石大液压与气动技术实验指导

《液压与气动技术》实验指导书丛锦玲毕新胜编石河子大学机械电气工程学院农机系二00八年八月目录前言……………………1实验一液压泵拆装…………………2实验二液压阀拆装…………………5实验三液压传动系统回路组装实验………………9实验四节流调速回路性能实验……17前言一、液压传动实验教学的目的实验教学是重要的教学环节，它不仅能帮助学生加深理解液压传动中的基本概念，巩固课堂上所学的理论知识，而且有助于学生学习基本的实验理论，初步掌握液压传动的实验方法和测试技术、实验数据的处理和实验结果的分析，为学生进一步学习、研究和解决液压传动中的工程实际问题打下基础。二、实验教学的要求实验教学是学生在教师的引导和启发下，独立地完成对某个研究对象的实验。因而要求学生充分地发挥主观能动性和创造性，自己组织实验方案，以小组为单位，独立地完成实验。在实验教学时，要求学生做到：1、在实验前，应认真地预习实验指导书、收集必要的资料(包括实验理论、实验条件、实验方法等等)，白行拟定实验方案、步骤及记录表格，并分工明确，以便在教师的指导下，经过适当地讨论后，独立地完成实验任务。2、实验时，要细心认真，并不断地对实验数据进行判断和分析，必要时可重做某一部分实验。3、认真问答指导教师提出的质疑，并在实验结束后，认真整理实验数据，填写实验报告。三、实验纪律1、未作好预习的学生，不准进行实验。实验结束后，初步整理好实验数据，将实验数据交指导教师签字后，方可离开实验室。2、对实验装置和测试仪器未了解以前，不要任意启动设备。3、进入实验室必须严肃认真、集中精力、抓紧时间、分工合作完成实验内容。与本实验无关的一切设备，不要乱摸，不准擅自启动。4、实验前后都要检查设备的完好性，实验结束后应使设备处于正常关闭状态，做好必要的维护。5、所借物品，在实验结束时，作必要维护后，及时归还。四、实验报告格式液压传动实验报告实验名称：_________________________________班级：________________实验日期__________年______月____日

___姓名：________________指导教师__________________(一)实验目的(二)实验内容及方案、实验步骤(说明实验条件、所用仪器、仪表及设备)(三)实验数据记录测试曲线和数据记录等。(四)实验数据整理包括计算数据、计算结果、实验曲线和表达式等。五、实验结果分析根据实验结果，结合思考题进行讨论六、问题及建议实验一液压泵拆装一、实验目的液压泵是液压系统的能源装置，通过对液压泵的拆装，加深对泵结构及工作原理的了解，并初步认识液压泵的加工及装配工艺。二、实验工具及设备内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、液压泵。，三、实验内容及步骤按一定步骤拆解轴向柱塞泵、齿轮泵、叶片泵,观察及了解各零件在液压泵中的作用，了解液压泵的工作原理，并重新装配液压泵。（一）轴向柱塞泵型号：cy14-1型轴向柱塞泵（手动变量），结构见图。CY14-1CY14-11、工作原理油泵输入轴9由电机带动旋转，缸体6随之旋转，缸体中的柱塞7的球头上的滑靴5被回程盘压向斜盘，因此柱塞7随着斜盘的斜面在缸体6中往复运动，实现油泵的吸、排油。油泵的配油由配油盘10实现。改变斜盘倾角，就改变了油泵的输出流量。2、实验报告要求1）根据实物，画出柱塞泵的工作原理简图。2）简要说明轴向柱塞泵的结构组成。3、思考题1）cy14-1型轴向柱塞泵用的是何种配流方式？2)轴向柱塞泵的变量形式有几种？(二)齿轮泵型号：CB-B型齿轮泵，结构图见图。CB－B齿轮泵结构图1、工作原理在吸油腔，轮齿在啮合点相互从对方齿谷中退出，密封工作空间的有效容积不断增大，完成吸油过程。在排油腔，轮齿在啮合点相互进入对方齿谷中，密封工作空间的有效容积不断减小，实现排油过程。2、实验报告要求1）根据实物，画出齿轮泵的工作原理简图。2）简要说明齿轮泵的结构组成。3、思考题1）卸荷槽的作用是什么？2）齿轮泵的密封工作区是指哪一部分？（三）双作用叶片泵型号：YB-6型叶片泵，结构图见图。YB-6叶片泵结构图1、工作原理轴3带动转子4转动时，转子叶片槽中的叶片在离心力和叶片底部压力油的作用下伸出，叶片顶部紧贴定子内表面，沿着定子内表面曲线滑动。叶片往定子的长轴方向运动时叶片伸出，使定子5内表面、配流盘2、7、转子和叶片所形成的密闭容腔不断扩大，通过配流盘上的配流窗口实现吸油；往短轴方向运动时叶片缩进，密闭容腔不断缩小，通过配流盘上的配流窗口实现排油。转子旋转一周，叶片伸出和缩进各两次。2、试验报告要求1）根据实物画出双作用叶片泵的工作原理简图。2）简要说明叶片泵的结构组成。3、思考题1）叙述单作用叶片泵和双作用叶片泵的主要区别。2）双作用叶片泵的定子内表面是由哪几段曲线组成的？3）变量叶片泵有几种形式？实验二液压阀拆装一、实验目的液压阀是液压系统的控制元件，通过对液压阀的拆装加深对阀结构及工作原理的了解，并初步认识液压阀的加工及装配工艺。二、实验工具及设备内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、液压阀。三、实验内容及步骤按一定步骤拆解溢流阀、减压阀、节流阀，观察及了解各零件在液压阀中的作用，了解液压阀的工作原理，并重新装配液压阀。（一）溢流阀型号：Y型溢流阀（板式），结构图见下图：1、工作原理溢流阀进口压力油除经轴向孔g进入主阀芯5的下端外，还经轴向小孔e进入主阀芯5的上腔后，又经锥阀座上的小孔a作用在先导阀锥阀体3上。当作用在先导阀锥阀体上的液压力小于弹簧2的预紧力时，锥阀在弹簧力的作用下关闭。因主阀体内部无油液流动，主阀芯上下两腔液压力相等，主阀芯在主阀弹簧的作用下处于关闭状态（主阀芯处于最下端），溢流阀不溢流。2、实验报告要求补全溢流阀溢流时的工作原理。根据实物画出溢流阀的工作原理简图。3、思考题1）先导阀和主阀分别是由那几个重要零件组成的？2）遥控口的作用是什么？远程调压和卸荷是怎样实现的？3）溢流阀的静特性包括那几个部分？（二）减压阀型号：J型减压阀，结构图见图。1、工作原理进口压力经减压缝隙减压后，压力变为经主阀芯的轴向小孔g和e进入主阀芯的底部和上端（弹簧侧）。再经过阀盖上的孔b和先导阀阀座上的小孔a作用在先导阀的锥阀体上。当出口压力低于调定压力时，先导阀在调压弹簧的作用下关闭阀口，主阀芯上下腔的油压均等于出口压力，主阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，滑阀中间凸肩与阀体之间构成的减压阀阀口全开不起减压作用。2、实验报告要求1）补全减压阀起减压作用时的工作原理。2）Y型减压阀和Y型溢流阀结构上的相同点与不同点是什么？3、思考题1）静止状态时减压阀与溢流阀的主阀芯分别处于什么状态？泄漏油口如果发生堵塞现象，减压阀能否减压工作？为什么？泄油口为什么要直接单独接回油箱？（三）换向阀型号：34DO-B10H电磁阀，结构图见图。1、工作原理电磁换向阀两端的电磁铁通过推杆控制阀芯在阀体中的位置，改变阀芯和阀体间相对位置来实现油路的通或断，以满足液压控制的各种要求。2、实验报告要求1）根据实物，指出该阀有几种工作位置？2）叙述液动换向阀、电液动换向阀的结构及工作原理。3、思考题1）说明实物中的34DO-B10H电磁换向阀的中位机能。2）左右电磁铁都不得电时，阀芯靠什么对中？3）电磁换向阀的泄油口的作用是什么？（四）单向阀型号：I-25型，结构图见图1、工作原理压力油从口流入，克服阀芯2上的弹簧力后开启，从口流出；压力油反向时，口中压力油和弹簧力的共同作用，使阀芯关闭，压力油无法从口流出，因此，油液只能单向流动。2、实验报告要求根据实物，画出单向阀的结构简图。3、思考题液控单向阀与普通单向阀有何区别？（五）节流阀型号：L-10B型节流阀,结构图见图。1、工作原理转动手柄3，推杆2便使阀芯1轴向移动，从而调节节流口通流截面大小，改变节流阀的流量。2、验报告要求根据实物，叙述节流阀的结构组成及工作原理3、思考题调速阀与节流阀的主要区别是什么？实验三液压传动系统回路组装实验一、实验仪器QCS014可拆式多回路液压系统教学实验台二、实验报告1、叙述所组装的液压回路的工作原理2、分析该回路特性三、实验基本回路（一）速度换接回路1、实验目的机床工作部件自动工作循环过程中，往往需要不同速度（快进→一工进→二工进→快退→卸荷），如自动刀架先快速接近工件，后以一工进速度（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，在不停泵的情况下，要求泵卸荷，这是机床中最基本的循环，因此，液压系统用速度换接回路来实现这些要求。2、实验内容1）通过装拆，了解速度换接回路组成和性能。2）利用现有液压元件，拟定其他方案进行比较。3、实验原理速度换接回路原理见图。4、实验步骤1）按实验回路图，取出液压元件，检查型号。2）将液压元件安装在实验台面板合适位置，用快换接头和液压软管按回路要求连接。3）根据矩阵板和侧面板示例，进行电气线路连接，并把选择开关拨至要求位置。4）安装完毕，放松溢流阀，启动YXB－16泵，调节溢流阀压力为30kg/cm2，分别调节单向调速阀的开口（QI(Ⅰ)开口大于QI(Ⅱ)开口）。2）按动“复位”按钮复零，随之按动”启动”按钮，即可实现动作。5、思考题1）该回路中为什么选用带有单向阀的调速阀，如用不带单向阀的调速阀，回路是否能工作，为什么？2）如果使用单向节流阀和调速阀串联，在实际工况中与使用二只QI串联，那一种方案好，为什么？3）QI(Ⅰ)开口是否可以小于QI(Ⅱ)开口，为什么？4）该回路如要求记录工进Ⅰ或工进Ⅱ时间，如何编排工况表，矩阵板与侧面板是否与该回路在不计时上的排列相同？速度换接回路（二）调压回路1、实验目的液压系统必须提供与负载相适应的油压，因此必须采用调压回路。调压回路是由定量泵，压力调制阀，方向控制阀和测压元件等组成，通过压力控制阀调节或限制系统或其局部的压力，并使之恒定，或限制其最高峰值。2、实验内容1）通过装拆，了解调压回路组成和性能。2）通过三个不同调定压力的溢流阀，加深对Y1遥控口作用的理解。3）利用现有液压元件，拟定其它调压回路。3、实验原理调压回路原理见图。4、实验步骤1）与实验(一)中步骤1～3相同。2）放松溢流阀（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ），启动YB-4泵，调节Y1（Ⅱ）压力为40kgf/cm23）用顺序手动开关2使电磁阀1ZT出于通电状态，调节Y1（Ⅲ），压力为30kgf/cm2，调整完毕开关拨至断的状态。4）拨动顺序手动开关3，使电磁阀2ZT出于通电状态，调节Y3压力为20kgf/cm2，调整完毕开关拨至断的状态。5）调节完毕，回路就能达到三种不同压力，重复上述循环，观察各压力表数值。5、思考题1）多Y1调压回路中，如果三位四通换向阀的中位改为“M”型，则泵启动后回路压力为多大？是否能实现原来的三种压力值。2）该回路中，如Y1（Ⅱ）（Ⅲ）调整压力都大于Y1（Ⅰ）压力值，将会出现什么问题？该回路中，如不采用遥控式溢流阀，三只Y1并联于回路中，情况如何？调压回路（三）减压回路1、实验目的液压系统中，某些支路的压力不宜太高，即要小于系统的工作压力。例如夹紧油路压力较高时，会使工件变形，诸如此类情况，必须使用减压回路（在单泵系统中）。减压回路的功能是降低系统中某些支路的压力，使该油路获得一种低于液压泵供油压力的稳定压力。2、实验内容1）通过装拆，了解减压回路组成和调压方法。2）利用现有液压元件，拟定其他方案。3）加深理解减压阀工作原理及在系统中的应用。3、实验原理减压回路原理见图。4、实验步骤1）与实验(一)中步骤1～3相同。2）放松Y1，启动YB－4泵，调节Y1压力为40kgf/cm2。3）拨动顺序手动开关1使电磁铁1ZT处于通电状态，调节J1（Ⅰ）压力为20kgf/cm2。4）1ZT仍通电，拨动顺序手动开关2使3ZT通电，调节J2（Ⅱ）压力为30kgf/cm2。5）切断1ZT、2ZT，拨动顺序手动开关3，使2ZT通电，缸退回。6）切断2ZT、3ZT，使1ZT通电，缸至终点，观察缸无杆腔处压力是否为20kgf/cm2，当接通3ZT，压力是否为30kgf/cm2。5、思考题1）调压回路与减压回路的重要区别是什么？2）二级减压回路中，用单向减压阀代替减压阀行吗？为什么？3）所用减压阀与调速阀中减压阀有何区别？4）如果减压阀（Ⅱ）调定压力小于减压阀（Ⅰ）压力，是否能保证上述要求，为什么？（三）多缸顺序控制回路1、实验目的在机床及其它装置中，往往要求几个工作部件按照一定顺序动作。例如，组合机床工作台复位、夹紧，滑台移动等动作，有一定顺序要求，要先夹紧后才能加工，加工完毕先退出刀具才松开工件；在磨床上砂轮的切入运动，也一定要周期性在工作台每次换向时进行。因此，采用顺序回路实现顺序动作。顺序回路依控制方式不同可分为：——压力控制式——行程控制式——时间控制式2、实验内容1）通过装拆，了解回路组成和性能。2）利用现有的液压元件，拟定其它方案，并与之比较。3、实验原理多缸顺序控制回路原理见图。4、实验步骤1）与实验(一)中步骤1～3相同。2）放松Y1，启动YBX－16泵，调节Y1压力为20kgf/cm2。3）把选择开关拨至顺序位置，按动“复位”按钮复零。4按动“启动”按钮，即可实现所要求顺序。5、思考题1）为什么行程控制顺序回路中，要完成工况表顺序，使用四只行程开关？2）如果在该回路中要求记录缸Ⅰ的第一顺序工作时间，如何编排工况表，矩阵板和侧面板？实验四节流调速回路性能实验一.实验目的节流调速回路是由定量泵、流量控制阀、溢流阀和执行元件等组成，它通过改变流量控制阀阀口的开度，即通流截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。节流调速回路按照其流量控制的安放位置的不同，有进口节流调速、出口节流调速和旁路节流调速三种。流量控制阀采用节流阀或调速阀时，其调速性能各有自己的特点，同是节流阀，调速回路不同，它们的调速性能也有差别。通过本实验达到如下目的：1、通过对节流阀三种调速回路的实验，得出它们的调速回路特性曲线，并分析比较它们的调速性能。(速度一负载特性和功率特性。)2、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。(速度一负载特性和功率特性。)二、实验内容和方法(一)采用节流阀的进口节流调速回路的调速性能(二)*采用节流阀的出口节流调速回路的调速性能(三)*采用节流阀的旁路节流调速回路的调速性能(四)采用调速阀和节流阀进口节流调速回路的调速性能比较。(负载的调节，可与上述(一)相同。)当节流阀的结构形式和液压缸的尺寸(同实验一)大小确定之后，液压缸活塞杆的工作速度v与节流阀的通流截面积AT，溢流阀的调定压力(泵的供油压力)及负载F有关。调速问路中液压缸活塞杆的工作速度v和负载F之间的关系，称为回路的速度一负载特性。当每次按不同数值调定节流阀开度即通流截面积AT或溢流阀调定压力(泵的供油压力)P4-1(P1)之后，改变负载F的大小，同时测出相应的工作缸活塞杆的速度v及有关测点的压力值。1、以速度v为纵坐标，以负载F为横坐标，可根据测算数据按不同调速回路作出各自的一组速度一负载特性曲线。2、根据测算数据，按不同的调速回路，作出各自的功率特性曲线。1)负载变化时，以功率N和流量Q为纵坐标，以压力P(负载F)为横坐标；①液压泵输出功率一压力(负载)曲线；②液压泵有效功率一压力(负载)曲线；③进入液压缸工作腔的流量一压力(负载)曲线。2)*负载不变时，以功率N为纵坐标，以速度v(流量Q)为横坐标；液压泵输出功率一速度(流量)曲线；液压泵有效功率一速度(流量)曲线；③(液压泵有效功率+节流损失功率)－速度(流量)曲线。实验测试方案1、工作活塞杆的速度v：用长刻度尺测量行程L，以微动行程开关发讯,电秒表记时,或直接用秒表测量时间t:v=L/tMOD()\#"l/t"(mm／S)2、负载F:采用液压缸加载。本实验装置采用加载液压缸与工作液压缸的活塞杆处于同心位置直接对顶的加载方案。调节加载缸工作腔的压力值，即可使调速回路获得不同的负载值。*调速加载系统中两个并联的溢流阀14和11(9)为不同的调速压力值，通过二位三通电磁阀13(11)的切换，加载缸工作腔可以得到阶跃变化的两个压力值，因此在工作缸活塞前进时，调速同路可以获得阶跃变化的两级负载值。3、各处压力值：观测压力表。4、油温：观测温度计。三、实验装置的液压系统原理图此项实验是在秦川机床厂生产的QCS003液压教学实验台上进行，其液压系统原理图如图4-1所示。四、实验步骤(一)采用节流阀的进口节流凋速问路1、实验装置的调整1)加载系统的调整：节流阀10全闭，启动液压泵18(8)，调节溢流阀11(9)的调压手柄，使系统处于低压5kgf／cm2，通过三位四通电磁阀17(12)切换，加载缸活塞往复3～5次，排除系统内空气，然后使活塞杆处于退回位置。2)调速问路的调整：将调速阀6(4)、旁路节流阀9(7)和进油路节流阀7(5)全闭，回油路：节流阀8(6)全开，启动液压泵1，调节溢流阀2，使系统处于低压5kgf／cm2，将电磁换向阀3的P和A口连通，慢慢调节节流阀7(5)的开度，使工作缸活塞杆运动速度适中。反复切换电磁换向阀3，使工作缸活塞往复运动，检查系统工作是否正常。2、按拟定好的实验方案，调定液压泵l的供油压力P4-1(P1)和本同路流量控制阀(节流阀7(5))开度(AT)，使丁作缸活塞杆退回，加载缸活塞杆向前伸出，两者顶靠在一起。3、逐次测出溢流阀11(9)调节加载缸的工作压力P12-3(P7)，分次测出工作缸19(17)的活塞运动速度v。负载应加到工作缸活塞不运动为止。4、调节P4-1(P1)和AT，重复2。5、重复3。至实验方案结束(记录在表4—1中)。6、*起用溢流阀14。逐次分别调节两个溢流阀11(9)和14的调压手柄，使它们的控制压力不等，在工作缸前进中(L／2)，用电磁换向阀13(11)切换负载压力，观察运动速度的转换，分别测出切换前后的运动速度v，记录在表4—1中。(注意：此项内容计时若用秒表，则需两块接替。)(二)*采用节流阀的出口节流调速回路1、实验装置的调整。1)加载系统的调整：同上述(一)。2)调速回路的调整：将电磁换向阀3处于中位，进油路节流阀7(5)至全开，慢慢调节出口：节流阀8(6)的开度(AT)，使工作缸活塞的运动速度适中。其它做法同上述(一)。2、3、4、5和6各步骤，同上述(一)。记录在表4—2中。(三)*采用节流阀的旁路节流调速回路1、实验装装置的调整1)加载系统的调整：同上述(一)。2)调速回路的调整将电磁换向阀3处于中位，节流阀8(6)至全开，慢慢调节旁路节流阀9(7)的开度(AT)，使工作缸活塞的运动速度适中。其它做法同上述(一)。2、3、4、5利6各步骤，同上述(一)。记录在表4—3中。(四)采用调速阀的进口节流调速同路1、实验装置的调整。1)加载系统的调整：同上述(一)。2)调速回路的调整将电磁换向阀3处于中位，节流阀9(7)全闭,调速阀6(4)慢慢打开，使工作缸的活塞运动速度适中。2、3、4、5利6各步骤，同上述(一)。记录在表4—4中。注意事项：为使本项实验结果与上述(一)的实验结果便于比较，调节的各个参数应与上述(一)的调节参数对应一致。五、实验报告根据整理好的实验数据和调速回路特性曲线：1、分析采用节流阀的三种节流调速回路的性能。2、分析比较节流阀和调速阀进口节流调速回路的性能。六、思考题1、本实验装置为单活塞杆液压缸，如果为获得同样工作速度，进、回油口节流调速回路中节流阀开度哪个大?为什么?元件型号、规格相同时哪一个可获得更低的稳定速度?如果克服同样的外负载，进、回油节流调速回路中液压缸工作腔的压力有何不同?2、本实验装置的工作缸，如果(1)在空载时，(2)工进结束活塞杆碰上死挡铁时，进、同油口节流调速同路中液压缸的压力变化情况如何?3、进、回油和旁路节流调速回路中，当节流阀的开度变化时，它们各自的速度一负载特性如何?4、串联在系统中的节流阀实现调速是有条件的，即必须在系统中保证溢流阀始终处于开启状态。这一结论对本实验有何指导意义?5、进油路采用调速阀节流调速时，为什么速度一负载特性变硬?而在最后速度却下降得很快?指出实验条件下，调速阀所适应的负载范围。(可与节流阀调速时的速度一负载特性曲线比较)。6、各种调速回路，液压缸最大承载能力各决定于什么参数?为什么说采用节流阀旁路调速回路时，调速范围小?7、分析并观察各种调速回路的液压泵进口压力的变化规律，指出哪种调速情况功率较大?哪种较经济?’8、采用调速阀的进口调速回路为什么实际上负载变化仍对速度稳定有些影响?实验中速度波动值为多少?9、当负载有阶跃变化时，工作缸活塞的速度有什么变化?实验四的记录表实验内容：采用节流阀的进口调速回路性能实验条件：油温：_______℃,液压缸无杆腔有效面积A1=______㎝2调定的参数序号测算内容P4-1(P1)㎏f/㎝2节流开度P12-3(P7)㎏f/㎝F(㎏f)L(㎜)t(s)v(㎜/s)Q1(l／min)P4-1(P1)㎏f/㎝21234567812345678123456781234567812345678液压缸有杆腔有效面积A2=_______㎝2测算内容备注P4-3(P2)㎏f/㎝2P5-2(P4)㎏f/㎝2P5-3(P5)㎏f/㎝2N1(kw)P12-3(p7)负载缸20(18)工作腔压力，F——负载，F=P12—3(7)×A1；L——工作缸19(17)活塞行程：t——L行程所需的时间；V——工作缸活塞速度；Q1——进入工作缸的流量，Q1=A1×vNl——工作缸的有效功率，N1=P5-2(P4)×Q1/612(kw)Np——泵的输出功率，Np=P4-1(P1)×Qp/612(kw)Qp——泵在调定压力下的流量(l／min)，由实验室给出。PAGE30PAGE29实验内容：采用节流阀的出口节流调速回路性能实验条件：油温：_______℃,液压缸无杆腔有效面积A1=______㎝2调定的参数序号测算内容P4-1(P1)㎏f/㎝2节流开度P12-3(P7)㎏f/㎝F(㎏f)L(㎜)t(s)v(㎜/s)Q1(l／min)P4-1(P1)㎏f/㎝21234567812345678123456781234567812345678液压缸有杆腔有效面积A2=_______㎝2测算内容备注P5-2(P4)㎏f/㎝2P5-3(P5)㎏f/㎝2N1(kw)P12-3(p7)负载缸20(18)工作腔压力，F——负载，F=P12—3(7)×A1；L——工作缸19(17)活塞行程：t——L行程所需的时间；V——工作缸活塞速度；Q1——进入工作缸的流量，Q1=A1×vNl——工作缸的有效功率，N1=