流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)一：液阻特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證油液經(jīng)細(xì)長孔、薄壁孔時(shí)的液阻特性指數(shù)是否符合理論值；2. 通過實(shí)驗(yàn)獲得感性認(rèn)識(shí)，建立對(duì)于理論分析所獲結(jié)論的信心，進(jìn)而了解到油液流經(jīng)任何形式的液阻都有符合理論值的液阻特性指數(shù)。深入地理解液阻特性，合理設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于提高系統(tǒng)效率、避免溫升有著重要意義。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及說明實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是：測定細(xì)長孔、薄壁孔的液阻特性，繪制壓力流量曲線。 說明如下： 油液流經(jīng)被測液阻時(shí)產(chǎn)生的壓力損失和流量之間有著如下關(guān)系： 式中： 液阻特性指數(shù)； 液阻兩端壓差R 液阻，與通流面積、形狀及油液性質(zhì)和流態(tài)有關(guān) 細(xì)長孔：L = 285 mm，d = 2 mm 薄壁孔：L =

2、0.3 mm，d = 2.6 mm，L d/2分別令被測液阻通過流量為2 L/min，3 L/min，或其它數(shù)值，測得相應(yīng)的壓差，理論計(jì)算和簡單的推導(dǎo)過程如下：，等式兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)：， 則有：三、 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖及實(shí)現(xiàn)方法1. 所需的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1.1所示：圖1 .1 液阻特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖 這個(gè)系統(tǒng)需要在具體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。2. 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡介 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一套多功能液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，圖1.2所示為薄壁孔液阻特性實(shí)驗(yàn)所用的液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)照片，圖中橙色細(xì)管部分為被測薄壁孔液阻裝置，兩端的壓力表用于測量液阻兩端壓差。圖1.3為該平臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖照片，要實(shí)現(xiàn)薄壁孔液阻特性實(shí)驗(yàn)，需要調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面板上的一

3、系列開關(guān)，本實(shí)驗(yàn)用液壓泵1，打開針閥開關(guān)8（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至極限位置），關(guān)閉針閥開關(guān)9、10（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至極限位置）即可，用調(diào)速閥5進(jìn)行調(diào)速，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)速閥手柄，流量增加，溢流閥3用于調(diào)定系統(tǒng)壓力，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)溢流閥手柄，壓力增加。圖1.4為細(xì)長管液阻實(shí)驗(yàn)所用的液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。橙色細(xì)管部分為被測細(xì)長管液阻裝置，同樣安裝了兩塊壓力表，用來測液阻兩端壓差。圖1.5所示為該平臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖，要實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，同樣需要調(diào)整一些開關(guān)。本實(shí)驗(yàn)用液壓泵1，打開開關(guān)9，關(guān)閉開關(guān)10即可。用調(diào)速閥7調(diào)節(jié)流量，用法如上述，溢流閥5用于調(diào)定系統(tǒng)壓力，用法如上述。圖1.2 薄壁孔液阻實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)圖1.3 薄壁孔液阻實(shí)

4、驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)液壓原理圖圖1.4 細(xì)長孔液阻實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)局部照片圖1.5 細(xì)長孔液阻實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)液壓原理圖四、 實(shí)驗(yàn)方法與步驟1. 啟動(dòng)油泵，用溢流閥調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)壓力，使P1讀數(shù)為34MPa；2. 用調(diào)速閥調(diào)節(jié)被測液阻的流量，其值在1L/min4L/min范圍內(nèi)，油液溫度在2026之間。流量的調(diào)節(jié)需要調(diào)速閥與溢流閥配合進(jìn)行，為操作簡便計(jì)，往往溢流閥的設(shè)定值較高，在調(diào)速閥調(diào)節(jié)流量過程中，不再調(diào)節(jié)溢流閥，而使泵出口壓力保持基本恒定。壓力值通過壓力表讀取，至于流量，需要在浮子流量計(jì)上讀取金屬浮子上邊沿對(duì)應(yīng)的透明殼體上的刻度，代入“流量計(jì)標(biāo)定曲線”后獲得單位為L/min的流量值。流量計(jì)照片如圖6所

5、示，圖7所示為其中一臺(tái)流量計(jì)的標(biāo)定曲線和數(shù)表。圖6 流量計(jì)照片圖7 薄壁孔實(shí)驗(yàn)用流量計(jì)標(biāo)定圖表3. 調(diào)節(jié)流量值，測得相應(yīng)的壓差，可以用描點(diǎn)法畫壓力流量曲線，取其中兩套數(shù)值，代入公式，即可計(jì)算出被測液阻的液阻系數(shù)。細(xì)長孔實(shí)驗(yàn)：，實(shí)驗(yàn)數(shù)值應(yīng)接近此值；薄壁孔實(shí)驗(yàn)：，實(shí)驗(yàn)數(shù)值應(yīng)接近此值；以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的幾何意義是：細(xì)長孔逐點(diǎn)測得的曲線接近直線，薄壁孔逐點(diǎn)測得的曲線接近拋物線。由于流量計(jì)標(biāo)定是在油液溫度24條件下進(jìn)行的，為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)值的準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量保證油液溫度接近24。五、 實(shí)驗(yàn)要求1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的、，驗(yàn)算出被測液阻的液阻特性指數(shù)；2. 獲得一批、實(shí)驗(yàn)數(shù)值，用描點(diǎn)法繪制曲線，由曲線形狀判斷被測液

6、阻的性質(zhì)。3. 分析實(shí)驗(yàn)值和理論值誤差產(chǎn)生的原因。4. 對(duì)比轉(zhuǎn)子流量計(jì)與齒輪馬達(dá)流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較同一流量條件下，進(jìn)、出口壓力實(shí)驗(yàn)值，分析誤差產(chǎn)生的原因。表1-1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表流量(L/min)進(jìn)口壓力P2（MPa)出口壓力P3（MPa）壓差（MPa）1細(xì)長孔12342薄壁孔1234六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（如篇幅不夠，可另加頁）貼圖頁實(shí)驗(yàn)二：液壓泵實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庖簤罕玫闹饕阅?，掌握液壓泵的?shí)驗(yàn)原理及測試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測試定量葉片泵和限壓式變量泵的壓力流量特性，并繪出其特性曲線，計(jì)算出該泵在額定壓力下的容積效率（一點(diǎn)）。三、實(shí)驗(yàn)原理圖圖2.1 定量泵實(shí)驗(yàn)原理圖圖2.2 變量泵實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)

7、驗(yàn)步驟1、定量泵實(shí)驗(yàn)（中間實(shí)驗(yàn)臺(tái)）：（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：開始實(shí)驗(yàn)前順時(shí)針關(guān)閉開關(guān)9、11，逆時(shí)針打開開關(guān)10。松開溢流閥6和節(jié)流閥8，啟動(dòng)泵2（定量泵）?？者\(yùn)轉(zhuǎn)約一分鐘；（2）系統(tǒng)安全壓力設(shè)定：調(diào)節(jié)溢流閥6，配合調(diào)節(jié)節(jié)流閥8，使壓力表P4的讀數(shù)為7MPa，該壓力即為系統(tǒng)安全壓力。（3）全部松開節(jié)流閥8，卸下壓力，此時(shí)壓力表P4的讀數(shù)降至最低點(diǎn)，記下這點(diǎn)的壓力表P4的讀數(shù)P值和流量計(jì)讀數(shù)Q值；（4）逆時(shí)針調(diào)節(jié)節(jié)流閥8，逐步給定量泵加載，每次加1MPa，直到6.3MPa（泵的額定壓力）為止，記錄每次的P值和Q值，并填入下面的表格中。松開節(jié)流閥8和溢流閥6，關(guān)閉泵2。（5）根據(jù)記錄的P、Q值，用坐標(biāo)紙繪

8、出P-Q特性曲線；（6）計(jì)算額定壓力下的容積效率和泵的最大輸出功率（額定壓力下的壓力和流量的乘積）。安全注意事項(xiàng)：啟動(dòng)泵之前，一定要將溢流閥6處于打開狀態(tài)。2、變量泵實(shí)驗(yàn)（左側(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)）（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：開始實(shí)驗(yàn)前順時(shí)針關(guān)閉開關(guān)8、10，逆時(shí)針打開開關(guān)9。松開溢流閥3和節(jié)流閥4，啟動(dòng)泵1（變量泵）?？者\(yùn)轉(zhuǎn)約一分鐘；（2）系統(tǒng)安全壓力設(shè)定：調(diào)節(jié)溢流閥3，配合調(diào)節(jié)節(jié)流閥4，當(dāng)壓力表P2的讀數(shù)達(dá)到6.3MPa且流量突然下降后，繼續(xù)調(diào)節(jié)溢流閥3半圈，該壓力即為系統(tǒng)安全壓力。（3）全部松開節(jié)流閥4，卸下壓力，此時(shí)壓力表P2的讀數(shù)降至最低點(diǎn)，記下這點(diǎn)的壓力表P2的讀數(shù)P值和流量計(jì)讀數(shù)Q值；（4）逆時(shí)針調(diào)節(jié)節(jié)流

9、閥4，逐步給變量泵加載，每次加1MPa，到5MPa，然后每次加載0.2PMPa，直到6.3MPa（泵的額定壓力）為止，記錄每次的P值和Q值，并填入下面的表格中。松開節(jié)流閥4和溢流閥3，關(guān)閉泵1。（5）根據(jù)記錄的P、Q值，用坐標(biāo)紙繪出P-Q特性曲線；（6）計(jì)算全流量工作壓力下的容積效率和泵的最大輸出功率（全流量壓力下的壓力和流量的乘積）。安全注意事項(xiàng)：啟動(dòng)泵之前，一定要將溢流閥3處于打開狀態(tài)。表2-1定量泵實(shí)驗(yàn)記錄表出口壓力P（MPa）實(shí)際流量Q實(shí)理論流量Q理容積效率V泵輸出功率表2-2變量泵實(shí)驗(yàn)記錄表出口壓力P（MPa）實(shí)際流量Q實(shí)理論流量Q理容積效率V泵輸出功率五、實(shí)驗(yàn)要求1、根據(jù)測出的P、

10、Q值畫出壓力流量曲線；2、根據(jù)壓力流量曲線畫出容積效率曲線；3、根據(jù)壓力流量曲線畫出泵的輸出功率曲線。六、實(shí)驗(yàn)分析1、液壓泵容積效率大小反映泵的什么性能？2、影響液壓泵容積效率的因素有哪些？3、為什么變量泵加載到一定壓力，流量會(huì)急劇變化，試用變量泵的工作原理說明之。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（如預(yù)留篇幅不夠，可另加頁）貼圖頁實(shí)驗(yàn)三：節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 測量調(diào)速閥、節(jié)流閥的速度負(fù)載特性。2、 加深對(duì)進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流調(diào)速回路的認(rèn)識(shí)。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括調(diào)速閥調(diào)速特性和節(jié)流閥調(diào)速特性。1、 測定液壓缸進(jìn)口節(jié)流調(diào)速閥和出口節(jié)流節(jié)流閥各自的速度負(fù)載特性。2、 了解靜態(tài)液壓加載方法（差動(dòng)加載）和光電開關(guān)測速

11、方法。三、 實(shí)驗(yàn)原理圖圖3.1 節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖四、 實(shí)驗(yàn)方法與步驟由于三個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)液壓回路略有不同，實(shí)驗(yàn)步驟分別敘述如下：中間實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：（一） 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備 注：開關(guān)元件，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄到極限位置為打開，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄到極限位置為關(guān)閉；節(jié)流閥元件，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕到極限位置為關(guān)閉，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄到極限位置為打開1、 打開開關(guān)9，關(guān)閉開關(guān)10、11和節(jié)流閥8。2、 松開溢流閥5、6，調(diào)速閥14、節(jié)流閥15調(diào)至開口最大狀態(tài)（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄到極限位置），啟動(dòng)液壓泵1、泵2。3、 調(diào)節(jié)溢流閥6，使壓力表P4的讀數(shù)為2MPa。將溢流閥5完全打開，使得壓力表P1的讀數(shù)為最低。4、 撥動(dòng)電磁換向閥16開關(guān)

12、，使工作缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)數(shù)次以排出工作缸內(nèi)空氣。（二）進(jìn)口調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)1、保持節(jié)流閥15開口為最大狀態(tài)，適當(dāng)調(diào)節(jié)調(diào)速閥14的開口，撥動(dòng)換向閥16的開關(guān)，使工作缸運(yùn)動(dòng)，當(dāng)光電計(jì)數(shù)器顯示值大約為120時(shí)，該狀態(tài)即為調(diào)速閥的固定開口狀態(tài)。2、撥動(dòng)換向閥16的開關(guān)，使工作缸工作，在運(yùn)動(dòng)過程中讀出壓力表P4、P6的數(shù)值，運(yùn)動(dòng)停止后記下光電讀數(shù)器的讀數(shù)，該讀數(shù)除以50即為負(fù)載為零時(shí)工作缸運(yùn)動(dòng)100mm所用時(shí)間，據(jù)此得到運(yùn)動(dòng)速度。3、撥動(dòng)換向閥16開關(guān)，使工作缸回程。調(diào)節(jié)溢流閥5，使壓力表P1的讀數(shù)為適當(dāng)值（如0.5MPa），記錄該載荷下工作缸運(yùn)動(dòng)過程中的壓力表P6、P7值，運(yùn)動(dòng)停止后記錄時(shí)間。4、重復(fù)步驟

13、3的操作，逐漸增加負(fù)載壓力，直到工作缸不能動(dòng)為止。5、松開溢流閥5，使壓力表P1讀數(shù)降為最小值。6、整理紀(jì)錄值，繪出進(jìn)口調(diào)速閥的速度負(fù)載特性曲線。（三）出口節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)1、將調(diào)速閥14完全松開（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕到極限位置），調(diào)節(jié)調(diào)速閥15的開口，使光電計(jì)數(shù)器的讀數(shù)大約為120。2、重復(fù)進(jìn)口節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)的2、3、4、5步驟，實(shí)驗(yàn)中記錄壓力表P8、P1壓力值和光電計(jì)數(shù)器的讀數(shù)。3、整理紀(jì)錄值，繪出出口節(jié)流閥的速度負(fù)載特性曲線。*實(shí)驗(yàn)技巧提示：1）在完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備后，進(jìn)行節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)之前，即先找實(shí)驗(yàn)曲線特征點(diǎn)使工作缸不能移動(dòng)的最低壓力，也即最大負(fù)載壓力，約為3MPa左右。2)對(duì)于進(jìn)口調(diào)速閥調(diào)速實(shí)驗(yàn)

14、，還應(yīng)找到第二個(gè)特征點(diǎn)即特性曲線拐點(diǎn)。在拐點(diǎn)附近及之后測試點(diǎn)要密集些。3）對(duì)于出口節(jié)流閥調(diào)速實(shí)驗(yàn)，只需在最低負(fù)載壓力最高負(fù)載壓力之間平均分配測試點(diǎn)即可。左側(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（一）實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備1、關(guān)閉開關(guān)7、9、10和節(jié)流閥4。2、松開溢流閥3、6，調(diào)速閥14、節(jié)流閥15（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕到極限位置）。啟動(dòng)液壓泵1、泵2。3、調(diào)節(jié)溢流閥6，使壓力表P3的讀數(shù)為2MPa。將溢流閥5完全打開，使得壓力表P2的讀數(shù)為最低。4、撥動(dòng)轉(zhuǎn)向閥16開關(guān)，使工作缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)數(shù)次以排出工作缸內(nèi)空氣。（二）進(jìn)口調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)1、保持節(jié)流閥15開口為最大狀態(tài)，調(diào)節(jié)調(diào)速閥14的開口，撥動(dòng)電磁換向閥16的開關(guān)，使工作缸運(yùn)動(dòng)，當(dāng)光電

15、計(jì)數(shù)器顯示值大約為120時(shí)，該狀態(tài)即為調(diào)速閥的固定開口狀態(tài)。2、撥動(dòng)換向閥16的開關(guān)，使工作缸工作，在運(yùn)動(dòng)過程中讀出壓力表P3、的數(shù)值（表P6新壓力閥壓力無法引出，讀數(shù)為零，不記），運(yùn)動(dòng)停止后記下光電讀數(shù)器的讀數(shù)，該讀數(shù)除以50即為負(fù)載為零時(shí)工作缸運(yùn)動(dòng)100mm所用時(shí)間，據(jù)此得到運(yùn)動(dòng)速度。3、撥動(dòng)換向閥16開關(guān)，使工作缸回程。調(diào)節(jié)溢流閥3，使壓力表P2的讀數(shù)為適當(dāng)值（如0.5MPa），記錄該載荷下工作缸運(yùn)動(dòng)過程中的壓力表P6、P7值，運(yùn)動(dòng)停止后記錄時(shí)間。4、重復(fù)步驟3的操作，逐漸增加負(fù)載壓力，直到工作缸不能移動(dòng)為止。5、松開溢流閥3，使壓力表P2讀數(shù)降為最小值。6、整理紀(jì)錄值，繪出進(jìn)口調(diào)速閥的

16、速度負(fù)載特性曲線。（三）出口節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)1、將調(diào)速閥14完全松開，調(diào)節(jié)節(jié)流閥15的開口，使光電計(jì)數(shù)器的讀數(shù)大約為120。2、重復(fù)進(jìn)口節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)的2、3、4、5步驟，實(shí)驗(yàn)中記錄壓力表P8、P2壓力值和光電計(jì)數(shù)器的讀數(shù)。3、整理紀(jì)錄值，繪出出口節(jié)流閥的速度負(fù)載特性曲線。*實(shí)驗(yàn)技巧提示：如前所述。右側(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：（一）實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備1、打開開關(guān)9，關(guān)閉開關(guān)7、8和節(jié)流閥4。2、松開溢流閥3、5，調(diào)速閥14、節(jié)流閥15（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄到極限位置），啟動(dòng)液壓泵1、泵2。3、調(diào)節(jié)溢流閥3，使壓力表P1的讀數(shù)為2MPa。將溢流閥5完全打開，使得壓力表P3的讀數(shù)為最低。4、撥動(dòng)電磁換向閥16開關(guān)，使工作缸往

17、復(fù)運(yùn)動(dòng)數(shù)次以排出工作缸內(nèi)空氣。（二）進(jìn)口調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)1、保持節(jié)流閥15開口為最大狀態(tài)，調(diào)節(jié)調(diào)速閥14的開口，撥動(dòng)換向閥16的開關(guān)，使工作缸運(yùn)動(dòng)，當(dāng)光電計(jì)數(shù)器顯示值大約為120時(shí)，該狀態(tài)即為調(diào)速閥的固定開口狀態(tài)。2、撥動(dòng)換向閥16的開關(guān)，使工作缸工作，在運(yùn)動(dòng)過程中讀出壓力表P1、P6的數(shù)值，運(yùn)動(dòng)停止后記下光電讀數(shù)器的讀數(shù)，該讀數(shù)除以50即為負(fù)載為零時(shí)工作缸運(yùn)動(dòng)100mm所用時(shí)間，據(jù)此得到運(yùn)動(dòng)速度。3、撥動(dòng)換向閥16開關(guān)，使工作缸回程。調(diào)節(jié)溢流閥5，使壓力表P3的讀數(shù)為適當(dāng)值（如0.5MPa），記錄該載荷下工作缸運(yùn)動(dòng)過程中的壓力表P6、P7值，運(yùn)動(dòng)停止后記錄時(shí)間。4、重復(fù)步驟3的操作，逐漸增加負(fù)載壓力，直到工作缸不能移動(dòng)為止。5、松開溢流閥5，使壓力表P3讀數(shù)降為最小值。6、整理紀(jì)錄值，繪出進(jìn)口調(diào)速閥的速度負(fù)載特性曲線。（三）出口節(jié)流閥調(diào)速實(shí)驗(yàn)1、將調(diào)速閥14完全松開，調(diào)節(jié)調(diào)速閥15的開口，使光電計(jì)數(shù)器的讀數(shù)大約為120。2、重復(fù)進(jìn)口節(jié)流調(diào)速實(shí)驗(yàn)的2、3、4、5步驟，實(shí)驗(yàn)中記錄壓力表P8、P3壓力值和光電計(jì)數(shù)器的讀數(shù)。3、