液壓與氣壓傳動實驗

1、液壓與氣壓傳動實驗實驗一油泵性能1、 實驗?zāi)康?、 通過實驗了解油泵的主要技術(shù)性能，測定油泵的流量特性、容積效率和總效率。2、 、掌握小功率油泵的測試方法。3、 產(chǎn)生對油泵工作狀態(tài)的感性認識，如振動、噪聲、油壓脈動和油溫變化等。2、 實驗內(nèi)容1、 油泵的流量特性油泵運轉(zhuǎn)后輸出一定的流量以滿足液壓系統(tǒng)工作的需要。由于油泵的內(nèi)泄漏，從而產(chǎn)生一定的流量損失。油泵的泄漏量是隨油泵的工作壓力的增高而增大的，油泵的實際流量是隨壓力的變化而變化的。因此需要測定油泵在不同工作壓力下的實際流量，即得出油泵的流量特性曲線Q=f(P).2、 油泵的容積效率油泵的容積效率，是指它的實際流量Q與理論流量Q0之比，即：“

2、QV100%QO式中：Qo可通過油泵的轉(zhuǎn)速和油泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)計算。對于雙作用葉片泵：22RrQo=2bp(R-r)-SZncosf-R、r分別為定子圓弧部分的長短半徑b為葉片寬度為葉片的傾角S為葉片厚度Z為葉片數(shù)n油泵轉(zhuǎn)速在實驗中，為便于計算，用油泵工作壓力為零時的實際流量Qk（空載流量）來代替理論流量Qo,所以V100%Qk由于油泵的實際流量Q隨工作壓力變化而變化，而理論流量CO（或空載流量Q）不隨壓力產(chǎn)生變化，所以容積效率也是隨油泵工作壓力變化的一條曲線。通常所說的油泵容積效率是指油泵在額定工作壓力下的容積效率。3、油泵的總效塞油泵的總效率是指油泵實際輸出功率Nc與輸入功率NR之比即二弘10

3、0%Nr1式中：Nc=PC（kw）,60P油泵工作壓力（MPa,C油泵實際流量（L/min）;NR104.7Mn（kw）,M電機輸出扭矩（Nm）,n-電機轉(zhuǎn)速（rpm）。由預(yù)先測出的電機輸入功率NdR與電機總效率d的關(guān)系曲線（見圖1-1）,用三相電功率表測出油泵在不同工作壓力下電機的輸入功率Nr,然后根據(jù)電機效率曲線查出電機總效率d,就可以計算出電機輸出功率Ndc,這也就是油泵的輸入功率NR。即NR=Ndc=NdR?d所以.NlPQc100%NR60NdRd電機效率曲線如圖111j.f圖11電機效率曲線三、實驗裝置和作用液壓原理圖見圖12中油泵性能實驗部分。圖1-2節(jié)流調(diào)速性能、油泵性能與溢流

4、閥靜動態(tài)實驗液壓原理圖油泵18動力源，節(jié)流閥10外負載，溢流閥11調(diào)節(jié)油泵18的出口壓力壓力表12指示油泵18的出口壓力；流量計指示油泵流出流量的容積（10L/r）,秒表配合流量計測定流量。四、實驗步驟在本實驗中，可測得油泵的三個主要指標：油泵的流量特性、容積效率和總效率。1、空載起動油泵在其運轉(zhuǎn)一段時間后，當油溫不再上升時，便可進行實驗。2、將節(jié)流閥10關(guān)閉，調(diào)節(jié)溢流閥11使壓力表值為5MPa此時，用鎖母鎖緊溢流閥11的調(diào)節(jié)旋鈕。3、調(diào)節(jié)節(jié)流閥10,使油泵出口壓力從4MPa開始，每減少壓力0.5MPa為一個測點，共測8個測點，第8個測點壓力為0.5MP,分別記下每個測點的壓力、流過一定容積油

5、液的時間和電功率？此過程為減載過程。（此時壓力可4、調(diào)節(jié)節(jié)流閥10的開度為最大，測流量，此流量即為油泵的空載流量能不為零，為什么？）5、調(diào)節(jié)節(jié)流閥10,使壓力從0.5MPa至U4MPa方法同實驗步驟3。此過程為加載過程。6、實驗完畢，溢流閥全部打開，壓力表開關(guān)置“0”位，停車。注意：實驗步驟3和5的數(shù)據(jù)取平均值，即為所測得數(shù)據(jù)。五、實驗數(shù)據(jù)和曲線1、實驗數(shù)據(jù)填入表11。2、特性曲線。畫出油泵的流量特性曲線，及v?P和？P的關(guān)系曲線。（三條曲線可以畫在同一張方格紙上）六、分析和討論實驗結(jié)果1、油泵的流量特性說明什么問題？2、分析總效率曲線的變化趨勢，說明總效率在什么范圍內(nèi)為較高，這在實際應(yīng)用過程

6、中有什么意義？60VQk一二一（L/min）tkV空載流量（L）,tk測定該空載流量所用的時間（sec）表1-1油溫t=(c)序壓力流量泵輸出電機輸電機電機輸出油泵容油泵總號P(MPa)t(s)60vQ二t(L/min)功率N：(kw)入功率NdR(kW)效率%功率Ndc(kw)積效率%(%)效率n(%)1423.5減3342.552載61.57180.510.5加2131.54252.563載73.584七、思考題1、溢流閥11在實驗中起什么作用？2、實驗中節(jié)流閥10為什么能夠給被測油泵加載？節(jié)流閥的流量系數(shù))1(提示：可用流量公式Q=kA?p八來分析，kA截流面積，Ap節(jié)流閥前后壓力差。實

7、驗二溢流閥性能實驗?zāi)康?、通過實驗加深理解溢流閥的啟閉特性和調(diào)壓偏差。2、對溢流閥的動態(tài)特性取得感性認識，如壓力超調(diào)量等。3、測定溢流閥的壓力損失和關(guān)閉泄漏量實驗內(nèi)容1、溢流閥的啟閉特性和調(diào)壓偏差溢流閥調(diào)定壓力Pt后，在系統(tǒng)壓力將要達到調(diào)定壓力Pt時，溢流閥就已經(jīng)開啟，我們稱溢流閥剛剛開啟時的壓力為溢流閥的開啟壓力，用R表示。調(diào)壓偏差.：P是指調(diào)定壓力Pt與開啟壓力Pk之差，即P=PrPk實驗時，當被測閥通過試驗流量為理論流量的1 %溢流量時的系統(tǒng)壓力值為開啟壓力而調(diào)壓偏差.：P與調(diào)定壓力Pt之比稱為調(diào)壓偏差率，即2、溢流閥的動態(tài)特性 t P P - P k t k 100%Pt溢流量突然變化

8、時，溢流閥所控的壓力隨時間變化的過渡過程，如圖2-I o圖2-1溢流閥的動態(tài)特性（階躍響應(yīng)）曲線 壓力回升時間氏1是從開始升壓至調(diào)定壓力Pt穩(wěn)定時的時間。 卸荷時間t2是從調(diào)定壓力R開始卸荷至壓力穩(wěn)定的時間。壓力超調(diào)量pc是最大峰值壓力Pmax與調(diào)定壓力Pt之差。即PcPmax一Pt而壓力超調(diào)量Pc與調(diào)定壓力Pt之比為壓力超調(diào)率：二，即巴二顯旦100%PtR3、溢流閥的性能指標壓力損失：溢流閥調(diào)壓旋鈕在全開位置時的壓力值。卸荷壓力：溢流閥遠控口接油箱時的壓力值。關(guān)閉泄漏量：溢流閥調(diào)壓旋鈕擰緊時，在額定壓力下，通過溢流閥的溢流量。壓力振擺：額定壓力下，一定的持續(xù)壓力波動叫壓力振擺。壓力偏移：額定

9、壓力下，在一分鐘內(nèi)的壓力變化量叫壓力偏移。三、實驗原理與器材液壓原理圖見圖1-2中溢流閥性能實驗部分.油泵18動力源；溢流閥11調(diào)節(jié)實驗回路壓力；溢流閥14被測閥；換向閥13換接被測閥3的油路弁提供階躍信號換向閥15用于流量計或量筒的選擇，換向閥16使溢流閥卸荷，弁提供階躍信號；流量計或量筒用于測定通過流量閥的流過的容積，秒表配合流量計或量筒測定流量。溢流閥的動態(tài)特性測試所用儀器：見圖2-2;壓力傳感器電橋盒動態(tài)應(yīng)變儀光線示波器通用示波器交流穩(wěn)壓電源M分流及附加電阻圖2-2溢流閥動態(tài)特性實驗儀器連接框圖BPR-2/100型電阻式壓力傳感器一個；Y6D3A型動態(tài)電阻應(yīng)變儀一臺；SCI6型光線示波

10、器一臺;SBE-20A型二蹤示波器（或通用示波器）一臺；614B型電子交流穩(wěn)壓電源一臺；FF3型分流及附加電阻箱一臺；直流穩(wěn)壓電源一臺；四、實驗步驟1 、溢流閥的啟閉特性和調(diào)壓偏差 空載起動，關(guān)閉節(jié)流閥10,使換向閥17處于中位位置。 換向閥13的電磁鐵在“I”位置，關(guān)閉溢流閥11，調(diào)節(jié)溢流閥14，使測壓點122的壓力為4MPa,此壓力為調(diào)定壓力Pt。 用流量計和秒表測定流量，此流量為被測閥的額定流量Qn。 調(diào)節(jié)溢流閥11使壓力下降,同時注意流量計指針,當流量計指針走動非常慢時（幾乎看不出走動時使換向閥15的電磁鐵在“I”值，再繼續(xù)調(diào)節(jié)溢流閥11使壓力下降，當溢流量為較小時，用量筒和秒表測定流

11、量，當流量為額定量Q的1%寸，此時壓力為溢流閥的開啟壓力Pk。 R為第一測點，每升高壓力0.2MPa為一個測點，升到4MPa記下每個測點的壓力和流量（大流量時用流量計,小流量時用量筒）此過程為開啟過程。 壓力從4MPa降到Pk用的方法，記下每個測點的壓力和流量，此過程為關(guān)閉過程。2、溢流閥的動態(tài)特性 按圖22所示,連接好測試儀器的電氣線路,選擇振子型號,（選擇方法參見光線示波器使用說明書等有關(guān)書籍）。 用BPR壓力傳感器組成半橋,平衡動態(tài)應(yīng)變儀的一個通道。 啟動光線示波器,預(yù)熱后起輝,調(diào)節(jié)光點位置,用壓力校驗泵和壓力傳感器給出標準應(yīng)變信號，在感光紙上記下零壓基準線和3、4、5、6MPa的準線

12、換向閥13在位，關(guān)閉溢流閥11,調(diào)節(jié)被測閥14使壓力為4MPa將換向閥16在I”位通電)使主油路卸荷，準備好記錄儀器，進行拍攝動態(tài)特性曲線，按下光線示波器拍攝按鈕，將換向閥16置0”位斷電)，主油路升壓，接著迅速將閥16置I”位，主油路卸荷拍攝完畢，取下記錄紙，進行二次曝光，即得溢流閥的動態(tài)特性曲線。 溢流閥11調(diào)至5MPa壓力表開關(guān)置“I”位，換向閥13置I”位調(diào)節(jié)被測閥14壓力為4MPa換向閥13置0”位，準備好記錄儀器，進行拍攝動態(tài)特性曲線。將換向閥13置I”位，主油路升壓，再速使閥13置0”位，主油路卸壓，拍攝完畢，取下記錄紙，進行二次曝光，即得溢流閥的動態(tài)特性曲線。 和是在兩種實驗情

13、況下的特性曲線。3、溢流閥的其它性能指標 旋開被測溢流閥14的調(diào)壓旋鈕的開度為最大，記下測點122的力值，即壓力損失。 調(diào)節(jié)溢流閥14,使測壓點122壓力大于0.5MPa,換向閥16置f”億記下測壓點122的壓力值，即卸荷壓力。 調(diào)節(jié)溢流閥11使測壓點121的壓力為5Mpa,擰緊溢流閥14的調(diào)壓旋鈕，使換向13、15都置f”位，用量筒和秒表測得流量，即關(guān)閉卸漏量。 換向閥13置I”位，溢流閥14全部打開，關(guān)閉溢流閥11，調(diào)節(jié)溢流閥14，使測壓點121的壓力值為5MPa記下壓力振動幅值的一半，即壓力振擺。 實驗方法同上，記下一分鐘壓力變化量，即壓力偏移，五、實驗數(shù)據(jù)和曲線調(diào)壓偏差P=PtPk二(

14、MPa)調(diào)壓偏差率表2-1閥口動向序號壓力P(MPa)溢流量油溫T(C)v(mL)t(s)Q=60V(L/min)1000t1開2啟3過4程561關(guān)2閉3過4程56特性曲線：畫出溢流閥的啟閉特性曲線在方格紙上。計算出調(diào)壓偏差和調(diào)壓偏差率(注意:開啟與關(guān)閉兩條特性曲線通常不重合)2溢流閥的動態(tài)特性表22"定壓力Pt(MPa)方,大峰值壓力Pmax(MPa)壓力超調(diào)量心巳=Pmax-R壓力超調(diào)率壓力回升時間卸荷時間也t2(S)法PcCFPtM(s)5123、溢流閥的其它性能指標表23壓力損失(MPa卸荷壓力(MPa關(guān)閉泄漏量(mL/min)調(diào)定壓力(MPa壓力振擺(MPa壓力偏移(MPa

15、5土土六、分析和討論實驗結(jié)果1、溢流閥的啟閉特性對系統(tǒng)工作性能有何影響？2、在同一溢流量下，為何開啟過程的壓力大于關(guān)閉過程的壓力？(或者說為什么開啟過程的特性曲線與關(guān)閉過程的特性曲線不重合？提示：從閥芯摩擦力方面分析。)3、溢流閥的動態(tài)特性指標對液壓系統(tǒng)工作有何意義？4、與要求的技術(shù)指標(見下表2-4)相比較，說明該溢流閥的性能如何？溢流閥的技術(shù)指標要求壓力損失(MPa)卸荷壓力(MPa關(guān)閉泄漏量(mL/min)調(diào)定壓力(MPa壓力振擺(MPa壓力偏移(MPa調(diào)壓偏差率0.40.2405士）.2士）.215-20實驗三節(jié)流調(diào)速回路性能、實驗?zāi)康?、通過實驗深入了解三種節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路的性能差

16、別2、加深理解節(jié)流閥與調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路的性能P5A、實驗內(nèi)容和原理1、進油路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖31在進油路節(jié)流閥調(diào)速回路中工作油缸的活塞受力平衡方程式：式中:l-Li3 Al P5AlP3工作油缸無桿腔壓力（3- 1進油路節(jié)流閥調(diào)速回路P5加載油缸有桿腔壓力（MPa）;2.A1一工作油缸（或加載油缸）無桿脛有效面積（cm）（注：工作油缸與加載油缸結(jié)構(gòu)尺寸相同）；R工作油缸和加載油缸的摩擦力之和（進油路節(jié)流閥的前后壓差PP二PA-P3二Pa-P5-A式中：PA油泵出口壓力（或溢流閥調(diào)定壓力）通過節(jié)流閥進入油缸的流量QQ=KAApm=KA(Pa_P5一旦)mA式中：K流量系數(shù)；2A干流閥的有效

17、干流面積（cm）;m-壓力指數(shù)，節(jié)流口為薄壁口時m=0.5所以工作油缸活塞運動的速度v:Qv二一AAi式中：K、A、Rm都為定常值。A在節(jié)流閥調(diào)定后也不變化。所以只要B變化即負載變化時，工作油缸活塞運動的速度就隨之變化，即此速度是負載壓力的單值函數(shù)。因此,通過改變負載壓力，即可得到進油路節(jié)流閥調(diào)速回路的速度負載特性。V=fR）2、回油路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖32在回油路節(jié)流閥調(diào)速回路中，工作油缸的活塞受力平衡方程式：P3A=P4A2P5AR式中：P4工作油缸有桿腔壓力（MPa）A2-工作油缸有桿腔有效面積（cm回櫥H節(jié)底0HH速回略=P4-0=其余同前。禺-P5)A-RA2回油路節(jié)流閥前后壓差P：

18、通過節(jié)流閥的流量Q:Q=KA?F 5)AAR mA2v:QKAr(P3-v二A2A2所以，工作缸活塞運動速度與實驗1相同八“)3、旁油路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖3-3在旁油路節(jié)流閥速回路中，工作油缸活塞受力平衡方程式：P3Ai=PsAi+R油路節(jié)流閥前后壓差PR?：p=P3-O=(P5)-0A通過節(jié)流閥流回油箱的流量Q:R-Q=KA?Bf?AKA(P5一)mAi進入工作油缸的流量Q:RQ二Qb-Q二QbKA(P5)mAi式中：Qb油泵額定流量。QQBKA/廠+RmV(P5)AiAiAiAi式中的Qb當采用定量泵時為常量，所以可以得到與實驗1相同的結(jié)論:V=f(P5)4、進油路調(diào)速閥調(diào)速回路如圖3-4

19、在負載變化時，雖然加在調(diào)速閥兩端的壓差變化，但由于調(diào)速閥中減壓閥的作用，使通過的流量不變，所以活塞的運動速度不隨負載的變化而產(chǎn)生變化。所以I仆Vc.十一二1/1lIjuLiAiV1畔鼬11.圖34進油踣調(diào)速向調(diào)速回貼三、實驗裝置和作用液壓原理圖見圖12中節(jié)流調(diào)速回路性能部分。1、系統(tǒng)工作部分:油泵1：動力源;溢流閥2:調(diào)定油泵出口壓力;換向閥3:給工作缸換接油路;節(jié)流閥7、8、9進油路、回油路、旁油路三種調(diào)速回路的節(jié)流閥;調(diào)速閥6:進油路調(diào)速回路的調(diào)速閥;壓力表4、5指示油泵出口壓力，節(jié)流閥前后壓力和調(diào)速閥前后壓力值秒表：記錄工作油缸在一定行程的時間;油缸；19執(zhí)行機構(gòu)。2.加載部分:油泵18

20、:動力源;溢流閥11：調(diào)定油泵18出口壓力；換向閥17：換接加載缸油路；油缸20：油缸19的外負載(模擬負載)；壓力表12：指示油泵18的出口壓力。四、實驗步驟1、進油路節(jié)流閥調(diào)速回路 空載起動，待油溫不再上升時開始實驗。 關(guān)閉調(diào)速閥6，節(jié)流閥9，全部打開節(jié)流閥8，組成進油路節(jié)流閥調(diào)速回路。 調(diào)節(jié)溢流閥2使測壓點4-1的壓力值為3MPa，換向閥17置右位，調(diào)節(jié)溢流閥11使測壓點121的壓力值為0.5MPa。 轉(zhuǎn)動壓力表開關(guān)使壓力表的測壓點為43、52、123，調(diào)節(jié)節(jié)流閥7為小開度。 換向閥3置左位，用秒表記下工作缸活塞運動一定行程L所需時間t，同時記下活塞運動過程中壓力表4、5、12的壓力值，

21、換向閥3置右位，回程。 加載壓力每隔0.5MPa為一個測點，到2.5MPa共五個測點，重復(fù)上述步驟。 改變節(jié)流閥7為中開度和大開度，各重復(fù)上述步驟一次。2、 回油路節(jié)流閥調(diào)速回路： 關(guān)閉調(diào)速閥6、節(jié)流閥9、全部打開節(jié)流閥7，組成回油路節(jié)流閥調(diào)速回路。 改變節(jié)流閥8的開度為小開度、中開度和大開度三種。 各壓力表測壓點為43，53,123，其余同實驗1。3、 旁油路節(jié)流閥調(diào)速回路 關(guān)閉調(diào)速閥6，全部打開節(jié)流閥7和8，組成旁油路節(jié)流閥調(diào)速回路： 改變節(jié)流閥9的開度為小開度、中開度和大開度三種。 各壓力表測壓點為52(53)、123，其余同實驗1。4、進油路調(diào)速閥調(diào)速回路關(guān)閉節(jié)流閥7、9,全部打開節(jié)流

22、閥8,組成進油路調(diào)速閥調(diào)速回路：改變調(diào)速閥6的開度為小開度、中開度和大開度三種。各壓力表測壓點為43(42),52,123,其余同實驗1五、實驗數(shù)據(jù)和曲線1、進油路節(jié)流閥調(diào)速回路將實驗數(shù)據(jù)填入表3-1特性曲線：在方格紙上畫出速度負載特性曲線V=f(P5)系統(tǒng)壓力PA=4Mpa;活塞行程L=200mm。表3-1油溫？=(。C)節(jié)流閥加載調(diào)JE活塞運動活塞運動加載缸無節(jié)流閥節(jié)流閥開度壓力時間速度桿腔壓力前壓力后壓力AP(MPa)T(s)V(mm/s)P5(MPapi(MPar(MPa小0.511.522.5中0.511.522.5大0.511.522.52、回油路節(jié)流閥調(diào)速回路將實驗數(shù)據(jù)填入表32中。特性曲線：畫出速度負載特性曲線V=f(P5)在方格紙上系統(tǒng)壓力PA=4MPa活塞行程L=200mm。表32油溫.=(C)節(jié)流閥加載調(diào)JE活塞運動活塞運動加載缸無節(jié)流閥節(jié)流閥開