液压性能实验.docx
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液压性能实验
实验一 离心泵性能实验
一. 实验内容:
利用下面图1-1所示的实验装置测绘离心泵定速特性曲线。
装置控制线路如图1-2所示。
图1-1:
离心泵实验装置管路系统图
1-离心泵.2-底阀.3-吸入阀.4-引水阀.5-放气阀.6-吸入压力表
7-排出压力表.8-排出阀.9-压差计.10-孔板流量计.11重力水柜.
二. 实验准备:
1.了解管路连接情况及各设备、仪表、阀门的安装位置与操作使用方法,确定其状态是否良好。
2.开启吸入阀3。
开引水阀4向泵内引水,并打开离心泵的放气阀放气,待放气阀向外流水后关闭引水阀及放气阀。
3.将调速器调速旋钮转到最小位置,开关处在向下的“停止”位置。
4.合上电源开关,电源接通,红色指示灯亮。
三.实验步骤:
1.起动
(1)将开关扳到向上的“起动”位置,红灯灭,绿灯亮,电机转动。
(2)慢慢转动调速旋钮,使泵转速达到、并稳定在2500rpm。
注意泵的运转是否正常,观察排出压力值。
泵的封闭运转时间不宜超过2—3min。
(3)慢慢打开排出阀8直至全开,排出压力应有所下降,吸入真空度应有所增加。
2.定速特性参数测定
(1)待泵运转稳定后,在排出阀1全开状态下测出排出压力pd、吸入压力ps、压差计汞柱高度差h、转速n、电压U和电流I,填入表1-1。
(2)逐渐关小排出阀8以减小流量,注意调节泵的转速n保持在2500rpm。
测出排出阀在不同开度下的pd、ps、h、n、U、I值。
从排出阀全开至全关共选6个位置,如全开时汞柱高度差为hmax,可大致选0.8hmax、0.6hmax、0.4hmax、0.2hmax和全关为测点。
将测量的各数据依次填入表1-1。
3.停用。
将起动开关向下扳到“停止”位置,绿灯灭,红灯亮。
关闭泵吸、排截止阀3、8。
切断电源。
四实验结果整理与分析。
1.压头H
H=(pd-ps)/ρg+△z+(vd2-vs2)/2g
式中吸排压力表高度差△z≈0,排出管流速vd≈吸入管流速vs,所以
H≈(pd-ps)/ρg
水的密度ρ=103kg/m3;当pd、ps单位为MPa时,H=(pd-ps)×102(m)
当pd、ps单位为kgf/cm2时,H=(pd-ps)×10(m)
2.流量Q
液体流经孔板流量计前后的压力降△p与流量Q存在以下关系:
m3/s
式中:
△p——液体流经孔板前后的压差,Pa;
ρ——被测液体的密度,清水ρ=103kg/m3;
A0——孔板的孔口面积,m2;
a——流量系数。
本实验台所用孔板流量计d=26mm,Q与压差计汞柱高度差h(mm)的关系为:
m3/s
3.轴功率P
电机输入功率 Pg=U·I(W)
式中:
U——电压(V);
I——电流(A)。
泵的轴功率 P=Pg·ηg(W)
式中:
ηg——电机的效率,近似取0.80
泵的效率 η=Pe/P×100%
式中:
Pe为泵的有效功率,Pe=ρgQH(W)
五实验报告
1.绘出不同流量下的特性曲线Q-H、Q-P、Q-η。
2.说明离心泵和往复泵的性能有什么不同?
起动方法有什么不同?
3.实验中是否发生什么问题,写出自己的体会。
六.直流调速原理
为了便于对离心泵的转速进行控制,本试验采用直流电动机带动离心泵,直流电源由可控硅电路提供,可控硅电路原理如图1-2,为了更方便的说明该电路的工作过程,我们按照图1-2画出电路的工作流程图1-3,如下面所示:
1.主电路采用单向桥式半控线路,由3CT1,3CT2两个可控硅和两个与之串联的整流二极管组成,当交流电压正半周时,电流由3CT1经过电机到9Z流动,形成正半周回路;当电压正半周结束时,3CT1阻断,交流电压负半周开始后,电流经过3CT2、电机到8Z形成负半周回路,这样电机得到直流电源。
2.可控硅控制电路如下:
由第一个二极管桥,经DW设定大小后的直流给定信号与电压负反馈和电流正反馈相加以后,送到直流放大电路,经1T放大以后送到触发回路,由2T、3T、5T组成触发电路,控制可控硅的触发极。
改变触发角的大小,就可以改变输出直流电源的大小。
3.为了增加电机的特性硬度,并获得一定的调速范围,采用5DW组成的电流正反馈和4DW组成的电压负反馈来提高系统的调速精度。
4.为了有效的限制过大的起动电流和其他意外过载电流,系统接入了由3DW、4T组成的过流截止单元,根据线电流大小发出截止封锁动作,以保证系统正常运行。
5.由第三个二极管桥为直流电机提供励磁电源。
实验二液压控制阀性能实验
一.实验内容
1.溢流阀静态特性实验和卸荷实验;
2.节流阀和调速阀的调速性能实验。
二.实验目的
1.通过实验练习识读液压系统图,熟悉电磁换向阀、溢流阀、节流阀、调速阀,掌握有关阀的调节方法。
2.通过溢流阀静态特性实验加深对溢流阀静态特性的认识。
3.了解溢流阀作卸荷阀使用的方法及其卸荷性能。
4.通过节流阀及调速阀的调速实验,比较负载变化时二者调速性能的差异。
三.实验步骤
1.溢流阀的启闭特性实验。
实验管路如图2-1(其控制电路原理见图2-2),以溢流阀14为实验阀。
图2-2液压阀实验控制原理图
(1)实验流量测定:
旋松阀11使泵18起动时处于轻载,压力表12转换开关置
位(此时压力表测量A点的压力),起动泵18,调节阀11提高系统压力,使压力表12读数为7MPa;开关13转到
位,使二位三通电磁阀13通电,右旋阀14,使压力表12读数为6.3MPa并锁紧其紧固螺丝,此时用秒表测出一分钟内流过流量计的油即溢流阀14的实验流量。
(2)闭合特性实验:
为了使阀14前的油压逐渐减小直至阀14闭合,慢慢调松阀11,使压力表12读数(即A点压力)依次为6.3MPa、6.2MPa、6.1MPa、6.0MPa、5.8MPa、5.6MPa、5.4MPa,并记下每个压力对应的溢流量(注意:
当流量减小到一定量时,把开关15转到
位,使二位三通电磁阀15通电,用量杯和秒表测取溢流量),将结果填入表2-1。
当溢流量减小到实验流量的1%时,压力表12读数即溢流阀14的闭合压力。
(3)开启特性实验:
反向调节阀11(使阀14前的油压逐渐升高直至阀开启),使压力表12读数依次为5.4MPa、5.6MPa、5.8MPa、6.0MPa、6.1MPa、6.2MPa、6.3MPa,并记下每个压力对应的溢流量,将结果填入表2-1。
当溢流量增加到实验流量的1%时,压力表12读数即溢流阀14的开启压力。
2.测溢流阀内漏泄量:
关闭溢流阀14,调节阀11使系统压力保持在6.3MPa,使电磁阀15通电,用秒表和量杯测出溢流阀14的内漏泄量。
3.溢流阀的卸荷实验:
当压力在6.3MPa时,开关16转向
位,使二位三通电磁阀16通电,阀14的远控口通过阀16直通油箱,此时溢流阀14处在卸荷状态,压力表12指示压力即溢流阀14的卸荷压力(这里忽略了回油管路的阻力和由A点至阀14前的管路阻力,为近似值)。
4.溢流阀的动态特性实验:
将压力传感信号送到示波器,使其显示被测阀14的压力信号;将开关16转到0位(断电),此时溢流阀14突然加载,观察此时示波器所示压力的瞬时变化波形,估计其动态压力超调量能否低于整定值的20%。
5.节流阀调速实验。
(1)将开关13转到0位(断电),调节阀11使压力为0.8MPa,将开关17转向左,
使二位三通电磁阀右端通电,让加载缸的活塞杆伸出顶到工作缸的活塞杆上。
这样,当工作缸活塞向右运行时,加载缸活塞对其进行加载(加载压力通过阀11设定)。
(2)左旋阀2,右旋关闭阀6、9、7,全开阀8,把阀调到节流阀调速的初始状态,然后左旋阀7一圈半,压力表4开关转到“
”位,此时压力表4测量B点压力(即泵1的排出压力)。
起动泵1,右旋阀2使压力表4指示压力为3MPa,然后左旋开关3,电磁阀3右端线圈通电,工作缸活塞向左运行收回。
准备下一步工作缸活塞向右运行时测量其运行速度。
(3)调节阀11,使加载压力依次为0.8MPa、1.0MPa、1.5MPa,用秒表测出不同加载时活塞从一端运行到另一端的时间,填入表2-2。
这样通过工作缸的运行速度的变化,可以知道节流阀7在不同负载时流量的变化。
6.调速阀调速:
左旋关闭阀7,将阀6右旋2圈,调节阀11使加载压力依次为0.8MPa、1.0MPa、1.5MPa,用秒表测出不同加载时活塞从一端运行到另一端的时间,填入表2-2。
表2-1先导式溢流阀启闭特性测试记录:
开启过程
闭合过程
系统压力P
溢流量Q
系统压力P
溢流量Q
6.3MPa
ml/min
5.4MPa
ml/min
6.2MPa
ml/min
5.6MPa
ml/min
6.1MPa
ml/min
5.8MPa
ml/min
6.0MPa
ml/min
6.0MPa
ml/min
5.8MPa
ml/min
6.1MPa
ml/min
5.6MPa
ml/min
6.2MPa
ml/min
5.4MPa
ml/min
6.3MPa
ml/min
表2-2负载变化对节流阀调速和调速阀调速的影响
加载压力
活塞单行程所需的时间(s)
节流阀调速
调速阀调速
0.8MPa
1.0MPa
1.5MPa
四.实验报告
1.根据实验测的的数据,以系统压力p和相应的溢流量Q为纵横坐标绘出溢流阀的闭合特性曲线和开启特性曲线.
2.根据实验数据,分析节流阀调速和调速阀调速在负载变化时有何不不同?
3.为什么加载缸压力仍小于工作缸压力时,工作缸活塞已无法推动加载缸活塞?
五.控制电路工作原理
1.电机的驱动
380V交流电为电机M1、M2提供工作电源,同时也为交流接触器1C、2C提供工作电源。
热继电器1RJ/2RJ用做过电流保护器,当主回路电流过大,热继电器动作,其常闭触点(串联在1C/2C回路中)动作断开,使交流接触器1C/2C的线圈断电,主触头断开切断相应电机电源。
当按下绿色按钮1QA时,交流接触器1C通电,其自锁常开触点闭合,同时主回路的常开触点闭合,电机M1通电运行,使泵18运转起来。
如按下红色按钮1TA时,交流接触器线圈断电,其闭合触点断开,使电机停止运转。
同样,按下2QA交流接触器2C通电,M2起动,泵1投入工作。
2.电磁阀的控制
(1)“1K”控制三位四通电磁换向阀3的工作,1K转向右端时,下面的触点闭合,阀3左端的线圈通电,由泵1排出的液压油通过电磁阀、经调速阀6(或节流阀7)到工作油缸19,推动活塞右行,而活塞右端的油经阀8(阀8全开),经电磁阀流回油箱,当加载缸20的活塞伸出顶在工作缸活塞上,测量其运行速度,就达到间接的测量调速阀(或节流阀)在不同载荷下的流量变化。
(2)“2K”位三位四通电磁阀17的控制旋钮,当2K转向左端时,上面的触点闭合,阀17右端线圈通电,加载缸活塞伸出,达到给工作缸加载的作用。
(3)“3K”为电磁换向阀13的控制旋钮,当3K转到“
”位时,二位三通电磁换向阀13通电换向,由泵18排出的油经电磁阀13、溢流阀14、电磁阀16、流量计,流回油箱。
准备测量溢流阀14的工作特性。
(4)“4K”控制电磁换向阀15,在溢流阀11压力逐渐调低,溢流阀14接近关闭时,从流量计上就看不出流量的变化,必须用量杯来测量其流量值,这时将4K转到“
”位,阀15通电换向,油通过阀15流向量杯。
(5)“5K”控制电磁换向阀16,当5K转到“
”位时电磁阀16通电换向,溢流阀14的远程控制口由于阀16的换向与油箱接通,溢流阀14完全打开,处在“卸荷”状态,此时测得的压力即卸荷压力。
实验三油马达容积调速及油马达性能实验
一.实验内容
1.变量泵——定量油马达容积调速实验;
2.油马达性能实验:
性能曲线测绘和最低稳定转速测定。
二.实验目的
1.了解半闭式液压系统的基本组成和容积调速的方法;
2.通过变量泵——定量油马达容积调速实验,验证在不同加载情况下油马达的转速、输出扭矩和功率与变量泵流量的关系;
3.通过油马达性能实验,了解油马达在转速不变时,负载改变,流量、容积效率、输入功率、输出功率和总效率如何变化。
认识油马达的爬行现象,测出最低稳定转速。
三.实验步骤
1.溢流阀整定:
实验管路如图3-1(其控制电路原理见图3-2)。
(1)压力表Ⅰ开关置P1位(用压力表1测量溢流阀10前A点压力),左旋松开阀5(使主泵1起动时轻载),松开阀10(使辅泵4起动时轻载),松开阀8、14(使加载泵3起动时轻载),起动泵4,右旋阀10,使补油压力上升为1.0MPa;
(2)调节变量泵、变量油马达的变量机构手轮,使γp、γm为0(注:
γp/γm为变量泵/变量马达的调节参数,表示实际设定排量占最大排量的百分数,1表示10%,10表示100%)。
将压力表Ⅰ转换开关调至P3位(此时压力表Ⅰ测量溢流阀6前B点
压力),起动泵1,右旋其变量机构手轮使γp=5,调整阀6,使回油压力为0.6MPa。
(3)将压力表Ⅱ转换开关调至P3位(此时压力表Ⅱ测量图中C点压力,在油马达γm为0时,C点压力与溢流阀5前压力相等),右旋调紧溢流阀5,使安全阀开启压力升为7MPa。
(4)将压力表Ⅲ转换开关调至P1位(此时压力表Ⅲ测量图中E点压力,即加载泵的加载压力),右旋马达变量机构手轮使γm=7,右旋阀14,使加载压力为0.6MPa.。
将压力表Ⅲ转换开关调至P3位(此时压力表Ⅲ测量图中F点压力),左旋泵变量机构手轮使γp=-5(泵反向排油),右旋阀8,使加载压力为0.6MPa。
2.变量泵——定量油马达容积调速。
当泵的变量机构γp分别为8、6、4、-4、-6、-8时测出对应的油马达进出口油压,加载泵吸排油压、油马达转速和通过油马达的液压油流量,将数据填入表3-1。
注:
油马达进油压力pm1(由压力表Ⅱ--p1或p3读出);
油马达出油压力pm2(由压力表Ⅱ--p3或p1读出);
加载泵吸油压力pL1(由压力表Ⅲ--p1或p3读出);
加载泵吸油压力pL2(由压力表Ⅲ--p3或p1读出);
油马达流量Qm(由流量计11和秒表测算出)。
3.油马达性能实验
(1)油马达性能曲线的测定:
调节油马达,使γm=10,全松溢流阀8、14(使马达轻载运行)。
调节主泵排量γp,使油马达转速nm=1000r/m。
在空载条件下(加载泵出口压力pL2=0)测出油马达空载流量Qm0,然后再用溢流阀8(或14)加载,使油马达进油压力(用表Ⅱ测得)依次为:
1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa,每次改变负载后调节γp,使nm保持1000r/m不变。
相对每一种负载测出pm1、pm2、pL1、pL2和油马达流量Qm,将所测值填入表3-2中。
(2)最低稳定转速实验:
油马达最低稳定转速nmin是指油马达不产生显著转速脉动时的最低转速,测定步骤如下:
调节油马达使γp=10。
调节主泵1使其以中等排量排油驱动油马达转动,然后用溢流阀8(或14)加载,使油马达进油压力达到额定压力pmH=6MPa。
调节主泵1,使γp逐步减小,直到油马达的转速出现脉动现象。
记下发生这种现象前油马达的最低稳定转速nmin,填入表3-2。
停掉主泵,切断电源。
四.实验结果整理与分析
1.转速特性
在变量泵—定量油马达回路中设qp=γp·qpmax ,式中:
qpmax---变量泵的最大排量
γp---变量泵的调节参数,表示实际设定排量占最大排量的百分数,1表10%,10表示100%。
则:
--------------
(1)
式中kn1为常数,所以,可知道马达的转速nm与泵的调节参数γp呈线性关系。
2.扭矩特性
马达的输出扭矩Mm与负载扭矩ML相等,加载泵的负载扭矩由摩擦扭矩MLf和液压扭矩M组成,即
Mm=ML=MLf+M ------------------------
(2)
近似认为MLf为常数,而
----------------(3)
若近似认为pL2=0,则pL1与加载方式有关。
当溢流阀加载时,pL1为常数,由(3)式可得M为常数,将M为常数带入
(2)式可得:
Mm=ML=常数 ----(4)
(4)式说明,当用溢流阀加载时,马达的输出扭矩应是一个常数。
而实际上,MLf 不是常数,而是转速的函数(如图3-3),所以,Mm 也不是一个常数。
3.功率特性:
功率Nm Nm=Mm·nm
五.控制电路工作原理
1.“1C”为辅泵电机起动运行的交流接触器,它与“2C”(接通主回路电机M2的交流接触器)串联,只有辅泵起动运行为主油路补进油之后才能起动“2C”,否则“2C”不能通电,电机M2无法起动,防止先起动M2使主泵运转时没有液压油而造成“干摩”,损坏主泵。
2.“3QA”为加热器DR的控制开关,一般液压系统最适合的温度为30~50℃,所以在冬季油温过低时。
通过3QA接通加热器DR对液压油进行加温,避免粘度过大造成运转部件的磨损。
3.热继电器1RJ/2RJ:
当电机M1或M2通过电流过大时,1RJ或2RJ断开,使交流接触器1C、2C线圈断电,主触头动作切断电机电源,从而达到保护电机的作用。
4.“1TA”为紧急停止按钮,在系统出现故障或异常时,可直接按下1TA使系统停止工作。
六.实验报告
1.根据表3-1中的数据,做出变量泵---定量油马达系统容积调速的转速特性曲线、不同加载条件下的转据特性曲线和功率特性曲线,即nm-γp、mm-γp、Pm-γp关系图。
2.根据表3-2中的数据,做出油马达的性能曲线(以pm1为横坐标,以ηv、Qm为纵坐标)。
3.思考:
(1).实际工作中,油马达的输出扭矩Mm和进油压力pm1哪个是自变量,哪个是因变量?
式分析重物起升系统油马达的负载接近于哪种加载方式?
(2).为什么油马达负载增加时其容积效率降低?
油马达的液压系统在实际运行中如果泵和油马达均不变量,当负载变化时马达的转速是否变化?
为什么?
用油缸做执行机构时其移动速度受负载变化的影响为什么较小?
实验四液压舵机调试实验
一.实验内容
1.伺服油缸舵机控制系统的调试;
2.操舵实验;
3.安全阀的整定;
二.实验目的
1.熟悉泵控型液压舵机和伺服油缸舵机遥控系统的基本组成,掌握其操作使用方法;
2.了解液压舵机校舵的要求和方法;
3.了解浮动杆追随机构和伺服油缸式舵机遥控系统的调整方法;
4.了解转舵扭矩对工作油压和转舵速度的影响。
三.准备工作
对照图4-1,熟悉本舵机和遥控系统的组成,了解各设备和元件的名称、作用和位置。
四.实验步骤
1.伺服油缸系统的调试:
(1)将左侧液压伺服系统辅油泵6的调压螺钉调至最紧,调速阀10调至适中位置,溢流阀8的调压旋钮调松。
起动辅油泵。
用应急操舵(非随动舵)使电磁换向阀11某侧通电,使之离开中位。
调高溢流阀8的整定压力,使伺服活塞开始移动,直至移到一端极限位置。
调节溢流阀8使表9所指示压力达到3.5MPa,然后调松辅油泵调压螺钉,使表9所示压力降至2.7MPa。
(2)用应急操舵使换向阀11换向,调节调速阀10使伺服活塞走完全部工作行程(150mm)所用时间为20s。
(3)机旁操作使伺服活塞行至中位停下,停左侧辅油泵。
(4)用同样方法调节右侧液压伺服系统,使伺服活塞走完工作行程所用时间为24s。
2.操舵实验
(1)起动舵机主泵1,用右侧液压伺服系统操舵。
将操舵仪手柄置于中舵位置,这时伺服活塞应在中位,舵柄指示的实际舵角和舵角指示器的指示舵角亦应为零。
如实际舵角不为零,应调节浮动杆的控制杆调节螺栓14,直至舵停在中位为止。
(2)用操舵手柄向一舷做5°、15°、25°、35°操舵实验,然后回中。
再向另一舷做同样实验。
操舵角、实际舵角和指示舵角彼此间误差不得大于±1°。
(3)从一舷35°向另一舷30°操舵,记录转舵所用时间,应不大于28s。
然后用操舵手柄使舵回至中位。
在将舵从中位转至最大舵角过程中,观察主油路排油侧和回油侧压力。
将舵转至最大舵角时,记下上述压力值。
将各数值填入表4-1的对应项中。
3.安全阀整定实验
关闭油缸缸阀18,小舵角操舵(实船可采用松开伺服油缸限位螺帽,将舵转至机械限位极限舵角的方法),此时安全阀应开启。
适当加大操舵角,使主泵保持额定流量,读取主油路排油压力值。
然后使操舵手柄回中。
注意:
安全阀开启时间最多不宜超过30s。
如果所得读数与规定整定压力不符,则取下安全阀罩盖,松开锁紧螺帽,转动调节螺帽,校正安全阀整定压力,直至符合要求。
再重新将锁紧螺帽锁紧。
五.实验报告
1.按实测数据填写表4-1。
表4-1转舵实验记录:
转至左满舵时
转至右满舵时
排油压力p2 (MPa)
回油压力p1 (MPa)
Δp=p2-p1 (MPa)
转舵力矩M (kN·m)
转舵时间(+35°→-30°)
式中:
撞杆直径D=0.16m;舵柄最小工作半径R0=0.4m,最大舵角α=35°(co
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