液壓與氣壓傳動實驗

1、液壓與氣壓傳動實驗實驗一 油泵性能一、實驗?zāi)康?、通過實驗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、噪聲、油壓脈動和油溫變化等。二、實驗內(nèi)容1、油泵的流量特性油泵運轉(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，是指它的實際流量Q與理論流量Q0之比，即：式中：Q可通過油

2、泵的轉(zhuǎn)速和油泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)計算。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)速在實驗中，為便于計算，用油泵工作壓力為零時的實際流量Qk（空載流量）來代替理論流量Q0，所以由于油泵的實際流量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油泵實際流量(Lmin)；NR1

3、04.7Mn(kw)，M電機輸出扭矩(Nm)，n電機轉(zhuǎn)速(rpm)。由預(yù)先測出的電機輸入功率N與電機總效率的關(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的輸入功率，然后根據(jù)電機效率曲線查出電機總效率，就可以計算出電機輸出功率，這也就是油泵的輸入功率NR。即NR = Ndc = NdR所以電機效率曲線如圖11圖11 電機效率曲線三、實驗裝置和作用液壓原理圖見圖12中油泵性能實驗部分。圖1-2 節(jié)流調(diào)速性能、油泵性能與溢流閥靜動態(tài)實驗液壓原理圖油泵18動力源，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;流量計指示油泵流出流量的容積(1

4、0Lr)，秒表配合流量計測定流量。四、實驗步驟在本實驗中，可測得油泵的三個主要指標(biāo)：油泵的流量特性、容積效率和總效率。1、空載起動油泵在其運轉(zhuǎn)一段時間后，當(dāng)油溫不再上升時，便可進行實驗。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，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為一個測點，共測8個測點，第8個測點壓力為0.5MP，分別記下每個測點的壓力、流過一定容積油液的時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(此時壓力可能不為零，為什么?)5、調(diào)節(jié)節(jié)流閥10，使壓

5、力從0.5MPa到4MPa，方法同實驗步驟3。此過程為加載過程。6、實驗完畢，溢流閥全部打開，壓力表開關(guān)置“0”位，停車。注意：實驗步驟3和5的數(shù)據(jù)取平均值，即為所測得數(shù)據(jù)。五、實驗數(shù)據(jù)和曲線1、實驗數(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、分析和討論實驗結(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）電機輸入功率Nd

6、R(kw)電機效率電機輸出功率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在實驗中起什么作用?2、實驗中節(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。)實驗二 溢流閥性能一、實驗?zāi)康?1、通過實驗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、實驗內(nèi)容1、溢流閥的啟閉特性和調(diào)壓偏差溢

7、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，溢流閥就已經(jīng)開啟，我們稱溢流閥剛剛開啟時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，即實驗時，當(dāng)被測閥通過試驗流量為理論流量的1溢流量時的系統(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、溢流閥的動態(tài)特性溢流量突然變化時，溢流閥所控的壓力隨時間變化的過渡過程，如圖2-I。圖2-1 溢流閥的動態(tài)特性(階躍響應(yīng))曲線壓力回升時間是從開始升壓至調(diào)定壓力Pt穩(wěn)定時的時間。卸荷時間t2是從調(diào)定壓力Pt開始卸荷至壓力穩(wěn)定的時間。壓力超調(diào)量是最大峰值壓力與調(diào)定壓力Pt之差。即而壓力超調(diào)

8、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的壓力值。卸荷壓力：溢流閥遠(yuǎn)控口接油箱時的壓力值。關(guān)閉泄漏量：溢流閥調(diào)壓旋鈕擰緊時，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、實驗原理與器材液壓原理圖見圖1-2中溢流閥性能實驗部分油泵18動力源；溢流閥11調(diào)節(jié)實驗回路壓力；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、秒表配合流量計或量筒測定流量。溢流閥的動態(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態(tài)應(yīng)變儀壓力傳感器通用示波器圖2-2 溢流閥動態(tài)特性實驗儀器連接框圖BPR-2100型電阻式壓力傳感器一個；Y6D3A型動態(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、實驗步驟1、溢流閥的啟閉特性和調(diào)壓偏差空載起動，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122的壓力為

10、4MPa，此壓力為調(diào)定壓力Pt。用流量計和秒表測定流量，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，同時注意流量計指針，當(dāng)流量計指針走動非常慢時(幾乎看不出走動時使換向閥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，用量筒和秒表測定流量，當(dāng)流量為額定量Qn的1時，此時壓力為溢流閥的開啟壓力Pk。Pk為第一測點，每升高壓力0.2MPa為一個測點，升到4MPa，記下每個測點的壓力和流量 (大流量時用流量計，小流量時用量筒)此過程為開啟過程。壓力從4MPa降到Pk用的方法，記下每個測點的壓力和流量，此過程為關(guān)閉過程。2、溢流閥的動態(tài)特性按圖22所示，連接好測試

11、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，平衡動態(tài)應(yīng)變儀的一個通道。啟動光線示波器，預(yù)熱后起輝，調(diào)節(jié)光點位置，用壓力校驗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，進行拍攝動態(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，進行二次曝光，即得溢流閥的動態(tài)特性曲線。溢流閥11

12、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，進行拍攝動態(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，進行二次曝光，即得溢流閥的動態(tài)特性曲線。和是在兩種實驗情況下的特性曲線。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122的力值，即壓力損失。調(diào)節(jié)溢流閥14，使測壓點122壓力大于0.5MPa，換向閥16置“I”位，記下測壓點122的壓力值，即卸荷壓力。調(diào)節(jié)溢流閥11使測壓點121的壓力為5Mpa，擰緊溢流閥14的調(diào)壓旋鈕，使換

13、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121的壓力值為5MPa，記下壓力振動幅值的一半，即壓力振擺。實驗方法同上，記下一分鐘壓力變化量，即壓力偏移，五、實驗數(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溢流閥的動態(tài)特性表22調(diào)定壓力Pt(MPa)方法最大峰值壓力Pma

14、x(MPa)壓力超調(diào)量壓力超調(diào)率壓力回升時間卸荷時間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、分析和討論實驗結(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實驗三 節(jié)流調(diào)速回路性能一、實驗?zāi)康?、通過實驗深入了解三種節(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、實驗內(nèi)容和原理1、 進油路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖31在進油路節(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工作油缸和加載油

16、缸的摩擦力之和（N）進油路節(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m=0.5。所以工作油缸活塞運動的速度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，工作油缸活塞運動的速度就隨之變化，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工作油缸

17、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，工作缸活塞運動速度v：與實驗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。所以工作缸活塞運動速度：式中的QB當(dāng)采用定量泵時為常量，所以可以得到與實驗1相同的結(jié)論：4、進油路調(diào)速閥調(diào)速回路如圖34在負(fù)載變化時，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，所以活塞的運動速度不隨負(fù)載的變化而產(chǎn)生變化。所以三、實驗裝置和作用液壓原理圖

18、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間；油缸；19執(zhí)行機構(gòu)。 2加載部分：油泵18：動力源；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、實驗步驟1、進油路節(jié)流閥調(diào)速回路空載起動，待油溫不再上升時開始實驗。關(guān)閉調(diào)速閥6，節(jié)流閥9

19、，全部打開節(jié)流閥8，組成進油路節(jié)流閥調(diào)速回路。調(diào)節(jié)溢流閥2使測壓點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121的壓力值為0.5MPa。轉(zhuǎn)動壓力表開關(guān)使壓力表的測壓點為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動一定行程L所需時間t，同時記下活塞運動過程中壓力表4、5、12的壓力值，換向閥3置右位，回程。加載壓力每隔0.5MPa為一個測點，到2.5MPa共五個測點，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)流閥

20、8的開度為小開度、中開度和大開度三種。各壓力表測壓點為43，53,123，其余同實驗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。各壓力表測壓點為52(53)、123，其余同實驗1。4、進油路調(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。各壓力表測壓點為43(42)，52，123，其余同實驗1。五、實驗數(shù)據(jù)和曲線1、 進油路節(jié)流閥調(diào)速回路將實驗數(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)壓力

21、PA = 4Mpa；活塞行程L = 200mm。表31 油溫= （）節(jié)流閥加載調(diào)定活塞運動活塞運動加載缸無節(jié)流閥節(jié)流閥開度壓 力時 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)速回路將實驗數(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)定活塞運動活塞運動加載缸無節(jié)流閥節(jié)流閥開 度壓 力時 間速 度桿腔壓力前壓力后壓力A0P（MPa）t(s)V(mm/s)P5