飞行学院-飞机液压传动与控制实验指导手册.doc

/. 交通运输（民航机务工程方向）专业飞机液压传动与控制课程实验指导书撰写人：高 斌 审定人：高 斌目录实验一 液压泵类元件拆装及结构分析2实验二 液压阀类元件拆装及结构分析14实验三 液压泵性能测试实验26实验四 溢流阀静态性能实验30实验五 卸荷回路设计实验33实验六 液压传动系统回路设计与组装实验36实验二 液压阀类元件拆装一、 实验目的液压传动系统是由液压泵、液压执行元件（油缸或油马达），液压控制阀、辅助元件等四类液压元件组成。通过典型液压元件拆装感性认识液压元件结构，组成零件。元件外形尺寸及元件安装等情况，搞清楚元件内部空间油路，并深入理解元件工作原理、功用，对一些重要零件材料、工艺及配合等要求获得初步了解，以便在将来工作实践中能正确选用液压元件，设计出较合理液压系统，并能正确安装和在使用中正确维护液压元件。液压元件品种、规格、型号很多。我们根据教学要求，选择了一些典型中低压液压元件进行拆装，希望能达到举一翻三，触类旁通的目的。二、 实验原理液压阀利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。液压阀工作时满足压力流量方程和动量方程。根据功能分类：（1）压力控制阀用于控制液流的压力大小以及利用压力实现控制，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。（2）流量控制阀用于控制液流的流量大小 ，如节流阀、调速阀、溢流节流阀、分流集流阀、比例流量阀等。（3）方向控制阀用于控制液流的流动方向，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。三、 主要仪器及耗材各类阀类元件各一件每个实验小组需常用工具内六角扳手一套活动扳手一把平口起一把十字起一把尖咀钳一把铁丝（ 0.8 * 150mm 二段）其它辅助工具四、 实验内容与步骤根据液压元件装配图，拆装前应拟定简单的拆装工序。拟定拆装工序时，应考虑以下几点：（1）首先熟悉元件工作原理及装配图，按元件组成结构及特点划分拆装单元。（2）确定拆装单元、拆装顺序。（3）确定各单元拆装顺序，并注意哪些是可拆卸连接（螺纹连接、键连接、销连接等），哪些是不可拆卸连接（焊接、过盈连接等）。（4）确定拆装方法、技术要求及所需工具。（5）在确定拆装顺序及拆装方法时必须考虑保证元件装配精度。（6）对元件装配质量等方面的简单检查。一）典型方向控制阀拆装1典型方向控制阀结构组成图2-1 二位二通机动换向阀图2-2 三位四通手动换向阀图2-3 二位三通电磁换向阀图2-4 三位五通电磁换向阀图2-5 三位四通液动换向阀图2-6 三位四通电液换向阀图2-7 单向阀图2-8 液控单向阀图2-9 带卸荷阀芯的液控单向阀1-控制活塞 2-顶杆 1-锥阀 2-弹簧座 3-弹簧 4-卸压阀芯2换向阀结构特点换向阀是由阀体、阀蕊及操纵机构组成。换向阀利用阀蕊相对阀体位置变化来改变系统内油液流向。阀蕊移动方式很多，有手动、机动、电动、液动、电液动。阀蕊上开有环形平衡槽。3主要零件材料及技术要求常用材料：阀蕊：45钢、40Cr、20Cr、合金钢阀体：灰铸铁技术要求：阀体、阀蕊配合面圆度，及圆柱度公差0.003。各段配合面间同轴度0.01。配合间隙在0.005-0.015mm之间（直径大于20mm可取0.003-0.025）。二）典型压力控制阀1典型压力控制阀结构（1）直动式溢流阀图2-10 P型低压直动式溢流阀1-调节手柄 2-调压弹簧 1-阀芯 a-阻尼孔图2-10所示P型低压直动式溢流阀结构。阀体上外面开有三个孔：进油孔、出油孔、泄油孔（用螺塞堵住）。阀体内表面与阀蕊配合。阀蕊上开有通油孔，小孔直径较小（1mm左右），起阻尼孔的作用，避免阀蕊作用时振动。阀蕊上开有环形平衡槽。调压弹簧材料采用高级弹簧钢丝，两端面磨削，并与中心线有垂直度要求。通过旋转手轮，来调节弹簧预压缩量，从而调节溢流阀调定压力。上盖上除有安装弹簧的中心孔外，侧旁还开了泄油孔，泄油孔作用是将泄漏进弹簧腔的油通入阀体内回油口，使弹簧腔的油压力为零，上盖端面与阀体端面配合。直动式溢流阀结构特点：直动式溢流阀直接利用弹簧力与液压相平衡控制阀口开启来控制油压。溢流阀利用进油压力与弹簧力平衡，控制进油压力，出油回油箱。溢流阀在非工作状态下，阀口常闭（进、回油口不通）。采用内泄漏。（2）Y型先导式溢流阀图2-11 Y型中、低压溢流阀1-阀体 2-主阀阀芯 1-主阀弹簧 2-先导阀阀座 3-先导阀阀座 4-先导阀弹簧5-调节螺母 P-进油口 T-回油口 a-阻尼孔 c-阻尼小孔Y型先导式溢流阀结构组成如图2-11所示。先导式溢流阀由主阀和导阀两部分组成，其中先导阀部分结构原理与直流式溢流阀相同。先导式溢流阀结构特点：先导式溢流阀是利用主阀蕊上下两端油的压力差来使主阀阀蕊移动的。可利用远程控制口可实现卸荷和多级调压。溢流阀在非工作状态下，阀口常闭（进、回油口不通）。采用内泄漏。（3）J型减压阀图2-12 J型减压阀1-阀体 2-主阀（减压）阀芯 1-主阀弹簧 2-先导阀（锥）阀座 3-先导阀阀芯 4-先导阀弹簧 5-调节螺母J型减压阀结构组成如图2-12所示。由先导阀和主阀两部分组成，先导阀结构原理与直动式溢流阀相同。J型减压阀结构特点：减压阀是减压稳压阀，它保持出油口油压（达到调定值时）基本不变。减压阀利用出油口压力与弹簧力平衡，来控制出油压力。阀蕊为三节杆。阀口处于常通状态。采用外泄漏。（4）X型顺序阀图2-13 X-B型顺序阀 图2-14 X型顺序阀 1-端盖 2-阀体 1-阀芯 2-弹簧 1-阀体 2-主阀芯 1-主弹簧 2-先导阀阀座3-调节座 4-弹簧座 5-锁紧螺母 3-先导阀阀芯 4-调压弹簧 5-调节螺母6-调节螺母 6-锁紧螺母P1-进油口 P2-出油口 L-泄油口 a-阻尼小孔图2-15 先导型液控顺序阀X型顺序阀结构组成如图2-13、2-14所示。顺序阀结构特点： 顺序阀利用油路压力控制执行件顺序动作。进出油均为高压油。采用外泄漏常闭型图2-15为先导型液控顺序阀。2主要零件材料及技术要求常用材料：阀体：灰铸铁阀芯：45钢 20Cr或40Cr阀座：45钢 40Cr技术要求：阀体与滑阀间隙值在0.01-0.02mm。滑阀及阀体孔的圆度及圆柱度误差不大于0.005 mm。滑阀各轴颈同轴度公差不大于0.005mm。阀座各端面与孔垂直度公差不大于0.005mm。三）流量控制阀拆装1流量阀结构（1）L型节流阀图2-16 L型节流阀1-阀芯 2-推杆 1-手柄 2-弹簧L型节流阀结构组成如图2-16。节流阀结构采用轴向三角槽式，油从进油口流入，经孔道和阀蕊左端面的节流沟槽进入孔，再从出油口流出，调节流量时可以转动扳手，利用推杆，使阀蕊作轴向移动，弹簧的作用是使阀蕊始终向右紧压在推杆上。L型节流阀结构特点：节流口形式采用轴向三角槽式，当阀蕊轴向移动时，三角槽的通流截面就可以改变。节流阀是串联在回路中一个可变液阻。（2）Q型调速阀图2-17 Q型调速阀Q型调速阀结构如图2-17所示。高压油从进油口进入环槽a经减压阀口减压后到环槽b,再经孔c，节流阀的三角槽口，油液从出油口流出，节流阀前的压力油经孔h进入减压阀3大端下腔，并经减压阀阀蕊3的中心孔流入阀蕊小端下腔，节流阀后压力油则经孔e和孔f，通到减压阀阀蕊3大端的上腔，转动手轮，使节流阀阀蕊轴向移动，即可调节所需流量。Q型调速结构特点：调速阀是由定差减压阀和节流阀串联而成组合阀。流经调速阀流量能基本恒定，从而能使执行机构速度保持基本稳定。五、 思考题（1）试述换向阀工作原理。（2）换向阀分为哪几类？各适用于什么场合？（3）选用换向阀时要考虑哪些问题？（4）简述溢流阀、减压阀、顺序阀工作原理。（5）溢流阀阻尼小孔有何作用？如将阻尼孔填死与加大，溢流阀工作情况如何变化？（6）将溢流阀、减压阀、顺序阀进出口反接，情况各会怎样？（7）直动式阀和先导式阀各有何特点？各适用于什么场合？（8）三类压力阀阀蕊结构有何不同？（9）试分析比较三类阀结构上有何不同？（10）如何区别无铭牌的三只阀：溢流阀、顺序阀、减压阀？（11）节流口结构形式有哪些？各有何优缺点？（12）溢流阀进出口反接情况会怎样？ （13）节流阀和调速有何不同？各用于何种场合？实验三 液压泵静态性能实验一、实验目的1、了解定量泵的主要静态性能，分析泵的性能参数之间的关系；2、通过实验，学会小功率液压泵的测试方法和熟悉本实验所用的仪器和设备，掌握液压泵的工作特性。二、实验所需设备液压传动综合教学实验台。三、实验内容及要求1. 液压泵的流量压力特性测定液压泵在不同工作压力下的实际输出流量，得出流量压力特性曲线。实验原理见图。实验中，压力由压力表8直接读出，各种压力时的流量由流量计4直接读出。实验中可使溢流阀2作为安全阀使用，调节其压力值为7.07.5MPa，用节流阀3调节泵出口工作压力的大小，由流量计测得液压泵在不同压力下的实际输出流量，直到节流阀调小使液压泵出口压力达到额定压力6.0MPa为止。给定不同的出口压力，测出对应的输出流量，即可得出该泵的。2. 液压泵的容积效率压力特性测定液压泵在不同工作压力下，它的容积效率压力的变化特性。因为：所以： 由于： 则：式中：理论流量：液压系统中，通常是以泵的空载流量来代替理论流量（或者，n为空载转速，v为泵的排量）。实际流量：不同工作压力下泵的实际输出流量。 3. 液压泵的输出功率压力特性测定液压泵在不同工作压力下，它的实际输出功率和输出压力的变化关系。输出功率： 4. 液压泵的总效率压力特性测定液压泵在不同工作压力下，它的总效率和输出压力之间的变化关系式中：为泵的输入功率，实际上为泵的输入扭矩与角速度的乘积，由于扭矩T不易测量，这里用电动机D的输入电流功率近似表示，该值可以从实验台功率表上针对不同的输出压力时直接读出。四、实验装置液压系统原理图液压泵性能实验原理图五、实验步骤1首先了解和熟悉实验台液压系统的工作原理及各元件的作用，明确注意事项。2检查油路连接是否牢靠。3. 按以下步骤调节及实验。将溢流阀2开至最大，启动液压泵1，关闭节流阀3，通过溢流阀2调整液压泵的压力至7MPa，使其高于液压泵的额定压力6.0MPa而作为安全阀使用。将节流阀3开至最大，测出泵的空载流量，即：泵的理论流量。通过逐级关小节流阀3对液压泵进行加载，测出不同负载压力下的相关数据。包括：液压泵的压力、泵的输出流量、泵的输入功率、泵的输入转速（参数）。压力：通过压力表8读出，数据计入表。输出流量：通过流量计4读出，数据计入表。输入功率：通过台面上功率表读出，数据计入表。转速：通过台面上转速表直接读出，数据计入表（参考数据）。3. 实验完成后，放松溢流阀，关停电机，待回路中压力为零后拆卸元件，清理好元件并归类放入规定的抽屉内。六、整理实验所测数据、，计算出各负载压力下对应的性能参数。安全阀调压值（MPa）7.0额定压力（MPa）6.0空载流量（）实验测得参数输出压力（MPa）输入功率（KW）泵的转速（）输出流量（）计算参数输出功率（KW）容积效率总效率八、思考题1. 说明图中阀2的作用是什么？为什么？2. 调节图中阀3的开口，能否调节通过流量计4的流量？为什么？3. 说明液压泵的性能参数包括哪几个？分别是什么？本实验得到了哪几个性能参数？实验四 溢流阀静态性能实验一、实验目的1深入理解溢流阀稳定工作时的静态特性，并着重测试静态特性中的调压范围、及压力稳定性；压力损失；进而能对被测阀的静态特性作适当的分析。 2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。二、实验内容、方案及实验要求1.调压范围：被试阀全开位置至全闭位置所测得的两个极值为调压范围。应能达到规定的调节范围（0.56.3MPa）,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）：是表示调压稳定的主要指标，此时压力表不准装阻尼，压力振摆应不超过规定值（0.MPa）。3压力损失：被试阀的调压手轮至全开位置，被试阀进出油口的压力差即为压力损失。其值应不超过规定值（0.4 MPa）。4.卸荷压力：被试阀的远程控制孔接口（通油箱时），阀的进、出口的压力差值。5.启闭特性：启闭特性曲线中有两特殊点：开启压力及闭压力。三、实验用液压系统图四、实验步骤1、全松溢流阀5，关闭节流阀6，确定阀8在常断位置，阀10（二位三通电磁换向阀）的常开出口与流量计11相通。2、启动电机I，将泵的出口压力p1调到被试阀的额定压力值的100%上（6.3Mpa）。3、全开节流阀6，确定阀8处于接通位置，调节被试阀13的进口压力为较低。4、关闭节流阀6，用被试阀13调定p2值为额定压力值（5.3 Mpa），观察压力表p2的指针振摆值（其指针的摆动量的极值差为压力振摆），并记录。5、全松被试阀的调压手柄，观察压力表p2的指针（此时所测得的最低压力值为压力损失）并记录6、用被试阀13，将压力p2调到额定压力值后，通电阀16，使被试溢流阀处于卸荷状态，观察p2，并记录。启闭特性的测试1、关闭节流阀6，确认阀8、16不通，阀10与流量计相连。2、接通阀8，用阀13将P2的值调至被试阀的额定压力值，此压力下的流量为实验流量。3、全松节流阀6。4、逐渐关小节流阀6的开口，使通过被试阀的流量逐渐增加，若通过阀13的流量达到实验流量的1%时，就可确认为此流量下的对应压力（此时P2指针所指数字）为开启压力。5、若干次调节阀6，记录p2。6、关闭阀6，将p2值调到额定压力值。7、逐渐开大节流阀6的开口，使通过被试阀的流量逐渐变小，若通过阀13的流量降至实验流量的1%时，就可确认为此流量下的对应压力为闭合压力。8、若干次调节阀6，记录p2。特别注意：（1）开启，闭合过程节流阀6的调节都是不可逆的。 （2）在实验过程中，注意流量计与量筒的切换，大流量时慎用量筒。五、实验结果1、特性溢流阀特性：液压系统对溢流阀的主要要求包括调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过载能力大，噪声小等。在实际应用中流溢阀可作卸荷阀用，作远程调压阀，作高低压多级控制阀，作顺序阀，用于产生背压（串在回油路上）。在液压设备中，溢流阀主要起定压溢流作用，稳压，系统卸荷和安全保护作用。定压溢流作用：在定量液压泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。稳压作用：溢流阀串联在回油路上，溢流阀产生背压运动部件平稳性增加。系统卸荷作用：在溢流阀的遥控口串接溢小流量的电磁阀，当电磁铁通电时，溢流阀的遥控口通油箱，此时液压泵卸荷。溢流阀此时作为卸荷阀使用。安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。据天津冷却器厂家所知，溢流阀只有在负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时才开启，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高10%20%）。2、测得的压力数据：数据项目号序12345678开启过程p2P1根据开启过程，闭合过程中所测数据及计算数据，用算术坐标纸，较准确地画出启闭特性曲线实验五 卸荷回路设计实验一、实验目的当系统中执行元件短时间不工作时，要使液压泵在很小的功率下运转，而不需频繁启动驱动液压泵的原动机，一般采用泵卸荷回路。这样可减少液压泵磨损，降低功率消耗，减少温升。1学会利用换向阀的中位机能来控制液压系统的卸荷，加深对所学知识的理解与掌握；2培养使用各种液压元件进行系统回路的连接、安装和调试的操作能力；3进一步理解油泵卸荷的工作原理及应用二、实验内容1.通过亲自装拆，了解液压元件及管路的正确连接与安装的方法。2.了解液压卸荷回路组成和性能。三、实验方法与步骤1实验方法：本实验采用透明可视的液压元件和快速插装式的管路在液压实验台上完成。电气线路与控制按钮均在实验台，操作安全、控制方便。根据已学的液压回路的基本知识，选用正确的液压元件，在液压实验台上实现系统的卸荷。2实验步骤：（1）按照实验回路图的要求，取出要用的液压元件，检查型号是否正确。（2）将检查完毕性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置。通过快速接头和液压软管按回路要求连接。（3）进行电气线路连接，并把行程开关放在适当的位置上。（4）装完毕，启动电源开关和油泵开关。（5）进行液压回路实验，即实现系统的卸荷。（6）实验结束，关闭油泵电机和总电源。四、实验结果油泵卸荷回路是系统短时间歇时，泵不停机，以很少的输出功率运转，以减少功率损耗，降低系统发热。利用二位二通电磁换向阀，使油泵卸荷，液压原理图见下图，工作过程见电磁铁动作表。液压卸荷回路的工作原理为：1）当电磁铁CT1得电时，三位四通M型换向阀处于左位，泵向液压缸无杆腔进油，活塞向右运动，有杆腔的油回油箱。2）当活塞杆挡块接触行程开关后，电磁铁CT2得电，换向阀处于右位，泵向液压缸有杆腔进油，活塞向左运动，无杆腔的油回油箱。3）当电磁铁CT3得电时，二位二把手通换向阀处于上位，液压泵出口直通油箱，泵卸荷。五、思考题1说明本液压卸荷回路的特点和适用场合2 根据提供的液压原理图，说明图中序号1和序号2的名称，并指出其作用。实验六 液压传动系统回路设计与组装实验一、实验目的及要求1与理论教学密切联系，验证和巩固课本教学中的重要内容，达到理论和实践、实践和科研的密切联系。2培养学生的设计能力和动手能力，为将来的工作实践打下基础。3通过自己设计，明白所设计液压回路的基本原理，所用液压元器件的功能与结构，从而达到巩固理论知识的目的。4通过亲自装拆，了解所设计液压回路组成、特性。5通过实验，了解所设计液压回路的功能及各部件在液压回路当中所起的作用。二、实验基本原理本实验是对教材基本液压回路原理及基本液压元器件结构功能原理理解的基础上，并参考液压实验指导书基本回路，而进行的液压回路综合设计，包括液压回路设计、液压元器件（参数）选择、液压回路组装、液压实验现象观察、数据记录、液压回路拆卸、液压回路现象与原理分析。28 调速回路 增速回路 速度换接回路 调压回路 保压，泵卸荷回路 减压回路 平衡回路 多缸顺序控制回路 同步回路三、主要仪器设备及实验耗材液压系统教学实验台（包含液压元器件）、煤油、棉纱、洗涤剂四、实验内容或步骤1参考实验指导书和教材所列液压回路基本回路，分析其工作原理。2设计自己的液压传动回路，实现某一或多个功能。列好所需观察实验现象或所需记录的实验数据。3选择液压元器件参数，并把设计好的液压回路，交由实验指导教师审核。4设计的液压回路审核通过后，在实验教师在场的情况下，进行液压回路连接。5连接完毕，经指导教师审核通过后，进行实验。6认真观察实验现象或记录实验数据。7实验完毕后，拆卸所组装的液压回路，把液压元器件归到原位。8分析实验现象或实验数据与所设计液压回路的基本原理。五、思考题 1分析所设计的液压回路的基本原理、功能与特性，说明液压元器件在回路中所起的作用。 调速回路速度调节回路时液压传动系统的重要组成部分，依靠它来控制工作机的运动速度，例如在机床中我们经常需要调节工作台（或刀架）的移动速度，以适应加工工艺要求。液压传动的优点之一就是能够很方便地实现无级调速。液压传动系统速度地调节，一般有三种，即节流调速，容积调速，节流容积调速。 增 速 回 路有些机构中需要二种运动速度，快速时负载小，要求流量大，压力低;慢速时负载大，要求流量小，压力高。因此，在单泵供油系统中，如不采用差动回路，则慢速运动时，势必有大量流量从溢流阀回油箱，造成很大功率损耗，并使油温升高。因此，采用增速回路时要满足快速运动要求，又要使系统在合理的功率损耗下工作。 速度换接回路机床工作部件在现实自动工作循环过程中，往往需要不同速度（快进第一工进第二工进快退卸荷），图自动刀架先带刀具快速接近工件，后以工进速度（有时慢速有二档速度）对工件进行加工，加工完迅速退回原处，在泵不停转情况下，要求泵处与卸荷状态。这种工作循环，是机床中最重要的基本循环。因此在液压系统中，需用速度换接回路来实现这些要求。 调压回路采用液压传动的装置，液压系统必须提供与负载相适应的油压，这样可以节约动力损耗，减少油液发热，增加运