液压与气动实验指导书

1、河南工业大学液压与气压传动实验指导书目录实验二液压泵性能测试实验 实验三溢流阀静态特性实验 实验四节流调速回路性能测试实验 实验五气动程序控制回路设计与调试 实验一液阻特性实验（必修，综合性）一、实验目的1、通过对标准型小孔液流阻力的实验， 定量地研究孔口的流量一压力特性， 计算出与液阻特性有关的指数:，从而对孔口的液阻特性有比较深入的理解；2、通过测量油液流过标准型细长孔的压力损失，深入了解小孔的节流作用， 并分析在实验条件下的压力损失数值的大小，从而建立一种定量的概念；3、掌握测试液阻特性的原理及方法。二、实验内容及方案液压传动的主要理论基础是流体力学。油液在系统中流动时，因摩擦和各种 不

2、同形式的液流阻力，将引起压力损失，它关系到确定系统的供油压力、允许流 速、组件、辅助装置和管道的布局等，对提高效率和避免温升过高有着重要的意 义。另一方面，在液压传动中常会遇到油液流经小孔和缝隙的情况，而它们的流量计算公式是建立节流调速和伺服系统等工作原理的基础，同时也是对液压组件和相对运动表面进行泄漏估算和分析的基础。本实验装置可完成细长孔（门1.2 mm，l =6mm）的压力-流量特性实验。在液压系统中，油液流经液阻时，流量 Q与压力损失 P的关系可以用通用 表达式表示为：A cpQ = KAt p （ 1.1）K 节流系数；At节流口通流面积；“P 节流口前后压差；：与液阻特性有关的指数

3、。令1二KAt，则R-1人半Q P（ 1.2）R式中，R液阻；与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流态有关，在几何 尺寸、油液性质、流态不变时，视为定值。式1.2可以表示为函数关系：Q二f（'P），在函数图像中为一条曲线，为了 求出指数'，对上式的两边取对数得：gQ = gRAl：P （ 1.3）对于一定的液阻，上式为一直线，直线的斜率为：0式1.2中的为直线的斜率，即a=tg（1.4 ）b在实验中，对一定的液阻，改变通过液阻的流量，可以达到对应的压力降， 测得一定数量的对应数据，描绘直线就可以求得：值。实验证明，对薄壁小孔'=0.5 ;细长小孔 =1o三、实验装置及原理图

4、根据图1.2自己挑选实验需要的元件，用带有快速接体的液压软管及专用的 实验导线，按照图1.2所示连接好液压系统，并按图1.3电气控制图连好电气部 分电路。注意：接好液压回路之后，再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可 靠，最后请老师确认无误后，方可启动液压泵。图1.2油路部分图1.3电气控制部分操作指南：回路中1先导式溢流阀；2单向节流阀；3细长孔；4二位三通单电 磁换向阀；P 1泵的出口压力；P 3小孔前的压力；通过调节节流阀改变小孔 的流量，大流量时用流量计测得，小流量时用量杯测得，并记录测量时间，用容 积法算得单位时间里通过小孔的流量。四、实验步骤1、关闭节流阀2,启动液压泵，调溢流阀

5、1,使得泵的出口压力P1为3MPa o2、关紧量杯的放油（手阀）口，使电磁换向阀Z 1得电。慢慢打开节流阀2, 测得此时通过小孔的流量，读出液阻的进口压力，出口压力理论上是 0,计算出 进口、出口压力差。3、用节流阀2从小到大调节流阀的开口量，每调节一个开口量，记下一组压力P3及流量数据，取7到8组数据，逐点记录于表格内。五、测试数据纪录表油温：12345678P3( MPa)六、实验结果根据测试结果，作出压力一一流量特性曲线，并由图测算出液阻的值，和理论推导值作比较，分析结果是否合理？为什么？实验二液压泵性能测试实验（必修，综合性）一、实验目的1. 了解液压泵的结构及主要工作性能；2. 掌握

6、泵性能参数的测试方法。测量反馈式限压变量叶片泵的流量一压力特 性，确定泵的容积效率和总效率；3增强对液压泵的工作情况的感性认识，通过实验对液压泵工作的振动、噪 声、油压的脉动、油温的升高等有所体会。二、实验内容及方案液压泵的主要性能参数包括：额定压力、额定流量、容积效率、总效率、压 力脉动（振摆）值等。同时观察泵的噪声、温升、振动等。1、液压泵的流量一压力特性：测定液压泵在不同工作压力下的实际流量，得出流量一压力特性曲线Q =fi（P）。液压泵因内泄漏将造成流量的损失。油液粘度越低，压力越高，其 泄漏损失越大。1） 空载（零压）流量：在实际生产中，泵的理论流量 Q理并不是按液压泵 设计时的几何

7、参数和运动参数计算，通常在公称转速下以空载时的流量 Q空代替 Q理。本实验中应在节流阀2的流通面积为最大的情况下测出泵的空载流量 Q空。2） 额定流量：指泵在额定压力和公称转速的工作情况下，测出的流量Q额。 本装置中由节流阀2进行加载。3）不同工作压力下的实际流量：不同的工作压力由节流阀 2确定（通过改 变节流开口大小改变液流阻力），读出相应压力下的流量 Q实。（通过流量计直接 读数）2、液压泵的容积效率 容：容二Q实=：实（容”额）(2.1 )Q理Q空3、液压泵的总效率总N出总=(2.2 )N入式中：N入液压泵的输入功率： N入=Pa *电其中：戛直接由功率表读出；电由瑕根据电机效率曲线查出

8、（一般电=0.55 0.75 ）;图2.1电动机效率曲线N出一一液压泵的输出功率：N出二巴冬（Kw） （2.3 ）60P1液压泵的输出压力；Q液压泵的输出流量。三、实验装置及原理图根据图2.2自己挑选实验需要的元件，用带有快速接体的液压软管及专用的 实验导线，按照图2.2所示连接好液压系统。注意：接好液压回路之后，再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠，最后请老师确认无误后，方可启动液压泵。图2.2液压回路原理图操作指南：回路中1先导式溢流阀；2单向节流阀；P1泵的出口压力。旋紧节流 阀2可增大阻尼，逐点旋紧节流阀 2,分别记录P、Q、P表；调阀2,可调P1 的压力；（P 1范围：06.3

9、 MPa ）流量由数显流量表读出，小流量时用量杯测得，功率P由数显功率表显示；将测得不同压力 P时泵的流量Q和电机的功率 P表，填入数据表格，并绘出特性曲线。四、实验步骤根据实验要求拟定具体实验步骤。注意：阀 1在实验前应调到7Mpa五、测试数据纪录表油温：序 号(MPa)Q( L/s)P表 (KW)N入(KW)N出(KW)12345678六、实验结果作出P- Q P- N入P-容P -总特性曲线,分析所测叶片泵的各项性能。实验三溢流阀静态特性实验（必修，综合性）一、实验目的1、深入理解溢流阀的静态性能及其测试方法；2、了解溢流阀的卸荷压力、调压范围和启闭特性。二、实验内容1、溢流阀的调压范围

10、及压力稳定性，卸荷压力（压力损失）及内泄漏量的 测定。1）调压范围：溢流阀的调压范围是其必需保证的稳定工作的压力范围，在 这个范围内工作时，溢流阀的压力上升与下降应该平稳、灵敏，不得有尖叫声。2）压力损失 : 溢流阀的压力损失是指溢流阀卸荷时，溢流阀通过额定流量所 产生的压力降。对于先导式溢流阀，将调压弹簧完全放松可以实现卸荷；将其遥 控口接通油箱，也可实现卸荷。因此溢流阀的压力损失有两种：一是完全放松弹 簧所具有的压力损失，简称为压力损失；一是遥控口接油箱所具有的压力损失， 称为卸荷压力。压力损失的大小，一方面决定于卸荷是否彻底，阀口能否自由开 启达到足够的开度； 另一方面取决于阀内各油道的

11、通流面积是否宽裕。 如果压力 损失小，则可以节省液压泵卸荷时的运转功率。3）内泄漏量 : 溢流阀的关闭泄油量是指溢流阀的调压旋钮完全拧紧时，溢流 阀在额定压力下通过阀口的泄油量。 当溢流阀作安全阀时， 关闭泄油量是一个重 要的指标。2、溢流阀的启闭特性溢流阀的启闭特性是指溢流阀控制的压力和溢流流量之间的变化特性， 包括 开启特性和闭合特性两个特性。闭合压力：将被测试的溢流阀调到额定压力6.3MPa,且系统供油量为试验 流量时，调节溢流阀 1，使系统卸荷，当通过被测阀 2 的溢流量为额定流量（试 验流量）的 1%时，系统的压力为该阀的闭合压力。 不得小于规定值（ 5.0 MPa ）。 开启压力：

12、调节溢流阀 1，是系统压力逐渐升高，当通过被测溢流阀 2 的流量为 额定流量（试验流量）的 1%时，系统的压力为该阀的开启压力，不得小于规定 值（5.3 MPa ）。三、实验装置及原理图根据图 3.1 自己挑选实验需要的元件， 用带有快速接头的液压软管， 根据图 3.1 组成液压回路；并按图 3.2 电气控制图连好电气部分电路。注意：接好的液压回路之后，再重新检查各快速接头的连接部分是否连接 可靠，最后请老师确认无误后，方可启动液压泵。图 3.1 液压回路原理图图 3.2 电气控制部分图四、实验步骤首先关闭溢流阀 2，并使电磁换向阀 3、4 处于断电状态，启动液压泵，调 节溢流阀1,使系统升压

13、，观测压力表P1使之达到7MPa ,然后使电磁换向阀4 得电，调节被测试溢流阀 2的调压手轮，使压力 P1 达到 6.3 MPa ，测出此时泵 的流量 Q ，作为额定流量。1 、调压范围调节被测溢流阀 2 的调压手轮从全开到全闭， 再从全闭到全开， 通过压力表 P1,观察压力的上升与下降情况，是否平稳，并测量其调压范围，反复实验不少 于 3 次。2、启闭特性调节被测试的溢流阀 2 至额定压力 6.3 M Pa 。此时锁定溢流阀 2 的调压手 柄。放松溢流阀 1，使系统分 10级左右降压分别记下被测阀 14在相应压力下的 溢流量 Q ，（小流量时用量杯量） ，直到溢流量减小到试验流量的 1%时，

14、此时的 压力表 P 1 的示数即为闭合压力。继续分级降压，记录相应压力下的溢流量，直到被测阀2停止溢流时为止反向调节溢流阀1从被测试阀2不溢流开始，使系统分级升压，当被测试 阀14的溢流量达到试验流量的1%寸，此时的压力P1示数即为开启压力，再继 续分十级左右调节溢流阀1升压，一直升到6.3 MPa，记下相应压力值下的溢流 量。3、溢流阀的压力损失和内泄漏量1）卸荷压力将电磁阀3、4断电，调节溢流阀1的压力P1至7MPa，使 电磁换向阀4得电，调节被测试溢流阀2至调压范围的最高值6.3 MPa，这时， 使电磁换向阀3得电，即被测试溢流阀的遥控口接油箱，压力表 P1的值即为卸 荷压力。2）压力损

15、失将所有的电磁阀断电，调节溢流阀 1的压力P1至7MPa，在 试验流量下，调节被测试溢流阀 2的调压手轮至全开，压力表P1的值即为压力 损失。注意：溢流阀1逐点加压、降压时不允许来回微调！；输入量杯流量过多时， 及时使Z2失电，以免油溢出量杯，大流量时用流量计测得。五、数据记录及实验结果1、被试阀的调压范围：MPa ;油温：卸荷压力：MPa ;压力损失： MPa ；内泄漏量：L/min 。序号1234567891011121314P 1( MPa2、绘制溢流阀的启闭特性曲线。思考：研究溢流阀的启闭特性有什么意义? 启闭性能的好坏对使用性能有什么影响？3、按实验规范，溢流阀额定流量的 1%所对应

16、的压力为溢流阀的开启压力或闭合压力，开启压力/额定压力二开启比闭合压力/额定压力二闭合比则被试阀：开启压力MPa闭合压力MPa开启比=%闭合比二%实验四节流调速回路性能测试实验必修，综合性）一、实验目的1、通过实验熟练掌握液压系统中广泛采用的速度控制回路节流调速回 路的组成和工作原理；2、通过对节流阀的进油口节流调速回路的实验，得出它们的调速回路特性 曲线，并分析它们的调速性能（只作速度负载特性）；3、通过对节流阀和调速阀进口节流调速回路的对比实验，分析比较它们的 调速性能（只作速度负载特性）。二、实验内容1、节流阀进口节流调速回路的调速性能；2、调速阀进口节流调速回路的调速性能。三、实验装置

17、及原理将节流阀串联在液压泵和液压缸之间， 用它来控制进入液压缸的流量， 从而 达到调速的目的，称为进油路节流调速回路。通过改变流量控制阀阀口的开度， 即通流面积来调节和控制流入或流出执行元件的流量， 以调节其运动速度。 流量 阀采用节流阀或调速阀则其调速性能不同； 同一种流量阀采用不同方式则其调速 性能也不同。图 4.1 进油口节流调速回路原理图图 4.2 电气控制部分回路中 1先导式溢流阀； 2三位四通双电磁换向阀； 3单向节流阀； 4 单向阀；5先导式溢流阀；6工作缸；7加载缸；Pp 压力表，P3 压力在进油路节流调速回路中，当液压缸处于稳定工作状态下时， 其活塞运动速 度为：v = q1

18、A1（ 4.1）流经阀口的流量为：q1 = KATp）m（4.2）式中：K 节流阀的流量系数；AT 节流阀的开口面积;m节流指数；p作用于节流阀两端的压差活塞上的受力平衡方程为：PiA = P2A2 十 P3A（4.3）所以，有v=KA（pF）m（4.4）A1A1四、实验步骤操作指南：1、工作缸活塞杆的速度v :用长刻度尺测量行程L = 200mm，直接用秒表测量时间 t。v = L/t(mm/s)， D = 40mm, d = 25mm，A2 = 7.66cm2。2、负载F :采用液压缸加载，加载缸与工作缸同心而对顶加载，调节加载 缸工作腔的油压大小即可获得不同的负载值。3、油温和各处压力值

19、：由温度计和压力表读出实验步骤：1、关闭节流阀3,启动液压泵，调节溢流阀1,使得pp的出口压力为4MPa ；2、完全打开阀5,调节节流阀3为一定的开口量At，使工作缸活塞运行速 度适中。逐次调紧加载阀5,同时测出相应的工作活塞杆的速度 v及有关测点的压力值3、可以变换不同的节流阀3开度At，按照以上步骤作出不同的速度一一负 载特性曲线组。4、用调速阀2FRM5代替节流阀DRVP8重复上述实验。五、数据记录及实验结果PP =4 MPa1234567节流阀 （At 大）节流阀 （At 中）节流阀 （At 小）调速阀 （A大）调速阀 （A中）调速阀 （At 小）六、实验结果以速度v为纵坐标，以负载F

20、为横坐标，分别作出节流阀和调速阀的三组速 度一一负载特性曲线。并比较两种节流调速回路速度一一负载特性曲线的不同。七、思考题1、先导式溢流阀1的作用有哪些？2、单向阀4的作用是什么？实验五气动程序控制回路设计与调试模拟加热炉门的行程控制（ 必修，设计性 ）一、实验目的1、使学生了解和掌握基本气动控制系统的构成及各组成部分的原理；2、了解常用气动控制元件的结构及性能，掌握单向节流阀的结构及工作原 理，掌握气源装置及气动三联件的工作原理和主要作用。3、学习和掌握电控回路的设计和搭接方法，学习和掌握电控阀、气控阀的 原理及PLC控制在系统中的应用方法。4、培养设计、安装、联接和调试气动回路的实践能力。

21、二、加热炉门的行程控制要求1. 利用气压传动控制，设计、组装、调试气动回路，模拟加热炉门的开闭动 作。当需要开启炉门时，按下“开启”按钮使炉门打开；当到达指定位置时，打 开动作停止；当需要关闭炉门时，按下“关闭”按钮使炉门关闭。2. 为使加热炉内的温度不发生大的变化， 根据被加热物体尺寸的大小， 应使 炉门可以停止在任意的开度上。3. 为了保证具有中间停止的机能，所以使用不漏气的中位封闭式三位换向 阀。三位换向阀根据限位开关的位置进行换向， 气缸的活塞进行伸缩， 从而通过 滑轮拉动炉门上升或炉门靠重力下降，以达到要求的合适位置。图 5.1 炉门工作原理图三、实验要求掌握气压传动控制，设计、组装、调试气动回路的方法，模拟加热炉门的开 闭动作。设计气动回路，画出气动回路图。按设计方案，选择气动元件，搭建气动回 路，模拟改变限位开关的位置时，加热炉门上升或下降的动作。方案一：采用PLC控制。流程方框图四、实验设备及器材1、PLC控制的气动实验台2、可选用的元器件清单：双作用气缸单作用气缸旋转缸节流阀单向阀三联件或门型梭阀快速排气阀 手控阀机控阀减压阀顺序阀单（双）气控换向阀单（双）电磁换向阀气容气泵 PLC及输入输出单元继电