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_课程名称矿山机械班 级教学时间章节教材页数课型讲授教学目的与要求教学内容提要使用教具布置作业教学讲义首页安顺职业技术学院备课笺第一章 流体力学基础重点：流体静力学基本方程式；连续性方程式；伯努利方程式难点：流体静力学基本方程式；绝对压力定义；连续性方程式；伯努利方程式方法：讲授液体和气体，常称为流体。流体力学是研究流体平衡和运动规律及这些规律在实际工程应用的一门学科。第一节 流体的主要物理性质一、密度与重度（一）密度 （1-1）（二）重度 （1-2） （1-3）二、压缩性和膨胀性流体的压缩性是指流体的体积随压力的增加而缩小的性质。流体的膨胀性是指流体的体积随温度的升高而增大的性质。图1-1 水在圆管中的流速分布u三、粘性1粘性的概念粘性是指流体流动时，流层（或内部质点）间因相对运动产生内摩擦力而阻碍相对运动的性质。粘性是流体本身的物理性质，但静止流体不显示粘性，只有流体运动时才有内摩擦力，才显示其粘性。安顺职业技术学院备课笺2牛顿内摩擦力定律牛顿内摩擦力定律数学表达式为： （1-4） （1-5）3.流体粘性的度量不同的流体，其粘性一般也不同。粘性的大小用粘度表示，粘度通常有动力粘度、运动粘度和相对粘度三种度量方法。（1）动力粘度动力粘度是表征流体动力特性的粘度，表征流体抵抗变形的能力，用表示。由公式（1-5）可得 （1-6）的法定单位是Pas或Ns/m2。（2）运动粘度 （1-7）运动粘度的法定单位是m2/s、mm2/s。我国用40时运动粘度（mm2/s）值表示润滑油的牌号。例如，32号L-HH液压油，就是指这种油在40时运动粘度为32 mm2/s。（3）相对粘度恩氏粘度是把加热并保持恒定温度（一般为50）的200 cm3被测液体，靠自重从恩氏粘度计中流出需要的时间，与同体积20蒸馏水从该恩氏粘度计中流出的时间t（约为51s）的比值，用E表示。 （1-8）恩氏粘度与运动粘度的换算关系：t （1-9）上式中的t和Et，分别为试验温度为t时的运动粘度和恩氏粘度。t的单位为mm2/s。4压力、温度对流体粘性的影响温度升高时，液体分子之间的内聚力减弱，而液体的粘性主要是由液体分子之间的内聚力引起的。气体则相反，温度升高时，气体的粘性增大。因为，气体分子之间的距离较大，其粘性主要是由气体分子的热运动使分子之间产生碰撞引起的，温度越高，气体分子的热运动加剧，分子之间的碰撞加剧，粘性增大。课程名称矿山机械班 级教学时间章节教材页数课型讲授教学目的与要求教学内容提要使用教具布置作业教学讲义首页安顺职业技术学院备课笺第二节 流体静力学一、流体静压力及其特征（一）流体静压力 （1-10） （1-11）（二）流体静压力的特性流体静压力有两个重要特性。（1）流体静压力的作用方向总是沿作用面的内法线方向，即垂直指向作用面。（2）静止流体内任一点各方向的静压力均相等。说明在静止流体中，任一点的流体静二、流体静力学基本方程 （1-12）公式（1-12）为流体静力学基本方程式。在静止液体中，由压力相等各点组成的面称为等压面。在静止、同种、连续的流体中，水平面就是等压面，如果不能同时满足这三个条件，水平面就不是等压面。三、流体静压力的度量（一）静压力的计算基准压力的计算基准有两种：一是以绝对真空为基准，二是以大气压力为基准。绝对压力：以绝对真空为基准（零点）算起的压力称为绝对压力，用p表示。相对压力：以大气压力pa为基准（零点）算起的压力称为相对压力，用pb表示。绝对压力、相对压力和大气压力三者之间的关系为：=+ （1-13）=-=- （1-14）（二）静压力的度量单位1应力单位液柱高度大气压单位用标准大气压（atm）或工程大气压（at）表示。1 atm = 101325Pa =10.33mH2O = 760mmHg。1 at = 98100Pa=10mH2O = 735mmHg。安顺职业技术学院备课笺（三）液柱式测压计常用的测压计有液柱式、弹簧金属式、电测式三种。（四）金属测压计金属测压计共有两种：弹簧式和薄膜式。在使用压力计时，为了保证读数和仪表的安全可靠，使用压力通常不宜到达压力表测量上限的2/3以上；但是，为了减少读数误差，使用压力也不宜小于测量上限上的1/3。这点，是选择压力表量程的依据。四、流体静压力的传递（帕斯卡定律）由流体静力学基本方程式p= p0+h可知，p0与h无关，属于表面力。p0会等值传递到液体内的各点上，使任意一点的压力发生相应的改变。由此可知，静止液体表面上的压力变化将等值传递到液体中的任意点。这就是静压力的等值传递规律，也称帕斯卡定律。第三节 流体动力学流体动力学是研究流体运动时的力学规律及这些规律在工程上的应用。一、基本概念（一）稳定流和非稳定流流体质点在流经某一空间坐标点时，它的运动要素不随时间改变称这种运动为稳定流。否则称之为非稳定流。（二）过流断面过流断面是指与流体流动方向垂直的横断面，用符号A表示，单位m2。（三）流量与断面平均流速图1-11 连续方程式的推证二、流体流动的连续性方程流体的连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种应用型式。如图1-11所示，在单位时间内流入断面1-1的流体质量应等于流出断面2-2的流体质量。即两边同除得 （1-20）或 式（1-20）称为连续性方程式。安顺职业技术学院备课笺三、流体的能量方程（伯努利方程）（一）能量方程的推导根据动能定理，外力在dt时间内所做的功等于该时间段的动能的增量。压力所做的功：重力所做的功：动能的增量：所以 +=整理并移项得 （1-21）上式为理想流体的能量方程，即理想流体的伯努利方程式。对于实际流体，由于粘性的存在，流动中必然产生摩擦阻力，消耗一部分能量。另外以断面平均流速代替实际流速计算动能时，需乘以修正因素，如果用hw表示单位重力流体从一断面流到另一断面的能量损失，则实际流体总流的能量方程为 （1-22）式中 动能修正因素近似等于1。（二）能量方程式的意义从物理学的观点来看，能量方程式中的各项表示流体的某种能量，其单位是焦耳/牛顿（J/N），或米（m）。如果用E1和E2分别表示两个断面的总能量，则公式可写成E1= E2+hw可见，E1 E2。这说明流体总是从高能量的断面流向低能量断面。安顺职业技术学院备课笺（三）能量方程的应用条件（1）流体的流动必须是稳定流。实际上稳定流很少，但只要各运动要素变化较小，或者在较长时间内平均值是稳定不变的，便可视为稳定流；（2）流体不可压缩。适用于压缩性很小的液体，也适用于无压缩性或压缩性很小的气体；（3）所选的两过流断面为缓变流；（4）两断面间没有能量输入或输出。如果有能量输入或输出，能量方程应写为：式中 单位重力流体获得或失去的能量，单位m。（5）所选两断面之间应没有分流或合流情况，即符合连续性方程，Q=常数；（6）两断面的压力可取为绝对压力，亦可取为相对压力，但二者的基准应统一。（四）能量方程应用举例安顺职业技术学院备课笺第四节 流动状态与能量损失一、流体的流动状态雷诺通过大量试验发现：流体流动时存在层流和紊流两种不同的状态，并产生不同的能量损失。图1-16为雷诺实验装置，主要由水箱B、液杯K及其上阀门L、玻璃管C及其上的两根细玻璃管1与2和阀门D、量杯E等组成。图1-16 雷诺实验装置由紊流转变为层流时的流速称为下临界流速，用vk表示。实践证明，vk。通常把下临界流速vk作为判别流态的界限。 （1-23）Rek2320 层流Rek2320 紊流二、能量损失能量损失有两种形式，一是沿程阻力损失，二是局部阻力损失。1沿程阻力损失，m （1-24）安顺职业技术学院备课笺2局部阻力损失 （1-28）3流体流动的总能量损失管路系统中的总能量损失等于沿程阻力损失与局部阻力损失之和，即 （1-29）安顺职业技术学院备课笺第五节 水击与气蚀现象一、水击现象液体压力在瞬间突然升高现象称为水击。水击所产生的增压波和减压波交替进行，对管壁或阀门的作用有如锤击一样，故又称为水锤。二、气蚀现象压力降低到有气泡形成的现象统称为气穴现象。因气穴现象而产生的机械剥蚀和化学腐蚀现象称为气蚀现象。安顺职业技术学院备课笺第二章 液压传动基础重点：液压传动的工作原理；液压元件的结构原理；液压元件的职能符号难点：液压元件的职能符号方法：挂图讲解液压元件的结构原理；作图讲解液压元件的职能符号第一节 概述一、液压传动的工作原理液压传动的定义：液压传动是利用液体的压力能传递能量的一种传动方式。其工作原理是：液压泵将输入的机械能变为液压能，经密封的管道传递给液压缸（或液压马达），再转变为机械能输出，带动工作机构做功。通过对液体的方向、压力和流量的控制，可使工作机构获得所需的运动形式。由于能量的转换是通过密封工作容积的变化实现的，故又称容积式液压传动。二、液压传动系统的组成1能源装置。它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。它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。3控制调节装置。它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。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工作液体它是传递能量的载体，也是液压元件的润滑剂。三、液压传动系统图的图形符号 “液压系统图图形符号(GB78676)”。我国制订的液压系统图图形符号(GB78676)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。安顺职业技术学院备课笺四、液压传动的特点和基本参数 （一）力比例关系在液压传动中工作压力取决于负载,而与流入的液体多少无关。注意:负载包括有效负载、无效负载(如摩擦力)以及液体的流动阻力等。（二) 运动关系基本特征之二: 运动速度(或转速)的传递是按照容积变化相等的原则进行的。（三) 功率关系 P=Fv=Wv=pQ 总结上述: 在液压传动中压力p和流量Q是最基本最重要的两个参数。 五、液压传动的优缺点 安顺职业技术学院备课笺第二节 液压泵一、液压泵的工作原理及特点图2-4 液压泵工作原理图（一）液压泵的工作原理（二）液压泵的特点 （1）具有若干个密封且又可以周期性变化空间。（2）具有相应的配流机构，将吸油腔和排液腔隔开（3）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。 （二）液压泵的主要性能参数二、 齿轮泵按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵（一）齿轮泵的工作原理和结构图2-5 外啮合型齿轮泵工作原理安顺职业技术学院备课笺（二）齿轮泵存在的问题齿轮泵存在三个共性问题，即困油现象、径向不平衡力和间隙泄漏。1齿轮泵的困油现象困油现象是指液压泵中的闭死容积，在某一段时间内，既不和吸油腔相通，也不和排油腔相通，而其大小却在起变化，造成其内液体压力急剧上升或降低的现象。2齿轮泵的径向不平衡力3齿轮泵的间隙泄漏在齿轮泵工作时，存在三处可能产生内泄漏的部位，即轴向间隙、径向间隙、啮合处的齿面间隙。这使得压力液体从排液腔向吸液腔泄漏。三、叶片泵 根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同，叶片泵分为两类，即完成一次吸、排油液的单作用叶片泵和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵（一）单作用叶片泵1单作用叶片泵的工作原理 单作用叶片泵的工作原理如图2-10所示，单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3、配油盘和端盖等组成。定子具有圆柱形内表面，定子和转子间有偏心距。叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁，这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作空间，当转子按图示的方向回转时，在图的右部，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，从吸油口吸油，这是吸油腔。在图的左部，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，工作空间逐渐缩小，将油液从压油口压出，这是压油腔，在吸油腔和压油腔之间，有一段封油区，把吸油腔和压油腔隔开，这种叶片泵在转子每转一周，每个工作空间完成一次吸油和压油，因此称为单作用叶片泵。转子不停地旋转，泵就不断地吸油和排油。图中所示e为转子与定子之间的偏心矩，若改变偏心距的大小，则可以调节泵的排量，所以单作用式叶片泵通常作为变量泵使用，变量方式有手动和自动调节两种。2单作用叶片泵的特点（1）改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时,吸油压油方向也相反;（2）处在压油腔的叶片顶部受到压力油的作用,该作用要把叶片推入转子槽内。为了使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通,这里的叶片仅靠离心力的作用顶在定子内表面上;（3）由于转子受到不平衡的径向液压作用力,所以这种泵一般不宜用于高压。安顺职业技术学院备课笺（4）为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，一般为24。图2-10 单作用叶片泵的工作原理（二）双作用叶片泵1双作用叶片泵的工作原理 双作用叶片泵的工作原理如图2-11所示,泵也是由定子1、转子2、叶片3和配油盘(图中未画出)等组成。转子和定子中心重合,定子内表面近似为椭圆柱形,该椭圆形由两段长半径R、两段短半径r和四段过渡曲线所组成。当转子转动时,叶片在离心力和根部压力油(建压后)的作用下,在转子槽内作径向移动而压向定子内表面,由叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配油盘间形成若干个密封空间,当转子按图示方向旋转时,处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中,叶片外伸,密封空间的容积增大,要吸入油液;再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中,叶片被定子内壁逐渐压进槽内,密封空间容积变小,将油液从压油口压出,因而,当转子每转一周,每个工作空间要完成两次吸油和压油,所以称之为双作用叶片泵,这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔,并且各自的中心夹角是对称的,所以作用在转子上的油液压力相互平衡,因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵,为了要使径向力完全平衡,密封空间数(即叶片数)是双数。安顺职业技术学院备课笺图2-11 双作用叶片泵的工作原理1-定子2-转子3-叶片2双作用叶片泵的结构特点四、柱塞泵柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。（一）径向柱塞泵径向柱塞泵由定子、转子（缸体）、柱塞和配油轴组成。其工作原理如图2-14所示，柱塞1径向排列装在缸体2中，缸体由原动机带动连同柱塞1一起旋转，所以缸体2一般称为转子，柱塞1在离心力的（或在低压油）作用下抵紧定子4的内壁，当转子按图示方向回转时，由于定子和转子之间有偏心距e，柱塞绕经上半周时向外伸出，柱塞底部的容积逐渐增大，形成部分真空，因此便经过衬套3（衬套3是压紧在转子内，并和转子一起回转）上的油孔从配油轴5和吸油口b吸油；当柱塞转到下半周时，定子内壁将柱塞向里推，柱塞底部的容积逐渐减小，向配油轴的压油口c压油，当转子回转一周时，每个柱塞底部的密封容积完成一次吸压油，转子连续运转，即完成压吸油工作。配油轴固定不动，油液从配油轴上半部的两个孔a流入，从下半部两个油孔d压出，为了进行配油，配油轴在和衬套3接触的一段加工出上下两个缺口，形成吸油口b和压油口c，留下的部分形成封油区。封油区的宽度应能封住衬套上的吸压油孔，以防吸油口和压油口相连通，但尺寸也不能大得太多，以免产生困油现象。安顺职业技术学院备课笺图2-14 径向柱塞泵的工作原理1-柱塞； 2-缸体； 3-衬套 ；4-定子 ；5-配油轴二、轴向柱塞泵轴向柱塞泵按缸体中心线与传动轴轴线是重合还是斜交，可分为直轴式(斜盘式)和斜轴式(摆缸式)两种形式。（一）直轴式轴向柱塞泵1工作原理如图2-15所示为直轴式轴向柱塞泵的工作原理，这种泵主体由缸体1、配油盘2、柱塞3和斜盘4组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。斜盘轴线与缸体轴线倾斜一角度,柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上(图中为弹簧),配油盘2和斜盘4固定不转,当原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。安顺职业技术学院备课笺图2-15 轴向柱塞泵的工作原1-缸体；2-配油盘；3-柱塞；4-斜盘；5-传动轴；6-弹簧如图3-19中所示回转方向，当缸体转角在2范围内，柱塞向外伸出，柱塞底部缸孔的密封工作容积增大，通过配油盘的吸油窗口吸油；在0范围内，柱塞被斜盘推入缸体，使缸孔容积减小，通过配油盘的压油窗口压油。缸体每转一周，每个柱塞各完成吸、压油一次，如改变斜盘倾角，就能改变柱塞行程的长度，即改变液压泵的排量，改变斜盘倾角方向，就能改变吸油和压油的方向，即成为双向变量泵。配油盘上吸油窗口和压油窗口之间的密封区宽度l应稍大于柱塞缸体底部通油孔宽度l1。但不能相差太大，否则会发生困油现象。一般在两配油窗口的两端部开有小三角槽，以减小冲击和噪声。2典型结构五、液压泵的噪声和选用安顺职业技术学院备课笺第三节 液压马达与液压缸一、液压马达（一）高速小扭矩液压马达1齿轮式液压马达齿轮马达的结构和齿轮泵相同。如图2-16所示，两齿轮的啮合点为k，齿轮O1为液压马达的输出轴。不参加啮合的齿谷，其两侧齿廓所受的液压作用力大小相等，方向相反，互相平衡。参加啮合的齿谷中，齿面ka所受的液压作用力将对齿轮O1产生逆时针扭矩；齿面cd和kb大小不等，液压作用力的大小不等，其产生的扭矩差将使齿轮O2顺时针转动，并通过啮合点传递到齿轮O1上。所以马达的输出扭矩是两个齿轮产生扭矩的和。与此同时，位于齿谷中的工作液体被带到低压腔而流回油箱。如果改变进液方向，可以使马达反向旋转。图2-17 叶片式马达的工作原理(a) 单作用；（b）双作用图2-16 齿轮马达工作原理（二）叶片式液压马达工作原理叶片式马达和叶片式泵一样分为单作用和双作用两种类型。如图2-17（a）所示，位于进液腔中间叶片的两侧，所受的液压力相同，其对转子的扭矩互相平衡。位于过渡密封区的叶片1，一侧为低压，一侧承受进液腔高压液体的作用，产生使转子逆时针转动的扭矩。同理，叶片2也将产生一个使转子顺时针转动的扭矩。由于叶片1伸出的长，承压面积大，扭矩也大，所以转子输出逆时针转动的扭矩。双作用叶片式马达的工作原理与单作用相同。单作用叶片式马达可以制成变量马达，而双作用的只能为定量马达。双作用叶片式马达应用较广。为适应马达的正反转要求，叶片均径向安装。为防止马达启动时（离心力尚未建立）高低压腔串通，必须考虑径向间隙的初始密封问题，一般采用叶片底部放弹簧或通压力液解决这一问题。安顺职业技术学院备课笺（三）轴向柱塞式液压马达轴向柱塞式液压马达是一类相当重要的高速马达，适用在高压系统中使用，也分斜盘式和斜轴式两种类型，其基本结构与同类型的柱塞泵一样。（二）行星转子式摆线马达二、液压缸（一）液压缸的基本类型（二）液压缸的工作原理1活塞式液压缸（）单活塞杆液压缸单杆单作用液压缸如图2-21（a）所示。在工作行程，活塞由液压力推动向外伸出，返回行程时，无杆腔卸压，靠自重或外力使活塞杆缩回。图2-21 单活塞杆液压缸工作原理（a）单杆单作用液压缸；（b）单杆双作用液压缸；（c）浮动活塞式双作用液压缸单杆双作用液压缸如图2-21（b）所示，这种液压缸应用比较普遍，其往复运动都是靠作用于活塞上的液压力实现的。浮动活塞式双作用液压缸如图2-21（c）所示，这是一种特殊结构的液压缸，它的活塞套装在活塞杆上，可在活塞杆上滑动。当无杆腔进液时，液压力先推动活塞滑移至缸口，再推动活塞杆外伸，液压力有效作用面积仅为活塞杆的横断面，使液压缸推力减小。当有杆腔进液时，则液压力先使活塞滑移返回，再产生作用力，使活塞杆缩回。安顺职业技术学院备课笺(2)差动连接的双作用液压缸图2-22 差动连接的双作用液压缸如图2-22所示。在活塞杆外伸运动时，利用方向阀将液压缸两腔连通，同时向两腔供液，由于无杆腔有效作用面积大，所以液压作用力使活塞向外伸出。活塞杆返回时，应使方向阀移动，恢复成普通液压缸的连接方式，即有杆腔进液，无杆腔回液。差动连接可用二位三通换向阀（图2-22（a）或梭阀（图2-22（b）控制。如果设计时使D=d,则差动连接液压缸可实现双向等速运动。（3）双活塞杆液压缸图2-23 双活塞杆液压缸这种液压缸为双作用两端出杆结构（图2-23）。通常两侧活塞杆直径相等，活塞两侧有效作用面积相等，因而双向运动的推力和速度也相同。很适合于有此种要求的设备，如平面磨床。2柱塞式液压缸它的结构比活塞式简单，其配合处仅限于缸口（图2-24）。由于柱塞与缸筒内壁不接触，故缸筒加工要求较低，简化了内孔加工的难度，只需精加工缸口即可。其缺点是只能单作用，并且柱塞在缸内呈悬臂状态，支撑状况不好，容易使缸口导向部分发生偏磨，增加泄露。安顺职业技术学院备课笺3 组合式液压缸（1）伸缩式液压缸它由几个直径不同的液压缸套装在一起组成（图2-25）。其特点是结构紧凑，伸出行程远大于缸筒长度，伸出顺序可根据活塞作用面积或阀类控制，可双作用也可单作用。其推力和速度可按照前述原则计算。薄煤层液压支架的立柱常采用双伸缩结构，起重运输机械也常用伸缩式液压缸。图2-24 柱塞式液压缸图2-25 伸缩式液压缸图2-26 增压缸工作原理（a）单作用增压缸；（b）双作用增压缸（2）增压液压缸安顺职业技术学院备课笺第四节 液 压 控 制 阀1按阀的基本功能分类液压控制阀分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。2按阀与管路的连接方式分类液压控制阀分为管式连接、板式连接、法兰连接和集成连接。3按工作压力分类液压控制阀分为高压阀（ 32 MPa）、中高压阀（ 21 MPa）和中低压阀（ 6.3 MPa）三大系列。一、方向控制阀方向阀的基本工作原理，是利用阀芯和阀体的相对位置的改变来控制液流的，对于方向阀的每个通流口而言，只有打开和关闭两种状态。方向阀可分为单向阀和换向阀两大类。（一）单向阀和液控单向阀1单向阀单向阀由阀芯、弹簧、阀体等组成（图2-27）。单向阀的阀芯常用结构形式有球形和锥形两种。图2-27 单向阀（a）直通式；（b）直角式；（c）符号1-阀芯；2-弹簧；3-阀体2液控单向阀液控单向阀是经过液控可反向通液的单向阀。其结构和工作原理如图5 - 2所示。它是由一个直角式单向阀和液控活塞组成 图2-28（a）。当液体沿正向流动时，其工作原理与单向阀相同；当需要反向流动时，可从控制口 K 通入压力液体，推动控制活塞上移顶开阀芯，解除单向阀的反向截止作用。安顺职业技术学院备课笺图2-28 液控单向阀（a）工作原理图；（b）带卸荷阀芯的液控单向阀；（c）符号1-锥阀；2-卸荷阀芯；3-控制活塞推杆3双向液压锁图2-30 双向液压锁结构原理图双向液压锁工作原理如图2-30所示。当P1口通入压力液体时，直接推开左单向阀芯从P2口流至执行机构；同时压力液体向右推动控制活塞顶开右单向阀芯，解除其截止作用，使通液口P4和P3连通，执行机构回液。当P1停止供液时，左、右单向阀芯均在弹簧作用下关闭，通液口P2 、P4被封闭，执行机构停留在所需位置。当P3口通入压力液体时的工作过程请自行分析。（二）换向阀换向阀种类很多，按阀芯的结构和运动方式分滑阀式、转阀式、球阀组式（或锥阀组式）。1滑阀式换向阀（1）基本结构与工作原理（2）三位四通换向阀的滑阀机能滑阀机能通常是指三位四通换向阀处于中位时各接口的连通方式。常用的有O、H、Y、P、M、U等几种。安顺职业技术学院备课笺（二）转动式换向阀转动式换向阀简称转阀。它是靠阀芯在阀体内做定轴转动而使相应的通道接通或断开来实现换向的，一般为手动操作，转阀也按照其工作位置和接口数分类，表示方法与滑阀式换向阀相同。图2-35 电液换向阀（a）结构图；（b）图形符号；（c）简化图形符号1-液动阀阀芯；2、8-单向阀；3、7-节流阀；4、6-电磁阀；5-电磁阀阀芯安顺职业技术学院备课笺图2-36 采煤机调高系统（三）方向阀的应用举例1换向回路如图2-36所示，利用三位四通换向阀控制液压缸的动作方向。换向阀处于中位时，泵输出的压力液经中位（M形机能）回油箱，液压缸不动作。操纵换向阀使其处于左位，则P与A、B与T相通，压力液一方面经控制油路（虚线）推开液控单向阀2，使之反向导通；另一方面直接推开液控单向阀1进入液压缸无杆腔，使活塞伸出，有杆腔回液，当换向阀处于右位时，活塞缩回运动。安全阀3起过载保护作用。2锁紧回路如图2-37所示，利用两个液控单向阀可实现液压缸的双向锁紧，当换向阀处于中位时，A、B口截止，液控单向阀关闭，保证液压缸在双向负载下都能停留在所需位置上不动。3定向供液回路如图2-38所示是由四个单向阀组成的定向供液回路，不论液压泵正转还是反转（泵的吸、排液口互换），吸液管路和排液管路的液流方向始终保持不变。图2-37 定向供液回路图2-38 二位二通阀卸荷回路4卸荷回路若液压执行机构需要短时间停止工作，可利用换向阀使液压泵卸荷，空载运转，降低功率消耗。（1）利用换向阀的中位卸荷具有M、K和H机能的三位换向阀，当其位于中位时，液压泵输出的流量可直接回油箱。图2-36采用M形机能卸荷。（2）利用二位二通换向阀卸荷如图2-38所示，在系统正常工作时，二位二通阀处于断开位置。当系统短时间停止工作时，二位二通电磁阀通电，移至连通位置，液压泵输出的流量经二位二通阀流回油箱。安顺职业技术学院备课笺二、压力控制阀压力控制阀简称压力阀。其功能是控制液压系统压力或利用压力信号去控制其他元件的动作。按功能可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。其共同之处是：利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡实现控制。（一）溢流阀溢流阀是利用溢出系统中部分或全部流量来控制系统压力的元件。它的主要用途有两个：一是用来保持系统压力的稳定，其阀口常开溢流；二是起过载保护作用，即安全阀的作用，其阀口常闭，只有当系统过载时才打开溢流，以限定系统最高压力。根据结构不同，溢流阀又分为直动式和先导式两类。1溢流阀的结构和工作原理（1）直动式溢流阀直动式溢流阀由阀体、阀芯、弹簧和调压螺栓组成。（2）先导式溢流阀它由先导阀和主阀两部分组成。先导阀实际上是一个小流量的直动式溢流阀，它由调压螺栓、调压弹簧、锥形阀芯、阀座和阀盖等组成。溢流阀的动作压力由先导阀调定。主阀由阀体、主阀芯和主弹簧等组成。2溢流阀的应用举例（1）安全保护回路溢流阀起安全保护作用，它是常闭的，只有当液压缸工作过载时，溢流阀才打开溢流，以限制系统最高压力。（2）稳压溢流回路在工作中，溢流阀是常开的，泵的出口压力由溢流阀调定，并保持基本稳定。另外，溢流阀还可用于远程调压回路、多级调压回路、卸荷回路、远程无级调压回路以及背压回路（溢流阀安装于液动机回液管路上）等。（二）减压阀减压阀按作用不同，分为定值减压阀、定差减压阀和定比减压阀。通常所说的减压阀是指定值减压阀。1减压阀的结构和工作原理减压阀按结构也分为直动式和先导式两种，作为国产标准系列产品都为先导式，直动式一般与其他阀组合使用。先导式减压阀的结构由先导阀和主阀组成。先导阀多为锥阀，起调压作用；主阀为滑阀式，起减压作用。2减压阀的应用举例MLS3 170型采煤机紧链装置的液压系统，该装置固定于工作面刮板输送机两端的机头和机尾上，利用液压支架的乳化液泵站提供的高压液体，经减压后输入紧链液压缸，使牵引链的松边保持一定的张紧力。安顺职业技术学院备课笺（三）顺序阀根据控制方式，顺序阀可分为两类：一是直接利用阀的进口压力来控制阀芯动作的内控顺序阀，又称直控顺序阀；二是利用另外的控制压力使阀芯动作的外控顺序阀。根据结构的不同，顺序阀分为直动式和先导式两种，目前应用较多的是直动式。1顺序阀的结构和工作原理直动式高压顺序阀，它由阀体、主阀芯、控制阀芯和弹簧等组成。2顺序阀的应用举例（1）顺序动作回路（2）卸荷回路（四）压力继电器压力继电器是一种将压力信号转换为电信号的转换开关。它的作用是根据液压系统压力的变化，通过内部的微动开关自动接通或断开有关电路，以实现自动控制或安全保护。图2-50 DP -320型压力继电器1-柱塞；2-顶杆；3-调节螺栓；4-微动开关图2-51 卸荷控制回路1压力继电器的结构和工作原理压力继电器的结构形式较多，图2-50为DP 320型柱塞式压力继电器。压力液体从控制口P进入，作用于柱塞底部，当液压作用力大于调压弹簧力时，柱塞便向上移动顶起弹簧座，顶杆上移使微动开关的触点闭合发出电信号，使有关控制电路接通或断开。通过调节螺栓改变弹簧的预压缩量，可调整动作压力。2压力继电器的应用举例图2-51是采用压力继电器控制液压泵卸荷的回路。当系统压力升高到压力继电器调定值时，它随即动作接通二位二通阀电磁铁线圈控制电路，使阀移至通路位置，液压泵经过二位二通阀卸荷，此时单向阀关闭，蓄能器作为压力源使系统保压。安顺职业技术学院备课笺三、流量控制阀常用的流量阀有节流阀、单向节流阀、调速阀等多种，其中节流阀是各种流量阀的基础，应用较广泛。（一）节流阀节流阀的结构和工作原理。节流阀是最基本的流量控制阀，其形式很多，均是靠改变节流口的开度来控制流量的。对节流阀的基本要求是：流量调节范围宽且均匀，其调速比（通过阀的最大与最小稳定流量之比）一般在50以上，工作稳定性好，不易堵塞，操作轻便。图2-52为LF型可调节流阀，它由调节螺栓、阀体、阀芯、弹簧等组成，阀芯上开有轴向三角沟槽。压力液体从进液口p1流入，经过阀芯上的三角形节流口从出液口p2流出，旋转手柄可移动阀芯的轴向位置，改变节流口开度，以调节流量大小。LF型节流阀的额定流量有25 L/min、75 L/min、190 L/min，最大使用压力为31.5 MPa。图2-52 LF型节流阀1-调节螺栓；2-顶杆；3-阀体4-阀芯；5-弹簧图2-53 单向节流阀1-螺母；2-顶杆；3-阀体；4-阀芯；5-弹簧节流阀和单向阀可组合成单向节流阀，用于需要单方向控制流量的液压系统。图2-53为可调单向节流阀，当压力液体正向（实线箭头）流动时，起节流作用；当反向（虚线箭头）流动时，压力液体克服弹簧力将阀芯完全推开，形成很大的通道，不起节流作用，形成单向阀。安顺职业技术学院备课笺（二）调速阀图2-54 调速阀的结构原理1-减压阀；2-节流阀由前述分析中知道，当节流口开度不变时，由于负载的变化要引起压力差的变化，造成流量的不稳定，所以在负载变化较大而调速稳定性要求较高的系统中，通常采用调速阀。实际上，调速阀是带有压力补偿装置的节流阀，它由直动式减压阀和节流阀组成，通过减压阀的自动调节作用使节流口两端压力差基本保持不变，不受负载变化的影响，从而使通过阀的流量只与节流口通流面积大小有关。调速阀的结构原理如图2-54所示。压力为p的液体流经减压阀口h后压力降为p1，再经节流口流出，其出口压力为p2。压力为p1的液体经孔道e 、f被引入减压阀的b 、c腔，压力为p2的液体则经孔道被引入减压阀的a腔，减压阀芯在液压力和弹簧力作用下处于平衡状态。节流口前后的压力差为p = p1 - p2 。当调速阀进口压力p（溢流阀调定）不变时，若出口压力p2因负载变化而增加时，作用在减压阀a腔的压力也随之增加，减压阀芯失去平衡向下移动，使减压阀口h增大，减压作用减弱，使p1增加，直到阀芯在新的位置平衡为止，节流口前后压差p基本不变。反之，当p2减小时，减压阀芯上移，使阀口h减小，减压作用增加，使p1减小，p仍保持不变。安顺职业技术学院备课笺第五节 液压传动系统一、液压回路和系统的形式（一）液压回路液压回路是指系统中由有关液压元件组成能完成特定功能的某一部分。显然，液压系统由若干液压回路组成。液压泵和液动机所组成的回路是液压系统的主体，称之为主回路。回路可根据功能的不同分为压力控制、速度控制、方向控制和其他控制回路。（二）液压系统的形式按照执行元件的类型，将液压系统分为泵 - 缸系统和泵 - 马达系统；按照泵和执行元件的数量和组合方式，将液压系统分为单泵 - 单执行元件、单泵 - 多执行元件和多泵系统；按照工作液体在主回路的循环方式，将液压系统分为开式和闭式系统。1开式系统液压泵从油箱吸油，液动机向油箱回油，即主回路不封闭的系统称为开式系统。开式系统多用于泵 缸系统，也由于某些泵 马达系统（如液压安全绞车）。2闭式系统液动机的回液管直接与泵的吸液口相连接，即主回路封闭的系统称为闭式系统。闭式系统如图2-55所示。主泵1和马达2组成主回路，工作液体在主回路呈封闭循环流动。由于存在泄漏和高压安全阀8的过载溢流作用，将使主回路液体减少，所以必须增加补油回路，辅助泵3从油箱吸液，经单向阀向主回路低压侧补液。由于闭式系统散热条件差，还应增加冷热交换回路，马达回液的一部分经液控换向阀5、低压溢流阀6及冷却器7流入图2-55 闭式系统1-主泵；2-马达；3-辅助泵；4-低压安全阀；5-液控换向阀；6-低压溢流阀；7-冷却器；8-高压安全阀油箱，冷却后再由辅助泵输入主回路。低压安全阀4对辅助泵供液回路进行过载保护。低压溢流阀6可使马达回液建立背压，使运作平稳或防止敲缸。为保证冷热交换的正常进行，低压安全阀4的调定压力比低压溢流阀6的调定压力高。辅助泵的流量一般为主泵流量的1/51/3。安顺职业技术学院备课笺闭式系统中液压马达的调速与换向通常由双向变量泵控制。与开式系统相比较，闭式系统结构复杂，但油箱体积小，结构紧凑，系统封闭性能好，液体不易污染。由于回液有背压，故传动平稳。闭式系统多用于结构要求紧凑的大功率泵 马达系统。在采煤机牵引部应用相当普遍。二、液压系统实例分析安顺职业技术学院备课笺第三章 采煤机械重点：机械化采煤工作面；滚筒式采煤机结构原理；6LS5电牵引采煤机液压系统工作原理难点：6LS5电牵引采煤机液压系统工作原理方法：挂图讲解机械化采煤工作面；模型讲解及作图讲解滚筒式采煤机结构原理；作图讲解6LS5电牵引采煤机液压系统工作原理第一节 概述 一、采煤机械的种类把煤由煤层中采落下来的机械称为采煤机械。采煤机械还应具有装煤机构，在工作中能同时把煤装入输送机运出工作面。采煤机械有三类：滚筒式采煤机、刨煤机和连续采煤机。采煤机有不同的分类方法：按工作机构型式可分为滚筒式、钻削式和链式，按工作机构位置可分为端头式和侧面式；按牵引方式可分为链牵引和无链牵引，按牵引部位置可分为内牵引和外牵引，按牵引部传动方式可分为机械牵引、液压牵引和电牵引。二、对采煤机械的一般要求三、滚筒式采煤设备的总体布置及采煤工艺（一）单滚筒采煤机在普通机械化采煤工作面的工作情况普通机械化采煤工作面的配套设备，有采煤机、可弯曲刮板输送机和支护设备。因支护设备不同，其机械化程度也不一样。普通机械化采煤采用金属支柱加铰接顶梁；高档普通机械化采煤采用单体液压支柱加铰接顶梁。安顺职业技术学院备课笺（二）双滚筒采煤机在综合机械化采煤工作面的工作情况图3-2 综合机械化采煤工作面机械配套情况1-双滚筒采煤机；2-输送机；3-液压支架；4-端头支架；5-锚固支架；6-巷道棚梁；7-转载机；8-转载机推移装置；9-可伸缩胶带机；10-控制台；11-配电点；12-泵站；13-移动装置；14-移动变电站；15-煤仓；16-绞车；17-单轨吊车图3-3 刨煤机1-煤刨；2-工作面输送机；3-推移千斤顶；4-牵引链；5-链轮；6-煤刨传动装置；7-输送机传动装置（三）采煤机的进刀方式常用的进刀方式有斜切进刀法和正切进刀法。1端部斜切法 利用采煤机在工作面两端约 2530 m的范围内斜切进刀称为端部斜切法。2中部斜切法（半工作面法）利用采煤机在工作面中部斜切进刀称之中部斜切法。复上述过程。3正切进刀法（钻入法）正切进刀法是在工作面两端用千斤顶将输送机及其上面的采煤机滚筒推向煤壁，利用滚筒端盘面上的截齿钻入煤壁，以实现进刀。四 刨煤机如图3-3所示，刨煤机主要由煤刨1、传动装置6、牵引机构（链轮5和牵引链4）和电气控制装置组成。安顺职业技术学院备课笺第二节 滚筒式采煤机 一、采煤机的组成 现以双滚筒采煤机为例，说明其组成。如图3-4所示，主要由电动机、截割部、行走部和附属装置等组成。 电动机l是滚筒采煤机的动力部分，它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和行走部。采煤机的电动机都是防爆的，而且通常采用定子水冷，以缩小电动机的尺寸。行走部2通过其主动链轮与固定在工作面刮板输送机两端的牵引链相啮合，使采煤机沿工作面移动。因此，行走部即是采煤机的行走机构。左、右截割部固定减速箱4将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂5内的齿轮，驱动滚筒6旋转。滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构，滚筒上焊有端盘和螺旋叶片，其上装有截齿。螺旋叶片将截齿割下的煤装到刮板输送机中。为提高采煤机的装煤效果，滚筒一侧装有弧形挡煤板7，它可以根据不同的采煤方向来回翻180。底托架8是固定和承托整个采煤机的底架，通过其下部的四个滑靴9将采煤机骑在刮板输送机的槽帮上，其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导向管上，以保证采煤机的可靠导向。图3-4 双滚筒采煤机1-电动机；2-行走部；3-牵引链；4-截割部固定减速箱；5-摇臂；6-滚筒；7-弧形挡煤板；8-底托架；9-滑靴；10-调高液压缸；11-调斜液压缸；12-拖缆装置；13-电气控制箱底托架内的调高液压缸10可使摇臂及其滚筒升降，以调节采煤机的采高。调斜液压缸11用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的截割要求。电气控制箱13内装有各种电控元件，用于采煤机的调速控制、各种保护和故障诊断的控制、状态显示、报警装置等。此外，为降低电动机和减速器以及摇臂的温度，并提供内外喷雾降尘用水，采煤机设有专门的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置12内，并由采煤机拉动在工作面刮板输送机的电缆槽中卷起或展开。采煤机可以装设滚筒自动调高系统，利用煤岩界面传感器或记忆顶底板变化的计算机程序来自动调高，以适应项底板变化和滚筒高度变化的一致性。安顺职业技术学院备课笺采煤机装设的位置显示器可以用于采煤机及液压支架联控系统。此系统根据采煤机的位置，自动控制液压支架的各种动作，使采煤机与液压支架保持合理的步距，做到紧跟快移，以节省工时，提高生产率。二、采煤机截割部截割部消耗的功率占采煤机装机总功率的8090。（一)螺旋滚筒螺旋滚筒（简称滚筒）是采煤机落煤和装煤的机构，对采煤机的工作起决定性作用。螺旋滚筒的主要功能，首先是能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法及回采工艺的要求。螺旋滚筒具有落煤、装煤、自开工作面切口的功能。1螺旋滚筒结构螺旋滚筒由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴、筒毂及截齿等部分组成采煤机使用的截齿主要有扁截齿和镐形截齿两种2螺旋滚筒的结构参数螺旋滚筒的结构参数包括：滚筒直径、宽度（截深）和螺旋叶片参数等。3螺旋滚筒的截齿配置截齿在螺旋滚筒上的配置直接影响滚筒截割性能的好坏。合理配置截齿可使块煤率提高，粉尘减少，比能耗降低，滚筒受力平稳，机器运行稳定。4螺旋滚筒的转速和转向(1)滚筒的转向图3-5 双滚筒采煤机的滚筒转向为向输送机运煤，滚筒的转向必须与滚筒的螺旋方向相一致。对逆时针方向旋转（站在采空区例看滚筒）的滚筒，叶片应为左旋；顺时针方向旋转的滚筒，叶片应为右旋。即通常所说的“左转左旋，右转右旋”。双滚筒采煤机的滚筒转向如图3-5所示。当滚筒直径较大时，两个滚筒的转向一般采用反向对滚见图3-5（a），此种方式装煤效果好，滚筒不向司机甩煤。当滚筒直径较小时，滚筒转向正向对滚见图（3-5b），这时不经摇臂下面装煤，有利于提高装煤效率。单滚筒采煤机，一般在左工作面用右螺旋滚筒，在右工作面用左螺旋滚筒。 (2)滚筒的转速安顺职业技术学院备课笺(二)截割部传动装置截割部减速器一般分为固定减速器和摇臂减速器。当截割电动机横向布置时，电动机与摇臂减速器直接相连，即没有固定减速器。当截割电动机纵向布置时，则两个减速器都有，固定减速器内有一对圆锥齿轮，以实现两轴的相交传动。1传动方式采煤机截割部都采用齿轮传动，常见的传动方式有以下几种：（1）电动机-固定减速器-摇臂-滚筒。（2）电动机-固定减速器-摇臂-行星齿轮传动-滚筒。（3）电动机-减速器-滚筒。（4）电动机-摇臂-行星齿轮传动-滚筒。2传动特点。三、采煤机行走部行走部又称牵引部，是采煤机的重要组成部分。行走部包括行走（牵引）机构和驱动装置两部分。行走（牵引）机构是直接移动机器的装置，它分为钢丝绳牵引、链牵引及无链牵引几种。驱动装置用来驱动牵引机构，并实现牵引速度的调节。按传动类型有机械传动、液压传动和电传动，分别称为机械牵引、液压牵引和电牵引。传动装置位于采煤机上的称为内牵引，位于工作面两端的称为外牵引。 (一)对行走部的基本要求 (二)采煤机的牵引机构采煤机的牵引机构有钢丝绳牵引、链牵引、无链牵引三种形式。1链牵引机构链牵引的工作原理如图3-7所示，牵引链3绕过主动链轮1和导向链轮2，两端分别固定在输送机上、下机头的拉紧装置4上。当行走部的主动链轮转动时，通过牵引链与主动链轮啮合驱动采煤机沿工作面移动。当主动链轮逆时针方向旋转时，牵引链从右段绕入，这时左段链为松边，其拉力为P1，右段链为紧边，拉力为P2，因而作用于采煤机上的牵引力为