列车管路系统教案(18学时).ppt

列车管路系统,气液压传动概述 第12学时,学习本门课程的意义 1、认识掌握气液压传动技术的基本理论知识；2、为专业课程学习打下学习基础；3、为将来的专业领域提供知识准备。本门课程主要内容 概述 气液压传动基本理论 SS3B电力机车管路系统 SS4G型电力机车管路系统 SS7E型电力机车管路系统 制动基本理论知识 车辆制动系统及管路 空气管路系统应用与检修,概述,学习技巧 课堂教学+自学+实践教学,概述,媒体展示,1 气液压传动技术概述,媒体展示,1-1 气液压传动系统的工作原理,液压与气压传动是研究利用有压流体作为传动介质来实现各种机械的传动和自动控制的学科。,液压传动所采用的工作介质-液压油或者是合成液体；气压传动采用的工质-压缩空气。,当向上提手柄使小缸活塞上移时，小液压缸因容积增大而产生真空，油液从油箱12通过阀4被吸入至小液压缸中，当按压手柄使小缸活塞下移时，则油液通过阀输入到大液压缸的下油腔，当油液压力升高到能够克服重物时，即可举起重物,1-1 气液压传动系统的工作原理,1-1 气液压传动系统的工作原理,1-1 气液压传动系统的工作原理,液压系统的传递关系：,力的传递关系：,运动的传递关系：,功率的传递关系：,在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点,A1h1=A2h2 v1/v2=A1/A2 q=Av 活塞的运动速度与活塞的面积成反比,F1v1=Wv2 P=pA1v1=pA2v2=pq 液压传动和气压传动是以流体的压力能来传递动力的,列车管路系统,液压与气压传动的优缺点 第34学时,复习,气液压系统的系统组成：,气液压系统的工作原理：,液压原理的三种传递关系：,1-3 气液压传动系统的优缺点,液压传动的优点：,在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力；在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑。液压装置工作比较平稳。液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000r/min），它还可以在运行的过程中进行调速。液压传动易于自动化，它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制。液压装置易于实现过载保护。由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。用液压传动实现直线运动远比用机械传动简单。,1-3 气液压传动系统的优缺点,气压传动的优点：,空气可以从大气中取得，同时，用过的空气可直接排放到大气中去，处理方便，万一空气管路有泄漏，除引起部分功率损失外，不致产生不利于工作的严重影响，也不会污染环境。空气的粘度很小，在管道中的压力损失较小，因此压缩空气便于集中供应(空压站)和远距离输送。因压缩空气的工作压力较低（一般为0.30.8MPa），因此，对气动元件的材料和制造精度上的要求较低。气动系统维护简单，管道不易堵塞，也不存在介质变质、补充、更换等问题。使用安全，没有防爆的问题，并且便于实现过载自动保护。,1-3 气液压传动系统的优缺点,液压传动的缺点：,液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。液压装置工作比较平稳。液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对工作介质的污染比较敏感。液压传动出现故障时不易找出原因。,1-3 气液压传动系统的优缺点,气压传动的缺点：,气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约340ms）范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，也不便于构成较复杂的回路，但这个缺点对工业生产过程不会造成困难。空气的压缩性远大于液压油的压缩性，因此在动作的响应能力、工作速度的平稳性方面不如液压传动。气压传动系统出力较小，且传动效率低。,1-3 气液压传动系统的优缺点,几种传动方式的比较：,1-3 气液压传动系统的应用与发展,液压传动和气压传动的应用：,在机械工业生产的各个部门都应用液压与气压传动技术。,在交通运输领域也广泛应用了气液压传动技术。,1.4 液压与气压传动技术的应用,1.4 液压与气压传动技术的发展,液压技术正向高压、高速、大功率、高效、低噪声、高性能、高度集成化、模块化、智能化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(DDC)、计算机实时控制技术、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术、可靠性技术，以及污染控制技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向；,1.4 液压与气压传动技术的发展,气压传动技术在科技飞速发展的当今世界发展将更加迅速。随着工业的发展，气动技术的应用领域已从汽车、采矿、钢铁、机械工业等行业迅速扩展到化工、轻工、食品、军事工业等各行各业。气动技术已发展成包含传动、控制与检测在内的自动化技术。由于工业自动化技术的发展，气动控制技术以提高系统可靠性，降低总成本为目标。研究和开发系统控制技术和机、电、液、气综合技术。显然，气动元件当前发展的特点和研究方向主要是节能化、小型化、轻量化、位置控制的高精度化，以及与电子学相结合的综合控制技术。,列车管路系统,液压传动技术基础 第56学时,复习引入,液压传动的优点：,在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力；在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑。液压装置工作比较平稳。液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000r/min），它还可以在运行的过程中进行调速。液压传动易于自动化，它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制。液压装置易于实现过载保护。由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。用液压传动实现直线运动远比用机械传动简单。,液压传动的缺点：,液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对工作介质的污染比较敏感。液压传动出现故障时不易找出原因。,复习引入,气压传动的优点：,气压传动的缺点：,工作介质不用成本，也不会污染环境。空气的粘度很小，在管道中的压力损失较小，因此压缩空气便于集中供应(空压站)和远距离输送。因压缩空气的工作压力较低（一般为0.30.8MPa），因此，对气动元件的材料和制造精度上的要求较低。气动系统维护简单，管道不易堵塞，也不存在介质变质、补充、更换等问题。使用安全，没有防爆的问题，并且便于实现过载自动保护。,气压传动装置信号传递的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，也不便于构成较复杂的回路，但这个缺点对工业生产过程不会造成困难。空气的压缩性远大于液压油，因此在动作的响应能力、工作速度的平稳性方面不如液压传动。气压传动系统出力较小，且传动效率低。,液压传动和气压传动的应用：,在机械工业生产的各个部门都应用液压与气压传动技术。,在交通运输领域也广泛应用了气液压传动技术。,2 液压传动技术基础,知识要点：1、了解流体的特性；2、掌握液压传动工作介质的特点；3、了解液体静力学基础；4、了解液体动力学基础。,新课提纲,2 液压传动技术基础,流体传动的种类：1、液体传动；2、气体传动；,流体的特性：连续性 不抗拉性 易流性 均质性,液压传动工作介质的性质,2、可压缩性,2.1 液压传动工作介质,1、密度,压力为0、体积为0的液体，如压力增大 时，体积减小，则此液体的可压缩性可用体积压缩系数，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示，即：,液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量，简称体积模量。即=。,液压传动工作介质的性质,3、粘性,2.1 液压传动工作介质,A、液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。,通过实验测定得出，液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ft，与液层接触面积、液层间的速度梯度,成正比，即,牛顿的液体内摩擦定律,液体只有在流动(或有流动趋势)时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。,液压传动工作介质的性质,B、粘性的度量,2.1 液压传动工作介质,动力粘度：又称绝对粘度，单位为Pas(帕秒),运动粘度：液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度；即 单位为。以前沿用的单位为St(斯)，=St cSt(厘斯),液体的粘度随液体的压力和温度而变。对液压传动工作介质来说，压力增大时，粘度增大。在一般液压系统使用的压力范围内，增大的数值很小，可以忽略不计。但液压传动工作介质的粘度对温度的变化十分敏感，温度升高，粘度下降。,液压传动工作介质的性质,2.1 液压传动工作介质,液压传动工作介质还有其它些性质，如稳定性(热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性等)、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性以及相容性(对所接触的金属、密封材料、涂料等作用程度)等，它们对工作介质的选择和使用有重要影响。,液体的其他性质,液压传动工作介质,液压传动工作介质的要求,2.1 液压传动工作介质,液压系统工作介质的品种以其代号和后面的数字组成，代号为L是石油产品的总分类号；H表示液压系统用的工作介质；数字表示该工作介质的粘度等级。,合适的粘度，较好的粘温特性。润滑性能好；质地纯净，杂质少；对金属和密封件有良好的相容性；对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性；抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好；体积膨胀系数小，比热容大；流动点和凝固点低，闪点和燃点高；对人体无害，成本低。,液压传动工作介质,液压传动工作介质的选用原则：,2.1 液压传动工作介质,液压系统的工作条件；液压系统的工作环境；综合经济分析。,液压系统的污染控制,工作介质的污染是液压系统发生故障的主要原因。它严重影响液压系统的可靠性及液压元件的寿命，因此工作介质的正确使用、管理以及污染控制，是提高液压系统的可靠性及延长液压元件使用寿命的重要手段。,液体静压力及特征,作用在液体上的力：,2.2 液体静力学,质量力：单位质量液体受到的质量力称为单位质量力，在数值上就等于加速度。表面力：由与流体相接触的其它物体(如容器或其它液体)作用在液体上的力，这是外力,液体静力学主要是讨论液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。“液体静止”指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现粘性而言，与盛装液体的容器，不论它是静止的或是匀速、匀加速运动都没有关系。,一部分液体作用在另一部分液体上的力，这是内力。单位面积上作用的表面力称为应力，它有法向应力和切向应力之分。,液体静压力及特征,液体内某点处单位面积 上所受到的法向力，叫做静压 力，即,2.2 液体静力学,如果法向力F，均匀地作用于面积A上，则压力可表示为,液体静压力具有的重要特征：,1)液体静压力的方向总是作用面的内法线方向。2)静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。,液体静压力的基本方程式,2.2 液体静力学,下一讲内容,压力的表示方法即单位,2.3 液体动力学,巩固复习,P18 题2.1 2.5,列车管路系统,液压传动技术基础 第78学时,复习引入,流体的特征及流体传动的种类：,粘性；密度；可压缩性；其他性质。,液压传动工作介质的特点：,2 液压传动技术基础,知识要点：1、掌握压力的表示；2、了解液体动力学基础；3、了解液压元件的种类及特点；,新课提纲,静压力基本方程式,2.2 液体静力学,在重力作用下的静止液体，其受力情况如图,则点所受的压力为,式中，g为重力加速度，此表达式即为液体静压力的基本方程。,静压力基本方程式,2.2 液体静力学,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，另一部分是 与该点离液面深度 的乘积。2)同一容器中同一液体内的静压力随液体深度 的增加而线性地增加。3)连通器内同一液体中深度 相同的各点压力都相等。由压力相等的点组成的面称为等压面。重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。,静压力基本方程式的物理意义,2.2 液体静力学,图为盛有液体的密闭容器，液面压力为，选择一基本水平面ox，根据静压力基本方程式可以确定距液面深度处点的压力为，即,其中，表示A点的单位质量液体的位能；表示A点的单位质量液体的压力能。,压力的表示方法及单位,2.2 液体静力学,压力的表示法,绝对压力,相对压力（表压力）,绝对压力=相对压力+大气压力,绝对压力小于大气压时,负相对压力数值部分叫做真空度。,真空度=大气压-绝对压力=-(绝对压力-大气压),法定压力(ISO)单位称为帕斯卡(帕)，符号为，工程上常用兆帕这个单位来表示压力，,工程上采用工程大气压，也采用水柱高或汞柱高度等，在液压技术中，目前还采用的压力单位有巴，符号为。,1,帕斯卡原理,2.2 液体静力学,在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。液压系统中的压力是由外界负载决定的。,