列車管路系統(tǒng)教案(18學時).ppt

列車管路系統(tǒng),氣液壓傳動概述 第12學時,學習本門課程的意義 1、認識掌握氣液壓傳動技術的基本理論知識； 2、為專業(yè)課程學習打下學習基礎； 3、為將來的專業(yè)領域提供知識準備。 本門課程主要內(nèi)容 概述 氣液壓傳動基本理論 SS3B電力機車管路系統(tǒng) SS4G型電力機車管路系統(tǒng) SS7E型電力機車管路系統(tǒng) 制動基本理論知識 車輛制動系統(tǒng)及管路 空氣管路系統(tǒng)應用與檢修,概述,學習技巧 課堂教學+自學+實踐教學,概述,媒體展示,1 氣液壓傳動技術概述,媒體展示,1-1 氣液壓傳動系統(tǒng)的工作原理,液壓與氣壓傳動是研究利用有壓流體作為傳動介質(zhì)來實現(xiàn)各種機械的傳動和自動控制的學科。,液壓傳動所采用的工作介質(zhì)-液壓油或者是合成液體； 氣壓傳動采用的工質(zhì)-壓縮空氣。,當向上提手柄使小缸活塞上移時，小液壓缸因容積增大而產(chǎn)生真空，油液從油箱12通過閥4被吸入至小液壓缸中，當按壓手柄使小缸活塞下移時，則油液通過閥輸入到大液壓缸的下油腔，當油液壓力升高到能夠克服重物時，即可舉起重物,1-1 氣液壓傳動系統(tǒng)的工作原理,1-1 氣液壓傳動系統(tǒng)的工作原理,1-1 氣液壓傳動系統(tǒng)的工作原理,液壓系統(tǒng)的傳遞關系：,力的傳遞關系：,運動的傳遞關系：,功率的傳遞關系：,在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時傳到液體各點,A1h1=A2h2 v1/v2=A1/A2 q=Av 活塞的運動速度與活塞的面積成反比,F1v1=Wv2 P=pA1v1=pA2v2=pq 液壓傳動和氣壓傳動是以流體的壓力能來傳遞動力的,列車管路系統(tǒng),液壓與氣壓傳動的優(yōu)缺點 第34學時,復習,氣液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)組成：,氣液壓系統(tǒng)的工作原理：,液壓原理的三種傳遞關系：,1-3 氣液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點,液壓傳動的優(yōu)點：,在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力；在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕， 功率密度大，結構緊湊。 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達2000r/min），它還可以在運行的過程中進行調(diào)速。 液壓傳動易于自動化，它對液體壓力、流量或流動方向易于進行調(diào)節(jié)或控制。 液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。 由于液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設計、制造和使用都比較方便。 用液壓傳動實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單。,1-3 氣液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點,氣壓傳動的優(yōu)點：,空氣可以從大氣中取得，同時，用過的空氣可直接排放到大氣中去，處理方便，萬一空氣管路有泄漏，除引起部分功率損失外，不致產(chǎn)生不利于工作的嚴重影響，也不會污染環(huán)境。 空氣的粘度很小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(空壓站)和遠距離輸送。 因壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.30.8MPa），因此，對氣動元件的材料和制造精度上的要求較低。 氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。 使用安全，沒有防爆的問題，并且便于實現(xiàn)過載自動保護。,1-3 氣液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點,液壓傳動的缺點：,液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。液壓裝置工作比較平穩(wěn)。 液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對工作介質(zhì)的污染比較敏感。 液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。,1-3 氣液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點,氣壓傳動的缺點：,氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速（約340ms）范圍內(nèi)，所以它的工作頻率和響應速度遠不如電子裝置，并且信號要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構成較復雜的回路，但這個缺點對工業(yè)生產(chǎn)過程不會造成困難。 空氣的壓縮性遠大于液壓油的壓縮性，因此在動作的響應能力、工作速度的平穩(wěn)性方面不如液壓傳動。 氣壓傳動系統(tǒng)出力較小，且傳動效率低。,1-3 氣液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點,幾種傳動方式的比較：,1-3 氣液壓傳動系統(tǒng)的應用與發(fā)展,液壓傳動和氣壓傳動的應用：,在機械工業(yè)生產(chǎn)的各個部門都應用液壓與氣壓傳動技術。,在交通運輸領域也廣泛應用了氣液壓傳動技術。,1.4 液壓與氣壓傳動技術的應用,1.4 液壓與氣壓傳動技術的發(fā)展,液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、高性能、高度集成化、模塊化、智能化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助測試(CAT)、計算機直接控制(DDC)、計算機實時控制技術、機電一體化技術、計算機仿真和優(yōu)化設計技術、可靠性技術，以及污染控制技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向；,1.4 液壓與氣壓傳動技術的發(fā)展,氣壓傳動技術在科技飛速發(fā)展的當今世界發(fā)展將更加迅速。隨著工業(yè)的發(fā)展，氣動技術的應用領域已從汽車、采礦、鋼鐵、機械工業(yè)等行業(yè)迅速擴展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。 氣動技術已發(fā)展成包含傳動、控制與檢測在內(nèi)的自動化技術。由于工業(yè)自動化技術的發(fā)展，氣動控制技術以提高系統(tǒng)可靠性，降低總成本為目標。研究和開發(fā)系統(tǒng)控制技術和機、電、液、氣綜合技術。顯然，氣動元件當前發(fā)展的特點和研究方向主要是節(jié)能化、小型化、輕量化、位置控制的高精度化，以及與電子學相結合的綜合控制技術。,列車管路系統(tǒng),液壓傳動技術基礎 第56學時,復習引入,液壓傳動的優(yōu)點：,在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力；在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕， 功率密度大，結構緊湊。 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達2000r/min），它還可以在運行的過程中進行調(diào)速。 液壓傳動易于自動化，它對液體壓力、流量或流動方向易于進行調(diào)節(jié)或控制。 液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。 由于液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設計、制造和使用都比較方便。 用液壓傳動實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單。,液壓傳動的缺點：,液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。 液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對工作介質(zhì)的污染比較敏感。 液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。,復習引入,氣壓傳動的優(yōu)點：,氣壓傳動的缺點：,工作介質(zhì)不用成本，也不會污染環(huán)境。 空氣的粘度很小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(空壓站)和遠距離輸送。 因壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.30.8MPa），因此，對氣動元件的材料和制造精度上的要求較低。 氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。 使用安全，沒有防爆的問題，并且便于實現(xiàn)過載自動保護。,氣壓傳動裝置信號傳遞的工作頻率和響應速度遠不如電子裝置，并且信號要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構成較復雜的回路，但這個缺點對工業(yè)生產(chǎn)過程不會造成困難。 空氣的壓縮性遠大于液壓油，因此在動作的響應能力、工作速度的平穩(wěn)性方面不如液壓傳動。 氣壓傳動系統(tǒng)出力較小，且傳動效率低。,液壓傳動和氣壓傳動的應用：,在機械工業(yè)生產(chǎn)的各個部門都應用液壓與氣壓傳動技術。,在交通運輸領域也廣泛應用了氣液壓傳動技術。,2 液壓傳動技術基礎,知識要點： 1、了解流體的特性； 2、掌握液壓傳動工作介質(zhì)的特點； 3、了解液體靜力學基礎； 4、了解液體動力學基礎。,新課提綱,2 液壓傳動技術基礎,流體傳動的種類： 1、液體傳動； 2、氣體傳動；,流體的特性： 連續(xù)性 不抗拉性 易流性 均質(zhì)性,液壓傳動工作介質(zhì)的性質(zhì),2、可壓縮性,2.1 液壓傳動工作介質(zhì),1、密度,壓力為0、體積為0的液體，如壓力增大 時，體積減小 ，則此液體的可壓縮性可用體積壓縮系數(shù) ，即單位壓力變化下的體積相對變化量來表示，即：,液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)，稱為體積彈性模量，簡稱體積模量。即= 。,液壓傳動工作介質(zhì)的性質(zhì),3、粘性,2.1 液壓傳動工作介質(zhì),A、液體在外力作用下流動(或有流動趨勢)時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對運動而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。,通過實驗測定得出，液體流動時相鄰液層間的內(nèi)摩擦力Ft，與液層接觸面積、液層間的速度梯度,成正比，即,牛頓的液體內(nèi)摩擦定律,液體只有在流動(或有流動趨勢)時才會呈現(xiàn)出粘性，靜止液體是不呈現(xiàn)粘性的。,液壓傳動工作介質(zhì)的性質(zhì),B、粘性的度量,2 .1 液壓傳動工作介質(zhì),動力粘度：又稱絕對粘度，單位為Pas(帕秒),運動粘度：液體的動力粘度與其密度的比值，稱為液體的運動粘度 ；即 單位為 。以前沿用的單位為St(斯)， = St cSt(厘斯),液體的粘度隨液體的壓力和溫度而變。對液壓傳動工作介質(zhì)來說，壓力增大時，粘度增大。在一般液壓系統(tǒng)使用的壓力范圍內(nèi)，增大的數(shù)值很小，可以忽略不計。但液壓傳動工作介質(zhì)的粘度對溫度的變化十分敏感，溫度升高，粘度下降。,液壓傳動工作介質(zhì)的性質(zhì),2 .1 液壓傳動工作介質(zhì),液壓傳動工作介質(zhì)還有其它些性質(zhì)，如穩(wěn)定性(熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性等)、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤滑性以及相容性(對所接觸的金屬、密封材料、涂料等作用程度)等，它們對工作介質(zhì)的選擇和使用有重要影響。,液體的其他性質(zhì),液壓傳動工作介質(zhì),液壓傳動工作介質(zhì)的要求,2 .1 液壓傳動工作介質(zhì),液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的品種以其代號和后面的數(shù)字組成，代號為 L是石油產(chǎn)品的總分類號； H表示液壓系統(tǒng)用的工作介質(zhì)； 數(shù)字表示該工作介質(zhì)的粘度等級。,合適的粘度，較好的粘溫特性。 潤滑性能好； 質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少； 對金屬和密封件有良好的相容性； 對熱、氧化、水解和剪切都有良好的穩(wěn)定性； 抗泡沫好，抗乳化性好，腐蝕性小，防銹性好； 體積膨脹系數(shù)小，比熱容大； 流動點和凝固點低，閃點和燃點高； 對人體無害，成本低。,液壓傳動工作介質(zhì),液壓傳動工作介質(zhì)的選用原則：,2 .1 液壓傳動工作介質(zhì),液壓系統(tǒng)的工作條件； 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境； 綜合經(jīng)濟分析。,液壓系統(tǒng)的污染控制,工作介質(zhì)的污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。它嚴重影響液壓系統(tǒng)的可靠性及液壓元件的壽命，因此工作介質(zhì)的正確使用、管理以及污染控制，是提高液壓系統(tǒng)的可靠性及延長液壓元件使用壽命的重要手段。,液體靜壓力及特征,作用在液體上的力：,2 .2 液體靜力學,質(zhì)量力：單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力，在數(shù)值上就等于加速度。 表面力：由與流體相接觸的其它物體(如容器或其它液體)作用在液體上的力，這是外力,液體靜力學主要是討論液體靜止時的平衡規(guī)律以及這些規(guī)律的應用。“液體靜止”指的是液體內(nèi)部質(zhì)點間沒有相對運動，不呈現(xiàn)粘性而言，與盛裝液體的容器，不論它是靜止的或是勻速、勻加速運動都沒有關系。,一部分液體作用在另一部分液體上的力，這是內(nèi)力。單位面積上作用的表面力稱為應力，它有法向應力和切向應力之分。,液體靜壓力及特征,液體內(nèi)某點處單位面積 上所受到的法向力 ，叫做靜壓 力 ，即,2 .2 液體靜力學,如果法向力F，均勻地作用于面積A上，則壓力可表示為,液體靜壓力具有的重要特征：,1)液體靜壓力的方向總是作用面的內(nèi)法線方向。 2)靜止液體內(nèi)任一點的液體靜壓力在各個方向上都相等。,液體靜壓力的基本方程式,2 .2 液體靜力學,下一講內(nèi)容,壓力的表示方法即單位,2 .3 液體動力學,鞏固復習,P18 題2.1 2.5,列車管路系統(tǒng),液壓傳動技術基礎 第78學時,復習引入,流體的特征及流體傳動的種類 ：,粘性； 密度； 可壓縮性； 其他性質(zhì)。,液壓傳動工作介質(zhì)的特點：,2 液壓傳動技術基礎,知識要點： 1、掌握壓力的表示； 2、了解液體動力學基礎； 3、了解液壓元件的種類及特點；,新課提綱,靜壓力基本方程式,2.2 液體靜力學,在重力作用下的靜止液體，其受力情況如圖,則點所受的壓力為,式中，g為重力加速度，此表達式即為液體靜壓力的基本方程。,靜壓力基本方程式,2.2 液體靜力學,1)靜止液體內(nèi)任一點處的壓力由兩部分組成，一部分是液面上的壓力 ，另一部分是 與該點離液面深度 的乘積。 2)同一容器中同一液體內(nèi)的靜壓力隨液體深度 的增加而線性地增加。 3)連通器內(nèi)同一液體中深度 相同的各點壓力都相等。由壓力相等的點組成的面稱為等壓面。 重力作用下靜止液體中的等壓面是一個水平面。,靜壓力基本方程式的物理意義,2.2 液體靜力學,圖為盛有液體的密閉容器，液面壓力為 ，選擇一基本水平面ox，根據(jù)靜壓力基本方程式可以確定距液面深度處點的壓力為，即,其中， 表示A點的單位質(zhì)量液體的位能； 表示A點的單位質(zhì)量液體的壓力能。,壓力的表示方法及單位