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1、轻纺职业技术学院教 案（首页）教师姓名千里相会授课班级机电授课形式讲授授课日期第1周授课时数2授课章节名称第一章液压传动概述第二章液压流体力学基础2.1液压油教学目的 教学目标1、了解液压传动发展概述；2、掌握液压系统的工作原理、组成；3、识记液压系统图形符号；4、掌握液体的几种性质5、掌握液压油的主要物理性质和选用原则；6、激起学生的学习热情和学习兴趣；教学重点难点1、液压系统的工作原理、组成；2、液压油的主要物理性质和选用原则教学媒体选择多媒体作业布置P71、2、3教学后记1备注轻纺职业技术学院教案纸教学步骤与内容一、自我介绍包括学分、课程安排、实验安排及作业要求等。二、新课引入第一章液压
2、传动概述1.1 液压传动发展概述机械的传动方式：机械传动一一通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构的传 递方式。电气传动一一利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。r液压传动一一利用液体静压力传递动力,液体传动I液力传动利用液体静流动动能传递动力流体传动r气压传动、气体传动J气力传动1.2 液压传动的工作原理通过对液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本 工作原理。液压传动是利用有压力的 油液作为传递动力的工作介质。压下 杠杆时，小油缸2输出压力油，是将 机械能转换成油液的压力能，压力油 经过管道6及单向阀7,推动大活塞8举起重物，是将油液的压力
3、能1杠杆手柄2一小讪缸3小活塞4、7单向阀5-n及油管6、10管道8大活塞9-大油缸11截止阀12油箱又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。第1页备注轻纺职业技术学院教案纸 教学步骤与内容1.3 液压传动系统的组成一个完整的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：1 .动力装置:是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式 是液压泵。2 .执行装置:是把液压能转换成机械能的装置。包括液压缸和液压马达。3 .控制调节装置：是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调行的装置。包括 压力、流量、方
4、向等控制阀。4 .辅助装置：上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证 系统正常工作是必不可少的。5 .工作介质：传递能量的流体，即液压油等。5.4 液压系统的图形符号我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管 路的国家标准，即“液压系统图图形符号(GB/T786.1-93)”。我国制订的液压系统图图 形符号(GB/T 786.1-93)中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也 不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表
5、示流动方向 可逆。(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作 例外。5.5 液压系统的特点1、液压传动的优点由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构， 这是比机械传动优越的地方。液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。(3)可在大范围内实现无级调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。(5)液压装置易于实现过载保护。(6)液压传动容易实现自动化。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。第#页轻纺职业技术学院教案纸备注教学步骤与内容2、液压传动的缺点(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性
6、和正确性，使得液压传动不能保证 严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在温度变化很大的环境条件下工作。为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要 求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生故障不易检查和排除，第二章液压流体力学基础2.1液压油5.5.1 液压油的物理性质I、液体的密度密度 p ： p = m/Vkg，m32、液体的粘性液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子液体粘性示意图之间进行相对运动的内摩擦力，这 一特性称为粘性。实验测定指出，液体流动时相 邻液层之间的内
7、摩擦力F与液层间 的接触而积A和液层间的相对速度 成正比，而与液层间的距离力 成反比，即P a dudy式中：U 一比例常数，称为粘性系数或粘度; 一速度梯度。 dy备注第3页轻纺职业技术学院教案纸 教学步骤与内容粘度的分类：粘度是衡量流体粘性的指标。常用的粘度有动力粘度、运动粘度和相对粘度。动力粘度n动力粘度N在物理意义上讲，是当速度梯度du/dz=l时，单位面积上的内摩擦力的大小，即： 虫du它直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小。运动粘度v运动粘度是动力粘度N与液体密度p的比值,即：v=Rp运动粘度v没有什么明确的物理意义，因在理论分析和计算中常遇到Wp的比值, 为方便起见用v表示。相对粘
8、度相对粘度又称条件粘度。各国采用的相对粘度单位有所不同。有的用赛氏粘度, 有的用雷氏粘度，我国采用恩氏粘度。3、液体的可压缩性当液体受压力作用二体积减小的特性称为液体的可压缩性。可压缩性用体积压 缩系数X表示，并定义为单位压力变化下的液体体积的相对变化量。设体积为V。的 液体，其压力变化量为少，液体体积减小&，则体积压缩系数4=-P匕4、其它性质1）压力对粘度的影响在一般情况下，压力对粘度的影响比较小。当液体所受的压力加大时，分子之 间的距离缩小，内聚力增大，其粘度也随之增大。2）温度对粘度的影响液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度就随之降低。第4页轻
9、纺职业技术学院教案纸教学步骤与内容备注2.1.2对液压油的要求及选用1、对液压传动工作介质的要求L适宜的粘度和良好的粘温性能一般液压系统所用的液压油其粘度范围为：v=l L5x 10,635.3x 106nr/s(25E5o)2 .润滑性能好在液压传动机械设备中，除液压元件外，其他一些有相对滑动的零件 也要用液压油来润滑，因此，液压油应具有良好的润滑性能。3 .良好的化学稳定性即对热、氧化、水解、相容都具有良好的稳定性。4 .对液压装置及相对运动的元件具有良好的润滑性5 .对金属材料具有防锈性和防腐性6 .比热、热传导率大，热膨胀系数小7 .抗泡沫性好，抗乳化性好8 .油液纯净，含杂质量少9
10、.流动点和凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸气内燃，但油本身不燃烧的温度) 和燃点高2、选用正确而合理地选用液压油，乃是保证液压设备高效率正常运转的前提。选用液压油时，可根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号数来选用 液压油，或者根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类及经济性等因素 全而考虑，一般是先确定适用的粘度范围，再选择合适的液压油品种。同时还要考 虑液压系统工作条件的特殊要求，如在寒冷地区工作的系统则要求油的粘度指数高、 低温流动性好、凝固点低；伺服系统则要求油质纯、压缩性小；高压系统则要求油 液抗磨性好。三、课后小结本次课通过实例对液压系统的工作原理予以阐述，介绍了液压
11、系统的组成及其 能量转换过程、液压系统的图形符号，液压油的性质，通过多媒体动画的播放，给 同学一个感性的认识，希望通过阐述使同学对这门课产生较浓的兴趣，同时培养学 生起独立思考的能力，以利于以后课程内容的学习。四、作业布置P20 2、3第5页轻纺职业技术学院教 案（首页）教师姓名千里相会授课班级机电授课形式讲授授课日期第1周授课时数2授课章节名称第二章液压流体力学基础2.2 流体静力学2.3 液体动力学2.4 定常管流压力损失的计算2.5 液压冲击及空穴现象教学目的 教学目标1、掌握液体静力学基本方程及意义；2、掌握压力、流量两个重要参数；3、掌握动力学基本概念：理想液体、恒定流动、迹线和流线
12、等4、了解流体力学三个基本方程式：连续性方程、伯努利方程和动量 方程的意义和计算教学重点难点1、液体静力学基本方程及意义；2、压力、流量两个重要参数；3、动力学基本概念：理想液体、恒定流动、迹线和流线等教学媒体选择多媒体作业布置P20 2、3教学后记2轻纺职业技术学院教案纸教学步骤与内容备注一、复习1、液压系统的组成及其能量转换过程2、液压系统的图形符号3、液压油的性质二、新课引入2.2 流体静力学2.2.1 液体静压力及其特性所谓静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力，用p表示。液体内某质点处的法向力AF对其微小面积AA的极限称为压力p,即:p = limAA-0静压力具有下述两个重要特征
13、：(1)液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。(2)静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。2.2.2 液体静力学方程静止液体内部受力情况可用下图来说明。平衡方程为：pdA = p（，A + pghdA ：得 p = J% + pgh2.2.3 压力的表示方法及单位液压系统中的压力就是指压强，液体压力通常有绝对压力、相对压力(表压力)、 真空度三种表示方法。相对于大气压(即以大气压为基准零值时)所测量到的一种压 力，称它为相对压力或表压力。另一种是以绝对真空为基准零值时所测得的压力， 我们称它为绝对压力.某点的绝对压力比大气压小的那部分数值叫作该点的真空度.第#页轻纺
14、职业技术学院教案纸教学步骤与内容备注绝对压力、相对压力、真空度的关系是:绝对乐力=大气压力+相对压力绝对压力我压力(正) 人气乐力我压力(负)即真空度绝对压力(2)相对压力=绝对压力-大气压力(3)真空度=大气压力-绝对压力压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为Pa, lPa= IN/m%由于此单位很小，工程上使用不便，因此 常采用它的倍单位兆帕，符号MPa。2.2.4 帕斯卡原理密封容器内的静止液体，当边界上的压力po发生变化时，例如增加Ap,则容器 内任意一点的压力将增加同一数值Apu也就是说,在密封容器内施加于静止液体任一 点的压力将以等值传到液体各点。这就是帕斯卡原理或静压传递原理。2.3
15、液体动力学2.3.1 基本概念一、理想液体和恒定流动1、理想液体理想液体就是指没有粘性、不可压缩的液体。我们把既具有粘性又可压缩的液 体称为实际液体。2、恒定流动如果空间上的运动参数p、V及夕在不同的时间内都有确定的值，即它们只随空 间点坐标的变化而变化，不随时间t变化，对液体的这种运动称为定常流动或恒定流 动。二、迹线、流线、流束和通流截而迹线：迹线是流场中液体质点在一段时间内运动的轨迹线。流线：流线是流场中液体质点在某一瞬间运动状态的一条空间曲线。在该线上 各点的液体质点的速度方向与曲线在该点的切线方向重合。轻纺职业技术学院教案纸教学步骤与内容备注(a)流线(b)流束流管：某一瞬时t在流场
16、中画一封闭曲线，经过曲线的每一点作流线，由这些 流线组成的表面称流管。流束：充满在流管内的流线的总体，称为流束。通流截面：垂直于流束的截面称为通流截面。三、流量和平均流速1、流量：单位时间内通过通流截而的液体的体枳称为流量，用q表示，流量的常 用单位为升/分，L/min.对微小流束，通过dA上的流量为dq,其表达式为：dq=udA流过整个通流截而的流量为4=1产当已知通流截而上的流速u的变化规律时，可以由上式求出实际流量。2、平均流速：假设通流截而上流速均匀分布，用v来表示，得f iuIAq= Ja = vA则平均流速为：v = q/A四、流动状态、雷诺数1、流动状态层流和紊流层流：在液体运动
17、时，如果质点没有横向脉动，不引起液体质点混杂，而是层次 分明，能够维持安定的流束状态，这种流动称为层流。紊流：如果液体流动时质点具有脉动速度，引起流层间质点相互错杂交换，这种 流动称为紊流或湍流。2、雷诺数液体流动时究竟是层流还是紊流，须用雷诺数来判别。实验证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还和管径d、 液体的运动粘度段有关。但是，真正决定液流状态的，却是这三个参数所组成的一 个称为雷诺数Re的无量纲纯数：Re=vd/v2.3.2 连续性方程质量守恒是自然界的客观规律，不可压缩液体的流动过程也遵守能量守恒定律。 在流体力学中这个规律用称为连续性方程的数学形式来表达的。其中
18、不可压缩流体作定常流动的连续性方程为：V1A1=V2A2由于通流截而是任意取的，则有：q=V1Al=V2A2=V3A3=VnAn=C（常数）式中：Vp V2分别是流管通流截面Al及A2上的平均流速。上式表明通过流管内 任一通流截而上的流量相等，当流量一定时，任一通流截而上的通流面积与流速成 反比。则有任一通流断而上的平均流速为：VFQ/A,2.3.3 伯努利方程1、理想液体的伯努利方程由理论推导可得到理想液体的伯努利方程：巧+ * + -pii； = p2 + pgz2 + -piG 22由于流束的Ai、A2截而是任取的，因此伯努利方程表明，在同一流束各截而上参数 22Z、一土及”之和是常数，
19、即：，+ z + = c（C为常数）PR 2gpg 2g伯努利方程的物理意义为：在密封管道内作定常流动的理想液体在任意一个通流 断而上具有三种形成的能量，即压力能、势能和动能。三种能量的总合是一个恒定 的常量，而且三种能量之间是可以相互转换的，即在不同的通流断面上，同一种能 量的值会是不同的，但各断而上的总能量值都是相同的。2、实际液体的伯努利方程由于液体存在着粘性，其粘性力在起作用，并表示为对液体流动的阻力，实际 液体的流动要克服这些阻力，表示为机械能的消耗和损失，因此，当液体流动时， 液流的总能量或总比能在不断地减少。所以，实际液体的伯努力方程为包+ 4+工也+&+金加 P8 2gps 2
20、g2.5液压冲击及空穴现象1、液压冲击现象1）液压冲击 在液压系统中，当极快地换向或关闭液压回路时，致使液流速度急 速地改变（变向或停止），由于流动液体的惯性或运动部件的惯性，会使系统内的压力 发生突然升高或降低，这种现象称为液压冲击（水力学中称为水锤现象）。在研究液压 冲击时，必须把液体当作弹性物体，同时还须考虑管壁的弹性。2）空穴现象一般液体中溶解有空气，水中溶解有约2%体积的空气，液压油中溶解有（6% 12%）体积的空气。成溶解状态的气体对油液体积弹性模量没有影响，成游离状态的 小气泡则对油液体积弹性模量产生显著的影响。空气的溶解度与压力成正比。当压 力降低时，原先压力较高时溶解于油液中
21、的气体成为过饱和状态，于是就要分解出 游离状态微小气泡，其速率是较低的，但当压力低于空气分离压pg时，溶解的气体 就要以很高速度分解出来，成为游离微小气泡，并聚合长大，使原来充满油液的管 道变为混有许多气泡的不连续状态，这种现象称为空穴现象。油液的空气分离压随 油温及空气溶解度而变化，当油温t=50时，P&V4X10叩a （绝对压力）。三、课后小结本次课内容较多，讲解了静力学、动力学相关概念和计算，如动力学基本方程 式：连续性方程、伯努利方程和动量方程的意义和计算，要求对相关的概念有清晰 的认识，为以后的课程打下相关参数计算的基础。对于液压冲击和空穴现象，要求 理解掌握。四、作业布置P20 2、3笫9页