液压与气压传动实验.pdf

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1、 液压与气压传动实验 集团标准化工作小组#Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#液压与气压传动实验 实验一 油泵性能 一、实验目的 1、通过实验了解油泵的主要技术性能，测定油泵的流量特性、容积效率和总效率。2.、掌握小功率油泵的测试方法。3、产生对油泵工作状态的感性认识，如振动、噪声、油压脉动和油温变化等。二、实验内容 1、油泵的流量特性 油泵运转后输出一定的流量以满足液压系统工作的需要。由于油泵的内泄漏，从而产生一定的流量损失。油泵的泄漏量是随油泵的工作压力的增高而增大的，油泵的实际流量是随压力的变化而变化的。因此需要测定油泵在不同工作压力下的实际流量，即得出油泵的流量

2、特性曲线 Q f(P)2、油泵的容积效率 油泵的容积效率，是指它的实际流量 Q与理论流量 Q0之比，即：式中：Q0可通过油泵的转速和油泵的结构参数计算。对于双作用叶片泵：R、r 分别为定子圆弧部分的长短半径 b 为叶片宽度 为叶片的倾角 S 为叶片厚度 Z 为叶片数 n 油泵转速 在实验中，为便于计算，用油泵工作压力为零时的实际流量 Qk（空载流量）来代替理论流量 Q0，所以 由于油泵的实际流量 Q随工作压力变化而变化，而理论流量 Q0(或空载流量 Qk)不随压力产生变化，所以容积效率也是随油泵工作压力变化的一条曲线。通常所说的油泵容积效率是指油泵在额定工作压力下的容积效率。3、油泵的总效塞

3、油泵的总效率是指油泵实际输出功率 Nc与输入功率 NR之比即 式中：Nc =601PQ(kw)，P油泵工作压力(MPa)，Q油泵实际流量(Lmin)；NR104.7Mn(kw)，M电机输出扭矩(Nm)，n电机转速(rpm)。由预先测出的电机输入功率 NdR与电机总效率d的关系曲线(见图 1-1)，用三相电功率表测出油泵在不同工作压力下电机的输入功率dRN，然后根据电机效率曲线查出电机总效率d，就可以计算出电机输出功率dcN，这也就是油泵的输入功率NR。即 NR=Ndc=NdRd 所以 电机效率曲线如图 11 图 11 电机效率曲线 三、实验装置和作用 液压原理图见图 12 中油泵性能实验部分。

4、图 1-2 节流调速性能、油泵性能与溢流阀静动态实验液压原理图 油泵 18 动力源，节流阀 10 外负载，溢流阀 11 调节油泵 18的出口压力;压力表 12 指示油泵 18 的出口压力;流量计指示油泵流出流量的容积(10Lr)，秒表配合流量计测定流量。四、实验步骤 在本实验中，可测得油泵的三个主要指标：油泵的流量特性、容积效率和总效率。1、空载起动油泵在其运转一段时间后，当油温不再上升时，便可进行实验。2、将节流阀 10关闭，调节溢流阀 11使压力表值为 5MPa，此时，用锁母锁紧溢流阀 11的调节旋钮。3、调节节流阀 10，使油泵出口压力从 4MPa开始，每减少压力为一个测点，共测8 个测

5、点，第 8个测点压力为，分别记下每个测点的压力、流过一定容积油液的时间和电功率此过程为减载过程。4、调节节流阀 10的开度为最大，测流量，此流量即为油泵的空载流量(此时压力可能不为零，为什么)5、调节节流阀 10，使压力从到 4MPa，方法同实验步骤 3。此过程为加载过程。6、实验完毕，溢流阀全部打开，压力表开关置“0”位，停车。注意：实验步骤 3 和 5 的数据取平均值，即为所测得数据。五、实验数据和曲线 1、实验数据填入表 11。2、特性曲线。画出油泵的流量特性曲线，及vP 和P 的关系曲线。(三条曲线可以画在同一张方格纸上)六、分析和讨论实验结果 1、油泵的流量特性说明什么问题 2、分析

6、总效率曲线的变化趋势，说明总效率在什么范围内为较高，这在实际应用过程中有什么意义 V空载流量(L)，tk测定该空载流量所用的时间(sec)。表 1-1 油温 t=()序 号 压力 P（MPa）流量 泵输出 功率 Nc（kw）电机输 入功率 NdR(kw)电机 效率 电机输出功率 Ndc(kw)油泵容 积效率 油泵总 效率（%）t(s)Q=tv60(L/min)减 载 1 4 2 3 3 4 5 2 6 7 1 8 加 载 1 2 1 3 4 2 5 6 3 7 8 4 七、思考题 1、溢流阀 11在实验中起什么作用 2、实验中节流阀 10为什么能够给被测油泵加载 (提示：可用流量公式 Q=kA

7、21p来分析，k节流阀的流量系数，A截流面积，p节流阀前后压力差。)实验二 溢流阀性能 一、实验目的 1、通过实验加深理解溢流阀的启闭特性和调压偏差。2、对溢流阀的动态特性取得感性认识，如压力超调量等。3、测定溢流阀的压力损失和关闭泄漏量。二、实验内容 1、溢流阀的启闭特性和调压偏差 溢流阀调定压力 Pt后，在系统压力将要达到调定压力 Pt时，溢流阀就已经开启，我们称溢流阀刚刚开启时的压力为溢流阀的开启压力，用 Pk表示。调压偏差P 是指调定压力 Pt与开启压力 Pk之差，即 实验时，当被测阀通过试验流量为理论流量的 1溢流量时的系统压力值为开启压力Pk，而调压偏差P 与调定压力 Pt之比称为

8、调压偏差率，即 2、溢流阀的动态特性 溢流量突然变化时，溢流阀所控的压力随时间变化的过渡过程，如图 2-I。图 2-1 溢流阀的动态特性(阶跃响应)曲线 压力回升时间1t是从开始升压至调定压力 Pt稳定时的时间。卸荷时间t2是从调定压力 Pt开始卸荷至压力稳定的时间。压力超调量cp是最大峰值压力maxP与调定压力Pt之差。即 而压力超调量cP与调定压力Pt之比为压力超调率，即 3、溢流阀的性能指标 压力损失：溢流阀调压旋钮在全开位置时的压力值。卸荷压力：溢流阀远控口接油箱时的压力值。关闭泄漏量：溢流阀调压旋钮拧紧时，在额定压力下，通过溢流阀的溢流量。压力振摆：额定压力下，一定的持续压力波动叫压

9、力振摆。压力偏移：额定压力下，在一分钟内的压力变化量叫压力偏移。三、实验原理与器材 液压原理图见图 1-2 中溢流阀性能实验部分 油泵 18 动力源；溢流阀 11 调节实验回路压力；溢流阀 14 被测阀；换向阀 13 换接被测阀 3 的油路并提供阶跃信号；换向阀 15 用于流量计或量筒的选择，换向阀 16 使溢流阀卸荷，并提供阶跃信号；流量计或量筒用于测定通过流量阀的流过的容积，秒表配合流量计或量筒测定流量。溢流阀的动态特性测试所用仪器：见图 2-2;图 2-2 溢流阀动态特性实验仪器连接框图 BPR-2100 型电阻式压力传感器一个；Y6D3A型动态电阻应变仪一台；SCl6 型光线示波器一台

10、；SBE-20A型二踪示波器(或通用示波器)一台；614B型电子交流稳压电源一台；FF3型分流及附加电阻箱一台；直流稳压电源一台；四、实验步骤 1、溢流阀的启闭特性和调压偏差 电源供给分流及附加电压力传感电桥动态应变光线示波通用示波交流稳压电 空载起动，关闭节流阀 10，使换向阀 17 处于中位位置。换向阀 13的电磁铁在“I”位置，关闭溢流阀 11，调节溢流阀 14，使测压点 122的压力为 4MPa，此压力为调定压力 Pt。用流量计和秒表测定流量，此流量为被测阀的额定流量 Qn。调节溢流阀 11使压力下降，同时注意流量计指针，当流量计指针走动非常慢时(几乎看不出走动时使换向阀 15的电磁铁

11、在“I”值，再继续调节溢流阀 11使压力下降，当溢流量为较小时，用量筒和秒表测定流量，当流量为额定量 Qn的 1时，此时压力为溢流阀的开启压力 Pk。Pk为第一测点，每升高压力为一个测点，升到 4MPa，记下每个测点的压力和流量(大流量时用流量计，小流量时用量筒)此过程为开启过程。压力从 4MPa降到 Pk用的方法，记下每个测点的压力和流量，此过程为关闭过程。2、溢流阀的动态特性 按图 22所示，连接好测试仪器的电气线路，选择振子型号，(选择方法参见光线示波器使用说明书等有关书籍)。用 BPR 压力传感器组成半桥，平衡动态应变仪的一个通道。启动光线示波器，预热后起辉，调节光点位置，用压力校验泵

12、和压力传感器给出标准应变信号，在感光纸上记下零压基准线和 3、4、5、6MPa的准线。换向阀 13在“I”位，关闭溢流阀 11，调节被测阀 14使压力为 4MPa，将换向阀 16在“I”位(通电)使主油路卸荷，准备好记录仪器，进行拍摄动态特性曲线，按下光线示波器拍摄按钮，将换向阀 16置“0”位(断电)，主油路升压，接着迅速将阀 16置“I”位，主油路卸荷拍摄完毕，取下记录纸，进行二次曝光，即得溢流阀的动态特性曲线。溢流阀 11调至 5MPa，压力表开关置“I”位，换向阀 13置“I”位调节被测阀 14压力为 4MPa，换向阀 13置“0”位，准备好记录仪器，进行拍摄动态特性曲线。将换向阀 1

13、3置“I”位，主油路升压，再速使阀 13置“0”位，主油路卸压，拍摄完毕，取下记录纸，进行二次曝光，即得溢流阀的动态特性曲线。和是在两种实验情况下的特性曲线。3、溢流阀的其它性能指标 旋开被测溢流阀 14 的调压旋钮的开度为最大，记下测点 122 的力值，即压力损失。调节溢流阀 14，使测压点 122 压力大于，换向阀 16置“I”位，记下测压点 122 的压力值，即卸荷压力。调节溢流阀 11使测压点 121 的压力为 5Mpa，拧紧溢流阀 14的调压旋钮，使换向 13、15都置“I”位，用量筒和秒表测得流量，即关闭卸漏量。换向阀 13置“I”位，溢流阀 14全部打开，关闭溢流阀 11，调节溢

14、流阀 14，使测压点 121的压力值为 5MPa，记下压力振动幅值的一半，即压力振摆。实验方法同上，记下一分钟压力变化量，即压力偏移，五、实验数据和曲线 调压偏差ktPPP (MPa)调压偏差率 表 2-1 阀口 动向 序 号 压力 P（MPa）溢 流 量 油温 v(mL)t(s)Q=min)/(100060LtV 开 启 过 程 1 2 3 4 5 6 关 闭 过 程 1 2 3 4 5 6 特性曲线：画出溢流阀的启闭特性曲线在方格纸上。计算出调压偏差和调压偏差率（注意：开启与关闭两条特性曲线通常不重合）。2溢流阀的动态特性 表 22 调定压力 Pt(MPa)方 法 最大峰值压力 Pmax(

15、MPa)压力超调量tcPPPmax 压力超调率 压力回升时间 卸荷时间 5 1 2 3、溢流阀的其它性能指标 表 23 压力损失（MPa）卸荷压力（MPa）关闭泄漏量(mL/min)调定压力（MPa）压力振摆（MPa）压力偏移（MPa）5 六、分析和讨论实验结果 1、溢流阀的启闭特性对系统工作性能有何影响 2、在同一溢流量下，为何开启过程的压力大于关闭过程的压力（或者说为什么开启过程的特性曲线与关闭过程的特性曲线不重合提示：从阀芯摩擦力方面分析。）3、溢流阀的动态特性指标对液压系统工作有何意义 4、与要求的技术指标（见下表 24）相比较，说明该溢流阀的性能如何 表 24 溢流阀的技术指标要求：

16、压力损失（MPa）卸荷压力（MPa）关闭泄漏量(mL/min)调定压力（MPa）压力振摆（MPa）压力偏移（MPa）调压偏差率%40 5 15-20 实验三 节流调速回路性能 一、实验目的 1、通过实验深入了解三种节流阀节流调速回路的性能差别。2、加深理解节流阀与调速阀的节流调速回路的性能差别。二、实验内容和原理 1、进油路节流阀调速回路 如图 31在进油路节流阀调速回路中 工作油缸的活塞受力平衡方程式：式中：P3工作油缸无杆腔压力（MPa）；P5加载油缸有杆腔压力（MPa）；A1工作油缸（或加载油缸）无杆腔有效面积（cm2）;(注：工作油缸与加载油缸结构尺寸相同)；R工作油缸和加载油缸的摩擦

17、力之和（N）进油路节流阀的前后压差P 式中：PA油泵出口压力（或溢流阀调定压力）。通过节流阀进入油缸的流量 Q 式中：K流量系数；A节流阀的有效节流面积（cm2）；m压力指数，节流口为薄壁口时 m=。所以工作油缸活塞运动的速度 v：31 进油路节流阀调速回路 P5A1 式中：K、A1、R、m都为定常值。A在节流阀调定后也不变化。所以只要 P5变化即负载变化时，工作油缸活塞运动的速度就随之变化，即此速度是负载压力的单值函数。因此，通过改变负载压力，即可得到进油路节流阀调速回路的速度负载特性。2、回油路节流阀调速回路 如图 32在回油路节流阀调速回路中，工作油缸的活塞受力平衡方程式：RAPAPAP

18、152413 式中：P4工作油缸有杆腔压力（MPa）；A2工作油缸有杆腔有效面积（cm2）；其余同前。回油路节流阀前后压差P：通过节流阀的流量 Q：所以，工作缸活塞运动速度 v：与实验 1相同 3、旁油路节流阀调速回路 如图 33在旁油路节流阀速回路中，工作油缸活塞受力平衡方程式：P3A1=PsA1+R 油路节流阀前后压差P：通过节流阀流回油箱的流量Q：进入工作油缸的流量 Q：式中：QB油泵额定流量。所以工作缸活塞运动速度v：式中的 QB当采用定量泵时为常量，所以可以得到与实验 1相同的结论：P4 4、进油路调速阀调速回路 如图 34在负载变化时，虽然加在调速阀两端的压差变化，但由于调速阀中减

19、压阀的作用，使通过的流量不变，所以活塞的运动速度不随负载的变化而产生变化。所以 三、实验装置和作用 液压原理图见图 12 中节流调速回路性能部分。1、系统工作部分：油泵 1：动力源；溢流阀 2：调定油泵出口压力；换向阀 3：给工作缸换接油路；节流阀 7、8、9进油路、回油路、旁油路三种调速回路的节流阀；调速阀 6：进油路调速回路的调速阀；压力表 4、5指示油泵出口压力，节流阀前后压力和调速阀前后压力值；秒表：记录工作油缸在一定行程的时间；油缸；19执行机构。2加载部分：油泵 18：动力源；溢流阀 11：调定油泵 18 出口压力；换向阀 17：换接加载缸油路；油缸 20：油缸 19 的外负载(模

20、拟负载)；压力表 12：指示油泵 18 的出口压力。四、实验步骤 1、进油路节流阀调速回路 空载起动，待油温不再上升时开始实验。关闭调速阀 6，节流阀 9，全部打开节流阀 8，组成进油路节流阀调速回路。调节溢流阀 2使测压点 4-1的压力值为 3MPa，换向阀 17置右位，调节溢流阀 11使测压点 121 的压力值为。转动压力表开关使压力表的测压点为 43、52、123，调节节流阀 7为小开度。换向阀 3置左位，用秒表记下工作缸活塞运动一定行程 L所需时间 t，同时记下活塞运动过程中压力表 4、5、12的压力值，换向阀 3 置右位，回程。加载压力每隔为一个测点，到共五个测点，重复上述步骤。改变

21、节流阀 7为中开度和大开度，各重复上述步骤一次。2、回油路节流阀调速回路：关闭调速阀 6、节流阀 9、全部打开节流阀 7，组成回油路节流阀调速回路。改变节流阀 8的开度为小开度、中开度和大开度三种。各压力表测压点为 43，53,123，其余同实验 1。3、旁油路节流阀调速回路 关闭调速阀 6，全部打开节流阀 7 和 8，组成旁油路节流阀调速回路：改变节流阀 9的开度为小开度、中开度和大开度三种。各压力表测压点为 52(53)、123，其余同实验 1。4、进油路调速阀调速回路 关闭节流阀 7、9，全部打开节流阀 8，组成进油路调速阀调速回路：改变调速阀 6的开度为小开度、中开度和大开度三种。各压

22、力表测压点为 43(42)，52，123，其余同实验 1。五、实验数据和曲线 1、进油路节流阀调速回路 将实验数据填入表 31 特性曲线：在方格纸上画出速度负载特性曲线 v=f(P5)。系统压力 PA=4Mpa；活塞行程 L=200mm。表 31 油温=（C0）节流阀 加载调定 活塞运动 活塞运动 加载缸无 节流阀 节流阀 开度 压 力 时 间 速 度 杆腔压力 前压力 后压力 A0 P（MPa）T(s)V(mm/s)P5(MPa)P1(MPa)P3(MPa)小 1 2 中 1 2 大 1 2 2、回油路节流阀调速回路 将实验数据填入表 32 中。特性曲线：画出速度负载特性曲线 V=f(P5)

23、在方格纸上。系统压力 PA=4MPa，活塞行程 L=200mm。表 32 油温=（C）节流阀 加载调定 活塞运动 活塞运动 加载缸无 节流阀 节流阀 开 度 压 力 时 间 速 度 杆腔压力 前压力 后压力 A0 P（MPa）t(s)V(mm/s)P5(MPa)P4(MPa)P6(MPa)小 1 2 中 1 2 大 1 2 3、旁油路节流阀调速回路 将实验数据填入表 33 中 特性曲线：在方格纸画出速度负载曲线 v=f（P5）。系统压力 PA=4MPa，活塞行程 L=200mm。表 33 油温=（C0）节流阀 加载调定 活塞运动 活塞运动 加载缸无 节流阀 节流阀 开 度 压 力 时 间 速

24、度 杆腔压力 前压力 后压力 A0 P（MPa）t(s)V(mm/s)P5(MPa)P3(MPa)P7(MPa)小 1 2 中 1 2 大 1 2 4、进油路调速阀调速回路 将实验数据填入表 34 中。特性曲线 在方格纸上画出速度负载曲线。系统压力 PA=4MPa，活塞行程 L=200mm。表 34 油温=（C0）节流阀 加载调定 活塞运动 活塞运动 加载缸无 调速阀 减压阀 调速阀 开 度 压 力 时 间 速 度 杆腔压力 前压力 后压力 后压力 A0 P（MPa）t(s)V(mm/s)P5(MPa)P1(MPa)P2(MPa)P3(MPa)小 1 2 中 1 2 大 1 2 六、分析和讨论实验结果 1、分析三种节流阀调速回路的性能 (提示：从不同开度和不同负载情况下分析系统运动平稳性。)2、比较节流阀和调速阀的调速性能的差别，说明两种阀性能差别的原因，并说明在负载压力接近系统工作压力时，速度迅速下降的原因。七、思考题 1、在本实验中要获得同样的运动速度，进回油节流阀调速回路中节流阀的开度谁大谁小为什么 2、能否通过实验曲线说明：旁油路节流阀调速回路的调速范围小(提示：曲线斜度较大时，运动平稳性较差)。