浅析液压传动与电气传动的相似性 液压传动

　　摘要:液压传动与电气传动在基本概念、特点、元件和基本回路等方面存在着许多相似之处,课程教学中采用类比法教学,将会收到事半功倍的效果。 　　关键词:液压传动 电气传动 相似性
　　中图分类号:文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00
　　
　　在高职机电类专业的课程设置中,都有液压传动和电工电子技术这两门课程,它们同属专业基础课程,一般是同步进行教学。二者之间存在着许多的相似之处,在教学之中,如果能够将二者的相似之处恰当地指出并加以简要分析,进行类比法教学,将会使学生在学习知识的过程中,积极地利用已经掌握的其他学科的知识,主动参与教学,从而会有效地加快对新知识的理解和掌握,促进教学工作的进展,达到事半功倍的效果。并且,这种方法还能激发学生的学习兴趣,培养学生分析和解决问题的能力。
　　笔者在教学过程中发现,液压传动与电气传动之间存在诸多相似之处,以下仅从两种传动的特点、基本概念、组成元件和基本回路等四方面入手进行研究和分析。现将结果阐述如下,抛砖引玉,以期待相关专业的广大师生,在液压传动与电气传动课程的教学中作出更加深入的探讨与研究。
　　
　　1 传动特点的相似
　　(1)都具有传动功率大,便于实现远距离传动及控制的特点。(2)均可实现力或力矩、速度、功率的无级调节。(3)传动装置结构紧凑,体积小,重量轻。(4)元件布局灵活,都已实现了标准化、系列化、通用化,便于同其他传动连接使用。(5)二者都易于实现自动化控制,操作简便。(6)均能快速换向和调速。(7)都易于实现过载保护。
　　
　　2 基本概念的相似
　　液压传动和电气传动在基本概念上也有很多相似之处,具体表现在:
　　2.1 液压油与电荷
　　液压油与电荷分别是两种传动的能量载体,或者讲是介质,都具有流动性。
　　2.2 液压油的压力与电压
　　在液压传动中,液压油受重力及其他施加的外力的作用,其内部产生压力。充满液压油的管路两端若有压差,油液就要流动。液压系统建立有压力才能够对系统中的负载进行做功。在电气传动中,导体带电后,电荷之间的相互作用,即产生一定的电势,电阻两端有了电势差,电荷就要运动。
　　静止的油液中的压力处处相等,一旦连续油液两点间出现压力差异,油液就要开始流动。与此相似,导体如果带有静电,其电势在整个导体上处处相等,只要电势有差异,产生了电压,就会使电荷开始移动。
　　2.3 液压传动的流量与电流强度
　　液压油的流量是指单位时间内流过过流断面(或横截面)的油液的体积。电流强度的定义则是单位时间内通过导体横截面电荷的数量。
　　电流强度等于电压与电阻的比值,与此相似液压油的流量的N次方也等于油液的压差与液阻的比值。
　　液流的连续性原理证明,液压油流经无分支管道时,各“横截面”的流量处处相等,也就是说液压油的流量是连续的,印证了物质不灭定律。而基尔霍夫电流定律则证明,流入节点(或网络)的电流代数和等于零,即电流也是连续的,同样也是物质不灭定律的印证。
　　2.4 液压传动的液阻与电阻
　　在液压系统中液阻分为管道沿程阻力和局部阻力两部分。电阻也包括导线电阻和局部电阻两部分。二者的阻值,都有与“管路”的长度成正比、与“管路”的截面积成反比的特点,而且都随温度的变化而变化。
　　在液压回路中,液流受到液阻的作用,形成液压能损失,其主要表现为油液的压力损失,具体表现是系统的压力降低。而在电路中,电流受到电阻的作用,则造成电能的损失,其主要表现为在电阻两端产生压降。
　　2.5 功率计算
　　液压功率等于液压油的压力与流量的乘积,电的功率则等于电压与电流强度的乘积。
　　
　　3 元件的相似
　　液压系统的回路同电路一样,都由一些基本元件组成。二者在元件方面同样也存在着许多相似,主要表现在:
　　3.1 动力元件
　　在液压传动中,动力元件即液压泵,其作用是将原动机的机械能转换成液压油的压力能,给液压系统中的油路提供液压油。在电气传动中,动力元件是电源,如发电机,它们的作用是将原动机的机械能或其他能量转换成电能,向电路提供电荷。
　　3.2 执行元件
　　在液压传动中,执行元件有液压缸和液压马达,其作用是将液压能转换成机械能,实现机构的运动。在电气传动中,执行元件有电磁铁和电动机等电器设备,其作用是将电能转换成机械能,使机构运动做功,并且电动机通常也称作电马达。
　　3.3 控制元件
　　电气传动中有各种控制元件,同样,在液压传动中也有各种控制元件。在液压系统中,有控制系统压力的溢流阀、减压阀和顺序阀等;在电气回路中,控制电压的元件,则有变压器和稳压管等。
　　液压系统中有控制元件运动方向的方向控制阀,在电路中则有换向开关。液压系统中有控制油液单向流动的单向阀和液控单向阀,电路中对应的则有二极管和可控硅二极管等。
　　液压系统中有调整执行元件速度的节流阀、调速阀,在电路中有反馈电路的调速器等与其功能相似。
　　3.4 辅助元件
　　在液压系统回路中,辅助元件有各种油管、管接头,整个液压系统要保持密封,液压系统有压力表、流量表;液压回路有时安装蓄能器,用以储存压力能,待需要时将其释放出来,作为辅助动力源。在电路中,则有各种导线、接线柱(夹),整个电气系统须保持绝缘,电路中有电压表、电度表。在电路中有时设置蓄电池,用以储存电能,待需要时释放出来,作为辅助电源。
　　
　　4 回路的相似
　　电路是由各种电气元件组成的电气回路,简单电路组合起来构成复杂的电路系统。同样,液压回路由各种液压元件组成基本的液压回路,基本的液压回路组合起来这构成复杂的液压系统。
　　液压传动和电气传动两者的基本回路也有很多相似之处。液压系统中有单级和多级压力调节回路、减压回路、增压回路等;电气系统也有与之对应的基本电路;液压传动中有快速回路、速度换接和调速回路,电气系统也有与之对应的基本电路;液压基本回路有换向、制动回路、锁紧回路,电路中则有换向、制动、联锁等继电控制电路与之相对应;液压基本回路有同步动作回路、顺序动作回路和互补干扰回路,电路中也有与之相对应的基本回路等等。
　　特别指出,相似并不等于相同。液压传动和电气传动也存在着各自的独特之处,如液压传动中,压力的形成过程、负载的串并联应用等等,就与电气传动存在根本性的差别。
　　
　　5 结语
　　液压传动与电气传动在基本概念、元件、回路及特点等方面存在着诸多的相似之处。笔者在多年的教学实践中,采用列表、对比讲述等方法将它们直观罗列、分析对比,展示二者的相似之处,引导学生运用类比法进行课堂学习和课程总结复习,使液压传动和电气传动两种知识的学习相辅相成,学生在课程学习中理解速度加快、记忆深刻,同时还有利于培养学生的学习兴趣和学习能力,收到了良好的教学效果。当然,对于液压传动和电气传动的不同之处,也要加以特别强调,以引起学生的注意,加深印象,提高学习效果。
　　
　　参考文献:
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　　[2]丁树模.液压传动[M].北京:机械工业出版社,1999.
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