液压传动与控制 教学实验指导书.docx

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液压传动与控制教学实验指导书

《液压传动与控制》课程实验指导书

中国石油大学（北京）

机械与储运工程学院

2013年8月

FESTO液压实验台是一个快速拆装实验台，实验时应注意：

1、接通油管时，应将手中的油管中心线以准液压阀接口的中心线，稍加用力即可插入；

2、拆卸油管时，一只手扶稳油管，另一只手握住油管的前端滚花部分，向后稍用力即可拔出；

3、液压阀的接口在其相应位置都有标注，个别阀的标注不清楚，请仔细辨认；

4、实验完成后，先将回路压力调零，再拆卸油管。

实验一定量液压泵的性能实验

一、实验目的

1．了解定量液压泵压力建立过程，并掌握液压泵的主要性能；

2．学会测量液压泵的压力、流量的方法。

二、实验仪器

定量液压泵，压力表，开关阀，流量计，油管，电压表（万用表）

三、实验内容

1．测定液压泵的流量与压力的关系；

2．绘制流量—压力特性曲线，

。

四、实验步骤和方法

液压泵性能实验原理图如图2-1所示。

连接好液压回路，启动液压泵至工作压力60bar，将开关阀完全开启。

实验时将开关阀慢慢关闭，作为液压泵的工作负载，边调整边在压力表P2上读取压力值15bar，通过流量表Lc记录实验数值。

缓慢打开开关阀，从15bar开始逐渐调整液压回路压力值至50bar，每隔5bar记录流量表读数，并计算相应流量值。

系统最大压力值不会超过60bar，此值由液压泵的溢流阀限定。

图1-1液压泵性能实验原理图

系统压力p

（bar）

15

25

35

40

45

50

52．5

55

57.5

60

电压表读数

（V）

2.31

2.28

2.27

2.25

2.24

2.20

1.89

1.00

0.30

0.00

流量q

（L/min）

五、实验注意事项

1．启动液压泵前，先熟悉液压实验台上各元件的功能，特别注意各阀开关的使用方法；

2．液压泵性能实验时，输出压力是自变量，因此，当调定某一压力值且稳定后，方可测取与之对应的

值；

3．使用开关阀升压或降压时，要缓慢地调节旋钮，否则易使压力表在突然的超程压力下而损坏；

4．为了提高实验的准确度，实验应在油温基本稳定后进行。

所以，应先使液压泵在较高的工作压力下运转一段时间，使油箱内的油温稍有升高；

5．实验完毕后，应将开关阀的旋钮调到全开位置，打开液压泵自带溢流阀的卸荷开关，将液压回路泄压。

最后关闭电源，拉下电闸，将实验场所清理干净。

六、实验报告内容

1．依据实测记录及计算结果填写到实验表格；

2．绘制流量—压力特性曲线；

3．分析实验结果。

七、思考题

1．本实验使用的液压泵的主要结构组成和元件功能？

实验二液压控制阀的性能实验

一、实验目的

1．了解液压阀在系统中的作用及其调整方法；

2．测定节流阀流量特性；

3．了解调速阀、溢流阀的特性；

4．熟悉对液压阀进行实验的方法。

二、实验仪器

液压泵，节流阀，二级调速阀，先导式溢流阀，压力表，开关阀，流量计，油管，电压表（万用表）

三、实验内容

1．节流阀流量—压差特性实验；

2．调速阀流量—压差特性观察；

3．溢流阀的调整及特性观察。

四、实验步骤和方法

1．节流阀流量—压差特性实验

按图2-1实验原理图连接好液压回路，启动液压泵至工作压力60bar。

实验时调整好节流阀L开口量，用溢流阀Y1调节节流阀前的压力，由压力表P2读出，其阀后压力由压力表P3读出。

在每一种压力差下测量通过节流阀的流量q，共测5～7点。

流量的测量方法见液压泵性能实验。

图2-1节流阀流量特性实验原理图

实验数据处理：

（a）求节流阀流量特性方程式的系数K和指数

。

油液流经节流阀口时，其流量—压力特性公式：

式中：

——与阀口过流断面面积、阀口形状和油液性质等有关的系数；

——与阀口过流断面形状有关的指数。

由于

与过流断面面积有关，即开口量变化时

也变化，因此，须将节流阀的旋钮调整到一定值时进行实验。

（b）将流量特性方程式取对数

上述是一个直线方程，如图2-2所示。

是直线的斜率（

），K为

时的q值。

图2-2流量公式双对数坐标曲线

2．调速阀流量—压差特性观察实验

按图2-3实验原理图连接好液压回路，打开调速阀，用溢流阀Y1调整调速阀Q的阀前压力，观察节流阀两端的压力差及通过调速阀Q的流量是否变化。

调速阀中的差压式减压阀的作用是稳定节流阀两端压差不变，从而稳定流量不变。

图2-3调速阀性能实验原理图

3．溢流阀的调整及特性观察实验。

按图2-4实验原理图连接好液压回路，先将开关阀关闭并完全打开溢流阀Y2，接通液压泵，在调节溢流阀Y2逐渐关闭，同时监测压力表P2，使其压力调至50bar。

充分开启开关阀，通过逐渐关闭的方法，逐渐调整液压回路压力值至50bar，注意观察溢流阀Y2的开启压力p1，溢流量刚要明显增大时的压力p2。

可参考实验表格记录流量表读数，并计算相应流量值，绘制特性曲线。

系统压力p

（bar）

32.5

35

37.5

40

42.5

45

47.5

50

电压表读数

（V）

流量q

（L/min）

先导式溢流阀的流量特性如图2-5所示，溢流阀正常工作时，要求有一定的最小溢流量，因而工作压力大致在p2与pn之间。

调压偏差pn-p1数值的大小，可代表溢流阀的定压能力。

工作压力为pn时全部溢流，起安全作用。

图2-4溢流阀性能实验原理图图2-5溢流阀特性曲线

五、实验注意事项

1．启动液压泵前，先熟悉液压实验台上各元件的功能，特别注意各阀开关的使用方法；

2．液压泵性能实验时，输出压力是自变量，因此，当调定某一压力值且稳定后，方可测取与之对应的

值；

3．使用开关阀升压或降压时，要缓慢地调节旋钮，否则易使压力表在突然的超程压力下而损坏；

4．为了提高实验的准确度，实验应在油温基本稳定后进行。

所以，应先使液压泵在较高的工作压力下运转一段时间，使油箱内的油温稍有升高；

5．实验完毕后，应将开关阀的旋钮调到全开位置，打开液压泵自带溢流阀的卸荷开关，将液压回路泄压。

最后关闭电源，拉下电闸，将实验场所清理干净。

六、实验报告内容

1．在双对数坐标纸上绘制节流阀的流量压差特性曲线；

2．求出被测试节流阀的流量系数和流量指数；

3．实验结果分析及观察实验后的结论。

七、思考题

1．为什么要将开关阀关闭来调整溢流阀的工作压力?

2．若将溢流阀调整为

＝1MPa,当将此阀用作安全阀或溢流阀时，系统工作压力各是多少？

3怎么才能保证通过节流阀的流量稳定不变？

实验三、节流调速系统实验

液压系统的优点之一就是能方便地实现无级调速。

调速问题是机床液压系统的核心问题。

在液压系统中，执行元件的速度是由供给执行元件的液体流量和作用在执行元件（如工作缸活塞）上的有效工作面积来决定的。

由于执行元件的有效工作面积在系统运行过程中无法改变，因此，为了控制执行元件的运动速度，一般只能通过改变输入液压缸流量的办法来实现。

通常，改变输入执行元件流量来达到使执行元件改变运动速度有两种办法：

一种是采用定量泵，由节流元件来调节输入执行元件的流量；另一种是采用变量泵，靠调节泵的每转排量来调节对执行元件的输入流量。

前者称为节流调速，后者称为容积调速。

一、实验目的

1．学会使用节流阀、溢流阀、二位四通电磁换向阀、液压缸等液压元器件来设计进（回）油节流调速回路，加深对所学知识的理解与掌握；

2．进一步理解节流阀的工作原理、基本结构和它在液压回路中的应用；

3．通过实验了解利用进（回）油节流调速回路控制液压系统中执行元件运动速度的有效性及其这种回路的优、缺点；

4．掌握两种节流调速回路的调速性能、特点及不同之处，加深对采用节流阀与采用调速阀的节流调速回路性能的理解。

二、实验仪器

液压泵，压力表，节流阀，调速阀，单向阀，溢流阀，二位四通电磁换向阀，三通接头，油管。

三、实验内容

分别设计进、回油节流调速回路，在液压传动实验台上安装、连接并调试使回路运行，利用实验数据（计算各种节流阀通流面积所对应的活塞运动速度，或利用所记录的活塞运动速度反求与之相对应的节流阀的通流面积）近似画出进、回油节流调速回路的速度-负载特性曲线。

四、实验步骤和方法

根据已学过的有关液压回路的基本知识，利用节流阀或调速阀、溢流阀等液压元器件设计进、回油节流调速回路，在液压传动实验台上实现所设计回路的安装、连接及调试，进行系统的运行，调节节流阀或调速阀通流面积，即控制节流口的大小以调节回路中工作液压缸活塞的运动速度，利用速度传感器检测工作液压缸活塞的运动速度（根据节流阀或调速阀通流面积调节旋钮的调节量推算该通流面积的大小），利用上述实验数据和计算结果，绘制本回油节流调速回路的速度-负载特性曲线。

图3-1回油节流调速回路实验原理图

1.设计利用节流阀或调速阀的进、回油节流调速回路；

2.检查实验台上搭建的液压回路是否正确，各接管连接部分是否插接牢固，确定无误则接通电源，将换向阀插座与二位四通电磁换向阀进行连接，启动电气控制面板上的开关；

3.旋转液压泵开关，调节液压泵的转速使压力表达到预定压力，将回路中的节流阀或调速阀调节旋钮调至较小位置（使通流面积尽可能小）进行该回路实验的预运行；

4.缓慢调节节流阀或调速阀调节旋钮，以使节流口逐渐增大（其调节量以速度传感器的测速精度相适应），测定并记录工作液压缸活塞的运动速度以及调节量；

5.利用所记录的实验数据，通过计算和整理绘制进油节流调速回路的速度-负载特性曲线；

6.进行实验分析，并完成实验报告。

五、实验报告内容

1．叙述进、回油节流调速过程及工作原理；

2．简述进油节流调速回路与回油节流调速回路的相同点和不同点，并分析为什么？

3．思考：

采用调速阀的节流调速回路有哪些优点？

4．思考：

进油节流调速和回油节流调速回路中泵的泄漏对执行元件的运动速度有无影响？

为什么？

液压缸的泄漏对速度有无影响？

实验四、压力控制回路实验

压力控制回路是液压传动系统中最基本、最重要的控制回路之一。

用压力控制阀或其它液压元件来控制（调节）整个系统或局部支路中的油液压力，以满足工作负载对执行元件（液压缸或液压马达）输出力或转矩的要求，防止系统过载以及减少能量损耗。

压力控制回路包括：

调压回路、减压回路、增压回路、保压回路、卸荷回路及平衡回路等多种回路。

一、实验目的

1．进一步认识和理解溢流阀的工作原理、基本结构，主要性能及其在液压回路中的作用。

2．通过实验了解溢流阀的调压偏差、调压范围等静态特性指标以及这些参数在实际应用时的真实意义。

3．掌握二级压力控制回路的工作原理及其全部控制过程；认识二级压力控制回路中，高、低压溢流阀在系统工作过程中各自的作用（高压溢流阀控制系统的最高压力，低压溢流阀所调压力基本是由于克服运动部件的自重和摩擦阻力）。

4．通过实验验证学过的理论知识的实践性，同时检验自己所设计液压回路的正确性，培养将理论与实践相结合的能力。

二、实验仪器

压力表，溢流阀，双作用液压缸，二位四通换向阀，分油块，三通接头，油管。

三、实验内容

设计利用两个先导式溢流阀所实现的二级压力控制回路。

在FESTO液压实验台上进行安装、接通系统回路并调试系统工作。

调节高、低压溢流阀的控制压力值，以满足液压缸所需工作压力和返程压力。

四、实验步骤和方法

按图4-1实验原理图连接好液压回路，调压回路中的二级压力控制回路（双压回路），根据溢流阀在定量泵供油系统中可使泵或局部支路保持恒压的作用，在系统设定压力范围内，将两个溢流阀分别设置在液压泵的出口和工作液压缸的返程（非工作行程）回路上，通过二位四通换向阀可以控制工作液压缸在往复行程中获得不同压力。

（1）按照系统图组装二级压力控制回路，或检查实验台上搭建的液压回路是否正确（各界管连接部分是否插接牢固）。

（2）接通电源，启动二位四通换向阀。

（3）调节液压泵的转速使压力表达到预定压力，开始液压系统的运转实验，并记录系统中所有运行参数值。

（4）调节工作缸压力控制系统的压力（调节溢流阀的调压旋钮），使工作缸活塞杆顶出压力大于回程压力。

图4-1二级压力控制回路实验原理图

二级压力控制回路，可以为机床或某些液压传动机械在工作过程的各个阶段提供所需要的不同压力。

如活塞上升与下降过程中需要不同的压力，这时就要应用到二级压力控制回路。

图为利用两个溢流阀分别控制两级压力的二级压力控制回路。

活塞下降是工作行程，需要压力较高，由溢流阀A调定泵的出口压力值，活塞上升是非工作行程，所需较低压力由溢流阀B调定，液压的运动方向及压力变换由二位四通换向阀进行转换。

五、实验报告要求

1．叙述工作原理，说明实验用液压泵、缸、阀等元器件的名称及性能；

2．写出溢流阀调压原理；

3．思考：

为什么溢流阀A的调节压力必须大于溢流阀B的调节压力？

4.思考：

在很多机床上具有自锁性能的液压夹紧机构中，大都采用这种二级压力控制回路，试说明有什么必要？