液压与气压传动实验指导书正文按新实验台DOCdoc.docx
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实验一液压泵静态性能实验
一、实验目的:
了解油泵的主要性能技术指标,学会测定油泵的流量特性,学会测量油泵的压力、流量、容积效率、总效率和输入、输出功率的方法。
二、实验设备:
QCSOO3液压传动教学实验台:
一台
机械式转速表:
一块
电子秒表:
一块
图1-1液压泵静态性能实验原理图
图1-1为液压泵静态性能实验原理图,图中18YB型双作用式叶片泵为
本实验的被试泵,其额定工作压力为63kgf/cm2,额定流量为6ml/r。
图
中节流阀10为本实验的模拟载荷阀。
油泵的工作压力由节流阀10调节,
其压力值可由压力表P12-1读出。
测量流量由流量计读出,温度由温度计读
出,时间由秒表读出,测量空载流量qk时把节流阀10开到最大,油泵输出
油液经节流阀10直通流量计回油箱,此时液压泵输出的工作压力接近零
压。
图中溢流阀11为本实验的安全阀,其调整的安全压力值为70kgf/cm2。
三、实验内容:
1.液压泵的流量特性:
液压泵因存在缝隙有流量泄漏,泵的工作压力越高,其泄漏越大。
通
过实验测出压力与流量的关系曲线。
q=f(P12-1),即为泵的流量特性。
2.液压泵的容积效率:
油泵的容积效率是泵在额定工作压力时的实际流量q与理论流量qt的
比值,
-1-
即:
q
v
qt
理论流量qt可根据测出的液压泵转速和泵的尺寸结构参数按公式计算
出。
叶片泵的计算公式:
qt
2R2
r2(Rr)bZBn
pv
cos
在实际生产实验中,一般可用液压泵在零压时的空载流量
qk代替理论
流量qt,则
q
v
qk
当测不到空载(压力为零时)流量时,在泵的流量特性曲线
q=f(P12-1)
中,把各压力点时算出的输出流量用描点法连成实际输出的流量曲线,该
曲线与纵轴的交点即为空载流量
qk。
3.液压泵的总效率
:
液压泵的总效率:
PO
Pi
p
9.81
10
4
103
q
pq
式中:
PO—油泵输出功率,
KW,P0
pq
60
1000
612
KW
T
2
n
T
n
Pi—油泵输入功率,
KW,PiT
n
60
KW
1000
9549
p—液压泵的输出压力,
kgf/cm
2
q—液压泵的输出流量,
l/min
T一液压泵输入转矩,
N·m
-2-
n一液压泵的转速,r/min
在实验台中,可通过测出油泵的输入转矩和油泵的转速,利用上述公
式得到油泵的输入功率。
在卧式实验台上,油泵输入转矩
T采用电机平衡法测量,如图
1-2所
示,T
mgL(Nm),油泵的转速用机械式转速表测量。
图1-2电动机平衡法测量转矩示意图具体实验步骤如下:
1)检查溢流阀11的旋钮是否调松,应将溢流阀ll的调压弹簧调至最
松(注意不应该松到螺帽脱出)。
检查实验台上的各旋钮是否在初始位置上,如不在,调至初始位置上,检查各电器旋钮是否在初始位置上,如不在,
调至初始位置。
2)按启动按钮,使泵运转三分钟,观察是否有异常现象。
使油泵压力
为零压(即空载)
,由压力表P
读出,即P
2
,此时通过调节杠
=0kgf/cm
12-1
12-1
杆上的平衡重块或加砝码,使杠杆调平,记下砝码质量。
由此算出的
Pi为
泵的空载输入功率。
3)将节流阀
10逐渐关死,让所有的油液全部流经溢流阀
11回油箱,
这时调节溢流阀
11使系统压力为
P12-1=70kgf/cm2,即为泵实验的安全压力。
4)安全压力调好后,把节流阀10阀口逐渐开大,使泵口压力从
12-1
=70kgf/cm
2
减小到最小值,接近于零压。
重新调平杠杆(配重不动,加
P
砝码使杠杆调平。
因为通过加砝码不易调平,所以可以先加
100g或更多砝
-3-
码,然后调节节流阀10开度,使杠杆达到平衡),测量并记录此时的泵口
压力P12-1、通过流量计(即通过节流阀流出的)的油液体积V(流量计指针
每转一圈为过油体积10升)及所用时间t、泵转速n(用转速计测量,注
意转速计量程)和砝码质量m。
5)然后每间隔5kgf/cm2(压力在20kgf/cm2以下)时,或每间隔
10kgf/cm
2(压力在
20~63kgf/cm2)时,记录一组数据,直到
63kgf/cm
2。
6)
将节流阀
10
全部打开,使系统工作压力降至最小。
调松溢流阀
11,
使实验台处于正常状态,按停止按钮,使油泵停止工作。
7)
整理实验数据,画出油泵流量特性曲线
qf(P12
1),使曲线与纵
轴相交得到空载流量
q
;计算油泵的输入转矩
T、输入输出功率
Pi、PO、
k
容积效率
V、总效率
和机械效率
m,填写实验报告。
四、实验结果:
1)实验数据经整理后,添入实验报告的实验记录表格中。
2)根据测得的实验数据,做出被试泵的压力一流量特性曲线
qf(P121)、压力一容积效率特性曲线Vf(P121)、压力一总效率
f(P121)特性曲线。
五、思考题:
1)
油泵的容积效率与哪些因素有关
?
如何提高泵的容积效率?
2)
影响油泵总效率的因素有哪些
?
-4-
实验二节流调速回路性能实验
一、实验目的:
学会测定各种节流调速回路的性能,做出其速度负载特性曲线,分析
比较三种节流调速的性能,分析比较节流阀调速和调速阀调速的性能。
二、实验装置:
QCSOO3液压传动教学实验台:
一台
电子秒表:
一块
实验原理图如图2-1,图中左半部分为节流调速系统液压原理图。
图
中有三个节流阀,一个调速阀,其中节流阀7用于进油节流调速,阀8用
于回油节流调速,阀9用于旁路节流调速,调速阀6用于进油调速阀调速,
以便和进油节流阀调速进行比较;右半部分为加载系统液压原理图。
油缸19为工作油缸,油缸20为加载油缸,也就是利用油缸20给油缸
19进行加载,通过改变溢流阀11来调整负载压力(即改变油缸20右腔的
压力
P
3),便可得到不同的负载。
缸
19和缸
20无杆腔的压力,分别由压
12
力表
P5
2和P123读出。
三、实验内容:
节流调速性能实验中,包括了三种节流调速回路的实验和一个调速阀节流调速实验,可测得每一种节流调速回路的速度负载特性,做出特性曲线,进行分析比较。
1.节流阀进油节流调速回路性能实验
实验原理如图2-1所示,油缸19为工作油缸,油缸20为加载油缸,
节流阀7为被试阀。
如果两缸的活塞面积相同,油缸活塞密封摩擦力为F,活塞面积为A1,
则活塞的受力平衡方程式为:
P52A1=F+P123A1
所以油缸19的工作压力P52为:
P52=F+P123
A1
-5-
节流阀的压力差为:
PP42P52P42
F
P123
A1
图2-1节流调速回路性能实验原理图
故通过节流阀的流量q为:
q
CAT
P
则活塞的运动速度
v为:
q
CAT
CAT
P42
F
A1
A1
P
P123
A1
A1
式中:
C—流量系数
AT—节流阀开口面积
因为式中的C、AT、A1、P42、F均可为常数,当节流阀的开口面积
-6-
调定后,油缸
19的活塞运动速度随加载油缸
20的压力改变而变化,因此
通过溢流阀11
加载使油缸
20的压力P123改变,对应的可测出进油节流调
速的速度与负载的关系,做出速度负载特性曲线
v
f(P12
3)。
具体实验步骤如下
:
1)
将旁路节流阀
9和调速阀6阀口关闭,回油节流阀
8开启到最大开
度,并将进油节流阀
7调到适当开度,使缸
19运动速度适中。
2)
启动油泵
1,使油缸
19往复运动,启动油泵
18,使油缸20
往复运
动,待油温达到
25℃以上方可开始做实验。
3)
调整溢流阀
2,使油泵1的工作压力
P41=7Mpa。
4)
调整溢流阀
11
使加载缸的工作压力
P123从O到6Mpa,每隔
1Mpa,
记录一组负载压力与油缸
19活塞运动速度的数据(见实验报告表格)
,共
七组。
5)
每调一个加载压力
P123时,用秒表记下活塞行程
L
的时间,并换算
成速度,并记录缸杆伸出过程中进入节流阀
6的压力P42
和进入缸的压力
P52(即节流阀
6的出口压力),并计算节流口的压力差。
6)
改变进油节流阀
7开度,再重复上述实验一次,
取其数据的平均值,
做出速度负载特性曲线
v
f(P123)。
2.节流阀回油节流调速性能实验
实验原理如图2-1,油缸19为工作油缸,油缸20为加载油缸,节流
阀8为被试阀。
具体实验步骤如下:
1)将进油节流阀7和调速阀6开启到最大开度,旁路节流阀9关闭,
并将回油节流阀8调到某一开度。
2)启动油泵1,使油缸19往复运动,启动油泵18,使油缸20往复运
动,待油温达到25℃以上方可开始做实验。
3)调整溢流阀2,使油泵l的工作压力P41=7Mpa。
-7-
4)调整溢流阀11使加载缸20的工作压力P从0到6Mpa,每隔1Mpa
123
记录一组负载压力与油缸19活塞运动速度的数据,共六组。
5)每调一个加载压力P时,用秒表记下活塞行程L的时间,并换算
123
成速度,并记录缸杆伸出过程中的泵口压力P41和进入节流阀8的压力
P53,并计算节流口的压力差。
6)再重复上述实验一次,取其数据的平均值,做出速度负载曲线。
3.节流阀旁路节流调速性能实验
实验原理:
如图2-1,油缸
19为工作油缸,油缸
20为加载油缸,节流阀
9为被
试阀。
具体实验步骤如下
:
1)
将调速阀
6关闭,进油节流阀7
和回油节流阀
8开启到最大开口,
并将旁路节流阀
9调到某一开口。
2)
启动油泵
1,使油缸
19往复运动,启动油泵
18,使油缸20
往复运
动,待油温达到
25℃以上方可开始做实验。
3)
调整溢流阀
2,使油泵
l的工作压力
P41=7Mpa。
4)
调整溢流阀
11使油泵
18的工作压力
P123从0到6Mpa,每隔1Mpa
记录一组负载压力与油缸
19
活塞运动速度的数据,共七组。
5)
每调1个加载压力
P12
3时,用秒表记下活塞行程
L的时间,并换算
成速度,并记录缸杆伸出过程中节流阀
9的进口压力
P42和出口压力
P53,
并计算节流口的压力差。
4.调速阀进油节流调速回路性能实验
实验原理:
调速阀进油节流调速回路性能实验原理如图2-1,调速阀6
为被试阀,油缸19为实验速度油缸,油缸20为加载油缸。
如果两缸的活
塞面积相同,油缸活塞密封摩擦力为F,则活塞的受力平衡方程式为:
P52A1=F+P123A1
-8-
所以油缸19的工作压力P52为:
P52=F+P123
A1
调速阀的压力差为:
PP42
P52
=
P42
F
-
P
-
-
123
A1
由于调速阀中的减压阀的自动调节作用,使调速阀中的节流阀两端的
压差保持不变,所以通过调速阀的流量不受负载变化的影响。
具体实验步骤如下:
1)将进油节流阀7和旁路节流阀9关闭,回油节流阀8开启到最大开
口,调速阀6调到某一开口。
2)启动油泵1,使油缸19往复运动,启动油泵18,使油缸20往复运
动,待油温达到25℃以上方可开始做实验。
3)调整溢流阀2,使油泵1的工作压力P41=7Mpa。
4)调整溢流阀11使油泵18的工作压力P123从0到6Mpa,每隔1Mpa
记录一组负载压力与油缸19活塞运动速度的数据,共七组。
5)每调一个加载压力P123时,用秒表记下活塞行程L的时间,并换算
成速度,记录缸杆伸出过程中进入调速阀7的压力P42和进入缸的压力P52
(既是调速阀7的出口压力,又是流出节流口的压力),并计算调速阀前后
的压力差。
四、实验结果:
1)实验数据经整理后,添入实验报告的实验记录表格中。
2)根据测得的实验数据,绘制三种调速回路的速度负载特性曲线。
3)
根据各个回路中节流口前后压力差分析、
比较三种调速回路的性能。
五、思考题:
1)
根据实验结果分析比较三种调速回路的性能
?
2)
分析比较进油节流阀调速与进油调速阀调速的性能
?
-9-
实验三液压基本回路设计实验
一、实验目的:
掌握设计和搭建液压基本回路的方法,验证各种基本回路的工作原理和功能,掌握各种液压基本回路的搭建特点。
二、实验装置:
Bosch液压传动教学实验台:
一台;
秒表:
一块;
液压元件:
单向可调节流阀、普通节流阀、二位四通电磁换向阀、三位四通电
磁换向阀(O、M)型、三位四通手动弹簧卡珠定位(O、M)型换向阀、三位四通手动弹簧对中型(O、M)换向阀、减压阀、蓄能器、截止阀、双杆活塞缸、液压马达
各一个、压力表三个;液压油管、快速管接头若干。
三、实验内容:
(一)设计减压回路
利用现有元件,设计一个减压回路,主回路执行元件为液压马达,减压回路执行元件为液压缸,并用压力表测出各执行元件入口处的压力,要求液压缸缸杆先伸
出(夹紧工件后),液压马达才启动。
用压力表测量减压阀前后压力,记录数据填入表格。
(二)设计节流调速速度换接回路
利用现有元件,设计一个节流调速速度换接回路,执行元件为液压缸,要求液
压缸缸杆有两个以上的伸出速度。
测量缸杆伸出速度,并记录数据。
四、实验结果:
1)画出实验原理图,记录实验数据并计算。
2)画出实验原理图,记录实验数据并计算。
五、思考题:
1)通过实验数据说明减压阀的工作原理。
-10-
实验四行程程序控制系统实验
一、实验目的:
熟悉气动系统中的行程程序控制方式,即一个气缸移动一定的距离后发出讯号,控制其它的气缸动作,初步掌握程序控制系统的设计方法。
二、实验装置:
本实验所用气动元件如下:
气源、气动三大件、双作用气缸2个、行程阀4个、二位五通气控换
向阀2个、二位三通手动换向阀1个、单向节流阀2个。
图4-1行程程序控制系统实验原理参考图
三、实验内容:
本实验的两个气缸的动作顺序如下图所示,要求两个气缸的工进速度可调,采用行程阀控制,自动实现整个工作过程,一个工作循环后停止。
-11-
具体实验步骤如下:
1)熟悉所需实验元件的工作原理及使用方法。
2)根据实验要求,设计、绘制气动回路。
3)安装实验回路。
4)调试实验回路,采集实验数据,绘制实验曲线,分析实验,完成实验报告。
5)拆卸回路,并将元件清点放好。
四、实验结果:
1)绘制行程程序控制系统的气动回路。
2)绘制实验工况图。
3)对所设计的气动回路进行说明。
五、思考题:
1)气动三大件的组成是什么,其安装的次序如何?
2)如果气缸A缸和气缸B的动作顺序如下图所示,气动系统的主控阀控制回路是怎样的,试画出其原理图。
-12-
实验五双作用气缸的“与”、“或”门控制实验
一、实验目的:
熟悉双作用气缸的间接启动,二位五通双稳记忆阀的操作及使用,“或”门(梭阀),“与”阀(双压阀)的应用,掌握用“或”门连接,“与”
门连接的回路来控制执行机构。
二、实验装置:
气源、气动三大件、双作用气缸、多路接口器、单向节流阀、二位五
通气控换向阀、“或”门阀、“与”门阀各1个,二位三通手动换向阀4个。
图5-1双作用气缸的“与”、“或”门控制实验原理参考图三、实验内容:
采用双作用气缸的往复运动,完成自动线上料工序,要求该装置可以两地启动,上料缸行程到终点时停止,两地同时发出返回信号方可返回,该装置如图5-2。
具体实验步骤如下:
-13-
1)熟悉所需实验元件的工作原理及使用方法。
2)根据实验要求,设计、绘制气动回路。
3)安装实验回路。
4)调试实验回路,采集实验数据,绘制实验曲线,分析实验,完成实验报告。
5)拆卸回路,并将元件清点放好。
图5-2自动线上料工序图
四、实验结果:
1)绘制控制系统的气动回路。
2)绘制实验工况图。
3)对所设计的气动回路进行说明。
五、思考题:
若把回路中的“或”门阀、“与”门阀用二位三通气动换向阀替换,实
现同样的功能回路应该如何改动?
-14-
实验六气压传动逻辑控制回路实验
一、实验目的:
通过实际的设计、安装、实验,加深理解气动元件在气压传动系统中所起的控制作用,提高分析、设计逻辑控制系统的能力。
二、实验装置:
Bosch气压传动实验台,所用气动元件如下:
空气压缩机1台,调理装置(气
动三大件)、双作用气缸2个、多路接口器1个、二位五通气控双稳换向阀2个、
二位三通气动换向阀(常开)2个、二位三通手控换向阀4个、或门型梭阀4个。
图6-1气压传动逻辑控制回路实验原理参考图
三、实验内容:
设计、安装,调试一个逻辑控制系统,该系统由气缸A、气缸B、四个二位
三通手动换向阀(a、b、c、d)组成,其中对四个换向阀a、b、c、d及两个气缸
A、B的动作要求如下:
-15-
1)阀a接通,A缸退回、B缸进给;
2)阀b接通,A缸进给、B缸退回;
3)阀c接通,A缸退回、B缸退回;
4)阀d接通,A缸进给、B缸进给;
5)阀a、b都接通,A缸和B缸均进给;
6)阀a、b、c、d都不通,A、B两缸保持原状态。
具体实验步骤如下:
1)熟悉所需实验元件的工作原理及使用方法;
2)根据实验要求,设计气压逻辑控制回路;
3)安装实验回路;
4)调试实验回路,采集实验数据,绘制实验曲线,分析实验,完成实验报
告。
5)拆卸回路,并将元件清点放好。
四、实验结果:
1)绘制控制阀a、b、c、d及气缸A、B的动作关系真值表。
2)绘制卡诺图,写出最简逻辑函数。
3)绘制控制系统的气动回路。
4)绘制实验工况图。
5)对所设计的气动回路进行说明。
五、思考题:
若实验回路中的按钮b、c同时接通,回路如何动作,为什么?
-16-
实验七采用真空元件的控制系统实验
一、实验目的:
通过实际气动系统的设计、安装、实验,进一步熟悉气压延时、气缸往复运动、
气动
真空元件等气动控制系统,提高分析、设计气动控制系统的能力。
二、实验装置:
Bosch气压传动实验台,是由德国Bosch公司制造的教学实验设备,配备了多种
气动元件,能够完成多种气动回路的设计、安装、调试实验,可以满足所学气压传
动的教学实验课程。
FESTO气压传动实验台,所用气动元件如下:
调理装置(气动三大件)、双作用气缸1个、行程阀2个、二位四通双稳态气控
换向1个、二位三通手动换向阀1个(可定位)、二位三通手动换向阀1个(弹簧复位)、
二位三通气动换向阀2个(常闭)、延时阀1个、真空元件1个、单向节流阀1个。
图7-1采用真空元件的控制系统实验原理参考图
三、实验内容:
通过本实验设计的控制回路,能够实现双作用气缸的自动往复运动,并在气缸
缸杆压下行程阀后,经过一定时间的延时自动退回,而且在延时期间,可通过手动
-17-
换向阀控制气动真空元件,实现吸盘的几次吸放动作。
具体实验步骤如下:
1)熟悉所需实验元件的工作原理及使用方法。
2)根据实验要求,设计、绘制气动回路.
3)安装实验回路。
4)调试实验回路,采集实验数据,绘制实验曲线,分析实验,完成实验报告。
5)拆卸回路,并将元件清点放好。
四、实验结果:
1)绘制控制系统的气动回路。
2)绘制实验工况图。
3)对所设计的气动回路
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