液压传动实验指导书.docx
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液压传动实验指导书
液压传动实验指导书
刘体龙编
河北工程大学
机电学院液压测控实验室
2008年04月
目 录
实验要求…………………………………………………………………
（2）
实验一液压泵的性能实验……………………………………………（3）
实验二溢流阀的性能实验（静态）……………………………………（8）
实验三差动联接快速回路……………………………………………（13）
实验四顺序动作回路……………………………………………………（17）
实验五节流调速实验……………………………………………………（20）
实验要求
1．实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。
预习要求如下：
1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验回路的工作原理，并进行必要的分析。
2）预习思考题。
3）了解实验目的，弄清实验现象，收集必要的资料（包括实验理论、实验方法、实验条件等）。
4）预习实验中所用各仪器设备的使用方法及注意事项。
5）预习实验指导书，了解实验所需完成的内容（带问题听课），对指导书要求的内容做到心中有数，力争在听课、实验操作、实验报告答疑过程中取得全面收获，以提高实践技能，为毕业后尽快适应实际工作，打下良好的实践基础。
2．使用实验仪器设备前必须了解其性能、操作方法及注意事项，并在使用时应严格遵守。
3．实验前将所属回路的压力控制阀的调压手柄松开，相互仔细检查，确定无误方可接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。
4．按实验操作步骤认真、细致完成实验内容。
5．实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味及异常声音等情况时）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。
找出原因、排除故障，经指导教师同意方可继续完成实验。
6．实验过程中，应仔细观察实验现象，要不断地对实验结果进行分析判断，认真记录实验数据。
并将所记录的实验数据结果经指导教师审阅签字或认可后再结束实验。
7．认真回答指导教师提出的质疑（包括口头回答和书面回答）。
8．实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具等按规定整理归位。
9．实验后每个同学必须按要求整理实验数据（包括计算依据、计算结果、曲线绘制和表达式等等），分析实验结果（包括思考题），独立完成实验报告，及时把实验报告上交到老师审阅。
实验一液压泵的性能实验
§l实验目的
了解液压泵的主要性能，学会小功率液压泵的测试方法。
明确产品试制、油泵使用性能与经济效益之间的关系。
§2实验内容及步骤
液压泵的主要性能包括：
能否达到额定压力、额定压力下的流量（额定流量）、容积效率、总效率、压力脉动（振摆）值、功率等项。
前三项为主要性能，泵的测试主要是测试这几项。
本实验液压泵的技术指标为下表1—1
表1—1
项目
名称
额定压力
kgf/cm2
公称排量
mL/r
容积效率
%
总效率
%
压力振摆
Kgf/cm2
单级
定量叶片泵
63
≤10
≥80
≥65
±2
液压泵由电动机驱动输入机械能（M、n），输出的液压能（p、Q）送给液压系统中的负载元件（节流阀）。
油泵的总效率包括：
由机械摩擦损失产生的机械效率η机、由泄漏现象产生的容积效率η容和由液体的压缩现象产生的液压效率η液（此项损失在中、低压中很小，可略而不计）。
所以液压泵的输入必大于输出，即总效率必小于1。
它表示为：
η机的测定比较困难，一般采用测出η总和η容的方法求出机械效率η机。
一、液压泵的流量──压力特性（p－Q）
用节流阀的开度（节流加载）来给定液压泵出口的不同压力，并相应测出各压力下的实际流量，进而得到流量——压力特性Q=f（p）
本实验的压力由压力表直接读出，流量由流量计（或：
量筒配秒表）测出。
注意：
本实验应尽可能地在同温下测出，因油温对压力油粘度的敏感性较强，粘度越小，压力越高，其内泄漏损失就越大，实验精度就越低。
1．空载（零压）Q空流量的测定
液压系统中的绝对空载流量是不可能测得的，大家知道，油液经泵将之输送到执行机构，即便外加负载为零，但总要经过管路和控制阀。
由流体力学知：
油液的流动有沿程阻力损失和局部阻力损失，但这部分损失一般很小，对外加较大负载来说可略而不计。
在实际生产中，泵的理论流量Q理常用Q空近似代替，Q理也不用液压泵的几何参数和运动参数计算，而是用当外加负载为零时，各路元件的开口量均为最大时的（液流只克服沿程阻力和局部阻力）测定流量Q空作近似代替。
即Q空≈Q理。
2．额定（满载）流量的测定
用节流加载阀10使油泵出口端工作在额定压力（63kgf/cm2）下，并测其所排出的额定流量Q额。
3．在不同工作压力下的流量测定
用节流加载阀10调节油泵出口端的工作压力（无极或有级），并相应测出油泵在不同工作压力下的实际流量Q。
二、液压泵的容积效率η容：
由于电机转速在液压泵处于额定工作压力及零压时基本上相同（n额≈n空）
则：
（令Qm=Q额）
三、液压泵的总效率：
或
式中：
Ｎ出──油泵的输出功率：
（Ｋw）
Ｐ──油泵的输出压力（由节流阀调节）（kgf/cm2）
Ｑ──油泵在输出压力ｐ值下所对应的流量（L/min）
N入──液压泵的输入功率：
N入=N表·η电（Kw）
式中：
N表──为电动机的输入功率（Ｋw）
η电──为电动机在不同负载下所对应的效率。
所以：
液压泵的总效率可表示为：
§3实验装置及液压系统原理图
实验设备：
液压教学实验台
型号：
QCSOO3B
实验原理图见（图1）
§4实验步骤（参考）
1．将溢流阀9的手柄放松，用电磁阀13、17将1＂油路切断（图中未画出），关闭节流阀10，启动油泵18，调节溢流阀9的手柄使油泵出口压力调至70kgf/cm2。
2．将节流阀10松开，反向再逐级旋紧节流阀10的调节手轮，使油泵出口端承受不同的负载，并相应测出油泵工作压力P和流量Q；电机输入功率N表和电机效率η电。
压力p：
由压力表P6读出。
流量Q：
由流量计或（量筒）测出，并计入单位时间内油泵容积的变化量△V/t
则：
（L/min）
式中：
t──对应于容积变化量△V（L）所需的时间（S）；
电机输入功率N表，由功率表读出；电机效率η电，由功率表读出（经过实验室改装）；
上述各项参数的测试数据，最好进行两次，其结果填写在表1—2中的a和b栏内。
§5实验报告
根据Q=f（p）、N入=g1（p）、N出=g2（p）、η容=
（p）、η机=
（p）和η总=
（p），用直角坐标纸绘制特性曲线，并分析被试泵（YB-6）的性能。
§6思考题
1．实验油路中溢流阀起什么作用？
2．实验系统中节流阀为什么能对被试泵进行加载（可用流量式Q=C·AT·△P
进行分析）式中：
C──流量系数；AT──节流面积；
△P──节流阀进出口压差；
──压力指数（近似为0.5）。
3．从液压泵的效率曲线中可得到什么启示（如合理选择泵的功率、泵的合理使用区间等方面）。
提示：
液压泵最高效率的80%～85%为合理使用区间。
实验一、液压泵性能测定实验记录表1—2
环境条件：
油温：
℃。
序
号
测
试
数
据
测算内容
1
2
3
4
5
6
7
8
备注
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
1
被试泵的压力P（Kgf/cm
）
2
泵输出油液容积的变化量△V（L）
对应于△V所需时间t（S）
3
泵的流量Q=
（1/min）
4
泵的输出功率N出（Kw）
5
电动机的输入功率N电入（Kw）
对应于N表下的电动机效率η电（%）
6
油泵的输入功率N（Kw）
7
油泵的总效率η总（%）
8
油泵的容积效率η容（%）
9
油泵的机械效率η机（%）
说明：
被试阀的压力可在0～70Kgf/cm
范围内间隔10Kgf/cm
取一点。
建议每点逐项内容测两次，分a、b计入本表中。
然后根据记录和计算参数绘制特性曲线。
验二溢流阀的性能实验（静态）
§l实验目的
深入理解溢流阀稳定工作时的静态特性，并着重测试它的调压范围及压力稳定性；卸荷压力及压力损失；启闭特性三项，进而能对被试阀的静态特性作出定性、定量的分析。
通过实验，学会溢流阀静态特性的实验方法，学会本实验所用的仪表和设备。
§2实验内容和实验方法
本实验用Y1—10B先导式溢流阀作为被试阀
一、调压范围及压力稳定性
1．调压范围应能达到规定的区间（5～63kgf／cm2），并且压力上升与下降应平稳，不得有尖叫声。
2．至调压范围最高值时的压力振摆（在稳定状态下调定压力的波动值）：
是表示调压稳定性的主要指标，实验时要注意观察压力表指针的摆动，其压力振摆值不得超过规定值（±2kgf／cm2）。
3．至调压范围最高值时的压力偏移值：
一分钟内不得超过规定值（-2kgf／cm2）。
本项内容只需调节被试阀14的调压手轮，同时观察压力表P8（见图2）
二、卸荷压力及压力损失
1.卸荷压力：
将被试阀14的远程控制口与油箱接通，使阀处于卸荷状态，其卸荷压力由压力表P8读出，其值应不超过规定值（2kgf/cm2）本实验可用二位二通电磁阀16使被试阀14处于卸荷状态。
2.压力损失：
切断电磁阀16，将被试阀14的调压手柄至全开位置，此时油液通过被试阀14的前后压力差即为该阀的压力损失，其值应不超过规定值（4kgf／cm2）。
通过被试阀的压力差由压力表P8测出（因被试阀出口处未设置压力接点，仅由进口压力接点P8测出的压力值为被测参数，其中略有误差——被试阀回油路上的压力损失）。
三、启闭特性
1.开启压力：
被试阀14调至调压范围的最高值，调节系统压力逐渐升压（阀9）。
当通过被试阀的溢流量为试验流量1%时的系统压力值称为被试阀的开启压力，压力级为63kgf/cm2的溢流阀，规定开启压力不得小于53kgf/cm2。
2.闭合压力：
被试阀14调至调压范围的最高值，调节系统压力逐渐降压（阀9）。
当通过被试阀的溢流量为试验流量l%时的系统压力值称为被试阀的闭合压力，压力级为63kgf/cm2的溢流阀，规定闭合压力不得小于50kgf/cm2。
3.根据测试出（开启闭合过程中）的数据，绘制被测试阀14的启闭特性曲线。
4.实验中的压力值均由压力接点P8测出，流量可用流量计或量筒（配电秒表）测出。
5.启用特性还可这样测定：
即：
被试阀14调至调压范围内的最高值，并将系统压力调至被试阀规定的（最小）开启压力和闭合压力。
然后分别测出这时通过被试阀的溢流量，其值不得大于通过该阀试验流量的1%。
本实验溢流阀14的技术指标为下表2—1
溢流阀14的技术指标表2—1
称公压力kgf/m2
公称流量L/min
试验流量L/min
调节范围kgf/cm2
压力振摆kgf/cm2
压力偏移kgf/cm2
63
10
10
5~63
±２
－２
内泄漏量mL/min
卸荷压力kgf/cm2
压力损失kgf/cm2
启闭特性
开启压力kgf/cm2
闭合压kgf/cm2
溢流量L/min
40
2
4
53
50
0.1
§3实验装置和实验原理图
实验设备：
液压教学实验台
型号：
QCSOO3B
实验原理图（见图2）
§4实验步骤
首先将节流阀10关闭，三位四通电磁换向阀17处于中位。
一、调压范围及压力稳定性
在二位三通阀13处于常态下，将溢流阀9调至比被试阀14的最高调至压力高10%左右，以70kgf/cm2为宜，然后使阀13通电，并将被试阀14的压力调至63kgf/cm2，此时通过该阀的流量作为试验流量。
1．调节被试阀14的调压手轮从全开至全闭，再从全闭至全开，并通过压力示值P8观察压力上升与下降的变化情况，是否均匀，有无突变或滞后现象，并测量出调节范围值。
如此反复试验不小于3次。
2．调节被试阀14，使其在调压范围内取5个压力值（包括调压范围的最高值63kgf/cm2），观察压力表P8的压力振摆值，并将观察到的最大值记录在表2—2中。
3．调节被试阀14至最高值63kgf/cm2。
观察一分钟压力表P8示值的偏移量，并将偏移值记录在表2—2中。
二、卸荷压力及压力损失
1．卸荷压力：
被试阀14调至调压范围的最高值63kgf/cm2，然后将二位二通电磁换向阀16通电，使被试阀14的远程控制口接通油箱，观察压力P8值，并将卸荷值记录在表2—2中。
注意：
当被试阀压力调好后，应将P8的压力表开关转至0位，待16接通后，再将压力表开关转至压力接点，相应读出卸荷压力值，这样做目的是保护压力表不被打坏。
2．压力损失：
切断电磁换向阀16，电磁换向阀15与流量计20接通，调节被试阀14的调压手轮至全开位置，用压力表P8测出该阀的压力损失，其结果记录在表2—2中。
三、启闭特性
关闭溢流阀9，调节被试阀14至调压范围的最高值63kgf/cm2，并锁紧其调节手柄，此时通过被试阀14的流量为试验流量。
调节溢流阀9，使系统分8~12级逐渐降压（记下各级被试阀相应的压力和溢流量，小流量时用量杯测量），直至压力降至被试阀14的闭合压力50kgf/cm2时为止，并注意被试阀14在闭合压力下的溢流量，看之是否小于试验流量的1%（闭合过程）。
反向调节溢流阀9，当压力升至被试阀14的开启压力（53kgf/cm2）时，测量通过被试阀14的溢流量，再继续逐渐升压，直至被试阀14的调压范围最高值63kgf/cm2。
并相应记录各级的压力和溢流量，各记录值填入表2—2中（开启过程）。
§5实验报告
根据所测得的数据，用直角坐标纸绘制被试阀的启闭特性曲线，对被试阀的性能作定性、定量分析。
§6思考题
1．溢流阀的启闭特性中为何开启压力大于闭合压力？
2．溢流阀的启闭特性有何意义？
其特性好坏对使用性能有何影响（可以用调压范围、稳压能力，压力波动等方面进行分析）？
3．实验现象中的压力振摆值主要有何原因引起，为什么在高压下振摆较为明显？
实验二、先导式溢流阀静态性能测试实验记录表
实验条件：
被试阀14＂;油温℃。
序
号
测
试
数
据
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
备注
调压范围（Kgf/cm
）
压力稳定性
压力振摆（Kgf/cm
）
压力偏移（Kgf/cm
）
卸荷压力（Kgf/cm
）
压力损失（Kgf/cm
）
启闭特性
闭合过程
压力（Kgf/cm
）
△V
（1）
t（S）
溢流量Q=
×60（1/min）
开启过程
压力（Kgf/cm
）
△V
（1）
t（S）
溢流量Q=
×60（1/min）
结果：
50Kgf/cm
闭合压力下的溢流量ml/min；53Kgf/cm
开启压力下的溢流量ml/min
实验三差动联接快速回路
§l实验目的
1．掌握缸Ⅰ实现非差动联接与差动联接的工进、快进以及快退回路的组成及工作特点。
2．了解液压差动联接回路在工业生产中的应用。
3．知道增速原理以及设计和控制方法。
§2实验内容与具体理论
1．非差动联接工进回路
实验油路：
（见实验原理图3）
溢流阀3
液流计26
油箱
泵1
单向阀6
三位四通阀21左位
二位二通电磁换向阀19左位
缸1大腔……缸1小腔
二位三通电磁换向阀18右位
二位二通电磁换向阀17下位
三位四通电磁换向阀21左位
油箱。
2．差动联接快进回路
实验油路：
（见实验原理图3）
溢流阀3
液流计26
油箱
泵1
单向阀6
三位四通电磁换向阀21左位
二位二通电磁换向阀19左位
缸1大腔……缸1小腔
二位三通电磁换向阀18左位
3．按理论公式求出缸Ⅰ的运动速度：
1）非差动联接工进速度：
V1
（m/min）
2）差动联接快进速度：
V3
（m/min）
3）快退速度：
V2
（m/min）
式中：
Q──进入油缸Ⅰ中的流量（按定量泵的流量9.2L/min取值）；
A1──缸Ⅰ大腔面积（cm2）；
A2──缸Ⅰ小腔面积（cm2）；
A3=A1—A2—活塞杆横截面积（cm2）
4．按实测结果求出运动速度：
V1
（m/min）
V2
（m/min）
V3
（m/min）
式中：
S──活塞工作行程（实验取值40cm）
t1、t2、t3分别为缸Ⅰ非差动联接实现工进、快退和差动联接实现快进的时间（SeC）。
将上述3、4结果整理在实验报告中的表3—1中。
§3实验装置及液压系统原理图
实验设备：
液压教学实验台
型号：
QCSOO8
液压系统实验原理图见（图3）
§4实验方法及步骤
实验时将试验台面板上的转换开关ZK旋至VⅠ位，缸Ⅰ差动联接快速回路示教板灯光亮。
将压力表开关35、36、37分别旋至P1、P6、P7位。
1．非差动联接工进：
旋紧2＂油路的溢流阀5，关闭3＂油路上的转阀29，旋紧1＂、4＂油路上的节流阀30、10，控制5＂油路上的换向阀16使其位于上位，松开溢流阀3的调压手柄。
启动油泵1，将选择开关9×A旋至Ⅱ位，10×A旋至Ⅰ位，4ZT得电，5ZT、6ZT、8ZT、10ZT失电。
逐渐旋紧溢流阀3的调压手柄，直至无溢流。
此时油缸工进，待油缸工进终了时，再继续调压使P1压力升高8~10kgf/cm2。
将10×A旋至Ⅱ位，6ZT得电，4ZT、5ZT、8ZT、10ZT失电，油缸快速退回。
重复上述步骤（连续两次），并相应测出油缸工进、快退的运动速度及动作压力。
2．差动联接快进：
非差动联接回路实验后，将选择开关9×A旋至Ⅰ位，11×A旋至Ⅰ位，4ZT、5ZT得电，6ZT、8ZT、10ZT失电，此时油缸差动快进。
将11×A旋至Ⅱ位，6ZT得电，4ZT、5ZT、8ZT、10ZT失电，油缸快速退回。
重复上述步骤（连续两次），并相应测出油缸快进、快退的运动速度及动作压力。
注：
系统采用差动联接后，油缸得到增速，本系统油缸两腔的有效面积比接近2∶1（缸径为65mm，活塞杆直径为45mm）故差动快进速度约为非差动工进速度的二倍。
§5实验报告
在认真完成实验的基础上分析实验结果的正确性（理论与实验进行比较）并结合下式进行讨论：
实测V3：
V1=理论V3：
V1=
结果V2：
V1=结果V2：
V1=
§6思考题
1．非差动联接时，为什么快退工作压力比工进工作压力大得多？
2．拟定非差动、差动联接时的实验油路。
3．举例说明液压差动联接回路在机械工业中的应用。
4．指出单向节流阀5和节流阀11在系统中的作用。
理论与实测结果记录表3—1
实
测
项
目
实测
理
论
计
算
快
进
速
度
m/min
实测
理
论
计
算
快
退
速
度
m/min
快进压力
快退压力
快
进
时
间
SeC
快
进
速
度
m/min
快
退
时
间
SeC
快
退
速
度
m/min
P7
kgf/cm2
P6
kgf/cm2
P6
kgf/cm2
P7
kgf/cm2
非
差
动
1
2
差
动
1
2
实验四顺序动作回路
§l实验目的
1．了解压力控制和行程控制实现顺序动作的回路组成，特点及调整方法。
2．明确顺序动作回路在机械工业中的应用。
§2实验内容
用压力控制和行程控制的方法使油缸实现顺序动作的要求。
§3实验装置及液压系统原理图
实验设备：
液压教学实验台
型号：
QCSOO8
液压系统实验原理图见（图4）
§4实验方法及步骤
实验时将回路选择开关ZK旋至V位，顺序动作回路示教板灯光亮。
压力表开关35、36、37分别旋至P1、P4、P7位。
1．用压力控制的方法实现顺序动作
1）用顺序阀实现顺序动作
节流阀10、11调到开口一定位置，松开溢流阀3的调压手柄，旋紧顺序阀14的调压手柄。
顺序动作选择开关6×A旋至Ⅱ位，启动油泵1，将转换开关7×A旋至Ⅰ位，使4ZT、7ZT、9ZT、10ZT同时得电，然后逐渐旋紧溢流阀3的调压手柄，直至无溢流，此时缸Ⅰ快进。
再继续调压升高8~10kgf/cm2，以保证缸Ⅰ动作可靠（建议实验取值为P1=30~40kgf/cm2）。
待缸Ⅰ到达终点后，把顺序阀14的调压手柄逐渐旋松，直至缸Ⅱ快速前进。
顺序阀14的调定压力由压力表P4读出。
为了使顺序阀动作可靠，溢流阀3的调定压力应大于顺序阀14的压力5kgf/cm2左右。
若将转换开关7×A旋至Ⅱ位，6ZT、7ZT得电。
缸Ⅰ、Ⅱ退回（无顺序动作要求）。
2）用节流阀改变两缸负载大小来实现顺序动作
溢流阀3调压至40kgf/cm2作安全阀用，保证无溢流，放松顺序阀14的调压手柄，调节节流阀10、11的开口量（相互比大）。
可以看出，两缸向前的动作顺序或动作快慢随负载变化而相应改变，负载小的
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