液壓與氣動實驗指導(dǎo)書

1、河南工業(yè)大學(xué)液壓與氣壓傳動實驗指導(dǎo)書目錄實驗二液壓泵性能測試實驗 實驗三溢流閥靜態(tài)特性實驗 實驗四節(jié)流調(diào)速回路性能測試實驗 實驗五氣動程序控制回路設(shè)計與調(diào)試 實驗一液阻特性實驗（必修，綜合性）一、實驗?zāi)康?、通過對標(biāo)準(zhǔn)型小孔液流阻力的實驗， 定量地研究孔口的流量一壓力特性， 計算出與液阻特性有關(guān)的指數(shù):，從而對孔口的液阻特性有比較深入的理解；2、通過測量油液流過標(biāo)準(zhǔn)型細(xì)長孔的壓力損失，深入了解小孔的節(jié)流作用， 并分析在實驗條件下的壓力損失數(shù)值的大小，從而建立一種定量的概念；3、掌握測試液阻特性的原理及方法。二、實驗內(nèi)容及方案液壓傳動的主要理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)。油液在系統(tǒng)中流動時，因摩擦和各種 不

2、同形式的液流阻力，將引起壓力損失，它關(guān)系到確定系統(tǒng)的供油壓力、允許流 速、組件、輔助裝置和管道的布局等，對提高效率和避免溫升過高有著重要的意 義。另一方面，在液壓傳動中常會遇到油液流經(jīng)小孔和縫隙的情況，而它們的流量計算公式是建立節(jié)流調(diào)速和伺服系統(tǒng)等工作原理的基礎(chǔ)，同時也是對液壓組件和相對運動表面進行泄漏估算和分析的基礎(chǔ)。本實驗裝置可完成細(xì)長孔（門1.2 mm，l =6mm）的壓力-流量特性實驗。在液壓系統(tǒng)中，油液流經(jīng)液阻時，流量 Q與壓力損失 P的關(guān)系可以用通用 表達式表示為：A cpQ = KAt p （ 1.1）K 節(jié)流系數(shù)；At節(jié)流口通流面積；“P 節(jié)流口前后壓差；：與液阻特性有關(guān)的指數(shù)

3、。令1二KAt，則R-1人半Q P（ 1.2）R式中，R液阻；與孔口尺寸、幾何形狀、油液性質(zhì)和流態(tài)有關(guān)，在幾何 尺寸、油液性質(zhì)、流態(tài)不變時，視為定值。式1.2可以表示為函數(shù)關(guān)系：Q二f（'P），在函數(shù)圖像中為一條曲線，為了 求出指數(shù)'，對上式的兩邊取對數(shù)得：gQ = gRAl：P （ 1.3）對于一定的液阻，上式為一直線，直線的斜率為：0式1.2中的為直線的斜率，即a=tg（1.4 ）b在實驗中，對一定的液阻，改變通過液阻的流量，可以達到對應(yīng)的壓力降， 測得一定數(shù)量的對應(yīng)數(shù)據(jù)，描繪直線就可以求得：值。實驗證明，對薄壁小孔'=0.5 ;細(xì)長小孔 =1o三、實驗裝置及原理圖

4、根據(jù)圖1.2自己挑選實驗需要的元件，用帶有快速接體的液壓軟管及專用的 實驗導(dǎo)線，按照圖1.2所示連接好液壓系統(tǒng)，并按圖1.3電氣控制圖連好電氣部 分電路。注意：接好液壓回路之后，再重新檢查各快速接頭的連接部分是否連接可 靠，最后請老師確認(rèn)無誤后，方可啟動液壓泵。圖1.2油路部分圖1.3電氣控制部分操作指南：回路中1先導(dǎo)式溢流閥；2單向節(jié)流閥；3細(xì)長孔；4二位三通單電 磁換向閥；P 1泵的出口壓力；P 3小孔前的壓力；通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥改變小孔 的流量，大流量時用流量計測得，小流量時用量杯測得，并記錄測量時間，用容 積法算得單位時間里通過小孔的流量。四、實驗步驟1、關(guān)閉節(jié)流閥2,啟動液壓泵，調(diào)溢流閥

5、1,使得泵的出口壓力P1為3MPa o2、關(guān)緊量杯的放油（手閥）口，使電磁換向閥Z 1得電。慢慢打開節(jié)流閥2, 測得此時通過小孔的流量，讀出液阻的進口壓力，出口壓力理論上是 0,計算出 進口、出口壓力差。3、用節(jié)流閥2從小到大調(diào)節(jié)流閥的開口量，每調(diào)節(jié)一個開口量，記下一組壓力P3及流量數(shù)據(jù)，取7到8組數(shù)據(jù)，逐點記錄于表格內(nèi)。五、測試數(shù)據(jù)紀(jì)錄表油溫：12345678P3( MPa)六、實驗結(jié)果根據(jù)測試結(jié)果，作出壓力一一流量特性曲線，并由圖測算出液阻的值，和理論推導(dǎo)值作比較，分析結(jié)果是否合理？為什么？實驗二液壓泵性能測試實驗（必修，綜合性）一、實驗?zāi)康?. 了解液壓泵的結(jié)構(gòu)及主要工作性能；2. 掌握

6、泵性能參數(shù)的測試方法。測量反饋式限壓變量葉片泵的流量一壓力特 性，確定泵的容積效率和總效率；3增強對液壓泵的工作情況的感性認(rèn)識，通過實驗對液壓泵工作的振動、噪 聲、油壓的脈動、油溫的升高等有所體會。二、實驗內(nèi)容及方案液壓泵的主要性能參數(shù)包括：額定壓力、額定流量、容積效率、總效率、壓 力脈動（振擺）值等。同時觀察泵的噪聲、溫升、振動等。1、液壓泵的流量一壓力特性：測定液壓泵在不同工作壓力下的實際流量，得出流量一壓力特性曲線Q =fi（P）。液壓泵因內(nèi)泄漏將造成流量的損失。油液粘度越低，壓力越高，其 泄漏損失越大。1） 空載（零壓）流量：在實際生產(chǎn)中，泵的理論流量 Q理并不是按液壓泵 設(shè)計時的幾何

7、參數(shù)和運動參數(shù)計算，通常在公稱轉(zhuǎn)速下以空載時的流量 Q空代替 Q理。本實驗中應(yīng)在節(jié)流閥2的流通面積為最大的情況下測出泵的空載流量 Q空。2） 額定流量：指泵在額定壓力和公稱轉(zhuǎn)速的工作情況下，測出的流量Q額。 本裝置中由節(jié)流閥2進行加載。3）不同工作壓力下的實際流量：不同的工作壓力由節(jié)流閥 2確定（通過改 變節(jié)流開口大小改變液流阻力），讀出相應(yīng)壓力下的流量 Q實。（通過流量計直接 讀數(shù)）2、液壓泵的容積效率 容：容二Q實=：實（容”額）(2.1 )Q理Q空3、液壓泵的總效率總N出總=(2.2 )N入式中：N入液壓泵的輸入功率： N入=Pa *電其中：戛直接由功率表讀出；電由瑕根據(jù)電機效率曲線查出

8、（一般電=0.55 0.75 ）;圖2.1電動機效率曲線N出一一液壓泵的輸出功率：N出二巴冬（Kw） （2.3 ）60P1液壓泵的輸出壓力；Q液壓泵的輸出流量。三、實驗裝置及原理圖根據(jù)圖2.2自己挑選實驗需要的元件，用帶有快速接體的液壓軟管及專用的 實驗導(dǎo)線，按照圖2.2所示連接好液壓系統(tǒng)。注意：接好液壓回路之后，再重新檢查各快速接頭的連接部分是否連接可靠，最后請老師確認(rèn)無誤后，方可啟動液壓泵。圖2.2液壓回路原理圖操作指南：回路中1先導(dǎo)式溢流閥；2單向節(jié)流閥；P1泵的出口壓力。旋緊節(jié)流 閥2可增大阻尼，逐點旋緊節(jié)流閥 2,分別記錄P、Q、P表；調(diào)閥2,可調(diào)P1 的壓力；（P 1范圍：06.3

9、 MPa ）流量由數(shù)顯流量表讀出，小流量時用量杯測得，功率P由數(shù)顯功率表顯示；將測得不同壓力 P時泵的流量Q和電機的功率 P表，填入數(shù)據(jù)表格，并繪出特性曲線。四、實驗步驟根據(jù)實驗要求擬定具體實驗步驟。注意：閥 1在實驗前應(yīng)調(diào)到7Mpa五、測試數(shù)據(jù)紀(jì)錄表油溫：序 號(MPa)Q( L/s)P表 (KW)N入(KW)N出(KW)12345678六、實驗結(jié)果作出P- Q P- N入P-容P -總特性曲線,分析所測葉片泵的各項性能。實驗三溢流閥靜態(tài)特性實驗（必修，綜合性）一、實驗?zāi)康?、深入理解溢流閥的靜態(tài)性能及其測試方法；2、了解溢流閥的卸荷壓力、調(diào)壓范圍和啟閉特性。二、實驗內(nèi)容1、溢流閥的調(diào)壓范圍

10、及壓力穩(wěn)定性，卸荷壓力（壓力損失）及內(nèi)泄漏量的 測定。1）調(diào)壓范圍：溢流閥的調(diào)壓范圍是其必需保證的穩(wěn)定工作的壓力范圍，在 這個范圍內(nèi)工作時，溢流閥的壓力上升與下降應(yīng)該平穩(wěn)、靈敏，不得有尖叫聲。2）壓力損失 : 溢流閥的壓力損失是指溢流閥卸荷時，溢流閥通過額定流量所 產(chǎn)生的壓力降。對于先導(dǎo)式溢流閥，將調(diào)壓彈簧完全放松可以實現(xiàn)卸荷；將其遙 控口接通油箱，也可實現(xiàn)卸荷。因此溢流閥的壓力損失有兩種：一是完全放松彈 簧所具有的壓力損失，簡稱為壓力損失；一是遙控口接油箱所具有的壓力損失， 稱為卸荷壓力。壓力損失的大小，一方面決定于卸荷是否徹底，閥口能否自由開 啟達到足夠的開度； 另一方面取決于閥內(nèi)各油道的

11、通流面積是否寬裕。 如果壓力 損失小，則可以節(jié)省液壓泵卸荷時的運轉(zhuǎn)功率。3）內(nèi)泄漏量 : 溢流閥的關(guān)閉泄油量是指溢流閥的調(diào)壓旋鈕完全擰緊時，溢流 閥在額定壓力下通過閥口的泄油量。 當(dāng)溢流閥作安全閥時， 關(guān)閉泄油量是一個重 要的指標(biāo)。2、溢流閥的啟閉特性溢流閥的啟閉特性是指溢流閥控制的壓力和溢流流量之間的變化特性， 包括 開啟特性和閉合特性兩個特性。閉合壓力：將被測試的溢流閥調(diào)到額定壓力6.3MPa,且系統(tǒng)供油量為試驗 流量時，調(diào)節(jié)溢流閥 1，使系統(tǒng)卸荷，當(dāng)通過被測閥 2 的溢流量為額定流量（試 驗流量）的 1%時，系統(tǒng)的壓力為該閥的閉合壓力。 不得小于規(guī)定值（ 5.0 MPa ）。 開啟壓力：

12、調(diào)節(jié)溢流閥 1，是系統(tǒng)壓力逐漸升高，當(dāng)通過被測溢流閥 2 的流量為 額定流量（試驗流量）的 1%時，系統(tǒng)的壓力為該閥的開啟壓力，不得小于規(guī)定 值（5.3 MPa ）。三、實驗裝置及原理圖根據(jù)圖 3.1 自己挑選實驗需要的元件， 用帶有快速接頭的液壓軟管， 根據(jù)圖 3.1 組成液壓回路；并按圖 3.2 電氣控制圖連好電氣部分電路。注意：接好的液壓回路之后，再重新檢查各快速接頭的連接部分是否連接 可靠，最后請老師確認(rèn)無誤后，方可啟動液壓泵。圖 3.1 液壓回路原理圖圖 3.2 電氣控制部分圖四、實驗步驟首先關(guān)閉溢流閥 2，并使電磁換向閥 3、4 處于斷電狀態(tài)，啟動液壓泵，調(diào) 節(jié)溢流閥1,使系統(tǒng)升壓

13、，觀測壓力表P1使之達到7MPa ,然后使電磁換向閥4 得電，調(diào)節(jié)被測試溢流閥 2的調(diào)壓手輪，使壓力 P1 達到 6.3 MPa ，測出此時泵 的流量 Q ，作為額定流量。1 、調(diào)壓范圍調(diào)節(jié)被測溢流閥 2 的調(diào)壓手輪從全開到全閉， 再從全閉到全開， 通過壓力表 P1,觀察壓力的上升與下降情況，是否平穩(wěn)，并測量其調(diào)壓范圍，反復(fù)實驗不少 于 3 次。2、啟閉特性調(diào)節(jié)被測試的溢流閥 2 至額定壓力 6.3 M Pa 。此時鎖定溢流閥 2 的調(diào)壓手 柄。放松溢流閥 1，使系統(tǒng)分 10級左右降壓分別記下被測閥 14在相應(yīng)壓力下的 溢流量 Q ，（小流量時用量杯量） ，直到溢流量減小到試驗流量的 1%時，

14、此時的 壓力表 P 1 的示數(shù)即為閉合壓力。繼續(xù)分級降壓，記錄相應(yīng)壓力下的溢流量，直到被測閥2停止溢流時為止反向調(diào)節(jié)溢流閥1從被測試閥2不溢流開始，使系統(tǒng)分級升壓，當(dāng)被測試 閥14的溢流量達到試驗流量的1%寸，此時的壓力P1示數(shù)即為開啟壓力，再繼 續(xù)分十級左右調(diào)節(jié)溢流閥1升壓，一直升到6.3 MPa，記下相應(yīng)壓力值下的溢流 量。3、溢流閥的壓力損失和內(nèi)泄漏量1）卸荷壓力將電磁閥3、4斷電，調(diào)節(jié)溢流閥1的壓力P1至7MPa，使 電磁換向閥4得電，調(diào)節(jié)被測試溢流閥2至調(diào)壓范圍的最高值6.3 MPa，這時， 使電磁換向閥3得電，即被測試溢流閥的遙控口接油箱，壓力表 P1的值即為卸 荷壓力。2）壓力損

15、失將所有的電磁閥斷電，調(diào)節(jié)溢流閥 1的壓力P1至7MPa，在 試驗流量下，調(diào)節(jié)被測試溢流閥 2的調(diào)壓手輪至全開，壓力表P1的值即為壓力 損失。注意：溢流閥1逐點加壓、降壓時不允許來回微調(diào)?。惠斎肓勘髁窟^多時， 及時使Z2失電，以免油溢出量杯，大流量時用流量計測得。五、數(shù)據(jù)記錄及實驗結(jié)果1、被試閥的調(diào)壓范圍：MPa ;油溫：卸荷壓力：MPa ;壓力損失： MPa ；內(nèi)泄漏量：L/min 。序號1234567891011121314P 1( MPa2、繪制溢流閥的啟閉特性曲線。思考：研究溢流閥的啟閉特性有什么意義? 啟閉性能的好壞對使用性能有什么影響？3、按實驗規(guī)范，溢流閥額定流量的 1%所對應(yīng)

16、的壓力為溢流閥的開啟壓力或閉合壓力，開啟壓力/額定壓力二開啟比閉合壓力/額定壓力二閉合比則被試閥：開啟壓力MPa閉合壓力MPa開啟比=%閉合比二%實驗四節(jié)流調(diào)速回路性能測試實驗必修，綜合性）一、實驗?zāi)康?、通過實驗熟練掌握液壓系統(tǒng)中廣泛采用的速度控制回路節(jié)流調(diào)速回 路的組成和工作原理；2、通過對節(jié)流閥的進油口節(jié)流調(diào)速回路的實驗，得出它們的調(diào)速回路特性 曲線，并分析它們的調(diào)速性能（只作速度負(fù)載特性）；3、通過對節(jié)流閥和調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路的對比實驗，分析比較它們的 調(diào)速性能（只作速度負(fù)載特性）。二、實驗內(nèi)容1、節(jié)流閥進口節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速性能；2、調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速性能。三、實驗裝置

17、及原理將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵和液壓缸之間， 用它來控制進入液壓缸的流量， 從而 達到調(diào)速的目的，稱為進油路節(jié)流調(diào)速回路。通過改變流量控制閥閥口的開度， 即通流面積來調(diào)節(jié)和控制流入或流出執(zhí)行元件的流量， 以調(diào)節(jié)其運動速度。 流量 閥采用節(jié)流閥或調(diào)速閥則其調(diào)速性能不同； 同一種流量閥采用不同方式則其調(diào)速 性能也不同。圖 4.1 進油口節(jié)流調(diào)速回路原理圖圖 4.2 電氣控制部分回路中 1先導(dǎo)式溢流閥； 2三位四通雙電磁換向閥； 3單向節(jié)流閥； 4 單向閥；5先導(dǎo)式溢流閥；6工作缸；7加載缸；Pp 壓力表，P3 壓力在進油路節(jié)流調(diào)速回路中，當(dāng)液壓缸處于穩(wěn)定工作狀態(tài)下時， 其活塞運動速 度為：v = q1

18、A1（ 4.1）流經(jīng)閥口的流量為：q1 = KATp）m（4.2）式中：K 節(jié)流閥的流量系數(shù)；AT 節(jié)流閥的開口面積;m節(jié)流指數(shù)；p作用于節(jié)流閥兩端的壓差活塞上的受力平衡方程為：PiA = P2A2 十 P3A（4.3）所以，有v=KA（pF）m（4.4）A1A1四、實驗步驟操作指南：1、工作缸活塞桿的速度v :用長刻度尺測量行程L = 200mm，直接用秒表測量時間 t。v = L/t(mm/s)， D = 40mm, d = 25mm，A2 = 7.66cm2。2、負(fù)載F :采用液壓缸加載，加載缸與工作缸同心而對頂加載，調(diào)節(jié)加載 缸工作腔的油壓大小即可獲得不同的負(fù)載值。3、油溫和各處壓力值

19、：由溫度計和壓力表讀出實驗步驟：1、關(guān)閉節(jié)流閥3,啟動液壓泵，調(diào)節(jié)溢流閥1,使得pp的出口壓力為4MPa ；2、完全打開閥5,調(diào)節(jié)節(jié)流閥3為一定的開口量At，使工作缸活塞運行速 度適中。逐次調(diào)緊加載閥5,同時測出相應(yīng)的工作活塞桿的速度 v及有關(guān)測點的壓力值3、可以變換不同的節(jié)流閥3開度At，按照以上步驟作出不同的速度一一負(fù) 載特性曲線組。4、用調(diào)速閥2FRM5代替節(jié)流閥DRVP8重復(fù)上述實驗。五、數(shù)據(jù)記錄及實驗結(jié)果PP =4 MPa1234567節(jié)流閥 （At 大）節(jié)流閥 （At 中）節(jié)流閥 （At ?。┱{(diào)速閥 （A大）調(diào)速閥 （A中）調(diào)速閥 （At 小）六、實驗結(jié)果以速度v為縱坐標(biāo)，以負(fù)載F

20、為橫坐標(biāo)，分別作出節(jié)流閥和調(diào)速閥的三組速 度一一負(fù)載特性曲線。并比較兩種節(jié)流調(diào)速回路速度一一負(fù)載特性曲線的不同。七、思考題1、先導(dǎo)式溢流閥1的作用有哪些？2、單向閥4的作用是什么？實驗五氣動程序控制回路設(shè)計與調(diào)試模擬加熱爐門的行程控制（ 必修，設(shè)計性 ）一、實驗?zāi)康?、使學(xué)生了解和掌握基本氣動控制系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成部分的原理；2、了解常用氣動控制元件的結(jié)構(gòu)及性能，掌握單向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)及工作原 理，掌握氣源裝置及氣動三聯(lián)件的工作原理和主要作用。3、學(xué)習(xí)和掌握電控回路的設(shè)計和搭接方法，學(xué)習(xí)和掌握電控閥、氣控閥的 原理及PLC控制在系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。4、培養(yǎng)設(shè)計、安裝、聯(lián)接和調(diào)試氣動回路的實踐能力。

21、二、加熱爐門的行程控制要求1. 利用氣壓傳動控制，設(shè)計、組裝、調(diào)試氣動回路，模擬加熱爐門的開閉動 作。當(dāng)需要開啟爐門時，按下“開啟”按鈕使?fàn)t門打開；當(dāng)?shù)竭_指定位置時，打 開動作停止；當(dāng)需要關(guān)閉爐門時，按下“關(guān)閉”按鈕使?fàn)t門關(guān)閉。2. 為使加熱爐內(nèi)的溫度不發(fā)生大的變化， 根據(jù)被加熱物體尺寸的大小， 應(yīng)使 爐門可以停止在任意的開度上。3. 為了保證具有中間停止的機能，所以使用不漏氣的中位封閉式三位換向 閥。三位換向閥根據(jù)限位開關(guān)的位置進行換向， 氣缸的活塞進行伸縮， 從而通過 滑輪拉動爐門上升或爐門靠重力下降，以達到要求的合適位置。圖 5.1 爐門工作原理圖三、實驗要求掌握氣壓傳動控制，設(shè)計、組裝、調(diào)試氣動回路的方法，模擬加熱爐門的開 閉動作。設(shè)計氣動回路，畫出氣動回路圖。按設(shè)計方案，選擇氣動元件，搭建氣動回 路，模擬改變限位開關(guān)的位置時，加熱爐門上升或下降的動作。方案一：采用PLC控制。流程方框圖四、實驗設(shè)備及器材1、PLC控制的氣動實驗臺2、可選用的元器件清單：雙作用氣缸單作用氣缸旋轉(zhuǎn)缸節(jié)流閥單向閥三聯(lián)件或門型梭閥快速排氣閥 手控閥機控閥減壓閥順序閥單（雙）氣控?fù)Q向閥單（雙）電磁換向閥氣容氣泵 PLC及輸入輸出單元繼電