 承受壓力作用的表面為平面時(shí)，液體作用于該平面上各點(diǎn)壓力的方向是互相平行、大小相等。所以液體對(duì)該平面的總作用力F等于液體的壓力p與受壓平面面積A的乘積， 即： 2. 液體靜壓力作用在曲面上的總作用力 當(dāng)承受壓力作用的表面為曲面時(shí)，由于液體作用于該曲面上各點(diǎn)壓力總是垂直于曲面，所以作用在曲面上各點(diǎn)的作用力不平行但大小相等。要計(jì)算液體靜壓力作用在曲面上的總作用力，必須明確要計(jì)算哪個(gè)方向上的力。 教師第5次課時(shí)授課計(jì)劃（首頁(yè)） 授課對(duì)象：機(jī)電系 11級(jí)機(jī)制 專(zhuān)業(yè) 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 課 題 液壓流體動(dòng)力學(xué) 授課類(lèi)型 理論課 □ 實(shí)踐課 □ 討論課 □ 習(xí)題課 □ 其他 □ 授課學(xué)時(shí) 4學(xué)時(shí) 教學(xué)方法 講授法 + 演示法+操作法 教學(xué)準(zhǔn)備 教案、PPT 作業(yè)布置 教學(xué)目的與要求 1、 掌握液壓流體動(dòng)力學(xué)中的連續(xù)性方程 2、 掌握液壓流體動(dòng)力學(xué)中的伯努利方程 3、 掌握液壓流體動(dòng)力學(xué)中的動(dòng)量方程 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：會(huì)利用液壓動(dòng)力學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題 教學(xué)過(guò)程 一、 基本概念 1．理想液體和恒定流動(dòng) 由于液體實(shí)際流動(dòng)時(shí)，不僅具有黏性，而且在壓力變化時(shí)體積會(huì)發(fā)生變化，因此研究液體流動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律必須考慮其黏性和可壓縮性，從而使我們對(duì)流動(dòng)液體的研究變得非常困難。因此，我們引入理想液體的概念。理想液體就是指既無(wú)黏性又不可壓縮的液體。首先對(duì)理想液體進(jìn)行研究，然后再通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法對(duì)所得的結(jié)論進(jìn)行補(bǔ)充和修正。這樣，不僅使問(wèn)題簡(jiǎn)單化，而且得到的結(jié)論在實(shí)際應(yīng)用中具有足夠的精確性。我們把既具有粘性又可壓縮的液體稱(chēng)為實(shí)際液體。 液體流動(dòng)時(shí)，若液體中任一點(diǎn)的壓力、速度及密度都不隨時(shí)間而變化，則稱(chēng)液體的這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為恒定流動(dòng)或定常流動(dòng)。但只要壓力、速度及密度中有一個(gè)隨時(shí)間而變化，則液體流動(dòng)就是非恒定流動(dòng)或非定常流動(dòng)。如圖2-11所示，圖a為恒定流動(dòng)，圖b為非恒定流動(dòng)。 參考資料 《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》 肖瓏 西安電子科技出版社出版社 .2008. 《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第2版） 萬(wàn)會(huì)雄 高等教育出版社.2008. 教學(xué)后記 圖2-11 恒定流動(dòng)與非恒定流動(dòng) (a)恒定流動(dòng) (b)非恒定流動(dòng) 2．通流截面、平均流速和流量 ①通流截面 液體流動(dòng)時(shí)，垂直于液體流動(dòng)方向的截面稱(chēng)為通流截面或過(guò)流斷面。通流截面可能是平面，也可能是曲面。如圖2-12所示，截面A－A和截面B－B均為通流截面。 圖2-12 流動(dòng)液體的通流截面 ②流量 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一通流截面液體的體積稱(chēng)為體積流量，簡(jiǎn)稱(chēng)流量 ③平均流速 在實(shí)際液體流動(dòng)中，由于黏性?xún)?nèi)摩擦力的作用，通流截面上各點(diǎn)的流速并不相等，因此引入平均流速的概念。即可認(rèn)為通流截面上各點(diǎn)的流速均為平均流速，用v來(lái)表示 二、 連續(xù)性方程 質(zhì)量守恒是自然界的客觀規(guī)律，不可壓縮的液體在作恒定流動(dòng)的過(guò)程中同樣遵守質(zhì)量守恒定律。連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在液壓流體動(dòng)力學(xué)中的一種數(shù)學(xué)表達(dá)形式。 如圖2-15 所示，任取一流管，兩端通流截面為A1、A2，在流管中取一微小流束，流速兩端的截面面積分別為dA1和dA2，在同一微小截面上各點(diǎn)的流速可認(rèn)為是相等的且分別為u1，u2。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在dt 時(shí)間內(nèi)流入液體的質(zhì)量應(yīng)恒等于流出液體的質(zhì)量，即 圖2-15 連續(xù)性方程示意圖 ρu1dA1dt = ρu2dA2dt 化簡(jiǎn)得 u1dA1= u2dA2 對(duì)于整個(gè)流管，則有 即 q1＝q2 如用流管兩通流截面A1和A2上的平均流速v1和v2表示，則有 v1A1=v2A2 由于兩通流截面是任意取的，則有 q=vA=常數(shù) （2-20） 式（2-20）稱(chēng)液體流動(dòng)的連續(xù)性方程，它表明在恒定流動(dòng)的條件下，流過(guò)各個(gè)通流截面上的液體流量是相等的（即流量是連續(xù)的），它是質(zhì)量守恒定律的具體體現(xiàn)。 三、伯努利方程 1. 理想液體的伯努利方程 假定理想液體在如圖2-16 所示的管道中恒定流動(dòng)，密度為ρ、質(zhì)量為m、體積為V的液體流過(guò)該管任意兩個(gè)通流截面1－1和2－2。假設(shè)兩通流截面處的中心高度分別為Z1、Z2，壓力分別為p1、p2，平均流速分別為v1、v2。若在很短的時(shí)間內(nèi)，液體通過(guò)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2-16 理想液體伯努利方程的推導(dǎo)示意圖 通流截面1－1 通流截面2－2 壓力能 位 能 mgZ1 mgZ2 動(dòng) 能 流動(dòng)液體的能量因?yàn)橐沧袷啬芰渴睾愣?，因而? 化簡(jiǎn)后得 或 式（2-22）或（2-23）稱(chēng)為理想液體的伯努利方程，也稱(chēng)為理想液體的能量方程。式中為單位質(zhì)量液體所具有的壓力能，稱(chēng)為比壓能，也叫作壓力水頭；Z為單位質(zhì)量液體所具有的勢(shì)能，稱(chēng)為比位能，也叫作位置水頭；為單位質(zhì)量液體所具有的動(dòng)能，稱(chēng)為比動(dòng)能，也叫作速度水頭，它們的單位都為長(zhǎng)度量綱。 伯努利方程的物理意義為：在密封管道內(nèi)作恒定流動(dòng)的理想液體具有三種形成的能量（即壓力能、勢(shì)能和動(dòng)能），在沿管道流動(dòng)的過(guò)程中，三種能量之間可以相互轉(zhuǎn)換，但是在管道任意一個(gè)通流截面處三種能量的總和是一個(gè)恒定的常量。 2. 實(shí)際液體的伯努利方程 實(shí)際液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于液體存在著黏性，會(huì)使液體與固壁間及液體質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生摩擦力，從而消耗能量；同時(shí)，管道局部形狀和尺寸的變化，會(huì)使液體產(chǎn)生擾動(dòng)從而也消耗能量。因此，實(shí)際液體流動(dòng)時(shí)存在能量損失， 假設(shè)圖2-16中液體從通流截面1－1流到通流截面2-2的能量損失用hw表示，其單位也為長(zhǎng)度量綱。 根據(jù)能量守恒定律，在考慮能量損失hw，并引進(jìn)動(dòng)能修正系數(shù)α后，實(shí)際液體的伯努利方程為 四、 動(dòng)量方程 動(dòng)量方程可用來(lái)計(jì)算流動(dòng)液體作用于限制其流動(dòng)的固體壁面上的總作用力。根據(jù)理論力學(xué)中的動(dòng)量定理：作用在物體上全部外力的矢量和應(yīng)等于物體動(dòng)量的變化率。 即： 流動(dòng)液體的動(dòng)量方程 流動(dòng)液體的動(dòng)量方程式（2-26）表明，作用在液體控制體積上的外力總和，等于單位時(shí)間內(nèi)流出控制表面與流入控制表面的液體動(dòng)量之差。該式為矢量表達(dá)式，在應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體要求，向指定方向投影，求得該方向的分量。顯然，根據(jù)牛頓第三定律，液體也以同樣大小的力作用在使其流速發(fā)生變化的物體上。因而可應(yīng)用動(dòng)量方程計(jì)算液流作用在固體壁面上的總作用力。 教師第25次課時(shí)授課計(jì)劃（首頁(yè)） 授課對(duì)象：機(jī)電系 11級(jí)機(jī)制 專(zhuān)業(yè) 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 課 題 液壓控制閥 授課類(lèi)型 理論課 □ 實(shí)踐課 □ 討論課 □ 習(xí)題課 □ 其他 □ 授課學(xué)時(shí) 6學(xué)時(shí) 教學(xué)方法 講授法 + 演示法+操作法 教學(xué)準(zhǔn)備 教案、PPT 作業(yè)布置 教學(xué)目的與要求 1、了解控制閥的作用、分類(lèi)。 2、掌握方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥的工作原理。 3、掌握液壓控制閥的符號(hào)含義及結(jié)構(gòu)形式。 4、熟悉控制閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用。 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：熟悉控制閥的工作原理及在系統(tǒng)中的應(yīng)用。 教學(xué)過(guò)程 1、控制閥的作用及分類(lèi) 一、液壓控制閥的作用 液壓控制閥(簡(jiǎn)稱(chēng)液壓閥)是液壓系統(tǒng)中的控制元件，用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動(dòng)方向，以滿(mǎn)足液壓缸、液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件不同的動(dòng)作要求，它是直接影響液壓系統(tǒng)工作過(guò)程和工作特性的重要元器件。 二、液壓控制閥的分類(lèi) 液壓閥的分類(lèi)方法很多，以至于同一種閥在不同的場(chǎng)合，因其著眼點(diǎn)不同而有不同的名稱(chēng)。下面介紹幾種不同的分類(lèi)方法。 1.按機(jī)能分 壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥 2.按操作方式分 手動(dòng)閥、機(jī)動(dòng)閥、電動(dòng)閥 3.按連接方式分 管式連接、板式及疊加式連接、插裝式連接 參考資料 《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》 肖瓏 西安電子科技出版社出版社 .2008. 《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第2版） 萬(wàn)會(huì)雄 高等教育出版社.2008. 教學(xué)后記 三、液壓控制閥的性能參數(shù)及對(duì)閥的要求 1.閥的性能參數(shù)是評(píng)定選用液壓閥的依據(jù)。各種不同的液壓閥有不同的性能參數(shù)，其共同的性能參數(shù)如下： （1）公稱(chēng)通徑 公稱(chēng)通徑代表閥的通流能力的大小，對(duì)應(yīng)于閥的額定流量。與閥進(jìn)、出油口相連接的油管規(guī)格應(yīng)與閥的通徑相一致。 （2）額定壓力 額定壓力是液壓閥長(zhǎng)期工作所允許的最高工作壓力。對(duì)于壓力控制閥實(shí)際最高工作壓力有時(shí)還與閥的調(diào)壓范圍有關(guān)。 2.液壓系統(tǒng)對(duì)閥的基本要求如下： （1）動(dòng)作靈敏，沖擊和振動(dòng)小、壓力損失少、密封性能好。 （2）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、維護(hù)方便，通用性能好。 方向控制閥 方向控制閥就是用以控制液壓系統(tǒng)中液壓油流動(dòng)的方向或液流的通斷，從而控制執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止或換向的元件。它分為單向閥和換向閥兩類(lèi)。 一、單向閥 1. 單向閥的結(jié)構(gòu)及工作原理 （1）普通單向閥 普通單向閥就是只允許油液朝某一方向流動(dòng)，而反向截止。液壓系統(tǒng)對(duì)單向閥的主要性能要求是：油液通過(guò)時(shí)壓力損失要小，反向截止密封性要好，動(dòng)作要靈敏。單向閥分為管式和板式兩種連接方式。圖5-1為一種管式直通單向閥的結(jié)構(gòu) 板式連接單向閥的工作原理與管式單向閥相同，只是將進(jìn)、出油口開(kāi)在底平面上，用螺釘把閥體固定在連接板上。 單向閥中的彈簧主要是用來(lái)克服閥芯的摩擦阻力和慣性力。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(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大壓力降。 （2）液控單向閥 如圖5-2（a）所示是液控單向閥的結(jié)構(gòu)。 2. 單向閥的應(yīng)用 圖5-3是采用液控單向閥組成的液壓鎖緊回路。當(dāng)換向閥處于右位時(shí)，壓力油經(jīng)閥1進(jìn)入液壓缸左腔，同時(shí)壓力油亦進(jìn)入單向閥2的控制口K，打開(kāi)閥2，使活塞右行，液壓缸右腔的壓力油經(jīng)閥2和換向閥流回油箱；反之活塞向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，因閥的中位為Y（H型也行），所以閥1和閥2能立即關(guān)閉，活塞停止運(yùn)動(dòng)并雙向鎖緊。由于液控單向閥的閥芯一般為錐閥芯，密封性能好，常用于執(zhí)行元件需要長(zhǎng)時(shí)間保壓、鎖緊的情況下，也常用于防止立式液壓缸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)因自重而下滑以及速度換接回路中。 單向閥安裝在泵的出口，防止油液由于系統(tǒng)壓力突然升高倒流損壞油泵；單向閥放置在回油路上時(shí)，可作背壓閥使用，但要更換單向閥的彈簧，使其壓力達(dá)到0.2～0.6MPa。 3. 單向閥的常見(jiàn)故障及排除 單向閥的常見(jiàn)故障及排除間表5-1. 二、換向閥 1. 換向閥的分類(lèi)和圖形符號(hào) 換向閥是利用閥芯相對(duì)于閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通、斷開(kāi)或變換液壓油的流動(dòng)方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向。 換向閥的分類(lèi)如下： 按照換向閥的結(jié)構(gòu)形式可分為：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式和錐閥式。 按照換向閥的操縱方式可分為：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁控制、液動(dòng)、電液動(dòng)換向閥，其操縱符號(hào)如圖5—4所示。 3. 單向閥的常見(jiàn)故障及排除 單向閥的常見(jiàn)故障及排除間表5-1. 二、換向閥 1. 換向閥的分類(lèi)和圖形符號(hào) 換向閥是利用閥芯相對(duì)于閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通、斷開(kāi)或變換液壓油的流動(dòng)方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向。 換向閥的分類(lèi)如下： 按照換向閥的結(jié)構(gòu)形式可分為：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式和錐閥式。 按照換向閥的操縱方式可分為：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁控制、液動(dòng)、電液動(dòng)換向閥，其操縱符號(hào)如圖5—4所示。 按照換向閥的閥芯在閥體中的定位方式又可分為：鋼球定位、彈簧復(fù)位、彈簧對(duì)中等。 2. 典型換向閥 在液壓系統(tǒng)中廣泛采用滑閥式換向閥，在這里主要介紹這種換向閥的幾種典型結(jié)構(gòu)。 (1) 手動(dòng)換向閥 圖5-6如圖所示為彈簧自動(dòng)復(fù)位式三位四通手動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)。手動(dòng)換向閥是利用手動(dòng)杠桿等機(jī)構(gòu)來(lái)改變閥芯和閥體的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)閥的換向。放開(kāi)手柄1，閥芯3在彈簧4的作用下自動(dòng)回復(fù)中位。閥芯定位靠鋼球、彈簧，使其保持確定的位置。該閥適用于動(dòng)作頻繁、工作持續(xù)時(shí)間短的場(chǎng)合，操作比較安全，常用于工程機(jī)械的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中。 (2) 機(jī)動(dòng)換向閥： 機(jī)動(dòng)式換向閥是依靠安裝在運(yùn)動(dòng)部件上的液壓行程擋塊或凸輪推動(dòng)閥芯從而實(shí)現(xiàn)換向的閥類(lèi)。常用來(lái)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程，故又稱(chēng)行程換向閥。機(jī)動(dòng)換向閥通常是二位的，有二通、三通、四通和五通。其中二位二通機(jī)動(dòng)換向閥又分常開(kāi)和常閉二種 (3) 電磁換向閥 電磁換向閥又稱(chēng)為電動(dòng)換向閥，它是利用電磁鐵通電吸合后產(chǎn)生的吸力推動(dòng)閥芯動(dòng)作來(lái)改變閥的工作位置。 4) 液動(dòng)換向閥 液動(dòng)換向閥利用控制油路的壓力油來(lái)推動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)換向。因此，它適用于較大流量的閥。下圖是三位四通液動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)控制油口K1、K2不通壓力油時(shí)，閥芯在對(duì)中彈簧作用下處于中位。當(dāng)K1通壓力油、K2回油時(shí)，閥芯右移，P與A通、B與T通；K2通壓力油、當(dāng)K1回油時(shí)，閥芯左移(如圖5-10中所示)。 (5) 電液動(dòng)換向閥 電液動(dòng)換向閥由電磁換向閥和液動(dòng)換向閥組合而成。其中液動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)主油路的換向，稱(chēng)為主閥；電磁換向閥用于改變液動(dòng)換向閥控制油路的方向，推動(dòng)液動(dòng)換向閥閥芯移動(dòng)，稱(chēng)為先導(dǎo)閥。電液換向閥既能實(shí)現(xiàn)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(tǒng)中宜采用電液換向閥換向。 3. 換向閥的中位機(jī)能 對(duì)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(shí)，為適應(yīng)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。這種常態(tài)位置時(shí)的內(nèi)部通路形式，稱(chēng)為中位滑閥機(jī)能。 4. 換向閥的常見(jiàn)故障及排除方法 換向閥的常見(jiàn)故障及排除方法間表5-4. 壓力控制閥 一、溢流閥 溢流閥是用來(lái)控制和調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力，以保證系統(tǒng)在一定壓力或安全壓力下工作。 1. 溢流閥的結(jié)構(gòu)及工作原理 (1) 直動(dòng)式溢流閥 如圖5—12（a）所示，P是進(jìn)油口，T是回油口，進(jìn)口壓力油經(jīng)閥芯中間的阻尼孔作用在閥芯底部端面上，當(dāng)進(jìn)口P從系統(tǒng)接入的油液壓力不高時(shí)，錐閥心被彈簧壓在閥座上，閥口關(guān)閉；當(dāng)進(jìn)口油壓升高到能克服彈簧阻力時(shí)，推開(kāi)錐閥，使閥口打開(kāi)，油液就由進(jìn)油口P流入，再?gòu)幕赜涂赥流回油箱（溢流），進(jìn)油壓力也就不會(huì)繼續(xù)升高。閥芯上阻尼孔的作用是用來(lái)增加液阻，以減少閥芯的振動(dòng)，提高閥的工作平穩(wěn)性。調(diào)節(jié)螺母，改變彈簧壓緊力，也就調(diào)節(jié)了溢流閥進(jìn)油口處的油壓。由閥芯間隙處泄漏到彈簧腔的油液，經(jīng)閥體上的孔通向回油孔T排入油箱。 當(dāng)溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)，作用在閥芯上的力應(yīng)是平衡的。若忽略閥芯自重、摩擦阻力和穩(wěn)態(tài)軸向液動(dòng)力，則閥芯的受力平衡方程為： PkA=KX0 當(dāng)閥芯處于某一位置時(shí)，閥芯的受力平衡為： PA=K(X0+x) (2) 先導(dǎo)式溢流閥 先導(dǎo)式溢流閥由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成。先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)原理與直動(dòng)式溢流閥相同，但一般采用錐閥式結(jié)構(gòu)。主閥可分為：滑閥式(一級(jí)同心)結(jié)構(gòu)、二級(jí)同心結(jié)構(gòu)和三級(jí)同心結(jié)構(gòu)。圖5-13為一級(jí)同心溢流閥的工作原理圖。 2. 溢流閥的主要性能 溢流閥的性能包括溢流閥的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。溢流閥的靜態(tài)特性指溢流閥在穩(wěn)定狀態(tài)下（即系統(tǒng)在沒(méi)有突變時(shí)）的性能，其主要指標(biāo)有壓力流量特性、啟閉特性、卸荷壓力等。溢流閥的動(dòng)態(tài)性能通常是指溢流閥由一個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，溢流閥所控制的壓力隨時(shí)間變化的過(guò)渡過(guò)程性能。 （1）壓力-流量特性 當(dāng)溢流量變化時(shí),閥口開(kāi)度也相應(yīng)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。 當(dāng)開(kāi)啟壓力一定時(shí)，溢流壓力隨溢流量的增加而增加。當(dāng)溢流量達(dá)到閥的額定流量時(shí)，與此相對(duì)應(yīng)的壓力值稱(chēng)為溢流閥的全流量溢流壓力。彈簧剛度K越小，溢流量變化所引起的壓力變化量就越小，定壓性能就好。反之，調(diào)壓性能就差。 （2）啟閉特性 啟閉特性是指溢流閥在穩(wěn)態(tài)情況下，從閉合到完全開(kāi)啟，再?gòu)娜_(kāi)到閉合的過(guò)程中，被控壓力與通過(guò)溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。啟閉特性可分為開(kāi)啟特性和閉合特性，一般用溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的壓力—流量特性來(lái)描述。 （3）卸荷壓力 將先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程控制口直接油箱，當(dāng)閥通過(guò)額定流量時(shí)，閥的進(jìn)油腔壓力和回油腔壓力的差值稱(chēng)為卸荷壓力。顯然，它和通道阻力和平衡彈簧預(yù)緊力有關(guān) 3. 溢流閥的應(yīng)用 （1）調(diào)壓溢流 （2）安全保護(hù) （3）使泵卸荷 （4）遠(yuǎn)程調(diào)壓 （5）形成背壓 4. 溢流閥的常見(jiàn)故障及排除方法 溢流閥的常見(jiàn)故障及排除方法見(jiàn)表5-5 。 二、減壓閥 減壓閥是一種利用液流流過(guò)縫隙產(chǎn)生壓降的原理，使出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥。減壓閥又可分為定壓減壓閥、定比減壓閥和定差減壓閥三種。其中定壓減壓閥應(yīng)用最廣，簡(jiǎn)稱(chēng)為減壓閥。減壓閥也分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。 1. 減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 圖5-16為先導(dǎo)式減壓閥，它分為兩部分，先導(dǎo)閥調(diào)壓，主閥減壓。 從以上工作原理可以看出先導(dǎo)減壓閥和先導(dǎo)溢流閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理相似，不同的是： (1) 溢流閥保持進(jìn)口壓力基本不變，而減壓閥保持出口壓力基本不變。 (2) 在不工作時(shí)溢流閥進(jìn)、出口不通，而減壓閥進(jìn)、出油口相通。 (3) 溢流閥彈簧腔的油液經(jīng)閥的內(nèi)部通道與閥出口相通；減壓閥是外部回油，內(nèi)部泄油只能單獨(dú)有泄油口。 2. 減壓閥的應(yīng)用 在液壓系統(tǒng)中，一個(gè)油泵供應(yīng)多個(gè)支路工作時(shí)，利用減壓閥可以組成不同壓力級(jí)別的液壓回路。如夾緊回路、控制回路和潤(rùn)滑回路等。如圖5-17所示為減壓閥應(yīng)用在潤(rùn)滑、控制系統(tǒng)時(shí)的減壓回路。此外，減壓閥還可用于穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，減少壓力波動(dòng)帶來(lái)的影響，改善系統(tǒng)控制性能等。 在使用定量泵的機(jī)床油路中，去液壓缸的工作壓力P1較高，用溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)?？刂朴吐返墓ぷ饔蛪篜3較低，潤(rùn)滑油路的工作壓力P2則更低，皆可以用減壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。 3. 減壓閥的常見(jiàn)故障及排除方法 減壓閥的常見(jiàn)故障及排除方法見(jiàn)詳表5-6. 三、順序閥 1. 順序閥的結(jié)構(gòu)和原理 順序閥是利用油液壓力作為控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)油路的通斷，以控制執(zhí)行元件順序動(dòng)作的壓力閥。按控制壓力來(lái)源的不同，順序閥可分為內(nèi)控式和外控(液控)式。內(nèi)控式是直接利用閥進(jìn)口處的油壓力來(lái)控制閥口的啟閉；外控式是利用外來(lái)的控制油壓控制閥口的啟閉。按結(jié)構(gòu)的不同，順序閥也有直動(dòng)式和先導(dǎo)式之分。如圖5-18所示為直動(dòng)式順序閥 順序閥的結(jié)構(gòu)及工作原理與溢流閥相似。它們的主要差別是： (1) 順序閥的出油口與負(fù)載油路相連接，而溢流閥的出油口直接接回油箱。 (2) 順序閥的泄油口單獨(dú)接回油箱，而溢流閥的泄油則通過(guò)閥體內(nèi)部孔道與閥的出口相通流回油箱。 (3) 順序閥的進(jìn)口壓力由液壓系統(tǒng)工況來(lái)決定，當(dāng)進(jìn)口壓力低于調(diào)壓彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，閥口關(guān)閉；當(dāng)進(jìn)口壓力超過(guò)彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，閥口開(kāi)啟，接通油路，出口壓力油對(duì)下游負(fù)載做功。溢流閥的進(jìn)口最高壓力由調(diào)壓彈簧來(lái)限定，且由于液流溢回油箱，所以損失了液體的全部能量 2. 順序閥的應(yīng)用 如圖5-20為機(jī)床夾具上用順序閥實(shí)現(xiàn)工件先定位后加緊的順序動(dòng)作回路。順序閥用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件先定位后夾緊的動(dòng)作順序。當(dāng)二位四通手動(dòng)閥的右位接入油路時(shí)，壓力油首先進(jìn)入定位缸下腔，定位缸上腔的壓力油流回油箱,使定位銷(xiāo)進(jìn)入工件定位孔實(shí)現(xiàn)工件定位。這時(shí)由于液壓壓力低于順序閥的調(diào)定壓力，因而壓力油不能進(jìn)入夾緊缸下腔，工件不能夾緊。當(dāng)定位缸活塞停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)中壓力升高，達(dá)到順序閥的調(diào)定壓力時(shí)，順序閥被打開(kāi)，壓力油就經(jīng)過(guò)順序閥流入夾緊缸下腔，缸上腔回油，夾緊缸活塞抬起，實(shí)現(xiàn)液壓夾緊。二位四通手動(dòng)閥的左位接入油路時(shí)，壓力油則同時(shí)進(jìn)入定位缸和夾緊缸的上腔，推動(dòng)活塞向下移動(dòng)，拔出定位銷(xiāo)，松開(kāi)工件。此時(shí)夾緊缸通過(guò)單向閥回油。 順序閥的調(diào)整壓力應(yīng)高于先動(dòng)作缸的最高工作壓力，以保證動(dòng)作順序可靠。中壓系統(tǒng)一般要高于0.5-0.8MPa。 四、壓力繼電器 壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)中的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電—液轉(zhuǎn)換裝置。在液壓系統(tǒng)的壓力上升或下降到調(diào)定的啟、閉壓力時(shí)，使微動(dòng)開(kāi)關(guān)通、斷，發(fā)出電信號(hào)，控制電器元件（如電動(dòng)機(jī)、電磁鐵各類(lèi)繼電器等）工作。常用于實(shí)現(xiàn)程序控制和起安全作用。例如，當(dāng)切削力過(guò)大時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)退刀；潤(rùn)滑系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車(chē)；外界負(fù)載過(guò)大時(shí)，斷開(kāi)液壓泵電動(dòng)機(jī)的電源等。 壓力繼電器由壓力-位移轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和電器微動(dòng)開(kāi)關(guān)等組成。前者通常包括感壓元件、調(diào)壓復(fù)位彈簧和限位機(jī)構(gòu)等。感壓元件有柱塞端面、橡膠膜片、彈簧管、波紋管等結(jié)構(gòu)形式。 按感壓元件的不同壓力繼電器大體分為柱塞式、膜片式、彈簧管式、波紋管式四種。下面介紹兩種常用的結(jié)構(gòu)形式。 1. 柱塞式壓力繼電器 壓力油作用在柱塞1的底部，當(dāng)液壓壓力達(dá)到壓力繼電器調(diào)壓彈簧調(diào)整值時(shí)，作用在柱塞1上的液壓作用力便直接壓縮彈簧，壓下微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭，發(fā)出電信號(hào)（圖示位置）。 2. 膜片式壓力繼電器 圖5-22所示為膜片式壓力繼電器結(jié)構(gòu)。其工作原理是控制油口K接到需要取得液壓信號(hào)的油路上，當(dāng)其壓力達(dá)到彈簧調(diào)定力時(shí)，膜片1在液壓力的作用下產(chǎn)生變形，使柱塞2上升。柱塞上的圓錐面使鋼球5和6作徑向移動(dòng)，鋼球6推動(dòng)10繞銷(xiāo)軸9逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿另一端壓下微動(dòng)開(kāi)關(guān)11的觸頭，發(fā)出電信號(hào)，接通或斷開(kāi)某一電路。當(dāng)進(jìn)口油壓因漏油或其他原因下降到一定值時(shí)，彈簧7使柱塞2下移，鋼球5和6回落入柱塞的錐面槽內(nèi)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)11復(fù)位，切斷電信號(hào)，并將杠桿10推回原位，斷開(kāi)或接通電路。 膜片式壓力繼電器膜片位移小、反應(yīng)快、重復(fù)精度高。其缺點(diǎn)是易受壓力波動(dòng)影響，不宜用于高壓系統(tǒng)。 4、流量控制閥 一、節(jié)流閥 1. 節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)與工作原理 圖5-23中是節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和職能圖形符號(hào)，圖中的節(jié)流口是軸向三角槽式,油液從進(jìn)油口P1進(jìn)入,經(jīng)閥芯上的三角槽節(jié)流口后,由出油口P2 流出。轉(zhuǎn)動(dòng)把手可使閥芯作軸向移動(dòng), 以改變節(jié)流口的通流面積。 2. 節(jié)流閥的流量特性 節(jié)流閥的節(jié)流口通常有三種形式：薄壁小孔、細(xì)長(zhǎng)小孔和短孔。三種節(jié)流口的流量特性曲線(xiàn)如圖5-24所示。 由該圖可知，影響流量穩(wěn)定性的主要因素有以下幾各方面： （1）壓差對(duì)流量的影響：當(dāng)節(jié)流閥兩端壓差△p改變時(shí)，通過(guò)它的流量也要發(fā)生變化。三種結(jié)構(gòu)形式的節(jié)流口中，通過(guò)薄壁小孔的流量受到壓差改變的影響最小，見(jiàn)上圖。 （2）溫度對(duì)流量的影響：溫度對(duì)薄壁小孔的流量幾乎沒(méi)有影響。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)小孔，通過(guò)它的流量會(huì)受到粘度的影響，而油液粘度對(duì)溫度很敏感。因此，通過(guò)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量對(duì)溫度變化很敏感。 （3）孔口大小對(duì)流量大影響：節(jié)流閥的節(jié)流口可能因雜質(zhì)或由于油液氧化后出現(xiàn)的膠質(zhì)、瀝青等膠狀顆粒而局部堵塞，這就改變了原來(lái)節(jié)流口通流面積的大小，使流量發(fā)生變化，尤其節(jié)流口小、進(jìn)出口壓差較大時(shí)，流量會(huì)出現(xiàn)時(shí)大時(shí)小的脈動(dòng)現(xiàn)象。開(kāi)口越小，脈動(dòng)現(xiàn)象越嚴(yán)重，甚至在閥口沒(méi)有關(guān)閉時(shí)就完全斷流。這種現(xiàn)象稱(chēng)為節(jié)流口堵塞。一般節(jié)流口的流通面積越大，節(jié)流通道越短，越不容易堵塞。流量控制閥的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。 3. 節(jié)流閥的常見(jiàn)故障及排除方法 節(jié)流閥的常見(jiàn)故障及排除方法詳間表5-7。 二、調(diào)速閥 1. 調(diào)速閥工作原理 調(diào)速閥是由定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成的組合閥。節(jié)流閥用來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)的流量，定差減壓閥則自動(dòng)調(diào)節(jié)，使節(jié)流閥前后的壓差為定值，消除了負(fù)載變化對(duì)流量的影響。如圖5—26所示。 教師第28次課時(shí)授課計(jì)劃（首頁(yè)） 授課對(duì)象：機(jī)電系 11級(jí)機(jī)制 專(zhuān)業(yè) 綜合班 科目： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 課 題 壓力控制回路 授課類(lèi)型 理論課 □ 實(shí)踐課 □ 討論課 □ 習(xí)題課 □ 其他 □ 授課學(xué)時(shí) 2學(xué)時(shí) 教學(xué)方法 講授法 + 演示法+操作法 教學(xué)準(zhǔn)備 教案、PPT 作業(yè)布置 教學(xué)目的與要求 1、 了解壓力控制回路的作用和意義 2、 掌握各種壓力控制回路的控制原理及應(yīng)用 3、 掌握各種壓力控制回路在液壓系統(tǒng)當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：各種壓力控制回路的控制原理及實(shí)際應(yīng)用 教學(xué)過(guò)程 一、調(diào)壓回路 調(diào)壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或某一部分的壓力保持恒定或者不超過(guò)某個(gè)數(shù)值。在定量泵系統(tǒng)中，一般通過(guò)溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定液壓泵的工作壓力。在變量泵系統(tǒng)中，用安全閥來(lái)限制系統(tǒng)的最高安全壓力。當(dāng)系統(tǒng)在不同的工作時(shí)間內(nèi)需要有不同的工作壓力，可采用二級(jí)或多級(jí)調(diào)壓回路。 1.單級(jí)調(diào)壓回路 如圖7-1 (a)所示，定量液壓泵1和溢流閥2并聯(lián)組成單級(jí)調(diào)壓回路。通過(guò)調(diào)節(jié)溢流閥2的調(diào)定壓力，就可以改變液壓泵2的工作壓力。當(dāng)溢流閥的調(diào)定壓力確定后，液壓泵就在溢流閥的調(diào)定壓力下工作，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓和穩(wěn)壓控制。如果將定量液壓泵1改換為變量泵，這時(shí)溢流閥將作為安全閥來(lái)使用。當(dāng)液壓泵的工作壓力低于溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥不工作；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，液壓泵的工作壓力一旦上升到溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥將開(kāi)啟，將液壓泵的工作壓力限制在溢流閥的調(diào)定壓力之下，使液壓系統(tǒng)不至于因壓力過(guò)載而受到破壞。 2.二級(jí)調(diào)壓回路 如圖7-1 (b)所示為二級(jí)調(diào)壓回路，該回路可實(shí)現(xiàn)兩種不同系統(tǒng)壓力的控制，分別由先導(dǎo)型溢流閥2和直動(dòng)式溢流閥4各調(diào)定一級(jí)。 參考資料 《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》 肖瓏 西安電子科技出版社出版社 .2008. 《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第2版） 萬(wàn)會(huì)雄 高等教育出版社.2008. 教學(xué)后記 3.多級(jí)調(diào)壓回路 圖7-1(c)所示為三級(jí)調(diào)壓回路，系統(tǒng)的三級(jí)壓力分別由溢流閥1、2、3調(diào)定。當(dāng)電磁鐵1YA、2YA均斷電時(shí)，系統(tǒng)壓力由主溢流閥1調(diào)定。當(dāng)1YA通電，2YA斷電時(shí)，系統(tǒng)壓力由溢流閥2調(diào)定。當(dāng)2YA通電，1YA斷電時(shí)，系統(tǒng)壓力由溢流閥3調(diào)定。 二、減壓回路 當(dāng)液壓泵輸出的壓力是高壓而局部回路或支路要求低壓時(shí)，可以采用減壓回路，如機(jī)床液壓系統(tǒng)中的定位、夾緊、回路分度以及液壓元件的控制油路等，它們往往需要比主油路低的壓力。減壓回路較為簡(jiǎn)單，一般是在所需低壓的支路上串接減壓閥。 1.單級(jí)減壓回路 如圖7-2 (a)所示是最常見(jiàn)的單級(jí)減壓回路，通過(guò)定值減壓閥與主油路相連使支路獲得一個(gè)穩(wěn)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(diào)整壓力)時(shí)防止油液倒流，起短時(shí)保壓作用。 2.多級(jí)減壓回路 在減壓回路中，也可以采用類(lèi)似兩級(jí)或多級(jí)調(diào)壓的方法獲得兩級(jí)或多級(jí)減壓。如圖7-2(b)所示為用于工件夾緊的二級(jí)減壓回路，回路中利用先導(dǎo)型減壓閥1的遠(yuǎn)控口接一遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2，則可由閥1、閥2各調(diào)定一種低壓。 三、增壓回路 當(dāng)系統(tǒng)或系統(tǒng)的某一支油路需要壓力較高但流量又不大的壓力油時(shí)，如果采用高壓泵不夠經(jīng)濟(jì)，或者根