液壓與氣壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)18頁

1、.液壓與氣壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 油泵性能一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)了解油泵的主要技術(shù)性能，測定油泵的流量特性、容積效率和總效率。2.、掌握小功率油泵的測試方法。3、產(chǎn)生對油泵工作狀態(tài)的感性認(rèn)識，如振動(dòng)、噪聲、油壓脈動(dòng)和油溫變化等。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、油泵的流量特性油泵運(yùn)轉(zhuǎn)后輸出一定的流量以滿足液壓系統(tǒng)工作的需要。由于油泵的內(nèi)泄漏，從而產(chǎn)生一定的流量損失。油泵的泄漏量是隨油泵的工作壓力的增高而增大的，油泵的實(shí)際流量是隨壓力的變化而變化的。因此需要測定油泵在不同工作壓力下的實(shí)際流量，即得出油泵的流量特性曲線Q f(P)2、油泵的容積效率油泵的容積效率，是指它的實(shí)際流量Q與理論流量Q0之比，即：式中：Q可通過

2、油泵的轉(zhuǎn)速和油泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算。對于雙作用葉片泵：R、r 分別為定子圓弧部分的長短半徑b 為葉片寬度 為葉片的傾角S 為葉片厚度Z 為葉片數(shù)n 油泵轉(zhuǎn)速在實(shí)驗(yàn)中，為便于計(jì)算，用油泵工作壓力為零時(shí)的實(shí)際流量Qk（空載流量）來代替理論流量Q0，所以由于油泵的實(shí)際流量Q隨工作壓力變化而變化，而理論流量Q0(或空載流量Qk)不隨壓力產(chǎn)生變化，所以容積效率也是隨油泵工作壓力變化的一條曲線。通常所說的油泵容積效率是指油泵在額定工作壓力下的容積效率。3、油泵的總效塞油泵的總效率是指油泵實(shí)際輸出功率Nc與輸入功率NR之比即式中：Nc = PQ(kw)，P油泵工作壓力(MPa)，Q油泵實(shí)際流量(Lmin)；NR

3、104.7Mn(kw)，M電機(jī)輸出扭矩(Nm)，n電機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)。由預(yù)先測出的電機(jī)輸入功率N與電機(jī)總效率的關(guān)系曲線(見圖1-1)，用三相電功率表測出油泵在不同工作壓力下電機(jī)的輸入功率，然后根據(jù)電機(jī)效率曲線查出電機(jī)總效率，就可以計(jì)算出電機(jī)輸出功率，這也就是油泵的輸入功率NR。即NR = Ndc = NdR所以電機(jī)效率曲線如圖11圖11 電機(jī)效率曲線三、實(shí)驗(yàn)裝置和作用液壓原理圖見圖12中油泵性能實(shí)驗(yàn)部分。圖1-2 節(jié)流調(diào)速性能、油泵性能與溢流閥靜動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)液壓原理圖油泵18動(dòng)力源，節(jié)流閥10外負(fù)載，溢流閥11調(diào)節(jié)油泵18的出口壓力;壓力表12指示油泵18的出口壓力;流量計(jì)指示油泵流出流量的容積(

4、10Lr)，秒表配合流量計(jì)測定流量。四、實(shí)驗(yàn)步驟在本實(shí)驗(yàn)中，可測得油泵的三個(gè)主要指標(biāo)：油泵的流量特性、容積效率和總效率。1、空載起動(dòng)油泵在其運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，當(dāng)油溫不再上升時(shí)，便可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2、將節(jié)流閥10關(guān)閉，調(diào)節(jié)溢流閥11使壓力表值為5MPa，此時(shí)，用鎖母鎖緊溢流閥11的調(diào)節(jié)旋鈕。3、調(diào)節(jié)節(jié)流閥10，使油泵出口壓力從4MPa開始，每減少壓力0.5MPa為一個(gè)測點(diǎn)，共測8個(gè)測點(diǎn)，第8個(gè)測點(diǎn)壓力為0.5MP，分別記下每個(gè)測點(diǎn)的壓力、流過一定容積油液的時(shí)間和電功率此過程為減載過程。4、調(diào)節(jié)節(jié)流閥10的開度為最大，測流量，此流量即為油泵的空載流量(此時(shí)壓力可能不為零，為什么?)5、調(diào)節(jié)節(jié)流閥10，使

5、壓力從0.5MPa到4MPa，方法同實(shí)驗(yàn)步驟3。此過程為加載過程。6、實(shí)驗(yàn)完畢，溢流閥全部打開，壓力表開關(guān)置“0”位，停車。注意：實(shí)驗(yàn)步驟3和5的數(shù)據(jù)取平均值，即為所測得數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表11。2、特性曲線。畫出油泵的流量特性曲線，及P和P的關(guān)系曲線。(三條曲線可以畫在同一張方格紙上)六、分析和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、油泵的流量特性說明什么問題?2、分析總效率曲線的變化趨勢，說明總效率在什么范圍內(nèi)為較高，這在實(shí)際應(yīng)用過程中有什么意義?V空載流量(L)，tk測定該空載流量所用的時(shí)間(sec)。 表1-1 油溫t = ()序號壓力P（MPa）流量泵輸出功率Nc（kw）電機(jī)輸入功率N

6、dR(kw)電機(jī)效率電機(jī)輸出功率Ndc(kw)油泵容積效率油泵總效率（%）t(s)Q=(L/min)減載1423.53342.55261.57180.5加載10.52131.54252.56373.584七、思考題1、溢流閥11在實(shí)驗(yàn)中起什么作用?2、實(shí)驗(yàn)中節(jié)流閥10為什么能夠給被測油泵加載? (提示：可用流量公式Q = kA來分析，k節(jié)流閥的流量系數(shù)，A截流面積，節(jié)流閥前后壓力差。)實(shí)驗(yàn)二 溢流閥性能一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過實(shí)驗(yàn)加深理解溢流閥的啟閉特性和調(diào)壓偏差。2、對溢流閥的動(dòng)態(tài)特性取得感性認(rèn)識，如壓力超調(diào)量等。3、測定溢流閥的壓力損失和關(guān)閉泄漏量。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、溢流閥的啟閉特性和調(diào)壓偏差

7、溢流閥調(diào)定壓力Pt后，在系統(tǒng)壓力將要達(dá)到調(diào)定壓力Pt時(shí)，溢流閥就已經(jīng)開啟，我們稱溢流閥剛剛開啟時(shí)的壓力為溢流閥的開啟壓力，用Pk表示。調(diào)壓偏差P是指調(diào)定壓力Pt與開啟壓力Pk之差，即實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)被測閥通過試驗(yàn)流量為理論流量的1溢流量時(shí)的系統(tǒng)壓力值為開啟壓力Pk，而調(diào)壓偏差P與調(diào)定壓力Pt之比稱為調(diào)壓偏差率，即 2、溢流閥的動(dòng)態(tài)特性溢流量突然變化時(shí)，溢流閥所控的壓力隨時(shí)間變化的過渡過程，如圖2-I。圖2-1 溢流閥的動(dòng)態(tài)特性(階躍響應(yīng))曲線壓力回升時(shí)間是從開始升壓至調(diào)定壓力Pt穩(wěn)定時(shí)的時(shí)間。卸荷時(shí)間t2是從調(diào)定壓力Pt開始卸荷至壓力穩(wěn)定的時(shí)間。壓力超調(diào)量是最大峰值壓力與調(diào)定壓力Pt之差。即而壓力超

8、調(diào)量與調(diào)定壓力Pt之比為壓力超調(diào)率，即3、溢流閥的性能指標(biāo)壓力損失：溢流閥調(diào)壓旋鈕在全開位置時(shí)的壓力值。卸荷壓力：溢流閥遠(yuǎn)控口接油箱時(shí)的壓力值。關(guān)閉泄漏量：溢流閥調(diào)壓旋鈕擰緊時(shí)，在額定壓力下，通過溢流閥的溢流量。壓力振擺：額定壓力下，一定的持續(xù)壓力波動(dòng)叫壓力振擺。壓力偏移：額定壓力下，在一分鐘內(nèi)的壓力變化量叫壓力偏移。三、實(shí)驗(yàn)原理與器材液壓原理圖見圖1-2中溢流閥性能實(shí)驗(yàn)部分油泵18動(dòng)力源；溢流閥11調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)回路壓力；溢流閥14被測閥；換向閥13換接被測閥3的油路并提供階躍信號；換向閥15用于流量計(jì)或量筒的選擇，換向閥16使溢流閥卸荷，并提供階躍信號；流量計(jì)或量筒用于測定通過流量閥的流過的容積

9、，秒表配合流量計(jì)或量筒測定流量。溢流閥的動(dòng)態(tài)特性測試所用儀器：見圖2-2;電源供給器交流穩(wěn)壓電源分流及附加電阻電橋盒光線示波器動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀壓力傳感器通用示波器圖2-2 溢流閥動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)儀器連接框圖BPR-2100型電阻式壓力傳感器一個(gè)；Y6D3A型動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀一臺；SCl6型光線示波器一臺；SBE-20A型二蹤示波器(或通用示波器)一臺；614B型電子交流穩(wěn)壓電源一臺；FF3型分流及附加電阻箱一臺；直流穩(wěn)壓電源一臺；四、實(shí)驗(yàn)步驟1、溢流閥的啟閉特性和調(diào)壓偏差空載起動(dòng)，關(guān)閉節(jié)流閥10，使換向閥17處于中位位置。換向閥13的電磁鐵在“I”位置，關(guān)閉溢流閥11，調(diào)節(jié)溢流閥14，使測壓點(diǎn)122的壓力

10、為4MPa，此壓力為調(diào)定壓力Pt。用流量計(jì)和秒表測定流量，此流量為被測閥的額定流量Qn。調(diào)節(jié)溢流閥11使壓力下降，同時(shí)注意流量計(jì)指針，當(dāng)流量計(jì)指針走動(dòng)非常慢時(shí)(幾乎看不出走動(dòng)時(shí)使換向閥15的電磁鐵在“I”值，再繼續(xù)調(diào)節(jié)溢流閥11使壓力下降，當(dāng)溢流量為較小時(shí)，用量筒和秒表測定流量，當(dāng)流量為額定量Qn的1時(shí)，此時(shí)壓力為溢流閥的開啟壓力Pk。Pk為第一測點(diǎn)，每升高壓力0.2MPa為一個(gè)測點(diǎn)，升到4MPa，記下每個(gè)測點(diǎn)的壓力和流量 (大流量時(shí)用流量計(jì)，小流量時(shí)用量筒)此過程為開啟過程。壓力從4MPa降到Pk用的方法，記下每個(gè)測點(diǎn)的壓力和流量，此過程為關(guān)閉過程。2、溢流閥的動(dòng)態(tài)特性按圖22所示，連接好測

11、試儀器的電氣線路，選擇振子型號，(選擇方法參見光線示波器使用說明書等有關(guān)書籍)。用BPR壓力傳感器組成半橋，平衡動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的一個(gè)通道。啟動(dòng)光線示波器，預(yù)熱后起輝，調(diào)節(jié)光點(diǎn)位置，用壓力校驗(yàn)泵和壓力傳感器給出標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號，在感光紙上記下零壓基準(zhǔn)線和3、4、5、6MPa的準(zhǔn)線。換向閥13在“I”位，關(guān)閉溢流閥11，調(diào)節(jié)被測閥14使壓力為4MPa，將換向閥16在“I”位(通電)使主油路卸荷，準(zhǔn)備好記錄儀器，進(jìn)行拍攝動(dòng)態(tài)特性曲線，按下光線示波器拍攝按鈕，將換向閥16置“0”位(斷電)，主油路升壓，接著迅速將閥16置“I”位，主油路卸荷拍攝完畢，取下記錄紙，進(jìn)行二次曝光，即得溢流閥的動(dòng)態(tài)特性曲線。溢流閥1

12、1調(diào)至5MPa，壓力表開關(guān)置“I”位，換向閥13置“I”位調(diào)節(jié)被測閥14壓力為4MPa，換向閥13置“0”位，準(zhǔn)備好記錄儀器，進(jìn)行拍攝動(dòng)態(tài)特性曲線。將換向閥13置“I”位，主油路升壓，再速使閥13置“0”位，主油路卸壓，拍攝完畢，取下記錄紙，進(jìn)行二次曝光，即得溢流閥的動(dòng)態(tài)特性曲線。和是在兩種實(shí)驗(yàn)情況下的特性曲線。3、溢流閥的其它性能指標(biāo)旋開被測溢流閥14的調(diào)壓旋鈕的開度為最大，記下測點(diǎn)122的力值，即壓力損失。調(diào)節(jié)溢流閥14，使測壓點(diǎn)122壓力大于0.5MPa，換向閥16置“I”位，記下測壓點(diǎn)122的壓力值，即卸荷壓力。調(diào)節(jié)溢流閥11使測壓點(diǎn)121的壓力為5Mpa，擰緊溢流閥14的調(diào)壓旋鈕，使

13、換向13、15都置“I”位，用量筒和秒表測得流量，即關(guān)閉卸漏量。換向閥13置“I”位，溢流閥14全部打開，關(guān)閉溢流閥11，調(diào)節(jié)溢流閥14，使測壓點(diǎn)121的壓力值為5MPa，記下壓力振動(dòng)幅值的一半，即壓力振擺。實(shí)驗(yàn)方法同上，記下一分鐘壓力變化量，即壓力偏移，五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線調(diào)壓偏差 (MPa)調(diào)壓偏差率 表2-1閥口動(dòng)向序號壓力P（MPa）溢 流 量油溫v(mL)t(s)Q=開啟過程123456關(guān)閉過程123456特性曲線：畫出溢流閥的啟閉特性曲線在方格紙上。計(jì)算出調(diào)壓偏差和調(diào)壓偏差率（注意：開啟與關(guān)閉兩條特性曲線通常不重合）。2溢流閥的動(dòng)態(tài)特性表22調(diào)定壓力Pt(MPa)方法最大峰值壓力Pm

14、ax(MPa)壓力超調(diào)量壓力超調(diào)率壓力回升時(shí)間卸荷時(shí)間5123、溢流閥的其它性能指標(biāo)表23壓力損失（MPa）卸荷壓力（MPa）關(guān)閉泄漏量(mL/min)調(diào)定壓力（MPa）壓力振擺（MPa）壓力偏移（MPa）5六、分析和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、溢流閥的啟閉特性對系統(tǒng)工作性能有何影響？2、在同一溢流量下，為何開啟過程的壓力大于關(guān)閉過程的壓力？（或者說為什么開啟過程的特性曲線與關(guān)閉過程的特性曲線不重合？提示：從閥芯摩擦力方面分析。）3、溢流閥的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)對液壓系統(tǒng)工作有何意義？4、與要求的技術(shù)指標(biāo)（見下表24）相比較，說明該溢流閥的性能如何？表24 溢流閥的技術(shù)指標(biāo)要求：壓力損失（MPa）卸荷壓力（MPa

15、）關(guān)閉泄漏量(mL/min)調(diào)定壓力（MPa）壓力振擺（MPa）壓力偏移（MPa）調(diào)壓偏差率%0.40.24050.20.215-20實(shí)驗(yàn)三 節(jié)流調(diào)速回路性能一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)深入了解三種節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路的性能差別。P5A12、加深理解節(jié)流閥與調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路的性能差別。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理1、 進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖31在進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路中 工作油缸的活塞受力平衡方程式： 式中：31進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路P3工作油缸無桿腔壓力（MPa）；P5加載油缸有桿腔壓力（MPa）；A1工作油缸（或加載油缸）無桿腔有效面積（cm2）;(注：工作油缸與加載油缸結(jié)構(gòu)尺寸相同)；R工作油缸和加載

16、油缸的摩擦力之和（N）進(jìn)油路節(jié)流閥的前后壓差式中：PA油泵出口壓力（或溢流閥調(diào)定壓力）。通過節(jié)流閥進(jìn)入油缸的流量Q式中：K流量系數(shù)；A節(jié)流閥的有效節(jié)流面積（cm2）；m壓力指數(shù)，節(jié)流口為薄壁口時(shí)m=0.5。所以工作油缸活塞運(yùn)動(dòng)的速度v：式中：K、A1、R、m都為定常值。A在節(jié)流閥調(diào)定后也不變化。所以只要P5變化即負(fù)載變化時(shí)，工作油缸活塞運(yùn)動(dòng)的速度就隨之變化，即此速度是負(fù)載壓力的單值函數(shù)。因此，通過改變負(fù)載壓力，即可得到進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路的速度負(fù)載特性。2、回油路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖32在回油路節(jié)流閥調(diào)速回路中，工作油缸的活塞受力平衡方程式：P4式中：P4工作油缸有桿腔壓力（MPa）；A2工作油

17、缸有桿腔有效面積（cm2）；其余同前?；赜吐饭?jié)流閥前后壓差：通過節(jié)流閥的流量Q：所以，工作缸活塞運(yùn)動(dòng)速度v：與實(shí)驗(yàn)1相同3、旁油路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖33在旁油路節(jié)流閥速回路中，工作油缸活塞受力平衡方程式：P3A1=PsA1+R油路節(jié)流閥前后壓差：通過節(jié)流閥流回油箱的流量：進(jìn)入工作油缸的流量Q：式中：Q油泵額定流量。所以工作缸活塞運(yùn)動(dòng)速度：式中的QB當(dāng)采用定量泵時(shí)為常量，所以可以得到與實(shí)驗(yàn)1相同的結(jié)論：4、進(jìn)油路調(diào)速閥調(diào)速回路如圖34在負(fù)載變化時(shí)，雖然加在調(diào)速閥兩端的壓差變化，但由于調(diào)速閥中減壓閥的作用，使通過的流量不變，所以活塞的運(yùn)動(dòng)速度不隨負(fù)載的變化而產(chǎn)生變化。所以三、實(shí)驗(yàn)裝置和作用液壓原理

18、圖見圖12中節(jié)流調(diào)速回路性能部分。1、系統(tǒng)工作部分：油泵1：動(dòng)力源；溢流閥2：調(diào)定油泵出口壓力；換向閥3：給工作缸換接油路；節(jié)流閥7、8、9進(jìn)油路、回油路、旁油路三種調(diào)速回路的節(jié)流閥；調(diào)速閥6：進(jìn)油路調(diào)速回路的調(diào)速閥；壓力表4、5指示油泵出口壓力，節(jié)流閥前后壓力和調(diào)速閥前后壓力值；秒表：記錄工作油缸在一定行程的時(shí)間；油缸；19執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 2加載部分：油泵18：動(dòng)力源；溢流閥11：調(diào)定油泵18出口壓力；換向閥17：換接加載缸油路；油缸20：油缸19的外負(fù)載(模擬負(fù)載)；壓力表12：指示油泵18的出口壓力。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路空載起動(dòng)，待油溫不再上升時(shí)開始實(shí)驗(yàn)。關(guān)閉調(diào)速閥6，節(jié)流閥

19、9，全部打開節(jié)流閥8，組成進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路。調(diào)節(jié)溢流閥2使測壓點(diǎn)4-1的壓力值為3MPa，換向閥17置右位，調(diào)節(jié)溢流閥11使測壓點(diǎn)121的壓力值為0.5MPa。轉(zhuǎn)動(dòng)壓力表開關(guān)使壓力表的測壓點(diǎn)為43、52、123，調(diào)節(jié)節(jié)流閥7為小開度。換向閥3置左位，用秒表記下工作缸活塞運(yùn)動(dòng)一定行程L所需時(shí)間t，同時(shí)記下活塞運(yùn)動(dòng)過程中壓力表4、5、12的壓力值，換向閥3置右位，回程。加載壓力每隔0.5MPa為一個(gè)測點(diǎn)，到2.5MPa共五個(gè)測點(diǎn)，重復(fù)上述步驟。改變節(jié)流閥7為中開度和大開度，各重復(fù)上述步驟一次。2、回油路節(jié)流閥調(diào)速回路：關(guān)閉調(diào)速閥6、節(jié)流閥9、全部打開節(jié)流閥7，組成回油路節(jié)流閥調(diào)速回路。改變節(jié)流

20、閥8的開度為小開度、中開度和大開度三種。各壓力表測壓點(diǎn)為43，53,123，其余同實(shí)驗(yàn)1。3、旁油路節(jié)流閥調(diào)速回路關(guān)閉調(diào)速閥6，全部打開節(jié)流閥7和8，組成旁油路節(jié)流閥調(diào)速回路：改變節(jié)流閥9的開度為小開度、中開度和大開度三種。各壓力表測壓點(diǎn)為52(53)、123，其余同實(shí)驗(yàn)1。4、進(jìn)油路調(diào)速閥調(diào)速回路關(guān)閉節(jié)流閥7、9，全部打開節(jié)流閥8，組成進(jìn)油路調(diào)速閥調(diào)速回路： 改變調(diào)速閥6的開度為小開度、中開度和大開度三種。各壓力表測壓點(diǎn)為43(42)，52，123，其余同實(shí)驗(yàn)1。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線1、 進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表31特性曲線：在方格紙上畫出速度負(fù)載特性曲線v = f(P5)。系統(tǒng)壓

21、力PA = 4Mpa；活塞行程L = 200mm。表31 油溫= （）節(jié)流閥加載調(diào)定活塞運(yùn)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)加載缸無節(jié)流閥節(jié)流閥開度壓 力時(shí) 間速 度桿腔壓力前壓力后壓力A0P（MPa）T(s)V(mm/s)P5(MPa)P1(MPa)P3(MPa)小0.511.522.5中0.511.522.5大0.511.522.52、回油路節(jié)流閥調(diào)速回路將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表32中。特性曲線：畫出速度負(fù)載特性曲線V=f(P5)在方格紙上。系統(tǒng)壓力PA=4MPa，活塞行程L=200mm。表32 油溫= （）節(jié)流閥加載調(diào)定活塞運(yùn)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)加載缸無節(jié)流閥節(jié)流閥開 度壓 力時(shí) 間速 度桿腔壓力前壓力后壓力A0P（MPa）t(s)V(mm/s)P5(MPa)P4(MPa)P6(MPa)小0.511.522.5中0.511.522.5大0.51 1.5 2 2.53、旁油路節(jié)流閥調(diào)速回路將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表33中特性曲線：在