湖北理工学院液压与气压传动实验教案.docx

湖北理工学院液压与气压传动实验教案.docx

《湖北理工学院液压与气压传动实验教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖北理工学院液压与气压传动实验教案.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

湖北理工学院液压与气压传动实验教案

2012

～

2013

学年度第

一

学期

《液压与气压传动》

实验教案

肖新华

实验学时：

10

班级：

10机械电子工程

机电工程学院

实验一液压系统中工作压力形成的原理

一、实验目的：

容积式液压传动中，工作压力的大小决定于负载，即决定于油液运动的阻力。

本实验要求通过在各种负载时，观察对液压缸内液体的工作压力的影响，而深入理解液压系统中工作压力和负载的关系。

分析液压系统中的负载体现在哪些方面，进而理解液压系统中工作压力的组成。

二、实验仪器设备：

本实验在JCYS-01综合液压传动实验台上进行，实验部分液压系统原理图如下：

三、实验内容：

1、液压缸中摩擦阻力变化对液压缸工作压力的影响：

液压缸的摩擦力指活塞与缸筒内壁和活塞杆与端盖密封处的摩擦阻力。

活塞杆与端盖密封处摩擦阻力，在实验装置中是可调的。

以轴向机械力压紧或放松V形橡胶密封圈，从而改变摩擦阻力。

液压缸的工作压力是指工作腔的压力。

实验应在外加负载和液压阻力不变的情况下进行。

2、液压缸的外加负载变化对液压缸工作压力的影响：

实验应在摩擦阻力和液压阻力不变的情况下进行。

外加负载指直接加在活塞杆上的负载砝码。

实验装置中液压缸垂直布局，砝码可直接作为外载使液压缸做功，施加不同数量的砝码，即可有级的改变负载值。

这样，可以通过增减砝码的数量来研究外载对液压缸工作压力的影响，同时仔细观察一下活塞开始运动和停止瞬间压力的变化。

3、多缸并联系统中，外载不同对系统工作压力的影响：

实验装置中采用三个液压缸的并联油路。

在摩擦阻力和液压阻力基本相同的情况下，对三个液压缸施加不同的外载，分析它们的运动状态和响应的工作压力。

四、实验步骤：

实验前调试：

（1）实验油温建议在10℃以上范围。

若温度过低，可先让系统工作一段时间再测试。

（2）启动液压泵前，先将调速阀5关死，溢流阀4手柄放松。

（3）启动液压泵3，调节溢出阀4，使压力表p1为4Mpa。

再慢慢打开调速阀5，节流阀7，8，9均开至最大。

不加砝码，切换电磁阀6（0或1位），使活塞往返运动数次，以排除系统内的空气。

1．液压缸中摩擦阻力变化对液压缸工作压力的影响。

考虑到泄漏对系统的影响，此实验我们就不再做。

2．液压缸的外载变化对液压缸工作压力的影响。

（1）从液压缸10、11和12中，任选一个缸（如缸10）作为实验缸，其他两缸的节流阀（阀8、9）应关死。

（2）切换电磁阀6，使活塞处于下位。

在砝码托盘上，挂上所需要加的砝码，再切换电磁阀6，使活塞上行。

先观察清楚各有关压力表的变化情况，在记下活塞运动时表p1值，回油压力p9，工作缸压力p的压力值，填表1-1。

（3）切换电磁阀6，再使活塞处于下位，再挂上不同的砝码，重复上述

（2）的步骤。

（4）表格填完后，取下砝码，不要停机。

3、多缸并联系统中，外载不同对系统工作压力的影响。

（1）把节流阀7、8、9均开至最大，切换电磁阀6，使液压缸10、11、12活塞均处于下位。

（2）调节各缸的端盖螺母，使三个缸的摩擦基本相等。

（3）给三个缸分别挂上不同的砝码重量，可按0、2、4块码组合。

切换电磁阀6使活塞向上运动。

仔细观察每个活塞向上运动时的运动，停止时的各工作缸压力表的p值，记下运动过程中各工作缸压力表p值和此时对应每缸运动的顺序，泵出口压力p1的值，填表1-2

（4）改变各缸砝码重量重复上步（3）。

（5）实验完毕，使各缸活塞处于下位，取下砝码，调节溢流阀4手柄，使p为“0”，停液压泵（红色按钮），关掉总电源。

五、实验数据记录表格：

1、液压缸的外加负载变化时，工作腔的压力。

实验条件：

用46号液压油

一块砝码重98N

液压缸下腔面积5.495×10-4㎡。

表1-1

序

号

砝码块数

测

点

砝

码重

量N

泵出口

压力p1（Mpa）

液压缸

工作腔压力p（Mpa）

液压缸回油

腔压力p9（Mpa）

液压缸有效

工作压力

p有效（Mpa）

备注

1

0

2

2

3

4

2、多缸并联系统中不同负载时，液压缸工作的压力。

实验条件：

温度。

C。

表1-2

序

号

液压缸号

砝码

活塞运动次序

泵出口压力p1MPa

液压缸工作腔压力

MPa

备注

块数

重量N

启动时

运动中

停止时

1

10

4

11

2

12

0

2

10

2

11

4

12

0

六、思考题：

1、液压系统中负载体现在那些方面？

2、当外载等于零时，为何液压缸的工作压力不等于零？

此时如何理解“压力决定于负载”这句话的意义？

3、某一液压缸在活塞运动，运动中停止时的表压值不同（启动时较高，然后下降稳定在某值，运动停止时表压值为溢流阀4的调定压力）。

如何用“压力决定于负载”的概念，分析上述现象？

4、在实验装置的多缸并联系统中负载不同，为何出现顺序动作？

某一液压缸运动时，各缸的工作腔压力是否相等？

为什么？

液压系统工作时泵的输出压力与执行缸工作腔的压力是否相同？

为什么？

实验二液压泵性能实验

1.1实验目的

一了解液压泵主要特性（功率特性、效率特性）和测试装置；

二掌握液压泵主要特性测试原理和测试方法

1.2测试装置及实验原理

1.2.1测试装置液压原理图

1.变量泵驱动电机,2.变量叶片泵,3.变量叶片泵安全阀,4.定量泵驱动电机,5.定量叶片泵,6.功率隔离器、测速传感器,7.定量叶片泵安全阀组，8.压力传感器,9.流量传感器，10.变量叶片泵吸油滤油器,11.定量叶片泵吸油滤油器

1.2.2实验原理

一液压泵的空载性能测试

液压泵的空载性能测试主要是测试泵的空载排量。

液压泵的排量是指在不考虑泄漏情况下，泵轴每转排出油液的体积。

理论上，排量应按泵密封工作腔容积的几何尺寸精确计算出来；工业上，以空载排量取而代之。

空载排量是指泵在空载压力（不超过5％额定压力或0.5MPa的输出压力）下泵轴每转排出油液的体积。

测试时，启动被试液压泵5，待稳定运转后，将节流阀J1、J2全关，溢流阀7调至高于泵的额定工作压力，压力传感器8显示数值满足空载压力要求，测试记录泵流量q（L/min）和泵轴转速n（r/min），则泵的空载排量

可由下式计算：

（

）

二液压泵的流量特性和功率特性测试

液压泵的流量特性是指泵的实际流量q随出口工作压力p变化特性。

液压泵的功率特性是指泵轴输入功率随出口工作压力p变化特性。

测试时，将溢流阀7调至高于泵的额定工作压力，用节流阀J2给被试液压泵5由低至高逐点加载。

测试时，记录各点泵出口压力p、泵流量q（L/min）、电机功率（KW）和泵轴转速n（r/min），将测试数据绘制泵的效率特性曲线和功率特性曲线。

三液压泵的效率特性（机械效率、容积效率、总效率）测试

液压泵的效率特性是指泵的容积效率、机械效率和总效率随出口工作压力p变化特性。

测试时，将溢流阀7调至高于泵的额定工作压力，用节流阀J2给被试液压泵5由低至高逐点加载。

测试时，记录各点泵出口压力p（MPa）、泵流量q（L/min）、电机输入功率P（KW）和泵轴转速n（r/min）。

实测的电机效率（

）特性数据已存入文件，供计算时调用。

液压泵的实际排量：

（

）

液压泵的容积效率：

液压泵轴输入功率：

液压泵的总效率：

液压泵的机械效率：

将测试数据绘制泵的效率特性曲线。

实验软件操作功能

软件的操作功能：

显示液压原理图、测试泵的空载排量、测试泵的基本性能、实验数据表显示、实验曲线显示、实验报告输出（HTML格式）、删除实验记录、实验结果查询、电机效率查询等。

实验界面图

1.4实验步骤

1.4.1空载排量

1.4.1.1在[测试项目选择]选择[测试泵的空载排量]；

1.4.1.2关闭节流阀J2，打开截止阀I、II,使液压泵处于空载状态；

1.4.1.3启动液压系统,液压泵转动;液压泵出口压力p应小于0.5Mpa；

1.4.1.4按[测试项目选择]中[项目运行]键,空载排量的测试值记录在[空载排量测试结果显示]栏内；

1.4.1.5一般测试5次,计算其平均值,并填写在[性能测试操作]的编辑框[空载排量设定值]内；

1.4.2液压泵性能测试

1.4.2.1在[测试项目选择]选择[测试泵的基本性能];根据泵的工作压力测试区间,由小至大设置若干个测压点；

1.4.2.2关闭截止阀I，将节流阀J2全松,使液压泵处于压力最小状态；

1.4.2.3在[性能测试操作]栏控件编辑框中,填写[测试次数]、[测试数据文件]、和[空载排量设定值]；

1.4.2.4按[测试项目选择]中[项目运行]键,[AD卡]指示灯变为绿色,表明测试系统工作正常；

1.4.2.5按[性能测试操作]中[数据记录]键,第一个测试数据记录在[实验数据表]的第一行内；

1.4.2.6小心将节流阀J2旋紧一点,使液压泵工作压力升至下一个测压点；

1.4.2.7按[性能测试操作]中[数据记录]键,下一个测试数据记录在[实验数据表]的下一行内；

1.4.2.8重复（1.4.2.6-1.4.2.7）的操作,直至预设的全部测压点完成测试；

测试操作必须按预设的测压点由小到大进行操作；

若想在已设的数据文件名下增加测试数据,可重复上面操作；

若想在已设的数据文件名下删除某一记录数据,可在[实验数据修改]栏中进行操作。

数据采集接线说明

1.本实验使用AD通道4个,DO通道0个；

2.AD起始通道--压力传感器

AD起始通道+1--流量传感器（空载用固定的传感器）

AD起始通道+2—功率传感器

AD起始通道+3—转速传感器

3.AD卡共有16个通道可供使用，即1～16，默认AD起始通道--1通道

4.DO通道共有8个通道可供使用，设置必须按2进制格式输入；

如1011表示：

DO1通道输出为高电位，DO2通道输出为高电位，

DO3通道输出为低电位，DO4通道输出为高电位；

5.转速传感器和功率传感器按说明书连接好。

实验三溢流阀的特性实验

1实验目的

一了解溢流阀静态特性测试装置；

二掌握溢流阀调压范围、压力振摆、压力偏移等主要静态特性物理意义和测试方法；

三掌握溢流阀启闭特性曲线测试原理和方法并能正确分析测试结果

2测试装置及实验原理

2.1测试装置液压原理图

1.变量泵驱动电机,2.变量叶片泵,3.变量叶片泵安全阀,4.定量泵驱动电机,5.定量叶片泵,6.功率隔离器、测速传感器,7.定量叶片泵安全阀组，8.压力传感器,9.流量传感器，10.变量叶片泵吸油滤油器,11.定量叶片泵吸油滤油器,12.量筒。

2.2实验原理

一调压范围测量

将被试溢流阀置于实验油路中,通过节流阀J1的调整通过被试阀的试验流量（如阀的额定流量）,调节被试阀的调压手柄从全紧至全松,测量记录这两种工况下被试阀进口压力p1（MPa），计算其差值。

反复实验不小于3次。

二压力振摆测量

将被试溢流阀置于实验油路中,通过节流阀J1的调整通过被试阀的试验流量（如阀的额定流量）,调节被试阀的调压手柄至调压范围的最高值,测量这种工况下被试阀进口压力p1（MPa）的压力振摆范围的大小。

三压力偏移测量

将被试溢流阀置于实验油路中,通过节流阀J1的调整通过被试阀的试验流量（如阀的额定流量）,调节被试阀的调压手柄至调压范围的最高值,测量这种工况下被试阀进口压力p1（MPa）3分钟的压力偏移值。

四压力损失测量

将被试溢流阀置于实验油路中,通过节流阀J1的调整通过被试阀的试验流量（如阀的额定流量）,调节被试阀的调压手柄至全松,测量这种工况下被试阀进口压力p1（MPa）和出口压力p2（MPa）的差值。

五卸荷压力测量

将被试溢流阀置于实验油路中,通过节流阀J1的调整通过被试阀的试验流量（如阀的额定流量）,电磁阀2YA通电使被试阀卸荷，测量这种工况下被试阀进口压力p1（MPa）和出口压力p2（MPa）的差值。

六内泄漏测量

将被试溢流阀置于实验油路中,调节被试阀的调压手柄至全紧,电磁阀5YA通电，用量筒测量这种工况下3分钟通过阀的流量值。

七启闭特性测量

将被试溢流阀置于实验油路中,调节被试阀的调压手柄至一个试验压力（如额定压力），锁紧手柄；在被试溢流阀额定流量范围内，选择若干各测量点；通过节流阀J1的调整通过被试阀的溢流流量q（L/min），系统压力也随之改变。

在溢流量由小变大的调节过程中，测量并记录各测量点的溢流流量q（L/min）和进口压力p1（MPa）值，获得被试溢流阀的开启特性；然后，在溢流量由大变小的调节过程中，测量并记录各测量点的溢流流量q（L/min）和进口压力p1（MPa）值，获得被试溢流阀的闭合特性。

3实验软件功能

软件的操作功能：

显示液压原理图、测量调压范围、测量压力振摆、测量压力偏移、测量压力损失、测量卸荷损失、测量内泄漏、测试启闭特性、启闭特性实验结果表显示、启闭特性实验曲线显示、输出实验报告（HTML格式）、删除实验记录、实验结果查询等。

实验界面图

4实验操作步骤（实验时：

关闭截止阀I,开启截止阀II）

4.1.调压范围：

4.1.1在[测试项目选择]中,选择[测量调压范围],按[项目运行]键；

4.1.2根据对话框提示，调节被试溢流阀手柄至全紧，关闭对话框，按[测试1]键；

4.1.3根据对话框提示，调节被试溢流阀手柄至全松,关闭对话框,按[测试2]键；

4.1.4调压范围值自动显示在[调压范围（MPa）]编辑框内。

4.2.压力振摆：

4.2.1在[测试项目选择]中,选择[测量压力振摆],按[项目运行]键；

4.2.2调节被试溢流阀手柄,使p1的显示压力为其额定压力,根据对话框提示进行操作；

4.2.3压力振摆值自动显示在[压力振摆（MPa）]编辑框内。

4.3.压力偏移:

4.3.1在[测试项目选择]中,选择[测量压力偏移],按[项目运行]键；

4.3.2调节被试溢流阀手柄,使p1的显示压力为其额定压力,根据对话框提示进行操作；

4.3.3经过3分钟的自动测试，压力损失值自动显示在[压力偏移（MPa）]编辑框内。

4.4.压力损失：

4.4.1在[测试项目选择]中,选择[测量压力损失],按[项目运行]键；

4.4.2调节被试溢流阀手柄至全松,使通过阀的流量为其额定流量,根据对话框提示进行操作；

4.4.3压力损失值自动显示在[压力损失（MPa）]编辑框内。

4.5.卸荷压力：

4.5.1在[测试项目选择]中,选择[测量卸荷压力],按[项目运行]键；

4.5.2使通过阀的流量为其额定流量,根据对话框提示进行操作；

4.5.3卸荷压力值自动显示在[卸荷压力（MPa）]编辑框内。

4.6.内泄漏量：

4.6.1在[测试项目选择]中,选择[测量内泄漏量],按[项目运行]键；

4.6.2调节被试溢流阀手柄至全紧，根据对话框提示进行操作；

4.6.3经过3分钟的自动测试，观测量筒内由阀泄漏出的油液体积（ml数）；

4.6.4将计算值填入[内泄漏量（ml/min）]编辑框内。

4.7.启闭特性：

4.7.1在[测试项目选择]中,选择[启闭特性测试],按[项目运行]键;

4.7.2在[阀启闭特性测试]栏填写编辑框,[测试次数]最少为24,一半做开启特性,一般做闭合特性,并按阀的额定流量设置测量点；

4.7.3通过节流阀J1的调整通过被试阀的试验流量（如阀的额定流量）；

4.7.4调节被试溢流阀手柄,使其进口压力为额定压力。

4.7.5测试开启特性：

将节流阀J1调至全松;再逐步旋紧节流阀J1手柄,同时观察流量q的变化，当流量q开始有明显变化（约为额定流量的10%以内）,按[数据记录]键,记录该点数据；再依次逐渐缓慢调紧节流阀J1手柄至新的流量测点（流量增加）,按[数据记录]键,直至设定测量点半数为止。

测量时，必须小心,手柄只能一个方向转动，不得反调,因为这样会改变摩擦力的方向，使测试数据带来误差。

4.7.6测试闭合特性：

节流阀J1手柄位置保持不变,再按[数据记录]键,重复记录该点数据；逐渐缓慢调松节流阀J1手柄至新的流量测点（流量减小）,按[数据记录]键,记录该点数据;依次逐渐调松手柄至新的流量测点,按[数据记录]键,至设定测量点半数为止。

当测试次数达到设定次数,自动停止本次测试；

测量时,必须小心,手柄只能一个方向转动,不得反调,因为这样会改变摩擦力的方向,使测试数据带来误差。

数据采集接线说明

1.本实验使用AD通道3个,DO通道3个；

2.AD起始通道--压力传感器p1

AD起始通道+1--压力传感器p2

AD起始通道+2--流量传感器q

3.DO通道设置:

调压范围测试:

10

压力振摆测试:

10

压力偏移测试:

10

卸荷压力测试:

10

内泄漏量测试:

11

启闭特性测试:

10

实验四节流调速回路性能实验

1实验目的

一了解进口节流调速回路的组成及调速原理

二掌握变负载工况下，速度－负载特性和功率特性曲线特点和测试方法

三掌握恒负载工况下，功率特性曲线特点和测试方法

四分析比较变负载和恒负载节流调速性能特点

2测试装置及实验原理

2.1测试装置液压原理图

1.变量泵驱动电机,2.变量叶片泵,3.变量叶片泵安全阀,4.定量泵驱动电机,5.定量叶片泵,6.功率隔离器、测速传感器,7.定量叶片泵安全阀组，8.压力传感器,9.流量传感器，10.变量叶片泵吸油滤油器,11.定量叶片泵吸油滤油器，12.位移传感器。

2.2实验原理

一变负载速度－负载特性和功率特性的测试

测试装置液压原理图中,工作缸和节流阀J2构成进口节流调速回路,负载缸用于给工作缸施加负载，它们分别由两个泵驱动。

变负载速度－负载特性和功率特性是指当工作缸的负载变化时，工作缸的速度v随负载F的变化特性及回路功率参数（有用功率、节流损失、溢流损失、泵输入功率）随工作缸工作压力p2变化特性。

测试时，调节溢流阀7为一个系统设定压力，锁紧手柄；调节节流阀J2为一个设定开度，锁紧手柄；设定若干个加载压力测量点,由小至大调节溢流阀3（即调节负载缸的工作压力,调节工作缸的负载）,测量记录各测量点的压力值（MPa）p1、p2、p3,流量q（L/min）及位移L（mm），并由下面公式计算相关参数：

液压缸线速度：

（mm/s）

液压缸的摩擦力：

（N）

液压缸的机械效率：

液压缸的负载：

（N）

液压缸的有用功率：

（W）

节流损失功率：

（W）

调速回路输入功率：

（W）

式中，

：

液压缸无杆腔有效面积

：

液压缸有杆腔有效面积

：

泵的实际流量

由上述测试计算数据，绘制变负载工况下速度v－负载F曲线和功率－p2曲线。

二恒负载功率特性的测试

恒负载功率特性是指当工作缸的负载不变时，回路功率参数（有用功率、节流损失、溢流损失、泵输入功率）随工作缸输入流量q（或工作缸速度v）变化特性。

测试时，调节溢流阀7为一个系统设定压力，锁紧手柄；调节溢流阀3为一个设定压力（即调节工作缸负载恒定），锁紧手柄；设定若干个流量测量点，由小至大调节节流阀J2的开度，测量记录各测量点的压力值（MPa）p1、p2、p3流量q（L/min）及位移L（mm），并由和变负载工况相同公式计算出相关参数，由测试计算数据，绘制恒负载工况下功率参数－p2曲线。

3实验软件功能

软件的操作功能：

显示液压原理图、变负载速度－负载特性和功率特性的测试、恒负载功率特性的测试、实验结果表显示、变负载实验曲线显示、恒负载实验曲线显示、变负载输出实验报告（HTML格式）、恒负载输出实验报告（HTML格式）、删除实验记录、实验结果图查询、实验结果表查询等。

实验软件界面如下图所示。

4实验操作步骤（实验时：

开启截止阀I,关闭截止阀II）

实验时,应根据实验装置正确地输入实验参数：

液压缸的直径、活塞杆直径、液压泵的实际流量（实测平均值）等。

4.1.变负载功率特性（速度负载特性）测试

4.1.1按液压原理图连接好回路，电磁铁1YA和2YA由计算机自动控制，电磁铁3YA和4YA由手动控制；

4.1.2启动两个液压泵，调节Py2为系统最高压力（7MPa）,Py1系统最低压力，按最高工作压力，由小到大预设若干个加载点（加压点）；

4.1.3手动调整节流阀J2的开度，使工作缸的速度合适；

4.1.4手动开启电磁铁3YA，使负载缸左行至终点；

4.1.5在[变负载速度-负载/功率特性测试]栏填写[测试次数]、[测试数据文件]等；

4.1.6在[实验项目选择]栏选中[变负载速度负载/功率特性测试],按[项目运行]键，[AD卡]指示变为绿色,说明测试系统工作正常；

同时弹出一个[开始下次测试]的对话框；

4.1.7鼠标按对话框上的[OK]键,工作缸右行；当达到[测试行程]时,测试数据自动显示在[实验数据表（BF）]一行内，工作缸左行返回；此时弹出一个[工作缸停止返回]的对话框；

4.1.8当工作缸左行至末端,鼠标按对话框上的[OK]键，该测压点测试结束;同时又弹出一个[开始下次测试]的对话框；

4.1.9调整Py1至下一个加压点，重复1.7-1.8操作,直至测试全部完成。

4.2.恒负载功率特性测试

2.2.1按液压原理图连接好回路，电磁铁1YA和2YA由计算机自动控制,电磁铁3YA和4YA由手动控制；

2.2.2启动两个液压泵,调节Py2为系统最高压力（7MPa）,Py1为期望的加载压力；

2.2.3手动调整节流阀J2的开度最小，使工作缸有最小但不爬行的速度；并按泵的最大流量，由小到大预设若干个流量测量点（测速点）；

2.2.4手动开启电磁铁3YA，使负载缸左行至终点；

2.2.5在[恒负载功率特性测试]栏填写[测试次数]、[测试数据文件]等；

2.2.6在[实验项目选择]栏选中[恒负载速度功率特性测试]，按[项目运行]键，[AD卡]指示变为绿色,说明测试系统工作正常；

同时弹出一个[开始下次测试]的对话框；

2.2.7鼠标按对话框上的[OK]键，工作缸右行；当达到[测试行程]时,测试数据自动显示在[实验数据表（HF）]一行内，工作缸左行返回；此时弹出一个[工作缸停止返回]的对话框；

2.2.8当工作缸左行至末端,鼠标按对话框上的[OK]键，该测压点测试结束；同时又弹出一个[开始下次测试]的对话框；

2.2.9小心调整节流阀J2，观察[流量（L/min）]显示值，使至下一个测速点,重复2.7-2.8操作，直至测试全部完成。

注意：

*测试操作必须按预设的加载点（或测速点）由小到大进行操作；

*若想在已设的数据文件名下增加测试数据,可重复上面操作；

*若想在已设的数据文件名下删除某一记录数据，可在[实验数据修改]栏中进行操作；

*[输入实验参数]栏内，设有[允许时间/行程（s）]框，可输