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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2014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11表11 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631080652 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机、由泄漏现象产生的容积效率容和由液体的压缩现象产生的液压效率液（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： Error! No bookmark name given.机的测定比较困难，一般采用测出总和容的方法求出机械效率机。一、液压泵的流量压力特性(pQ)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（63 kgf/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：出油泵的输出功率：（w）油泵的输出压力（由节流阀调节）（kgf/cm2）油泵在输出压力值下所对应的流量（L/min）N入液压泵的输入功率：N入= N表电 （Kw）式中：N表为电动机的输入功率（w）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12中的a和b栏内。5 实验报告根据Q = f(p) 、N入 = g 1 (p) 、N出 = g 2 (p)、容=(p) 、机=(p)和总=(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=CATP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。30实验一、液压泵性能测定实验记录表12环境条件：油温： 。序号测试数据测算内容12345678备 注abababababababab1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表下的电动机效率电（%）6油泵的输入功率N（Kw）7油泵的总效率总（%）8油泵的容积效率容（%）9油泵的机械效率机（%） 说明：被试阀的压力可在070 Kgf/cm范围内间隔10 Kgf/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Y110B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(563kgfcm2)，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(2kgfcm2)。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( -2kgfcm2)。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(4kgfcm2)。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21溢流阀14的技术指标表21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/cm2631010563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/min402453500.13 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70 kgf/cm2为宜，然后使阀13通电，并将被试阀14的压力调至63 kgf/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63 kgf/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22中。3调节被试阀14至最高值63 kgf/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22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63 kgf/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22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22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63 kgf/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812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50 kgf/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（53 kgf/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63 kgf/cm2。并相应记录各级的压力和溢流量，各记录值填入表22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123456789101112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：50 Kgf/cm闭合压力下的溢流量 ml/min；53 Kgf/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进入油缸中的流量（按定量泵的流量9.2 L/min取值）；A1缸大腔面积 （cm2 ）； A2缸小腔面积 （cm2 ）；A3=A1A2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）t 1、t 2、t3分别为缸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31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V位，缸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9A旋至位，10A旋至位， 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810 kgf/cm2。将10A旋至位， 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9A旋至位，11A旋至位， 4ZT、5ZT得电，6ZT、8ZT、10ZT失电，此时油缸差动快进。将11A旋至位， 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21（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31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/minP7kgf/cm2P6kgf/cm2P6kgf/cm2P7kgf/cm2非差动12差动12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6A旋至位，启动油泵1，将转换开关7A旋至位，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，此时缸快进。再继续调压升高810 kgf/cm2，以保证缸动作可靠（建议实验取值为P1=3040 kgf/cm2）。待缸到达终点后，把顺序阀14的调压手柄逐渐旋松，直至缸快速前进。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5 kgf/cm2左右。若将转换开关7A旋至位，6ZT、7ZT得电。缸、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40 kgf/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，负载小的动作快或先动、负载大的动作慢或后动。2用行程开关控制的方法实现顺序动作顺序阀14的调压手柄松至一定位置（不要全松）、顺序动作选择开关6A旋至位，转换开关8A由0旋至位，观察用电器行程开关实现缸、的顺序动作。自动控制程序如下表41表41控 制 讯 号动 作 顺 序电 磁 铁4ZT6ZT7ZT9ZT10ZT11ZT8XA由0位旋至位缸 进3XK缸 进2XK缸 退4XK缸 退1XK停 止注：电磁铁得电用+号表示，电磁铁失电用-号表示；电磁铁得失电均可的也用-号表示。5 实验报告分析实验回路中，各元件所起的作用，并拟定缸进、退，缸进、退的实验回路。6 思考题1 举出顺序动作回路在机械工业中的应用实例。2 用行程控制实现顺序动作回路中，要求顺序阀不要全松，为什么？3 结合下图完成表41各电磁铁的动作情况。4 如果顺序阀14的调定压力大于或等于溢流阀3的调定压力，系统将会出现什么情况?实验五 节流调速实验l 实验目的通过对节流阀和调速阀的进口节流调速实验，得出它们的调速特性曲线，并比较分析它们的调速性能和各自的应用场合。2 实验内容一、采用节流阀的进口节流调速回路的调速性能二、采用调速阀的进口节流调速回路的调速性能当节流阀的结构形式和油缸的尺寸大小确定后，油缸活塞杆的工作速度V与节流阀的过流面积AT、系统的调定压力P及负载F有关。调速回路中油缸活塞杆的工作速度V和负载F之间的关系，称为回路的速度负载特性。给定适当的节流开度（过流面积AT）和系统压力P值后，改变负载F的大小，并相应测出工作油缸活塞杆的运动速度V和测点的压力值。以不同调速方式所得的测试数据（或计算数据）V（速度）和N（功率）为纵坐标，以负载F为横坐标绘制VF特性曲线和NF特性曲线。具体要求如下： 油泵输出功率压力（负载）特性曲线； 油缸有效功率压力（负载）特性曲线； 流量（或速度）压力（负载）特性曲线。实验方案：1工作油缸活塞杆的运动速度V：用定程长度（L）和电子秒表测出（L=240mm）；其中：V=L/t（mm/s）2负载F：采用油缸加载，本实验采用加载油缸与工作油缸的活塞杆处于同心位置直接对顶加载的加载方案。调节加载油缸工作腔的油压值，即可使调速回路获得不同的负载值；3各处的压力值：均由相应的压力表读出；4机械油温：由温度计指示（注意不得超过400C）。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液压系统实验原理图见 （图5）4 实验方法及步骤一、采用节流阀的进口节流调速回路1实验装置的调整 加载系统的调整：关闭节流阀10,电磁阀13处于常态。松开溢流阀9的调压手柄，启动油泵18。调整溢流阀9使系统压力处于低压5 kgf/cm2左右，通过切换电磁阀17使加载油缸活塞杆往复运动35次，排除系统内空气，然后使加载油缸处于退回位置。 调速回路的调整:将调速阀6、旁路阀4和节流阀7全闭，节流阀8全开，松开溢流阀2的调压手柄，启动油泵1。调整溢流阀2使系统压力处于低压5 kgf/cm2左右，将电磁阀3的P、A和B、O口接通，然后慢慢调节节流阀7的开度，并使工作油缸的活塞杆运动速度适中，反复切换电磁阀3使工作油缸的活塞杆往复运动35次，排除系统内空气，检查系统工作是否正常。2按拟定好的实验方案，调定油泵1的供油压力P1和流量控制阀（节流阀7）的开度AT，并使工作油缸的活塞杆退回，加载油缸的活塞杆靠切换电磁阀17使之向前伸出，并于工作油缸的活塞杆紧靠在一起。3用溢流阀9逐级调节加载油缸的工作压力P7，并相应测出工作油缸19的活塞杆运动速度V。（注：负载应加到工作油缸19的活塞杆不运动为止）4重复2和3步骤至实验方案结束，并将数据记录在表51中。二、采用调速阀的进口节流调速回路1实验装置的调整 加载系统的调整（同上述一） 调速回路的调整:将调速阀6、旁路阀4和节流阀7全闭，节流阀8全开，松开溢流阀2的调压手柄，启动油泵1。调整溢流阀2使系统压力处于低压5 kgf/cm2左右，将电磁阀3的P、A和B、O口接通，然后慢慢调节调速阀6的开度，并使工作油缸的活塞杆运动速度适中，反复切换电磁阀3使工作油缸的活塞杆往复运动35次，排除系统内空气，检查系统工作是否