液压实验指导书.docx
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液压实验指导书
佛山科学技术学院
液压与气压传动实验指导及实验报告书
唐曙光编
班级_______________
姓名_______________
机电与信息工程学院机电工程系
简要说明
本实验指导书供机械设计制造及其自动化专业（本科）学习《液压与气压传动》课程时作实验教学之用。
该指导书列出了三个实验，其中实验三为设计型实验。
实验一液压泵的特性试验
在液压系统中，每一个液压元件的性能都直接影响液压系统的工作和可靠性。
因此，对生产出的每个元件都必须根据国家规定的技术性能指标进行试验，以保证其质量。
液压泵是主要的液压元件之一，因此我们安排了此项试验。
一、实验目的
了解液压泵的主要性能和小功率液压泵的测试方法。
二、实验内容
测试一种液压泵（齿轮泵或叶片泵）的下列特性：
1、液压泵的压力脉动值；
2、液压泵的流量-压力特性；
3、液压泵的容积效率-压力特性；
4、液压泵的总效率-压力特性。
液压泵的主要性能包括：
额定压力、额定流量、容积效率、总效率、压力脉动值、噪声、寿命、温升和振动等项。
其中以前几项为最重要。
表1列出了中压叶片泵的主要技术性能指标，供学生参考。
表中技术性能指标是在油液粘度为17-23cSt时测得的，相当于采用20号液压油或20号机械油，温度为50℃时的粘度。
因此用上述油液实验时，油温控制在50℃±5℃的范围内才准确。
三、实验方法
图2-1为QCS003B型液压实验台测试液压泵的液压系统原理图。
图中8为被试泵，它的油口装有线隙式滤油器22，出油口并联有滋润阀9和压力表，被试泵输出的油液经节流的和椭圆齿轮流量计20流回油箱。
用节流阀10对被试泵加载。
1、液压泵的压力脉动值
把被试泵的压力调到额定压力，观察记录其脉动值，看是否超过规定值。
测时压力表p不能加接阻尼器。
2、液压泵的流量-压力特性
通过测定被试泵在不同工作压力下的实际流量，得出它的流量-压力特性曲线Q=f（p）.调节节流阀10即得到被试泵的不同压力，可通过压力表p观测。
不同压力下的流量用椭圆齿轮流量计和秒表确定。
压力调节范围从零开始（此时对应的流量为空载流量）到被试泵额定压力的1.1倍为宜。
3、液压泵的容积效率-压力特性
容积效率=
在实际生产中，泵的理率流量一般不用液压泵设计的几何参数和运动参数计算，通常以空载流量代替理论流量。
容积效率=
即ηpv=
4、液压泵总效率-压力特性
总效率=
即ηP=
N出=
（kw）
式中p——泵的工作压力
Q——泵的实际流量
式中M——泵的实际输入扭矩；
n——泵的转速。
液压泵的输入功率用电功率表19测出。
功率表指示的数值N表为电动机的输入功率。
再据该电动机的效率曲线，查出功率为N表时的电动机效率，则
液压泵总效率
四、实验步骤
参照图2-1和3-1进行实验
1、将电磁阀12的控制旋钮置于“0”位，使电磁阀12处于中位，电磁阀11的控制旋钮置于“0”位，阀11断电处于下位。
全部打开节流阀10和溢流阀9，接通电源，让被试泵8空载运转几分钟，排除系统内的空气。
2、关于节流阀10，慢慢关小溢流阀9，将压力p调至70kgf/cm2，然后用锁母将溢流阀9锁住。
3、逐渐开大节流阀10的通流截面，使系统压力p降至泵的额定压力——63kgf/cm2，观测被试泵的压力脉动值（做两次）。
4、全部打开节流阀10，使被试泵的压力为零（或接近零），测出此时的流量，此即为空载流量。
再逐渐关小节流阀10的通流截面，作为泵的不同负载，对应测出压力p、流量Q和电动机的输入功率N表（或泵的输入扭矩与转速）。
注意，节流阀每次调节后，须运转一、两分钟后，再测有关数据。
压力p——从压力表p上直接读数。
流量Q——用秒表测量椭圆齿轮流量计指针旋转一周所需时间，根据公式求出流量Q。
电动机的输入功率N表——从功率表19上直接读数（电动机效率曲线由实验室给出）。
将上述所测数据记入试验记录表（见表2）
五、实验记录与要求
1、填写液压泵技术性能指标：
型号规格额定转速
额定压力额定流量
理论流量油液牌号
油液重度
2、填写试验记录表（见表2）
3、绘制液压泵工作特性曲线；
用方格纸绘制Q-p、
4、分析实验结果。
六、思考题
1、液压泵的工作压力大于额定压力时能否使用？
为什么？
2、从ηP-P曲线中得到什么启发？
（从泵的合理使用方面考虑）
3、在液压泵特性试验液压系统中，溢流阀9起什么作用？
4、节流阀10为什么能够对被试泵加载？
（可用流量公式Q=Ka
进行分析）
液压泵性能试验记录表格表2
序
数据号
测算内容
一
二
三
四
五
六
七
八
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
被试泵的压力
p（kgf/cm²）
2
泵输出油液容积的变化量△V
（1）
对应于△V所需时间
t（s）
泵的流量
Q=△V/t*60（1/min）
3
电动机的输入功率
N表（kW）
对应于N表的电动机效率η电（%）
泵的输入功率
N入=N表*η电（kW）
4
泵的容积效率
ηpv（%）
5
泵的总数率
ηp（%）
电动机效率曲线
实验二节流调整性能试验
在各种机械设备的液压系统中，调速回路占有重要的地位，尤其对于运动速度要求较高的机械设备，调速回路往往起着决定性的作用。
在调速回路中节流调速回路结构简单，成本低廉，使用维护方便，是液压传动中一种主要的调速方法。
一、实验目的
1、分析、比较采用节流阀的进油节流调速回路中，节流阀具有不同通流面积时的速度负载特性；
2、分析、比较采用节流阀的进、回、旁三种调速回路的速度负载特性；
3、分析比较节流阀、调速阀的调速性能。
二、实验内容
1、测试采用节流阀的进油路节流调速回路的速度负载特性；
2、测试采用节流阀的回油路节流调速回路的速度负载特性；
3、测试采用节流阀的旁油路节流调速回路的速度负载特性；
4、测试采用调速阀的进油路节流调速回路的速度负载特性。
节流调速回路由定量泵、流量阀、溢流阀和执行元件等组成。
通过改变流量阀的通流面积，调节流入或流出执行元件的流量，以调节其速度，节流调速回路按其流量阀类型或安放位置的不同，组成上述四种调速回路，其调速性能有所不同。
三、实验方法
图3-1为QCS003B型液压实验台节流调速回路性能试验的液压
系统原理图。
该液压系统由两个回路组成。
图3-1的左半部是调速回路，右半部则是加载回路。
在加载回路中，当压力油进入加载液压缸18右胶时，由于加载液压缸活塞杆与调速回路液压缸17（以后简称工作液压缸）的活塞杆将处理同心位置直接对顶，而且它们的缸筒都固定在工作台上，因此工作液压缸的活塞杆受到一个向左的作用力（负载FL），调节溢流阀9可以改变FL的大小。
在调速回路时，工作液压缸17的活寨杆的工作速度v与节流阀的通流面积、溢流阀调定压力p1（泵1的供油压力）及负载FL有关。
而在一次工作过程中，a和p1都预先调定不再变化，此时活塞杆运动速度v只与负载FL有关。
v与FL之间的关系，称为节流调速回路的速度负载特性。
a和p1确定之后，改变负载FL的大小，同时测出相应的工作液压缸活塞杆速度v，就可测得一条速度负载特性曲线。
四、实验步骤
参照图3-1进行实验
1、采用节流阀的进油路节流调速回路的速度负载特性
（1）测试前的调速
加载回路的调整——全部关闭节流阀10和全部打开溢流阀9，启动液压泵8，慢慢拧紧溢流阀9的旋钮（使回路中压力小于5kgf/cm2）。
转换电磁阀12的控制按钮，使电磁阀12左、右切换，加载液压缸18的活塞往复动作两、三次，以排除回路中的空气。
然后使活塞杆牌遇回位置。
调速回路的调整——全部关闭节流阀5、7和调速阀4，并全部打开节流阀6和溢流阀2。
启动液压泵1，慢慢扭紧溢流阀2，使回路中压力p1处于5kgf/cm2。
将电磁钢3的控制按钮置于“左”位，使电磁阀3处于左位工作。
再慢慢调节进油节流阀5的通流面积。
使工作液压缸17的活塞运动速度适中（40-80mm/s）。
左右转换电磁阀3的控制按钮。
使活塞往复运动几次，检查回路工作是否正常，并排除空气。
（2）按拟定好的实验方案，调定液压泵1的供油压力p1和本回路流量控制阀（进油节流阀5）的通流面积a，使工作液压缸活塞杆退回，加载液压缸活塞杆向前伸出，两活塞杆对顶。
（3）逐次用溢流阀9调节加载液压缸的工作压力p1，分别测出工作液压缸的活塞运动速度v，负载应加到工作液压缸活塞不运动为止。
（4）调节p1和a，重复
（2）步骤
（5）重复（3）步骤
工作液压缸活塞的运动速度v——用钢板尺测量行程L，用微动行程开关发讯，电秒表记时，或用秒表直接测量时间t。
负载
式中p——负载液压缸18工作腔的压力。
A——负载液压缸无杆腔的有效面积。
将上述所测数据记入实验记录表格2-3。
2、采用节流阀的回油路节流调速回路的速度负载特性
（1）测试前的调速
加载回路的调整——调节溢流阀9，使p小于5kgf/cm2，通过电磁阀12的切换，使活塞处于退回位置。
调速回路的调整——将电磁阀3的控制旋钮置于“0”位，电磁阀3处于中位。
全部打开节流阀5和关闭节流阀6，再使电磁阀3处于左位，慢慢调节回油节流阀6的通流面积a，使工作液压缸的活塞运动速度适中。
（2）、（3）步骤同1。
3、采用节流阀的旁油路节流调速回路的速度负载特性
（1）测试前的调整
加载回路的调整——同2
（1）中的相应部分
调速回路的调整——使电磁换向阀3处于中位，全部打开节流阀6。
然后使电磁阀3处于左位，慢慢调节旁路节流阀3的通流面积a，使工作液压缸的活塞运动速度适中。
（2）同1（3）步骤
（3）同1（3）步骤
4、采用调速阀的进油路节流调速回路的速度负载特性
（1）测试前的调整
加载回路的调整——同2
（1）中的相应部分。
调速回路的调整——使电磁阀3处于中位，全部关闭节流阀5、7，再使电磁阀3处于左位，慢慢调节调速阀4的通流面积，使工作液压缸的活塞运动速度适中。
（2）同1
（2）步骤
（3）同1（3）步骤
为便于对比上述四种调速回路的试验结果，在调节2、3、4项的各参数时，应与1中的中等通流面积时相应的参数一致。
现列出一些参数的具体数值，供学生参考：
液压泵1的供油压力p1可拟定在30-40kgf/cm2之间，负载压力p1可拟定在5-5kgf/cm2之间（p1要大于p1的最大值），流量阀通流面积a的调节可参照工作液太缸活塞速度v的大小进行，（v可拟定在10-120mm/s之间），也可参照节请阀的刻度进行。
五、实验记录与要求
1、实验条件
液压缸无杆腔有效面积A2
液压缸有杆腔有效面积A2
液压缸活塞行程L
油液牌号油液温度
2、填写实验数据表（见表1，表2，表3,表4）
3、绘制节流调速回路的速度-负载特性曲线
用方格纸分别绘制四种节流调速回路的速度-负载特性曲线。
4、分析实验结果
六、思考题
1、采用节流阀的进油路节流调速回路，当节流阀的通流面积变化时，它的速度负载特性如何变化？
2、在进、回油路节流调速回路中，采用单活塞杆液压缸时，若使用的元件规格相同，问哪种回路能使液压缸获得更低的稳定速度？
如果获得同样的稳定速度，问哪种回路的节流元件通流面积较大？
3、采用调速阀的进油路节流调速回路，为什么速度负载特性变硬（速度刚度变大）？
在最后，速度却下降得很快？
4、比较采用节流阀性、旁油路节流调速回路的速度负载特性哪个较硬？
为什么？
5、分析并观察各种节流调速回路液压泵出口压力的变化规律，指出哪种调速情况下功率比较大？
哪种经济？
采用节流阀的进油节流调速回路的速度负载特性试验记录表格
（1）
确定参数：
泵的供油压力，阀的流通面积：
适中
工作缸活动行程L=（MM）
次数
测算内容
负载缸压力
负载
时间（t）
工作缸速度
P
P
P
1
2
3
4
5
6
7
8
采用节流阀的回油节流调速回路的速度负载特性试验记录表格
（2）
确定参数：
泵的供油压力，阀的流通面积：
适中
工作缸活动行程L=（MM）
次数
测算内容
负载缸压力
负载
时间（t）
工作缸速度
P
P
P
1
2
3
4
5
6
7
8
采用节流阀的旁油节流调速回路的速度负载特性试验记录表格（3）
确定参数：
泵的供油压力，阀的流通面积：
适中
工作缸活动行程L=（MM）
次数
测算内容
负载缸压力
负载
时间（t）
工作缸速度
P
P
P
1
2
3
4
5
6
7
8
采用节流阀的进油节流调速回路的速度负载特性试验记录表格（4）
确定参数：
泵的供油压力，阀的流通面积：
适中
工作缸活动行程L=（MM）
次数
测算内容
负载缸压力
负载
时间（t）
工作缸速度
P
P
P
1
2
3
4
5
6
7
8
实验三双气缸运动的顺序控制
一、实验目的
1、熟悉实验常用气动元件及其元件的连接
2、学会FLUIDSIM软件的使用。
3、熟悉基本的气动回路，熟悉气动程序控制的设计，并能判别故障信号，且排除之。
二、实验内容
1、FLUIDSIM软件的使用及常用气动元件的讲解，
2、气动基本回路（方向，流量，压力）的仿真
3、设计一个程序，使两个气缸按规定程序动作
三、实验仪器，设备
1，费思托气动实验仪器一套，（包括泵，气动二联件，各种阀类，连接气管，气缸，继电器等）
2、FLUIDSIM软件2套（电脑二台）
四、实验步骤
1、介绍常用的气压元件，以及接线使用注意事项。
2、示范FLUIDSIM软件，示范基本的气动回路，（流量，压力的控制，方向的改变等）.
3、自行设计一个控制回路，使两个气缸的动作满足规定的要求，先在软件上模拟，然后在工作台上联线，观看实际效果。
满足的要求：
控制回路图：
简述控制回路的动作过程：
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