汽车液压及液力传动实验指导书.docx
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汽车液压及液力传动实验指导书
汽车液压与液力传动
实验指导书
主编:
韩旭炤高峰袁启龙侯晓莉张宝峰
西安理工大学机仪学院
2011年8月
实验一、液压元件拆装及性能实验……………………………………………………………1
实验二、节流调速系统性能实验………………………………………………………………5
实验三、液压基本回路实验…………………………………………………………………11
实验四、自动变速器控制过程演示……………………………………………………………15
实验一液压元件拆装及性能实验
一、实验目的与要求
1、了解常用外啮合齿轮泵的结构特点。
2、通过对外啮合齿轮泵的拆装,加深对齿轮泵结构特点和工作原理的认识。
3、深入理解直动式溢流阀、先导式溢流阀的工作原理。
4、掌握溢流阀静态特性的测试原理和测试方法,分析溢流阀的静态性能。
二、实验内容
(一)外啮合齿轮泵的拆装
1、实验工具及材料
内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、CB-B型齿轮泵
2、拆卸步骤
1)切断电动机电源,并在电气控制箱上贴好“设备检修,严禁合闸”的警告牌。
2)关闭管路上吸、排截止阀。
3)旋开排出口上的螺塞,将管路及泵内的油液放出,然后拆下吸、排管路。
4)用内六角扳手将输出轴侧的端盖螺丝拧松(拧松之前在端盖与泵体的结合处作上记号)并取出螺丝。
5)用螺丝刀轻轻沿端盖与泵体的结合面处将端盖撬松,注意不要撬太深,以免划伤密封面,因密封主要靠两密封面的加工精度及泵体密封面上的卸油槽来实现。
6)将端盖拆下,取出主、从动齿轮,注意将主、从动齿轮与对应位置做好记号。
7)用煤油或轻柴油将拆下的所有零部件进行清洗并放于容器内妥善保管,以备检查和测量。
3、安装步骤
1)将啮合良好的主、从动齿轮两轴装入左侧(非输出轴侧)端盖的轴承中,安装时应按拆卸所作记号对应装入,切不可装反。
2)上右侧端盖,拧紧螺丝,拧紧时应一边拧紧一边转动主动轴,并对称拧紧,以保证端面间隙均匀一致。
3)安装联轴节,将电动机装好,调整同轴度,保证转动灵活。
4)连接好齿轮泵的吸、排油管,再次用手转动是否灵活。
4、主要零件分析
1)泵体的两端面开有封油槽,该槽与吸油口相通,用来防止泵体内油液从泵体与泵盖结合处外泄,泵体与齿顶圆的径向间隙为0.13~0.16mm。
2)前后端盖内侧开有卸荷槽,用来消除困油,端盖上吸油口大,压油口小,用来减小作用在轴和轴承上的径向不平衡力。
3)两个齿轮的齿数与模数都相等,齿轮与端盖间轴向间隙为0.03~0.04mm,轴向间隙不可调节。
(二)溢流阀静态性能实验
1、实验器材
液压教学实验台1台
2、实验装置液压系统原理图
图1-1溢流阀静态性能试验原理图
3、实验内容及步骤
1)调压范围的测定溢流阀调定压力由弹簧的预紧力决定,改变弹簧压缩量就可以改变溢流阀的调定压力。
具体步骤:
如图1-1所示,把溢流阀1完全打开,将被试阀2关闭。
启动油泵4,运行半分钟后,调节溢流阀1,使泵出口压力升至7MPa,然后将被试阀2完全打开,使油泵4的出口压力降至最低值。
随后调节被试阀2的手柄,从全开至全闭,再从全闭至全开,观察压力表5、6的变化是否平稳,并观察调节所得的稳定压力的变化范围(即最高调定压力和最低调定压力差值)是否符合规定的调节范围。
2)溢流阀的启闭特性测定溢流阀的启闭特性是指溢流阀控制的压力和溢流流量之间的变化特性,包括开启特性和闭合特性。
被试溢流阀包括直动式溢流阀和先导式溢流阀两种。
①先导式溢流阀的启闭特性
具体步骤:
关闭溢流阀1,将被试阀2调定在所需压力值
(如5MPa),打开溢流阀1,使通过被试阀2的流量为零。
调整直动式溢流阀1使被试先导式溢流阀2入口压力升高。
当流量计7稍有流量显示时,开始针对被试阀2每一个调节增大的入口压力值,观察通过流量计7对应的流量,开启实验完成后,再调整直动式溢流阀1,使其压力逐级降低,针对被试阀2每一个调节减小的入口压力值观察通过流量计7的流量。
②直动式溢流阀的启闭特形
把元件1与元件2位置互换,按①的步骤和方法再进行直动式溢流阀的启闭特性实验。
3)绘制直动式、先导式溢流阀的启闭特性曲线(压力流量特性曲线)。
4)实验完成后,打开溢流阀,将电机关闭,待回路中压力为零后拆卸元件,清理好元件并归类放入规定抽屉内。
三、思考题
1、齿轮泵的卸荷槽的作用是什么?
2、齿轮泵的密封工作区是指哪一部分?
3、齿轮泵中存在几种可能产生泄漏的途径?
为了减小泄漏,该泵采取了什么措施?
4、简述齿轮泵的“困油”现象,说明该泵是如何消除困油现象的?
5、溢流阀的作用有哪些?
6、简述先导式溢流阀的特点及应用场合。
7、何谓溢流阀的压力-流量特性,通过实验,分析说明直动式溢流阀和先导式溢流阀压力-流量特性的异同。
8、图1-1中二位三通电磁换向阀的作用是什么,为什么本实验中要处于常闭状态?
四、实验数据记录表
1、调压范围测定数据
实验数据
实验次数
最高调定压力值
最低调定压力值
1
全开→全闭
全闭→全开
2
全开→全闭
全闭→全开
3
全开→全闭
全闭→全开
2、先导式溢流阀启闭特性数据
实验数据
实验次数
P1
MPa
P2
MPa
P3
MPa
P4
MPa
P5
MPa
1
压力逐渐升高
压力逐渐降低
2
压力逐渐升高
压力逐渐降低
3
压力逐渐升高
压力逐渐降低
3、直动式溢流阀启闭特性数据
实验数据
实验次数
P1
MPa
P2
MPa
P3
MPa
P4
MPa
P5
MPa
1
压力逐渐升高
压力逐渐降低
2
压力逐渐升高
压力逐渐降低
3
压力逐渐升高
压力逐渐降低
实验二节流调速系统性能实验
一、实验目的与要求
1、学会测定各种调速系统的性能,并作出速度—负载特性曲线。
2、通过实验,分析比较三种节流调速系统的性能。
3、通过实验,分析比较采用节流阀和调速阀的调速系统性能。
二、实验内容
节流调速系统按其节流元件的安放位置不同,可分为三种形式:
进油路节流调速系统,回油路节流调速系统和旁油路节流调速系统。
节流元件可以是普通节流阀,也可以采用调速阀。
在溢流阀压力调定的情况下,当其节流元件的结构形式和液压缸(或液压马达)的尺寸大小决定后,液压缸的工作速度v(或液压马达的转速n)与节流阀的通流面积AT、负载F的大小有关。
即:
v(或n)=f(AT、F)(2.1)
式2.1表示节流调速系统的静特性。
当负载F一定时,
v(或n)=f(AT)(2.2)
式2.2表示节流调速系统的速度特性。
当节流口通流截面积AT一定时,
v(或n)=f(F)(2.3)
式2.3表示节流调速系统的负载特性。
本实验就是对采用普通节流阀的进油路节流调速、回油路节流调速、旁油路节流调速以及采用调速阀的进油路节流的各种调速系统,调定其节流元件的通流面积AT后,改变负载F,测定马达的转速n。
如以负载F为横坐标,以液压马达转速n为纵坐标,就能得到一组各种调速回路的速度—负载特性曲线,从而比较它们的性能。
三、实验原理
图2-1为节流调速液压系统的实验原理图。
图中,节流阀4用于进油路节流调速回路,节流阀5用于回油路节流调速回路,节流阀6用于旁油路节流调速回路,调速阀7用于采用调速阀的进油路节流调速回路。
马达9的负载由泵10提供,其负载压力P5由溢流阀13调节;液压泵11是泵10的供油泵,供油压力由溢流阀12调节;系统各处的压力由压力表P1、P2、P3、P4、P5测定,马达的转速n通过反射式光电感器,由晶体管数字测速仪测定。
节流调速系统实验台如图2-2所示。
图2-1节流调速系统实验原理图
图2-2节流调速系统实验台
四、实验步骤
1、采用普通节流阀的进油路节流调速系统的性能实验
关闭旁油路节流阀6和调速阀7,回油路节流阀5全开,调节进油路节流阀4到输出较小的流量,使系统成为进油路节流调速系统。
将负载调压阀全部松开,启动油泵,调节溢流阀8,使油泵2的工作压力P1为4MPa;
调节负载调压阀13,使其压力P5从最小压力、0.5MPa、1.0MPa……一直到最大可调压力,每调节一次负载压力,用晶体管数字测速仪测量一次马达的转速n,并记录下各个压力表的数值。
将进油路节流阀4开启到输出较大流量的地方,再重复一次上述实验步骤
,并记录相应的数据。
2、采用普通节流阀的回油路节流调速系统的性能实验
关闭旁油路节流阀6和调速阀7,进油路节流阀4开启到最大,调节回油路节流阀5开启到输出较小流量的地方,使系统成为回油路节流调速系统。
将负载调压阀全部松开,启动油泵,调节溢流阀8,使油泵2的工作压力P1为4MPa;
调节负载调压阀13,使其压力P5从最小压力、0.5MPa、1.0MPa……一直到最大可调压力,每调节一次负载压力,用晶体管数字测速仪测量一次马达的转速n,并记录下各个压力表的数值。
将回油路节流阀5开启输出较大流量的地方,再重复一次上述实验步骤
,并记录相应的数据。
3、采用普通节流阀的旁油路节流调速系统的性能实验
关闭调速阀7,将进油路节流阀4和回油路节流阀5开启到最大,调节旁油路节流阀6到输出较小流量的地方,使系统成为旁油路节流调速系统。
溢流阀8做安全阀用;启动油泵,调节溢流阀8,将油泵2的安全压力调节至P1为4MPa。
调节负载调压阀13,使其压力P5从最小压力、0.5MPa、1.0MPa……一直到最大可调压力,每调节一次负载压力,用晶体管数字测速仪测量一次马达的转速n,并记录下各个压力表的数值。
将旁油路节流阀6开启到输出较大流量的地方,再重复一次上述实验步骤
,并记录相应的数据。
4、采用调速阀的进油路节流调速系统的性能实验
关闭进油路节流阀4和旁油路节流阀6,回油路节流阀5开启到最大,调速阀7调节到输出较小流量的地方,使系统成为采用调速阀的进油路节流调速系统。
将负载调压阀全部松开,启动油泵,调节溢流阀8,使油泵2的工作压力P1为4MPa;
调节负载调压阀13,使其压力P5从最小压力、0.5MPa、1.0MPa……一直到最大可调压力,每调节一次负载压力,用晶体管数字测速仪测量一次马达的转速n,并记录下各个压力表的数值。
将调速阀7调节到输出较大流量的地方,再重复上述实验步骤
,记录相应数据。
五、实验报告要求
1、整理实验数据,填入实验数据记录表中;以纵坐标表示马达转速n,横坐标表示负载压力,在坐标纸上绘制出各种节流调速系统的速度—负载特性曲线。
2、根据实验结果,分析比较三种节流调速系统的性能。
3、根据实验结果,分析比较采用普通节流阀和调速阀的调速系统的性能。
4、根据实验结果,回答节流调速回路的思考题。
六、根据实验结果,回答以下节流调速回路的思考题。
1、采用单作用液压缸或马达,如果要获得同样速度,进油路和回油路节流调速系统中,节流阀的开度谁大谁小?
为什么?
元件规格相同时,哪种回路可获得更低的稳定速度?
如果克服同样的外负载,进口、回油口节流调速回路中液压缸工作腔的压力有何不同?
2、进、回和旁路节流阀调速回路中,当节流阀的开度变化时,它们各自的速度—负载特性如何?
3、进油路采用调速阀节流调速时,为什么速度—负载特性变硬?
而在最后速度却下降得很快?
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)?
4、在各种调速回路中,为什么说采用旁路节流调速回路时的调速范围小?
实验数据记录表
实验数据
实验系统
序号
P1
MPa
P2
MPa
P3
MPa
P4
MPa
P5
MPa
ΔP节
MPa
n
r/min
采用节流阀的进油路节流调速系统
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
采用节流阀的回油路节流调速系统
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
实验数据
实验系统
序号
P1
MPa
P2
MPa
P3
MPa
P4
MPa
P5
MPa
ΔP节
MPa
n
r/min
采用节流阀的旁油路节流调速系统
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
采用调速阀的进油路调速系统
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
实验三基本回路实验
一、实验目的与要求
任何液压系统都是由一些基本回路组成,掌握一定数量的液压基本回路是该课程的基本要求之一。
熟悉并掌握基本回路的组成、工作原理和性能,对于今后分析和设计液压系统有很大帮助。
因此要求学生自行选择一个实验内容并设计相应的实验油路及实验步骤,最后在QCS014型液压实验台上完成实验。
二、实验设备及使用说明
1、实验设备简介
液压基本回路实验采用秦川机床厂生产的QCS014型液压实验台,如图3-1所示。
该实验台可进行节流调速回路、调压回路、减压回路、顺序动作回路、速度换接回路等十多种液压基本回路的实验。
QCS014型液压实验台最大的特点是可供学生亲自动手安装元件,组成基本液压回路。
通过管路和电路的连接,组成实际液压系统,并可进行相应的回路实验。
该实验台提供了20多块元件板,管路采用了快换接头和软管(如图3-2所示);电器控制采用PLC并通过触摸屏的方式进行操作,配置10个输出点,9个输入点(如图3-3所示),各输出点、输入点可利用程序控制,程序设定可利用触摸屏上的友好人机界面进行自动生成。
2、实验设备使用说明
根据采用的液压基本回路设计好每一步需要控制的电磁铁,及使动作产生的输入信号(如行程开关、压力继电器等),然后将输入和输出信号线分别插接在实验台的IO端口上,进入触摸屏的“程序设定”屏幕。
程序设定:
程序设定屏幕分为5屏共9个步骤,每个步骤分别设定每一步的输出状态。
在每一步的设定中,根据控制所需输出的动作及对应插接的IO口位置点击触摸屏上相应的输出按钮使其变为黑色。
设定完成后,在下一个步骤中点击“结束”按钮,使“结束”按钮变为“返回”,表示程序执行到这一步时结束返回到第一步。
在每一步的设定中都可点击“延时”按钮,为该步骤设定延时时间。
当点击“延时”按钮时,按钮变为步骤延时,此时延时有效。
点击延时下方的数字方框可设定延时的时间,时间单位为秒。
当时间到达设定值时,即可作为步骤向下执行的条件之一。
在每一步的设定中也可点击“压力”按钮,为该步骤设定压力的上限值。
当点击“压力”按钮时,输入压力上限值,当压力到达设定值时即可作为步骤向下执行的条件之一。
另外,当每一步在执行过程中,如果该步骤对应的IO口有输入信号时也可作为步骤向下执行的条件之一。
当IO口、延时及压力三个条件中有二个以上条件有效时,则只要有一个条件满足步骤就可向下执行。
程序的执行:
设定完所有步骤后,可点击“工作画面”按钮切换到工作状态屏幕,此时可选择手动与自动方式执行。
如果选择手动方式,“手动”按钮会闪烁,点击左上角的“开始”按钮程序开始执行。
这时点击“单步执行”按钮,步骤会依次向下执行一步。
每点击一次,向下执行一步,直到返回。
如果选择自动,“自动”按钮会闪烁,按一下“开始”按钮,程序会按照所设定的条件(行程开关的输入信号,压力设定信号或延时时间到信号等)一步一步自动执行。
执行到返回步骤时,程序会继续循环执行。
如果想要停止执行,点击“手动”按钮结束自动方式。
计时器可对步骤进行计时,液压回路可任意编制。
编制完液压回路后首先编制出液压回路的动作步骤、每一步动作的阀的个数及编号、步骤向下执行的条件。
按照输出个数接好所有电磁阀并设定编号,接好所有步骤向下执行的条件,然后在触摸屏上设定每一步的输出及向下的条件。
最后在手动方式下测试每一步的输出是否正确,输出状态会显现在触摸屏上。
三、实验内容及要求
QCS014型液压实验台能完成多种液压基本回路的实验,要求学生选用一种基本回路并设计相应的实验油路及步骤,最后在液压实验台上完成实验。
以下列出几个典型回路:
1、用液压缸差动连接的快速运动回路。
要求完成下面的功能:
1)非差动连接快进、快退运动回路;
2)差动连接快进、快退运动回路;
2、用双泵供油的快速运动回路。
要求完成下面的功能:
1)单泵供油的快速运动回路;
2)双泵供油的快速运动回路;
3、调压及卸荷回路。
要求完成下面的功能:
1)直接调压;
2)二级调压;
3)卸荷;
4、用顺序阀实现两液压缸的顺序动作回路。
5、用行程开关和电磁阀的顺序动作回路。
除以上的回路外,学生也可以自行设计其它回路,但实验前必须经老师确认能否在该实验台上完成。
四、实验步骤
1、实验油路设计:
由学生自行设计回路的原理图并给回路中每个元件编号,按编号详细写出回路的进油路和回油路,并提前交给指导老师审核。
实验油路设计的要求为:
1)在泵的出口处必须要有调压元件并且有压力表。
2)在所有要求观测及监测压力的位置必须要配置压力表。
2、实验油路的连接:
学生根据设计的实验基本回路自行连接油路,并由老师检查。
3、程序的编制:
学生根据设计的实验基本回路进行程序编制,并由老师检查。
4、基本回路实验:
完成上述步骤并由老师检查后,启动油泵,进行实验并记录。
五、实验报告要求
根据所做的基本回路实验,记录相应的实验条件和数据并对实验结果进行分析。
1、实验条件
液压缸的有杆腔的有效面积:
液压缸的无杆腔的有效面积:
液压缸活塞行程L=
油液的牌号:
油液的温度:
2、实验数据记录
1)快速运动回路(实验内容的1、2项),要求记录如下数据:
液压缸快进
液压缸快退
活塞行程(mm)
时间
(s)
活塞速度
压力(MPa)
活塞行程(mm)
时间
(s)
活塞速度
压力(MPa)
有杆腔
无杆腔
有杆腔
无杆腔
非差动
1
2
差动
1
2
2)调压及卸荷回路
要求回路能够通过PLC的IO口控制分别实现直接调压、二级调压和卸荷功能,并观察记录液压泵出口处的压力。
3)顺序动作回路
要求自行设计两个液压缸的动作顺序,并完成电磁铁动作循环表。
电磁铁编号
序号 工况
1DT
2DT
3DT
4DT
输入信号
动作1
动作2
动作3
动作4
3、实验结果分析:
1)总结实验结果,分析实验中出现的现象;
2)给出设计性实验的优缺点及实验体验。
实验四自动变速器控制过程演示
一、实验目的
1、了解汽车自动变速器的作用与基本组成
2、掌握自动变速器的工作原理
二、实验仪器、设备和材料
桑塔纳2000汽车自动变速器实验台
三、实验原理
汽车变速器的任务是传递动力,并在动力的传递过程中改变传动比,以调节或变换发动机的特性,同时通过变速来适应不同的驾驶要求。
按照变速控制的方式和变速器的形式,目前自动变速的类型主要有:
液力自动变速(AT)、手动换档变速器自动变速(AMT)、无级变速(CVT)。
电控液力自动变速器的传动部分主要由液力变矩器和多组行星齿轮组成,它仍然分多档或几速,实际上是能实现局部无级变速的有级变速器,目前它是用得最多的自动变速器。
液力自动变速器的电力控制系统使得自动切换速度柔和、平稳,所以乘坐与驾驶都感觉很舒适。
但结构复杂、质量大、制造工艺复杂。
1、液力变矩器
液力变矩器是一种液力传动装置,以液体为工作介质来进行能量转换。
其能量输入部件称为泵轮,和发动机的输出轴相连;能量输出部件为涡轮。
液力变矩器与液力偶合器在结构上的最大区别就是液力变矩器比液力偶合器多加装了一个固定的流体导向装置——导轮。
由泵轮、涡轮和导轮等三个基本组件组成。
2、行星齿轮变速器
自动变速器一般用内啮合的行星齿轮机构。
和普通手动变速器相比,在传递同样功率的条件下,内啮合行星齿轮机构可以大大减小变速机构的尺寸和重量;并可以实现同向、同轴减速传动。
此外,由于采用内啮合传动,变速过程中动力不间断,加速性好,工作可靠
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