液压与气压传动实验.docx
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液压与气压传动实验
液压与气压传动实验
实验一油泵性能
一、实验目的
1、通过实验了解油泵的主要技术性能,测定油泵的流量特性、容积效率和总效率。
2、、掌握小功率油泵的测试方法。
3、产生对油泵工作状态的感性认识,如振动、噪声、油压脉动和油温变化等。
二、实验内容
1、油泵的流量特性
油泵运转后输出一定的流量以满足液压系统工作的需要。
由于油泵的内泄漏,从而产生
一定的流量损失。
油泵的泄漏量是随油泵的工作压力的增高而增大的,油泵的实际流量是随
压力的变化而变化的。
因此需要测定油泵在不同工作压力下的实际流量,即得出油泵的流量
特性曲线Q=f(P).
2、油泵的容积效率
油泵的容积效率,是指它的实际流量Q与理论流量Qo之比,即:
“QV100%
Qo
式中:
Qo可通过油泵的转速和油泵的结构参数计算。
对于双作用叶片泵:
22R—r
Qo=2b卩(R-r)-—SZn
]cosf-
R、r分别为定子圆弧部分的长短半径
b为叶片宽度
9为叶片的倾角
S为叶片厚度
Z为叶片数
n油泵转速
在实验中,为便于计算,用油泵工作压力为零时的实际流量Qk(空载流量)来代替理
论流量Qo,所以
V—100%
Qk
由于油泵的实际流量Q随工作压力变化而变化,而理论流量Qo(或空载流量Qk)不随压力产生变化,所以容积效率也是随油泵工作压力变化的一条曲线。
通常所说的油泵容积效率
是指油泵在额定工作压力下的容积效率。
3、油泵的总效塞
油泵的总效率是指油泵实际输出功率Nc与输入功率Nr之比即
二弘100%
Nr
1
式中:
Nc=—PQ(kw),
60
P――油泵工作压力(MPa),
Q――油泵实际流量(L/min);
Nr104.7Mn(kw),
M――电机输出扭矩(Nm),
n电机转速(rpm)。
由预先测出的电机输入功率NdR与电机总效率d的关系曲线(见图1-1),用三相电功率表测出油泵在不同工作压力下电机的输入功率NdR,然后根据电机效率曲线查出电机总效率
d,就可以计算出电机输出功率Ndc,这也就是油泵的输入功率Nr。
即
NR=Ndc=NdR•d
所以
.NcPQ
c100%Nr60NdRd
电机效率曲线如图1—1
图1—1电机效率曲线
三、实验装置和作用
液压原理图见图1—2中油泵性能实验部分。
图1-2节流调速性能、油泵性能与溢流阀静动态实验液压原理图
油泵18动力源,节流阀10外负载,溢流阀11调节油泵18的出口压力
压力表12指示油泵18的岀口压力;
流量计指示油泵流岀流量的容积(10L/r),秒表配合流量计测定流量。
四、实验步骤
在本实验中,可测得油泵的三个主要指标:
油泵的流量特性、容积效率和总效率。
1、空载起动油泵在其运转一段时间后,当油温不再上升时,便可进行实验。
2、将节流阀10关闭,调节溢流阀11使压力表值为5MPa,此时,用锁母锁紧溢流阀11的调节旋钮。
3、调节节流阀10,使油泵出口压力从4MPa开始,每减少压力0.5MPa为一个测点,共测8个测点,第8个测点压力为0.5MP,分别记下每个测点的压力、流过一定容积油液的时间和电功率•此过程为减载过程。
4、调节节流阀10的开度为最大,测流量,此流量即为油泵的空载流量(此时压力可能不为零,为什么?
)
5、调节节流阀10,使压力从0.5MPa到4MPa,方法同实验步骤3。
此过程为加载过程。
6、实验完毕,溢流阀全部打开,压力表开关置“0”位,停车。
注意:
实验步骤3和5的数据取平均值,即为所测得数据。
五、实验数据和曲线
1、实验数据填入表1—1。
2、特性曲线。
画出油泵的流量特性曲线,及v〜P和〜P的关系曲线。
(三条曲线可以画在同一张方格纸上)
六、分析和讨论实验结果
1、油泵的流量特性说明什么问题?
2、分析总效率曲线的变化趋势,说明总效率在什么范围内为较高,这在实际应用过程中有什么意义?
60VQk—二一(L/min)
tk
V――空载流量(L),
tk――测定该空载流量所用的时间(sec)。
表1-1油温t=(C)
序
压力
流量
泵输出
电机输
电机
电机输出
油泵容
油泵总
号
P
(MPa)
t
(s)
60v
Q=
t
(L/min)
功率
Nc(kw)
入功率
NdR(kW)
效率
%
功率
Ndc(kw)
积效率
%(%)
效率
n(%)
1
4
2
3.5
减
3
3
4
2.5
5
2
载
6
1.5
7
1
8
0.5
1
0.5
加
2
1
3
1.5
4
2
5
2.5
载
6
3
7
3.5
8
4
七、思考题
1、溢流阀11在实验中起什么作用?
2、实验中节流阀10为什么能够给被测油泵加载?
1
(提示:
可用流量公式Q=kA•p^来分析,k――节流阀的流量系数,
A——截流面积,Ap——节流阀前后压力差。
)
实验二溢流阀性能
一、实验目的
1、通过实验加深理解溢流阀的启闭特性和调压偏差。
2、对溢流阀的动态特性取得感性认识,如压力超调量等。
3、测定溢流阀的压力损失和关闭泄漏量。
二、实验内容
1、溢流阀的启闭特性和调压偏差
溢流阀调定压力Pt后,在系统压力将要达到调定压力Pt时,溢流阀就已经开启,我们
称溢流阀刚刚开启时的压力为溢流阀的开启压力,用Pk表示。
调压偏差.:
P是指调定压力
Pt与开启压力Pk之差,即
P=Pr~Pk
实验时,当被测阀通过试验流量为理论流量的1%溢流量时的系统压力值为开启压力Pk,
而调压偏差.:
P与调定压力Pt之比称为调压偏差率;:
即
■PP-Pk
tk100%
PPt
2、溢流阀的动态特性
溢流量突然变化时,溢流阀所控的压力随时间变化的过渡过程,如图2-I。
图2-1溢流阀的动态特性(阶跃响应)曲线
1压力回升时间氏1是从开始升压至调定压力Pt稳定时的时间。
2卸荷时间△t2是从调定压力Pt开始卸荷至压力稳定的时间。
3压力超调量「pc是最大峰值压力Pmax与调定压力Pt之差。
即
Pc=Pmax一Pt
而压力超调量Pc与调定压力Pt之比为压力超调率:
二,即
巴二竝旦100%
PtR
3、溢流阀的性能指标
压力损失:
溢流阀调压旋钮在全开位置时的压力值。
卸荷压力:
溢流阀远控口接油箱时的压力值。
关闭泄漏量:
溢流阀调压旋钮拧紧时,在额定压力下,通过溢流阀的溢流量。
压力振摆:
额定压力下,一定的持续压力波动叫压力振摆。
压力偏移:
额定压力下,在一分钟内的压力变化量叫压力偏移。
三、实验原理与器材
液压原理图见图1-2中溢流阀性能实验部分.
油泵18动力源;
溢流阀11调节实验回路压力;
溢流阀14被测阀;
换向阀13换接被测阀3的油路并提供阶跃信号
换向阀15用于流量计或量筒的选择,
换向阀16使溢流阀卸荷,并提供阶跃信号;流量计或量筒用于测定通过流量阀的流过的容积,秒表配合流量计或量筒测定流量。
溢流阀的动态特性测试所用仪器:
见图2-2;
分流及附加电阻
压力传感器
电桥盒
动态应变仪
光线示波器
通用示波器
交流稳压电源
M
图2-2溢流阀动态特性实验仪器连接框图
BPR-2/100型电阻式压力传感器一个;
Y6D—3A型动态电阻应变仪一台;
SCI6型光线示波器一台;
SBE-20A型二踪示波器(或通用示波器)一台;
614B型电子交流稳压电源一台;
FF3型分流及附加电阻箱一台;
直流稳压电源一台;
四、实验步骤
1、溢流阀的启闭特性和调压偏差
1空载起动,关闭节流阀10,使换向阀17处于中位位置。
2换向阀13的电磁铁在“I”位置,关闭溢流阀11,调节溢流阀14,使测压点12—2的压力为4MPa,此压力为调定压力Pt。
3用流量计和秒表测定流量,此流量为被测阀的额定流量Qn。
4调节溢流阀11使压力下降,同时注意流量计指针,当流量计指针走动非常慢时(几乎
看不出走动时使换向阀15的电磁铁在“I”值,再继续调节溢流阀11使压力下降,当溢流量为较小时,用量筒和秒表测定流量,当流量为额定量Qn的1%时,此时压力为溢流阀的开
启压力Pk。
5Pk为第一测点,每升高压力0.2MPa为一个测点,升到4MPa,记下每个测点的压力
和流量(大流量时用流量计,小流量时用量筒)此过程为开启过程。
6压力从4MPa降到Pk用⑤的方法,记下每个测点的压力和流量,此过程为关闭过程。
2、溢流阀的动态特性
1按图2—2所示,连接好测试仪器的电气线路,选择振子型号,(选择方法参见《光线
示波器使用说明书》等有关书籍)。
2用BPR压力传感器组成半桥,平衡动态应变仪的一个通道。
3启动光线示波器,预热后起辉,调节光点位置,用压力校验泵和压力传感器给出标准
应变信号,在感光纸上记下零压基准线和3、4、5、6MPa的准线。
4换向阀13在“”位,关闭溢流阀11,调节被测阀14使压力为4MPa,将换向阀16
在I”位通电)使主油路卸荷,准备好记录仪器,进行拍摄动态特性曲线,按下光线示波器拍摄按钮,将换向阀16置0”位断电),主油路升压,接着迅速将阀16置I”位,主油路卸荷
拍摄完毕,取下记录纸,进行二次曝光,即得溢流阀的动态特性曲线。
5溢流阀11调至5MPa,压力表开关置“I”位,换向阀13置I”位调节被测阀14压力为
4MPa,换向阀13置0”位,准备好记录仪器,进行拍摄动态特性曲线。
将换向阀13置I”
位,主油路升压,再速使阀13置0”位,主油路卸压,拍摄完毕,取下记录纸,进行二次曝
光,即得溢流阀的动态特性曲线。
4和⑤是在两种实验情况下的特性曲线。
3、溢流阀的其它性能指标
1旋开被测溢流阀14的调压旋钮的开度为最大,记下测点12—2的力值,即压力损失。
2调节溢流阀14,使测压点12—2压力大于0.5MPa,换向阀16置f”位,记下测压点12—2的压力值,即卸荷压力。
3调节溢流阀11使测压点12—1的压力为5Mpa,拧紧溢流阀14的调压旋钮,使换向13、15都置f”位,用量筒和秒表测得流量,即关闭卸漏量。
4换向阀13置I”位,溢流阀14全部打开,关闭溢流阀11,调节溢流阀14,使测压点12—1的压力值为5MPa,记下压力振动幅值的一半,即压力振摆。
5实验方法同上,记下一分钟压力变化量,即压力偏移,
五、实验数据和曲线
调压偏差P=Pt—Pk二(MPa)
调压偏差率二%
表2-1
阀口
动向
序
号
压力
P(MPa)
溢流量
油温
T(C)
v(mL)
t(s)
Q=60V(L/min)1000t
1
开
2
启
3
过
4
程
5
6
1
关
2
闭
3
过
4
程
5
6
特性曲线:
画出溢流阀的启闭特性曲线在方格纸上。
计算出调压偏差和调压偏差率(注意:
开启与关闭两条特性曲线通常不重合)
2溢流阀的动态特性
表2—2
调定压力
方
最大峰值压力
压力超调量
压力回升
卸荷时间
压力超调率
Pt(MPa)
Pmax(MPa)
心巳=Pmax一R
时间
也t2(S)
法
△Pc
CF_
Pt
M(s)
5
1
2
3、溢流阀的其它性能指标
表2一3
压力损失
卸荷压力
关闭泄漏量
调定压力
压力振摆
压力偏移
(MPa)
(MPa)
(mL/min)
(MPa)
(MPa)
(MPa)
5
±
±
六、分析和讨论实验结果
1、溢流阀的启闭特性对系统工作性能有何影响?
2、在同一溢流量下,为何开启过程的压力大于关闭过程的压力?
(或者说为什么开启
过程的特性曲线与关闭过程的特性曲线不重合?
提示:
从阀芯摩擦力方面分析。
)
3、溢流阀的动态特性指标对液压系统工作有何意义?
4、与要求的技术指标(见下表2—4)相比较,说明该溢流阀的性能如何?
溢流阀的技术指标要求:
压力损失
卸荷压力
关闭泄漏量
调定压力
压力振摆
压力偏移
调压偏
(MPa)
(MPa)
(mL/min)
(MPa)
(MPa)
(MPa)
差率%
0.4
0.2
40
5
±).2
±).2
15-20
实验三节流调速回路性能
、实验目的
1、通过实验深入了解三种节流阀节流调速回路的性能差别。
P5•A1
2、加深理解节流阀与调速阀的节流调速回路的性能差别。
二、实验内容和原理
1、进油路节流阀调速回路
如图3—1在进油路节流阀调速回路中
工作油缸的活塞受力平衡方程式:
P3A1~P5A1R
式中:
P3—
—工作油缸无杆腔压力(
MPa);3—1进油路节流阀调速回路
P5—
加载油缸有杆腔压力(
MPa);
A1—
工作油缸(或加载油缸)
无杆腔有效面积(cm2);
(注:
工作油缸与加载油缸结构尺寸相同);
R――工作油缸和加载油缸的摩擦力之和(N)
进油路节流阀的前后压差P
R
P二Pa-P3二Pa-P5-A
式中:
Pa――油泵出口压力(或溢流阀调定压力)。
通过节流阀进入油缸的流量Q
Q=KA^pm=KA(Pa_P5—旦)mAi
式中:
K――流量系数;
A――节流阀的有效节流面积(cm2);
m压力指数,节流口为薄壁口时m=0.5。
所以工作油缸活塞运动的速度v:
Q
v二
Ai
Ai
式中:
K、Ai、R、m都为定常值。
A在节流阀调定后也不变化。
所以只要P5变化即负
载变化时,工作油缸活塞运动的速度就随之变化,即此速度是负载压力的单值函数。
因此,通过改变负载压力,即可得到进油路节流阀调速回路的速度负载特性。
V=fR)
2、回油路节流阀调速回路
如图3—2在回油路节流阀调速回路中,工作油缸的活塞受力平衡方程式:
P3Ai=P4A2P5AiR
式中:
P4――工作油缸有杆腔压力(MPa);
A2工作油缸有杆腔有效面积(cm
其余同前。
回櫥H节底0HH速回略
回油路节流阀前后压差P:
通过节流阀的流量Q:
Q=KA•宀K
所以,工作缸活塞运动速度v:
与实验1相同
八“)
3、旁油路节流阀调速回路
如图3—3在旁油路节流阀速回路中,工作油缸活塞受力平衡方程式:
P3Ai=PsAi+R
油路节流阀前后压差P:
R
•:
P=P3-O=(P5)-0
A
通过节流阀流回油箱的流量Q:
R
:
Q=KA•■:
P^KA(P5—)m
Ai
进入工作油缸的流量Q:
R
Q二Qb-Q二Qb—KA(P5)m
Ai式中:
Qb――油泵额定流量。
所以工作缸活塞运动速度v:
QQBKA/厂+Rm
v(P5)
A1A1A1A1
式中的
Qb当采用定量泵时为常量,所以可以得到与实验1相同的结论:
v=f(P5)
4、进油路调速阀调速回路
如图3—4在负载变化时,虽然加在调速阀两端的压差变化,但由于调速阀中减压阀的
作用,使通过的流量不变,所以活塞的运动速度不随负载的变化而产生变化。
所以
V吠"5)=常数
三、实验装置和作用
液压原理图见图1—2中节流调速回路性能部分。
1、系统工作部分:
油泵1:
动力源;
溢流阀2:
调定油泵出口压力;
换向阀3:
给工作缸换接油路;
节流阀7、8、9进油路、回油路、旁油路三种调速回路的节流阀;
调速阀6:
进油路调速回路的调速阀;
压力表4、5指示油泵出口压力,节流阀前后压力和调速阀前后压力值;
秒表:
记录工作油缸在一定行程的时间;
油缸;19执行机构。
2.加载部分:
油泵18:
动力源;
溢流阀11:
调定油泵18出口压力;
换向阀17:
换接加载缸油路;
油缸20:
油缸19的外负载(模拟负载);
压力表12:
指示油泵18的出口压力。
四、实验步骤
1、进油路节流阀调速回路
1空载起动,待油温不再上升时开始实验。
2关闭调速阀6,节流阀9,全部打开节流阀8,组成进油路节流阀调速回路。
3调节溢流阀2使测压点4-1的压力值为3MPa,换向阀17置右位,调节溢流阀11使测压点12—1的压力值为0.5MPa。
4转动压力表开关使压力表的测压点为4—3、5—2、12—3,调节节流阀7为小开度。
5换向阀3置左位,用秒表记下工作缸活塞运动一定行程L所需时间t,同时记下活塞
运动过程中压力表4、5、12的压力值,换向阀3置右位,回程。
6加载压力每隔0.5MPa为一个测点,到2.5MPa共五个测点,重复上述步骤。
7改变节流阀7为中开度和大开度,各重复上述步骤一次。
2、回油路节流阀调速回路:
1关闭调速阀6、节流阀9、全部打开节流阀7,组成回油路节流阀调速回路。
2改变节流阀8的开度为小开度、中开度和大开度三种。
3各压力表测压点为4—3,5—3,12—3,其余同实验1。
3、旁油路节流阀调速回路
1关闭调速阀6,全部打开节流阀7和8,组成旁油路节流阀调速回路:
2改变节流阀9的开度为小开度、中开度和大开度三种。
3各压力表测压点为5—2(5—3)、12—3,其余同实验1。
4、进油路调速阀调速回路
1关闭节流阀7、9,全部打开节流阀8,组成进油路调速阀调速回路:
2改变调速阀6的开度为小开度、中开度和大开度三种。
3各压力表测压点为4—3(4—2),5—2,12—3,其余同实验1。
五、实验数据和曲线
1、进油路节流阀调速回路
①将实验数据填入表3—1
②特性曲线:
在方格纸上画出速度负载特性曲线V=f(P5)。
系统压力Pa=4Mpa;
活塞行程L=200mm。
表3—1油温•=(°C)
节流阀
加载调定
活塞运动
活塞运动
加载缸无
节流阀
节流阀
开度
压力
时间
速度
杆腔压力
前压力
后压力
A°
P(MPa)
T(s)
V(mm/s)
P5(MPa)
P1(MPa)
P3(MPa)
小
0.5
1
1.5
2
2.5
中
0.5
1
1.5
2
2.5
大
0.5
1
1.5
2
2.5
2、回油路节流阀调速回路
①将实验数据填入表3—2中。
②特性曲线:
画出速度负载特性曲线V=f(P5)在方格纸上。
系统压力PA=4MPa,活塞行程L=200mm。
表3—2油温.=(C)
节流阀
加载调定
活塞运动
活塞运动
加载缸无
节流阀
节流阀
开度
压力
时间
速度
杆腔压力
前压力
后压力
Ao
P(MPa)
t(s)
V(mm/s)
P5(MPa)
P4(MPa)
P6(MPa)
小
0.5
1
1.5
2
2.5
中
0.5
1
1.5
2
2.5
大
0.5
1
1.5
2
2.5
3、旁油路节流阀调速回路
1将实验数据填入表3—3中
2特性曲线:
在方格纸画出速度负载曲线v=f(P5)。
系统压力PA=4MPa,活塞行程L=200mm。
表3—3油温.=(°C)
节流阀
加载调定
活塞运动
活塞运动
加载缸无
节流阀
节流阀
开度
压力
时间
速度
杆腔压力
前压力
后压力
A°
P(MPa)
t(s)
V(mm/s)
P5(MPa)
P3(MPa)
P7(MPa)
小
0.5
1
1.5
2
2.5
中
0.5
1
1.5
2
2.5
大
0.5
1
1.5
2
2.5
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