液壓傳動與控制教學實驗指導書

1、液壓傳動與控制課程實驗指導書中國石油大學（北京） 機械與儲運工程學院2013年8月festo液壓實驗臺是一個快速拆裝實驗臺，實驗時應注意：1、接通油管時，應將手中的油管中心線以準液壓閥接口的中心線，稍加用力即可插入；2、拆卸油管時，一只手扶穩(wěn)油管，另一只手握住油管的前端滾花部分，向后稍用力即可拔出；3、液壓閥的接口在其相應位置都有標注，個別閥的標注不清楚，請仔細辨認；4、實驗完成后，先將回路壓力調零，再拆卸油管。實驗一 定量液壓泵的性能實驗一、實驗目的1了解定量液壓泵壓力建立過程，并掌握液壓泵的主要性能；2學會測量液壓泵的壓力、流量的方法。二、實驗儀器定量液壓泵，壓力表，開關閥，流量計，油管，

2、電壓表（萬用表）三、實驗內容1測定液壓泵的流量與壓力的關系；2繪制流量壓力特性曲線，。四、實驗步驟和方法液壓泵性能實驗原理圖如圖2-1所示。連接好液壓回路，啟動液壓泵至工作壓力60bar，將開關閥完全開啟。實驗時將開關閥慢慢關閉，作為液壓泵的工作負載，邊調整邊在壓力表p2上讀取壓力值15bar，通過流量表lc記錄實驗數值。緩慢打開開關閥，從15bar開始逐漸調整液壓回路壓力值至50bar，每隔5bar記錄流量表讀數，并計算相應流量值。系統最大壓力值不會超過60bar，此值由液壓泵的溢流閥限定。圖1-1 液壓泵性能實驗原理圖系統壓力p（bar）1525354045505255557.560電壓表

3、讀數（v）2.312.282.272.252.242.201.891.000.300.00流量q（l/min）五、實驗注意事項1啟動液壓泵前，先熟悉液壓實驗臺上各元件的功能，特別注意各閥開關的使用方法；2液壓泵性能實驗時，輸出壓力是自變量，因此，當調定某一壓力值且穩(wěn)定后，方可測取與之對應的值；3使用開關閥升壓或降壓時，要緩慢地調節(jié)旋鈕，否則易使壓力表在突然的超程壓力下而損壞；4為了提高實驗的準確度，實驗應在油溫基本穩(wěn)定后進行。所以，應先使液壓泵在較高的工作壓力下運轉一段時間，使油箱內的油溫稍有升高；5實驗完畢后，應將開關閥的旋鈕調到全開位置，打開液壓泵自帶溢流閥的卸荷開關，將液壓回路泄壓。最后

4、關閉電源，拉下電閘，將實驗場所清理干凈。六、實驗報告內容1依據實測記錄及計算結果填寫到實驗表格；2繪制流量壓力特性曲線；3分析實驗結果。七、思考題1本實驗使用的液壓泵的主要結構組成和元件功能？實驗二 液壓控制閥的性能實驗一、實驗目的1了解液壓閥在系統中的作用及其調整方法；2測定節(jié)流閥流量特性；3了解調速閥、溢流閥的特性； 4熟悉對液壓閥進行實驗的方法。二、實驗儀器液壓泵，節(jié)流閥，二級調速閥，先導式溢流閥，壓力表，開關閥，流量計，油管，電壓表（萬用表）三、實驗內容1節(jié)流閥流量壓差特性實驗；2調速閥流量壓差特性觀察；3溢流閥的調整及特性觀察。四、實驗步驟和方法1節(jié)流閥流量壓差特性實驗按圖2-1實驗

5、原理圖連接好液壓回路，啟動液壓泵至工作壓力60bar。實驗時調整好節(jié)流閥l開口量，用溢流閥y1調節(jié)節(jié)流閥前的壓力，由壓力表p2讀出，其閥后壓力由壓力表p3讀出。在每一種壓力差下測量通過節(jié)流閥的流量q，共測57點。流量的測量方法見液壓泵性能實驗。圖2-1 節(jié)流閥流量特性實驗原理圖實驗數據處理：（a）求節(jié)流閥流量特性方程式的系數k和指數。油液流經節(jié)流閥口時，其流量壓力特性公式：式中：與閥口過流斷面面積、閥口形狀和油液性質等有關的系數； 與閥口過流斷面形狀有關的指數。由于與過流斷面面積有關，即開口量變化時也變化，因此，須將節(jié)流閥的旋鈕調整到一定值時進行實驗。（b）將流量特性方程式取對數上述是一個直線

6、方程，如圖2-2所示。是直線的斜率（），k為時的q值。圖2-2 流量公式雙對數坐標曲線2調速閥流量壓差特性觀察實驗按圖2-3實驗原理圖連接好液壓回路，打開調速閥，用溢流閥y1調整調速閥q的閥前壓力，觀察節(jié)流閥兩端的壓力差及通過調速閥q的流量是否變化。調速閥中的差壓式減壓閥的作用是穩(wěn)定節(jié)流閥兩端壓差不變，從而穩(wěn)定流量不變。圖2-3 調速閥性能實驗原理圖3溢流閥的調整及特性觀察實驗。按圖2-4實驗原理圖連接好液壓回路，先將開關閥關閉并完全打開溢流閥y2，接通液壓泵，在調節(jié)溢流閥y2逐漸關閉，同時監(jiān)測壓力表p2，使其壓力調至50bar。充分開啟開關閥，通過逐漸關閉的方法，逐漸調整液壓回路壓力值至50

7、bar，注意觀察溢流閥y2的開啟壓力p1，溢流量剛要明顯增大時的壓力p2?？蓞⒖紝嶒灡砀裼涗浟髁勘碜x數，并計算相應流量值，繪制特性曲線。系統壓力p（bar）32.53537.54042.54547.550電壓表讀數（v）流量q（l/min）先導式溢流閥的流量特性如圖2-5所示，溢流閥正常工作時，要求有一定的最小溢流量，因而工作壓力大致在p2與pn之間。調壓偏差pn -p1數值的大小，可代表溢流閥的定壓能力。工作壓力為pn時全部溢流，起安全作用。 圖2-4 溢流閥性能實驗原理圖 圖2-5 溢流閥特性曲線五、實驗注意事項1啟動液壓泵前，先熟悉液壓實驗臺上各元件的功能，特別注意各閥開關的使用方法；2

8、液壓泵性能實驗時，輸出壓力是自變量，因此，當調定某一壓力值且穩(wěn)定后，方可測取與之對應的值；3使用開關閥升壓或降壓時，要緩慢地調節(jié)旋鈕，否則易使壓力表在突然的超程壓力下而損壞；4為了提高實驗的準確度，實驗應在油溫基本穩(wěn)定后進行。所以，應先使液壓泵在較高的工作壓力下運轉一段時間，使油箱內的油溫稍有升高；5實驗完畢后，應將開關閥的旋鈕調到全開位置，打開液壓泵自帶溢流閥的卸荷開關，將液壓回路泄壓。最后關閉電源，拉下電閘，將實驗場所清理干凈。六、實驗報告內容1在雙對數坐標紙上繪制節(jié)流閥的流量壓差特性曲線；2求出被測試節(jié)流閥的流量系數和流量指數；3實驗結果分析及觀察實驗后的結論。七、思考題1為什么要將開關

9、閥關閉來調整溢流閥的工作壓力?2若將溢流閥調整為1mpa,當將此閥用作安全閥或溢流閥時，系統工作壓力各是多少？3怎么才能保證通過節(jié)流閥的流量穩(wěn)定不變？實驗三、節(jié)流調速系統實驗 液壓系統的優(yōu)點之一就是能方便地實現無級調速。調速問題是機床液壓系統的核心問題。在液壓系統中，執(zhí)行元件的速度是由供給執(zhí)行元件的液體流量和作用在執(zhí)行元件（如工作缸活塞）上的有效工作面積來決定的。由于執(zhí)行元件的有效工作面積在系統運行過程中無法改變，因此，為了控制執(zhí)行元件的運動速度，一般只能通過改變輸入液壓缸流量的辦法來實現。通常，改變輸入執(zhí)行元件流量來達到使執(zhí)行元件改變運動速度有兩種辦法：一種是采用定量泵，由節(jié)流元件來調節(jié)輸入

10、執(zhí)行元件的流量；另一種是采用變量泵，靠調節(jié)泵的每轉排量來調節(jié)對執(zhí)行元件的輸入流量。前者稱為節(jié)流調速，后者稱為容積調速。一、實驗目的1學會使用節(jié)流閥、溢流閥、二位四通電磁換向閥、液壓缸等液壓元器件來設計進（回）油節(jié)流調速回路，加深對所學知識的理解與掌握；2進一步理解節(jié)流閥的工作原理、基本結構和它在液壓回路中的應用；3通過實驗了解利用進（回）油節(jié)流調速回路控制液壓系統中執(zhí)行元件運動速度的有效性及其這種回路的優(yōu)、缺點；4掌握兩種節(jié)流調速回路的調速性能、特點及不同之處，加深對采用節(jié)流閥與采用調速閥的節(jié)流調速回路性能的理解。二、實驗儀器液壓泵，壓力表，節(jié)流閥，調速閥，單向閥，溢流閥，二位四通電磁換向閥，

11、三通接頭，油管。三、實驗內容 分別設計進、回油節(jié)流調速回路，在液壓傳動實驗臺上安裝、連接并調試使回路運行，利用實驗數據（計算各種節(jié)流閥通流面積所對應的活塞運動速度，或利用所記錄的活塞運動速度反求與之相對應的節(jié)流閥的通流面積）近似畫出進、回油節(jié)流調速回路的速度-負載特性曲線。四、實驗步驟和方法根據已學過的有關液壓回路的基本知識，利用節(jié)流閥或調速閥、溢流閥等液壓元器件設計進、回油節(jié)流調速回路，在液壓傳動實驗臺上實現所設計回路的安裝、連接及調試，進行系統的運行，調節(jié)節(jié)流閥或調速閥通流面積，即控制節(jié)流口的大小以調節(jié)回路中工作液壓缸活塞的運動速度，利用速度傳感器檢測工作液壓缸活塞的運動速度（根據節(jié)流閥或

12、調速閥通流面積調節(jié)旋鈕的調節(jié)量推算該通流面積的大小），利用上述實驗數據和計算結果，繪制本回油節(jié)流調速回路的速度-負載特性曲線。圖3-1 回油節(jié)流調速回路實驗原理圖1.設計利用節(jié)流閥或調速閥的進、回油節(jié)流調速回路；2.檢查實驗臺上搭建的液壓回路是否正確，各接管連接部分是否插接牢固，確定無誤則接通電源，將換向閥插座與二位四通電磁換向閥進行連接，啟動電氣控制面板上的開關；3.旋轉液壓泵開關，調節(jié)液壓泵的轉速使壓力表達到預定壓力，將回路中的節(jié)流閥或調速閥調節(jié)旋鈕調至較小位置（使通流面積盡可能?。┻M行該回路實驗的預運行；4.緩慢調節(jié)節(jié)流閥或調速閥調節(jié)旋鈕，以使節(jié)流口逐漸增大（其調節(jié)量以速度傳感器的測速精

13、度相適應），測定并記錄工作液壓缸活塞的運動速度以及調節(jié)量；5.利用所記錄的實驗數據，通過計算和整理繪制進油節(jié)流調速回路的速度-負載特性曲線；6.進行實驗分析，并完成實驗報告。五、實驗報告內容1敘述進、回油節(jié)流調速過程及工作原理；2簡述進油節(jié)流調速回路與回油節(jié)流調速回路的相同點和不同點，并分析為什么？3思考：采用調速閥的節(jié)流調速回路有哪些優(yōu)點？4思考：進油節(jié)流調速和回油節(jié)流調速回路中泵的泄漏對執(zhí)行元件的運動速度有無影響？為什么？液壓缸的泄漏對速度有無影響？實驗四、壓力控制回路實驗壓力控制回路是液壓傳動系統中最基本、最重要的控制回路之一。用壓力控制閥或其它液壓元件來控制（調節(jié)）整個系統或局部支路中

14、的油液壓力，以滿足工作負載對執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達）輸出力或轉矩的要求，防止系統過載以及減少能量損耗。壓力控制回路包括：調壓回路、減壓回路、增壓回路、保壓回路、卸荷回路及平衡回路等多種回路。一、實驗目的1進一步認識和理解溢流閥的工作原理、基本結構，主要性能及其在液壓回路中的作用。2通過實驗了解溢流閥的調壓偏差、調壓范圍等靜態(tài)特性指標以及這些參數在實際應用時的真實意義。3掌握二級壓力控制回路的工作原理及其全部控制過程；認識二級壓力控制回路中，高、低壓溢流閥在系統工作過程中各自的作用（高壓溢流閥控制系統的最高壓力，低壓溢流閥所調壓力基本是由于克服運動部件的自重和摩擦阻力）。4通過實驗驗證學過的

15、理論知識的實踐性，同時檢驗自己所設計液壓回路的正確性，培養(yǎng)將理論與實踐相結合的能力。二、實驗儀器壓力表，溢流閥，雙作用液壓缸，二位四通換向閥，分油塊，三通接頭，油管。三、實驗內容設計利用兩個先導式溢流閥所實現的二級壓力控制回路。在festo液壓實驗臺上進行安裝、接通系統回路并調試系統工作。調節(jié)高、低壓溢流閥的控制壓力值，以滿足液壓缸所需工作壓力和返程壓力。四、實驗步驟和方法按圖4-1實驗原理圖連接好液壓回路，調壓回路中的二級壓力控制回路(雙壓回路)，根據溢流閥在定量泵供油系統中可使泵或局部支路保持恒壓的作用，在系統設定壓力范圍內，將兩個溢流閥分別設置在液壓泵的出口和工作液壓缸的返程（非工作行程）回路上，通過二位四通換向閥可以控制工作液壓缸在往復行程中獲得不同壓力。（1）按照系統圖組裝二級壓力控制回路，或檢查實驗臺上搭建的液壓回路是否正確（各界管連接部分是否插接牢固）。（2）接通電源，啟動二位四通換向閥。（3）調節(jié)液壓泵的轉速使壓力表達到預定壓力，開始液壓系統的運轉實驗，并記錄系統中所有運行參數值。（4）調節(jié)工作缸壓力控制系統的壓力（調節(jié)溢流閥的調壓旋鈕），使工作缸活塞桿頂出壓力大于回程壓力。圖4-1 二級壓力控制回路實驗原理圖二級壓力控制回路，可以為機床或某些液壓傳動機械在工作過程的各個階段提供所需要的不同壓力。如活塞上升與下降過程中需要不同的壓力，這時就要