流体传动与控制实验指导书.docx

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流体传动与控制实验指导书

《液压传动》实验指导书

刘玲腾刘继忠编

南昌大学机电工程学院

实验注意事项

一、液压实验是学习液压传动课程的一个重要组成环节，它可以帮助学生加深理解液压传动中的基本概念，巩固加深课堂教学内容；掌握一般液压元件和回路的实验方法及操作技能；增强实际动手能力，培养学生分析问题和解决问题的能力。

因此学生对每次实验必须认真对待。

二、在每次实验前，要认真复习课程有关的内容并预习实验指导书。

三、实验前，应在实验台旁熟悉实验设备和仪器、操纵、测量等方法。

在教师指导下，按实验指导书中的内容、步骤进行。

四、在实验室内必须遵守实验室有关规章制度。

五、实验完毕，应整理好场地和仪器、工具，切断电源，认真填写实验报告，按期交指导教师批阅。

六、实验成绩作为本课考核成绩的一部份。

一、液压泵拆装…………………………………………………………1

二、液压阀拆装…………………………………………………………7

三、节流调速回路性能实验……………………………………………10

四、液压传动系统回路组装实验………………………………………13

实验一液压泵拆装

一、实验目的

液压元件是液压系统的重要组成部分，通过对液压泵的拆装可加深对泵结构及工作原理的了解。

并能对液压泵的加工及装配工艺有一个初步的认识。

二、实验用工具及材料

内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、各类液压泵、液压阀及其它液压元件

三、实验内容及步骤

拆解各类液压元件，观察及了解各零件在液压泵中的作用，了解各种液压泵的工作原理，按一定的步骤装配各类液压泵。

1.轴向柱塞泵

型号：

cy14—1型轴向柱塞泵（手动变量）

结构见图1—1

图1-1

（1）实验原理

当油泵的输入轴9通过电机带动旋转时，缸体5随之旋转，由于装在缸体中的柱塞10的球头部分上的滑靴13被回程盘压向斜盘，因此柱塞10将随着斜盘的斜面在缸体5中作往复运动。

从而实现油泵的吸油和排油。

油泵的配油是由配油盘6实现的。

改变斜盘的倾斜角度就可以改变油泵的流量输出。

（2）实验报告要求

A.根据实物，画出柱塞泵的工作原理简图。

B.简要说明轴向柱塞泵的结构组成。

（3）思考题

a.cy14---1型轴向柱塞泵用的是何种配流方式？

b.轴向柱塞泵的变量形式有几种？

c.所谓的“闭死容积”和“困油现象”指的是什么？

如何消除。

2.齿轮泵

型号：

CB---B型齿轮泵

结构图见图1—2

图1-2

（1）工作原理

在吸油腔，轮齿在啮合点相互从对方齿谷中退出，密封工作空间的有效容积不断增大，完成吸油过程。

在排油腔，轮齿在啮合点相互进入对方齿谷中，密封工作空间的有效容积不断减小，实现排油过程。

（2）实验报告要求

a.根据实物，画出齿轮泵的工作原理简图。

b.简要说明齿轮泵的结构组成。

（3）思考题

a.卸荷槽的作用是什么？

b.齿轮泵的密封工作区是指哪一部分？

3.双作用叶片泵

型号：

YB---6型叶片泵

结构图见图1---3

图1-3

（1）工作原理

当轴3带动转子4转动时，装于转子叶片槽中的叶片在离心力和叶片底部压力油的作用下伸出，叶片顶部紧贴与顶子表面，沿着定子曲线滑动。

叶片往定子的长轴方向运动时叶片伸出，使得由定子5的内表面、配流盘2、7、转子和叶片所形成的密闭容腔不断扩大，通过配流盘上的配流窗口实现吸油。

往短轴方向运动时叶片缩进，密闭容腔不断缩小，通过配流盘上的配流窗口实现排油。

转子旋转一周，叶片伸出和缩进两次。

（2）试验报告要求

a.根据实物画出双作用叶片泵的工作原理简图。

b.简要说明叶片泵的结构组成。

（3）思考题

a.叙述单作用叶片泵和双作用叶片泵的主要区别。

b.双作用叶片泵的定子内表面是由哪几段曲线组成的？

c.变量叶片泵有几种形式？

实验二液压阀拆装

一、实验目的

液压元件是液压系统的重要组成部分，通过对液压阀的拆装可加深对阀结构及工作原理的了解。

并能对液压阀的加工及装配工艺有一个初步的认识。

二、实验用工具及材料

内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、各类液压泵、液压阀及其它液压元件

三、实验内容及步骤

拆解各类液压元件，观察及了解各零件在液压阀中的作用，了解各种液压阀的工作原理，按一定的步骤装配各类液压阀。

1.溢流阀

型号：

Y型溢流阀（板式）

结构图见图1—4

图1-4

（1）工作原理

溢流阀进口的压力油除经轴向孔a进入主阀芯的下端A腔外，还经轴向小孔b进入主阀芯的上腔B，并经锥阀座上的小孔d作用在先导阀锥阀体8上。

当作用在先导阀锥阀体上的液压力小于弹簧的预紧力和锥阀体自重时，锥阀在弹簧力的作用下关闭。

因阀体内部无油液流动，主阀芯上下两腔液压力相等，主阀芯再主阀弹簧的作用下处于关闭状态（主阀芯处于最下端），溢流阀不溢流。

（2）实验报告要求

a.补全溢流阀溢流时的工作原理。

b.写出YF型及P型溢流阀与Y型溢流阀的区别。

（3）思考题

a.先导阀和主阀分别是由那几个重要零件组成的？

b.遥控口的作用是什么？

原程调压和卸荷是怎样来实现的？

c.溢流阀的静特性包括那几个部分？

2.减压阀

型号：

J型减压阀

结构图见图1---5

（1）工作原理

进口压力

经减压缝隙减压后，压力变为

经主阀芯的轴向小孔a和b进入主阀芯的底部和上端（弹簧侧）。

再经过阀盖上的孔和先导阀阀座上的小孔C作用在先导阀的锥阀体上。

当出口压力低于调定压力时，先导阀在调压弹簧的作用下关闭阀口，主阀芯上下腔的油压均等于出口压力，主阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，滑阀中间凸肩与阀体之间构成的减压阀阀口全开不起减压作用。

图1-5

（2）实验报告要求

a.补全减压阀起减压作用时的工作原理。

b.Y型减压阀和Y型溢流阀结构上的相同点与不同点是什么？

（1）思考题

a.静止状态时减压阀与溢流阀的主阀芯分别处于什么状态？

b.泄漏油口如果发生堵塞现象，减压阀能否减压工作？

为什么？

泄油口为什么要直接单独接回油箱？

3.换向阀

型号：

34E—25D电磁阀

结构图见图1—6

（1）工作原理

利用阀芯和阀体间相对位置的改变来实现油路的接通或断开，以满足液压回路的各种要求。

电磁换向阀两端的电磁铁通过推杆来控制阀芯在阀体中的位置。

图1-6

（2）实验报告要求

a.根据实物说出该阀有几种工作位置？

b.说出液动换向阀、电液动换向阀的结构及工作原理。

（3）思考题

a.说明实物中的34D—10B电磁换向阀的中位机能。

b.左右电磁铁都不得电时，阀芯靠什么对中？

c.电磁换向阀的泄油口的作用是什么？

4.单向阀

型号：

I—25型

结构图见图1—7

图1-7

（4）工作原理

压力油从

口流入，克服作用于阀芯2上的弹簧力开启由

口流出。

反向在压力油及弹簧力的作用下，阀芯关闭出油口。

（5）实验报告要求

根据实物，画出单向阀的结构简图。

（6）思考题

液控单向阀与普通单向阀有何区别？

5.节流阀

型号：

L---10B型节流阀

结构图见图1---8

图1-8

（1）工作原理

转动手柄3，通过推杆2使筏芯1作轴向移动，从而调节调节流阀的通流截面积，使流经节流阀的流量发生变化。

（2）验报告要求

根据实物，叙述节流阀的结构组成及工作原理

（3）思考题

调速阀与节流阀的主要区别是什么？

实验三节流调速回路性能实验

一、实验目的

1.了解节流调速回路的构成，掌握其回路的特点。

2.通过对节流阀三种调速回路性能的实验，分析它们的速度—负载特性，比较三种节流调速方法的性能。

3.通过对节流阀和调速阀进口节流调速回路的对比实验，分析比较它们的调速性能。

二、实验原理

原理图见图2-1

1.通过对节流阀的调整，使系统执行机构的速度发生变化。

2.通过改变负载，可观察到负载的变化对执行机构速度的影响。

三、实验仪器

QCSOO3B教学实验台

四、实验内容

1.采用节流阀的进口节流调速回路的调速性能。

2.采用节流阀的出口节流调速回路的调速性能。

3.采用调速阀的进口节流调速回路的调速性能。

五、实验步骤（参考实验系统原理图,图2－1）

1.调速回路的调整

进口节流调速回路：

将调速阀4、节流阀5、节流阀7关闭,回油路节流阀6全开，松开溢流阀2，启动液压泵1，调整溢流阀，使系统压力为4-5M

（

）,将电磁换向阀3的P,A口连通，漫漫调节节流阀7的开度，使工作缸活塞杆运动速度适中。

反复切换电磁换向阀3，使工作缸活塞往复运动，检查系统工作是否正常。

退回工作缸活塞。

2.加载系统的调整

节流阀10全闭，启动油泵8，调节溢流阀9使系统压力为0.5

通过三位四通电磁换向阀12的切换，使加载油缸活塞往复运动3—5次，排除系统中的空气，然后使活塞杆处于退回位置。

3.节流调速实验数据的采集

（1）伸出加载缸活塞杆，顶到工作缸活塞杆头上，通过电磁换向阀3使工作缸活塞杆克复加载缸活塞杆的推力伸出。

测得工作缸活塞杆的运动的速度。

退回工作缸活塞杆。

（2）通过溢流阀9调节加载缸的工作压力

（每次增加0.5m

），重复步骤步骤

（1）逐次记载工作缸活塞杆运动的速度，直至工作缸活塞杆推不动所加负载为止。

节流阀的出口节流调速和调速阀的进油节流调速实验的步骤与节流阀的进油节流调速实验步骤相同。

六、实验报告

1.根据实验数椐，画出三种调速回路的速度—负载特性曲线

2.分析比较节流阀进油节流调速回路、节流阀出口节流调速回路和调速阀进油节流调速回路的性能。

七、思考题

1.那种调速回路的性能较好？

2.进油路采用调速阀节流调速时，为何速度—负载特性变硬？

而在最后速度却下降的很快？

指出实验条件下，调速阀所适应的负载范围（可与节流阀调速时的速度—负载特性曲线比较）。

图2-1

实验三实验记录

1.实验内容采用节流阀的进口节流调速回路性能

2.实验条件油温：

C液压缸无杆腔有效面积

=12.56

调定的参数

序号

测算内容

备注

（MP）

MP

MP

MP

F

kgf

L

mm

t

s

v

mm/s

N

kw

-工作缸压力MP

l—工作缸行程

t—经行程所须时间

--工作缸有效工率

=

（KW）

1

2

3

4

5

6

7

2.实验内容：

采用节流阀的出口节流调速回路性能

实验条件：

油温：

；液压缸无杆腔有效面积

=12.56

调定的参数

序号

测算内容

备注

（MP）

MP

MP

MP

F

kgf

L

mm

t

s

v

mm/s

N

kw

-工作缸压力MP

l—工作缸行程

t—经行程所须时间

--工作缸有效工率

=

（KW）

1

2

3

4

5

6

7

3.实验内容：

采用调速阀的进口节流调速回路性能

实验条件：

油温：

；液压缸无杆腔有效面积

=12.56

调定的参数

序号

测算内容

备注

（MP）

MP

MP

MP

F

kgf

L

mm

t

s

v

mm/s

N

kw

-工作缸压力MP

l—工作缸行程

t—经行程所须时间

--工作缸有效工率

=

（KW）

1

2

3

4

5

6

7

实验四液压传动系统回路组装实验

（分组动手设计，选作其一，可以不必和实验指导书相同，也可组合）

一、实验仪器

QCS014可拆式多回路液压系统教学实验台

二、实验报告

1.叙述所组装的液压回路的工作原理

2.分析该回路特性

三、实验基本回路

㈠调速回路

㈡增速回路

㈢速度换接回路

㈣调压回路

㈤保压，泵卸荷回路

㈥减压回路

㈦平衡回路

㈧多缸顺序控制回路

㈨同步回路

四、实验目的

1．通过自己设计，明白所设计液压回路的基本原理；

2．通过亲自装拆，了解所设计液压回路组成、性能；

3．通过实验，了解所设计液压回路的功能及各部件在液压回路当中所起的作用。

五、实验报告

1．说明所设计液压回路的功能及基本原理；

2．说明所设计液压回路的主要液压元件在液压回路中所起的作用。

六、思考题

思考自己所设计的基本回路如何与其他回路，组成复合回路？

㈠调速回路

1.实验目的

速度调节回路时液压传动系统的重要组成部分，依靠它来控制工作机的运动速度，例如在机床中我们经常需要调节工作台（或刀架）的移动速度，以适应加工工艺要求。

液压传动的优点之一就是能够很方便地实现无级调速。

液压传动系统速度地调节，一般有三种，即节流调速，容积调速，节流－容积调速。

2.实验内容

（1）通过亲自装拆，了解进口节流调速回路的组成及性能，绘制速度—负载特性曲线并与其它节流调速回路进行比较。

（2）通过该回路实验，加深理解Q=CA

关系，式中

、m分别由什么决定，如何保证Q=const。

（3）利用现有液压元件拟定其它方案，进行比较。

3.实验原理

单向调速阀或单项节流阀进油路调速回路原理见图

4.实验步骤

（1）按照实验回路图的要求，取出说要用的液压元件，检查型号是否正确。

（2）将检查完毕性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置。

通过块换接头和液压软管按回路要求连接。

（3）据矩阵板和侧面板示例，进行电气线路连接，并把选择开关拨至所要求的位置。

（4）装完毕，定出两只行程开关之间的距离，放松溢流阀（Ⅰ）（Ⅱ），启动YBX－16，YB－4泵，调节溢流（Ⅰ）阀压力为40kg/c㎡，溢流阀（Ⅱ）压力为5kg/c㎡，调节单向调速阀或单向节流阀开口。

（5）按动“复位”按钮复零，随之按动“启动”按钮，即可实现动作，在运行中读出单向调速阀或单向节流阀进出口压力，记录计时器显示时间。

（6）根据回路记录表，调节溢流阀（Ⅱ）压力（即调节负载压力），记录相应时间和压力，填入表中，绘制V－F曲线。

5.思考题

（1）该油路是否可使用不带单向阀的调速阀（节流阀），在出口或旁路调速回路中是否可行，为什么？

向调速阀进口调速为什么能保证工作缸速度基本不变？

（2）实验可知，当负载压力升到接近与系统压力时，为什么缸速度开始变慢？

（3）出三种节流阀的节流调速方案性能表（调速方法，V-F特性，承载能力，调速范围，功率消耗等）

（4）单向调速阀进口调速为什么能保证工作缸运动速度基本不变？

调速回路

调速回路

㈡增速回路

§1实验目的

有些机构中需要二种运动速度，快速时负载小，要求流量大，压力低;慢速时负载大，要求流量小，压力高。

因此，在单泵供油系统中，如不采用差动回路，则慢速运动时，势必有大量流量从溢流阀回油箱，造成很大功率损耗，并使油温升高。

因此，采用增速回路时要满足快速运动要求，又要使系统在合理的功率损耗下工作。

§2实验内容

1.通过亲自装拆，了解增速回路（差动回路）的组成和性能。

2.利用现有液压元件，拟定其它方案，进行比较。

§3实验原理

差动回路原理见图。

§4实验步骤

参阅本指导书中示例。

§5思考题

1.在差动快速回路中，两腔是否因同时进油而造成“顶牛”现象？

2.差动连接与非差动连接，输出压力哪一个大，为什么？

3.慢进时为什么液压缸左腔压力比快进时大，根据回路进行分析。

4.如该回路中液压缸，改为双出杆液压缸，在回路不变情况下，是否能实现增速，为什么？

5.该回路中，如把二位三通阀两个出口对换，是否能实现上述工况，可能会出现什么问题（由实验现象进行分析）？

6.该回路如要求记录工进时间，工况表如何编排？

增速回路

㈢速度换接回路

§1实验目的

机床工作部件在现实自动工作循环过程中，往往需要不同速度（快进→第一工进→第二工进→快退→卸荷），图自动刀架先带刀具快速接近工件，后以Ⅰ工进速度（有时慢速有二档速度）对工件进行加工，加工完迅速退回原处，在泵不停转情况下，要求泵处与卸荷状态。

这种工作循环，是机床中最重要的基本循环。

因此在液压系统中，需用速度换接回路来实现这些要求。

§2实验内容

1.通过亲自装拆，了解速度换接回路组成和性能。

2.利用现有液压元件，拟定其他方案进行比较。

§3实验原理

速度换接回路原理见图。

§4实验步骤

步骤1～3与实验（Ⅰ）中第一步骤1～3相同。

a）安装完毕，放松溢流阀，启动YXB－16泵，调节溢流阀压力为30kg，分别调节单向调速阀的开口（QI（Ⅰ）开口大于QI（Ⅱ）开口）。

b）按动“复位”按钮复零，随之按动”启动”按钮，即可实现动作。

§5思考题

1.在该回路中，为什么选用带有单向阀的调速阀，如用不带单向阀的调速阀，该回路是否能工作，为什么？

2.如使用单向节流阀和调速阀串联，在实际工况中与使用二只QI串联，那一种方案好，为什么？

1.QI（Ⅰ）开口是否可以小于QI（Ⅱ）开口，为什么？

2.该回路如要求记录工进Ⅰ或工进Ⅱ时间，如何编排工况表，矩阵板与侧面板是否与该回路在不计时上的排列相同？

速度换接回路

速度换接回路

㈣调压回路

§1实验目的

采用液压传动的装置，液压系统必须提供与负载相适应的油压，这样可以节约动力损耗，减少油液发热，增加运动时平稳性，因此必须采用调压回路。

调压回路是由定量泵，压力调制阀，方向控制阀和测压元件等组成，通过压力控制阀调节或限制系统或其局部的压力，使之保持恒定，或限制其最高峰值。

§2实验内容

1.通过亲自装拆，了解调压回路组成和性能。

2.通过三个不同调定压力的溢流阀，加深对Y1遥控口的作用。

3.利用现有液压元件，拟定其它调压回路。

§3实验原理

调压回路原理见图

§4实验步骤

步骤1～3与实验（Ⅰ）中第一步骤1～3相同。

1.放松溢流阀（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ），启动YB－4泵，调节Y1（Ⅱ）压力为40kgf/c㎡

2.用顺序手动开关2使电磁阀1ZT出于通电状态，调节Y1（Ⅲ），压力为30kgf/c㎡，调整完毕开关拨至断的状态。

3.拨动顺序手动开关3，使电磁阀2ZT出于通电状态，调节Y3压力为20kgf/c㎡，调整完毕开关拨至断的状态。

4.调节完毕，回路就能达到三种不同压力，重复上述循环，观察各压力表数值。

§5思考题

1.多Y1调压回路中，如果三位四通换向阀的中位改为“M”型，则泵启动后回路压力为多大？

是否能实现原来的三种压力值。

2.该回路中，如Y1（Ⅱ）（Ⅲ）调整压力都大于Y1（Ⅰ）压力值，将会出现什么问题？

3.该回路中，如不采用遥控式溢流阀，三只Y1并联于回路中，情况如何？

调压回路

㈤保压、泵卸荷回路

§1实验目的

有些装置要求工作过程中保压，即液压缸在工作循环某一阶段，需保持规定的压力值，例如在加紧装置的液压系统中，当工作加紧后，活塞就不动，如果液压泵还处在高压状态工作，则全部压力油通过Y1流会油箱，时状态发热，降低液压泵使用寿命和效率。

因此功率较大，工作部件“停歇”时间长的液压系统，一般采用保压、泵卸荷回路，以节省功率消耗。

所谓液压泵卸荷指的是泵以很小的功率运转（N＝P·Q≈0）。

§2实验内容

1.通过亲自拆装，了解其工作性能。

2.利用现有元件，拟定其它方案，进行比较。

§3实验原理

保压、泵卸荷回路原理见图。

§4实验步骤

步骤1～3与实验（Ⅰ）中第一步骤1～3相同。

1.旋松启动YB－4泵，调节Y1压力为30kgf/c㎡

2.按动“复位”按钮，随之按动“启动”按钮，调节DP压力为20kgf/c㎡，使之发讯（在工作过程中调节）。

3.当缸前进到底时，压力上升至DP调定值时发讯，时电磁铁2ZT出于通电状态，泵在很低压力下工作。

4.每一次循环，开始必须按动“复位”按钮，在按动“启动”按钮。

§5思考题

1.分析蓄能器、压力继电器和行程开关等液压元件组成的保压、卸荷回路，当泵从卸荷转换成溢流状态时，为什么缸的动作会出现滞后现象？

2.假设用二位三通换向阀代替二位四通换向阀，是否能实现工况表顺序动作的要求，为什么？

保压泵卸荷回路

㈥减压回路

§1实验目的

液压系统中，某些支路的压力不宜太高，既要小于系统的工作压力。

例如加紧油路中，当系统压力较高时，会使工件变形。

为了降低加紧油路中的压力，必须使用减压回路（在单泵系统中），减压回路的功能时降低系统中某些支路的压力，时该油路获得一种低于液压泵供油压力的稳定压力。

§2实验内容

1.通过亲自装拆，了解减压回路组成和调压方法。

2.利用现有液压元件，拟定其他方案。

3.加深理解减压阀工作原理及在系统中的应用。

§3实验原理

减压回路原理见图。

§4实验步骤

步骤1～3与实验（Ⅰ）中第一步骤1～3相同。

1.放松Y1，启动YB－4泵，调节Y1压力为40kgf/c㎡。

2.拨动顺序手动开关1使电磁铁1ZT处于通电状态，调节J1（Ⅰ）压力为20kgf/c㎡。

3.1ZT仍通电，拨动顺序手动开关2使3ZT通电，调节J2（Ⅱ）压力为30kgf/c㎡。

4.切断1ZT、2ZT，拨动顺序手动开关3，使2ZT通电，缸退回。

5.切断2ZT、3ZT，使1ZT通电，缸至终点，观察缸无杆腔处压力是否为20kgf/c㎡，当接通3ZT，压力是否为30kgf/c㎡。

§5思考题

1.调压回路与减压回路的重要区别是什么？

2.二级减压回路中，用单向减压阀代替减压阀行吗？

为什么？

3.所用减压阀与调速阀中减压阀有何区别？

4.如果减压阀（Ⅱ）调定压力小于减压阀（Ⅰ）压力，是否能保证上述要求，为什么？

减压回路

㈦衡回路

§1实验目的

为防止立式液压缸或垂直运动工作部件由于自重下落，或在下运动中速度超过液压泵供油所能达到的速度，而使工作腔形成真空，因此必须设置平衡回路，即在下行时在回油路中设置能产生一定被压的液压元件，防止活塞快速下落。

§2实验内容

1.通过亲自装拆平衡回路，了解该回路组成和性能。

2.利用现有液压元件，拟定其他方案，进行比较。

3.加深理解顺序阀的工作原理及在系统中的应用。

§3实验原理

减压回路原理见图。

§4实验步骤

步骤1～3与实验（Ⅰ）中第一步骤1～3相同。

1.松Y1，启动YB－4泵，调节Y1压力为40kgf/c㎡，调小节流阀开口。

3.拨动顺序手动开关1，使1ZT通电，在缸活塞杆下行时调节单向顺序阀压力为10－20kgfc㎡/。