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文檔簡介
1、液壓與氣壓傳動實驗實驗一油泵性能一、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。二、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Qo之比,即:Qv 100
2、%Qo式中:Q0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:一_22R r Q0 2b (R2 r2) rSZncosR、 b0r分別為定子圓弧部分的長短半徑為葉片寬度為葉片的傾角為葉片厚度為葉片數(shù)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 論流量Qo,所以Qk(空載流量)來代替理Qv 100%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 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。 是指油泵在額定工作壓力下的容積效率。Qo(或空載流量Qk)不隨壓 通常所說的油泵容積效率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
3、之比即NcNr100%式中:Nc1: P - Q(kw),60油泵工作壓力(MPa),Q- Nr M-一油泵實際流量(L / min);104.7M - n(kw),-電機輸出扭矩(N m),電機轉(zhuǎn)速(r p m)。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N dR ,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N Ro即Nr= Ndc = NdR d所以Nc PQ-100%Nr 60NdR d電機效率曲線如圖11三、實驗裝置和作用液壓原理圖見圖1 2中油泵性能實驗
4、部分。圖1-2 節(jié)流調(diào)速性能、油泵性能與溢流閥靜動態(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
5、壓力為0.5MP,分別記下每個測點的壓力、 流過一定容積油液的 時間和電功率.此過程為減載過程。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(此時壓力可能不為零,為什么?)5、調(diào)節(jié)節(jié)流閥10,使壓力從0.5MPa至ij 4MPa,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1 1。2、特性曲線。畫出油泵的流量特性曲線,及vP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
6、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 中有什么意義?_60VQk (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)序號壓力P (MPa)流量泵輸出功率Nc (kw)電機輸 入功率 NdR(kw)電機效率d電機輸出 功率Ndc(kw)油泵容積效率v(%)油泵總 效率(%)t60vQ=t(L/min)1423.5減3342.552載61.57180.510.5加2131.54252.5載6373.584七、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 ?1(提示:可用流
7、量公式 Q = kA- p5來分析,k節(jié)流閥的流量系數(shù),A 截流面積,p 節(jié)流閥前后壓力差。)實驗二溢流閥性能一、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。二、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Pk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 Pt Pk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Pk,而調(diào)壓偏差 P與調(diào)
8、定壓力Pt之比稱為調(diào)壓偏差率,即PPkPt100%2、溢流閥的動態(tài)特性溢流量突然變化時,溢流閥所控的壓力隨時間變化的過渡過程,如圖 2-I。壓力回升時間t1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Pt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PcPmaxPt而壓力超調(diào)量Pc與調(diào)定壓力Pt之比為壓力超調(diào)率,即PcPmaxPtPtPt100%3、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
9、力下,一定的持續(xù)壓力波動叫壓力振擺。壓力偏移:額定壓力下,在一分鐘內(nèi)的壓力變化量叫壓力偏移。、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的油路并提供階躍信號;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,并提供階躍信號;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;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;SC16型光線示波器一臺;SBE-20A
10、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12-2 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量,當流量為額定
11、量Qn的1%時,此時壓力為溢流閥的開啟壓力PkoPk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2 2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。換向閥13
12、在 T 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)
13、特性曲線。和是在兩種實驗情況下的特性曲線。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12-2壓力大于0.5MPa,換向閥16置 T 位,記下測壓 點12-2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“I”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12-1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,
14、五、實驗數(shù)據(jù)和曲線調(diào)壓偏差 P Pt Pk(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v(mL)t60VQ=(L/min)1000t(C)1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調(diào)定壓力Pt(MPa)方法最大峰值壓力Pmax(MPa)壓力超調(diào)量PCPmaxP壓力超調(diào)率Pc Pt壓力回升 時間ti(s)卸荷時間t2(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
15、力(MPa)壓力振擺(MPa)壓力偏移(MPa)5±±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 24)相比較,說明該溢流閥的性能如何?表24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±0.2&
16、#177;0.215-2031進油路節(jié)流閥調(diào)速回路實驗三節(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 的性能差別。二、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:P3A1 P5A1 R式中:P3 工作油缸無桿腔壓力( MPa);P5加載油缸有桿腔壓力(MPa);A1工作油缸(或加載油缸)無桿腔有效面積(cm2);(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( N) 進油路節(jié)流閥的前后壓差PPPaP3PaP5RA1式中:Pa油泵出口壓力(
17、或溢流閥調(diào)定壓力)通過節(jié)流閥進入油缸的流量QQ K A- Pm K A(Pa P5 )m A1式中:K 流量系數(shù);A 節(jié)流閥的有效節(jié)流面積(cm2);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:QA1P5R)mA1式中:K、A1、R、m都為定常值。A在節(jié)流閥調(diào)定后也不變化。所以只要P5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 f(P5)2、回油路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖3-2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:式中:P4工作油缸有桿腔壓力(M
18、Pa);A2工作油缸有桿腔有效面積(cm2); 其余同前?;赜吐饭?jié)流閥前后壓差P P4 0通過節(jié)流閥的流量 Q:m (p3 P5)A1 RQ K A - Pm K A上公 Az所以,工作缸活塞運動速度 v:QKAr(P3 P5)Ai Rmv A2a2a2與實驗1相同V f(P5)P :(RP5)ARA23、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:P3 - Ai=Ps - Ai+R油路節(jié)流閥前后壓差P :RP P3 O (P5 ) 0A1通過節(jié)流閥流回油箱的流量Q :Q KA Pm K A(P5 )m Ai進入工作油缸的流量 Q :Q QbQ式中:QB
19、油泵額定流量。所以工作缸活塞運動速度 v:Q QbV - A1A1RQb K A(P5)AiK A7T(P5Ai)m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34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QA1f (P5)常數(shù)圖3-3務(wù)摘路節(jié)流前調(diào)速回路圖3-4道咕卻蕾速悶調(diào)速四路三、實驗裝置和作用液壓原理圖見圖1 2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
20、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: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
21、測壓點12-1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4 3、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,換向閥 3置右位,回程。加載壓力每隔0.5MPa為一個測點,至ij 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
22、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(5 3)、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 4-3(4-2), 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(P 5)。系統(tǒng)壓力Pa = 4Mpa ;活塞行程L = 200mm。表3-1油溫 = ( 0c )節(jié)流閥加載調(diào)定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AoP (MPa)TV(mm/s)P5(MPa)P1(MPa)P3(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 3 2中。特性曲線:畫出速度負載特性曲線 V=f(P 5)在方格紙上。系統(tǒng)壓力PA=4MPa,活塞行程L=200mm。表3-2油溫 = ( C )節(jié)流閥加載調(diào)定活塞
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