《液压与气压传动》实验教案

教案（2015～2016学年第二学期）课程名称液压与气动实验课程编号111100109课程性质学科基础课教学时数6教学对象13级机制、材料授课教师徐勇职称邵阳学院机械与能源工程系2016年3月1实验一实验室：动力机械实验室教师姓名：徐勇课程名称液压与气压传动授课专业及班次12级机械设计制造及自动化、车辆工程、材料成型及控制工程、魏源机械授课内容液压泵的性能测试实验授课方式及学时90分钟目的要求1、教学目的通过介绍实验目的、实验原理、实验要求及实验方法，使学生掌握自行设计实验方案与系统连接方法，了解液压阀的原理与结构，达到验证换向回路实验的目的。2、教学要求通过本讲，使学生了解液压阀的结构，掌握液压阀的原理，掌握换向回路实验原理；重点掌握根据实验原理方法设计实验方案与系统连接；了解实验目的、实验要求及注意事项。重点与难点1、教学重点：实验原理及实验方法。2、教学难点：实验原理及根据原理设计实验方案与系统连接。讲授内容及时间分配1、实验目的；（2分钟）2、实验原理；（10分钟）3、实验系统与设备；（5分钟）4、实验步骤方法；（10分钟）5、注意事项；（3分钟）6、按实验步骤与方法进行实验教具板书、实验台及各种元件参考资料教材《液压与气压传动》许福玲主编指导书《动力机械基础实验指导书》陈志刚、邓清方主编2一、实验目的1、通过实验，观察压力与流量、效率、容积效率、输入功率大小之间的关系。2、利用液压实验台，记录压力表数值，根据测得的流量、功率，计算效率，找出其与压力之间的关系，掌握液压泵的静态特性；了解液压泵的动态特性。3、了解本实验系统中各元件的性能，并掌握各元件的连接方法及测量仪表、测试软件使用方法，与测试技能，学习小功率液压泵性能测试方法及测试仪器使用。4、通过自行设计测试回路及实验，训练学生自我设计测试回路的能力。二、实验原理1.测试定量叶片泵静态性能（1）q—p特性测试液压泵实际流量q指液压泵在某一具体工况下,单位时间内所排出的液体体积,它等于理论流量qi减去泄漏流量Δq，即：iqqq其中泄漏流量Δq与液压泵的负载压力p成正比，即Δq=kp，k为比例系数，即有：kpqqi(2)ηv—p特性测试液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分，容积损失是指液压泵流量上的损失,液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量,其主要原因是由于液压泵内部高压腔的泄漏、油液的压缩以及在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液压泵转速高等原因而导致油液不能全部充满密封工作腔。液压泵的容积损失用容积效率来表示,它等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量qi之比即：iiiivqqqqqqq1其中q—泵额定转速下的实际流量(m3/s)qi—泵额定转速下的理论流量(m3/s)，实验中为泵额定转速下的空载流量(3)P—p、Pi—p特性测试液压泵的功率有输入功率Pi和输出功率P。①输入功率Pi液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率,当输入转矩为T0，角速度为ω时,有：0TPi3或Pi=n（KW）式中，—电机输出转矩，n—电机转速也可以写成Pi=P表η电（KW）式中，P表—三相功率表测得的电机功率，η电—为P表对应的电机效率。②输出功率P液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差Δp和输出流量q的乘积,即：pqP在实际的计算中,若油箱通大气,液压泵吸、压油的压力差往往用液压泵出口压力p代入。故输出功率写成)(103KWpqP式中p—为泵实际工作压力（N/m2），q—泵额定转速下的输出流量（m3/s）(4)η—p特性测试液压泵的总效率液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即：mvmiviiTpqTpqPP0其中Δpqi／ω为理论输入转矩Ti。液压泵总的效率电表ppqppi故液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积，所以液压泵的输入功率也可写成：pqPi液压泵的各个参数和压力之间的关系如图所示。液压泵的特性曲线2.测试定量叶片泵的动态特性(1)泵过渡过程品质测试当泵输出流量瞬时突变时，泵工作压力会随之发生改变，故要测量压力随时间变化的过渡过程品质，画特性曲线，求压力超调量、压力稳定时间、压力回升时间。(3)泵工作压力脉动特性测试泵工作压力脉动的影响原因复杂，如流量脉动变化，负载变化，压力损失变化等，忽略其它因素的影响，考察不同流量下压力脉动的规律，测泵输出压力脉4动特性，画特性曲线，求压力脉动频率和幅值。实验原理如下图所示：三、实验系统与设备1、所需设备：SYT/SD-600L-90全功能液压性能测试系统1套2、测试方法和测试标准的说明测试标准：国家标准《液压轴向柱塞泵》，标准号：JB/T7043-20066.2.1排量空载排量应在公称排量的95%~110%范围内。6.2.2容积效率和总效率12345678910111213PTM被测对象：轴向柱塞泵。型号：SY-160SCY14-1EL一台。SY-63YCY14-1B一台SY-25YCY14-1B一台生产厂家：邵阳维克液压股份有限公司。其中Y-63YCY14-1B、SY-25YCY14-1B为返修泵。测试系统系统的安装简图参见右图。5在额定工况下，定量泵的容积效率和总效率应符合表2的规定。变量泵指标科比相同排量的指标低1个百分点。表2轴向柱塞泵的容积效率和总效率斜盘式柱塞泵斜轴式柱塞泵公称排量V（mL/r）2.510≤V≤2525≤V≤50010≤V2525≤V≤500容积效率%≧80≥91≥92≥94≥95总效率%≥75≥86≥87≥84≥85四、实验步骤方法1.静态特性测试（根据国家标准《液压轴向柱塞泵》JB/T7043-2006中7.3.2表10的规定，在最大排量（25ml/r）、额定转速（1450r/min）下，使被试泵的出口压力逐渐增加至额定压力的25%（7.88MPa），待测试状态稳定后，测试与效率有关的数据；按上述方法，使被试泵的出口压力为额定压力的40%（12.6MPa）、55%（17.3MPa）、70%（22MPa）、80%（25.2MPa）、100%（31.5MPa）时，分别测量与效率有关的数据。转速约为额定转速的100%（1450r/min）、85%（1233r/min）、70%（1000r/min）、55%（798r/min）、40%（580r/min）、30%（435r/min）、20%（290r/min）、10%（145r/min）时在上述各试验压力点，分别测试被试泵与效率有关的数据测得的流量、功率、电流填入表1表1被试泵测试参数表（转速n、压力p2e、流量qv2e、功率VA、电流A）⑵容积效率、总效率计算及分析根据国家标准容积效率计算：6)1(%1002222iiveevievnqnqVV根据国家标准总效率计算：)2(%100211122Tnqpqpeeveevet其中忽略输入压力对效率的影响，上式变为)3(%100)2(60000122Tnqpeevet式中：V2e—试验压力时的排量，单位是ml/r；V2i—空载排量，单位为ml/r；qv2e—试验压力时的输出流量，单位为L/min；ne—试验压力时的转速，单位为r/min；ni—空载压力时的转速，单位为r/min；qv2i—空载压力时的输出流量，单位为L/min；p2e—输出试验压力，单位为kPa；p1e—输入压力大于大气压为正，小于大气压为负，单位为kPa;T1—输入转矩，单位为Nm；qv1e—试验压力时的输入流量，单位为L/min。①功率、流量、效率等参数随压力变化的计算及分析根据以上公式计算，得出最大排量、额定转速下容积效率随压力变化的值如下表。最大排量（25ml/r）、额定转速下（1450r/min）的容积效率压力（MPa）7.8812.617.32225.231.5容积效率v绘出最大排量、额定转速下容积效率随压力变化特性曲线图根据以上公式计算，得出最大排量、额定转速下总效率随压力变化的值如下表。最大排量（25ml/r）、额定转速下（1450r/min）的总效率压力（MPa）7.8812.617.32225.231.5总效率t绘出最大排量、额定转速下总效率随压力变化特性曲线图根据表1，得出最大排量、额定转速下流量随压力变化的值如下表。7最大排量（25ml/r）、额定转速下（1450r/min）的流量压力（MPa）07.8812.617.32225.231.5流量（L/min）绘出最大排量、额定转速下流量随压力变化特性曲线图根据表1，得出最大排量、额定转速下功率随压力变化的值如下表。最大排量（25ml/r）、额定转速下（1450r/min）的功率压力（MPa）07.8812.617.32225.231.5功率（KW）绘出最大排量、额定转速下功率随压力变化特性曲线图根据国家标准，在额定工况下，定量泵的容积效率和总效率应符合表2的规定。变量泵指标科比相同排量的指标低1个百分点。表2轴向柱塞泵的容积效率和总效率斜盘式柱塞泵斜轴式柱塞泵公称排量V（mL/r）2.510≤V≤2525≤V≤50010≤V2525≤V≤500容积效率%≧80≥91≥92≥94≥95总效率%≥75≥86≥87≥84≥85某（型号）柱塞泵为斜盘式变量柱塞泵，当压力高于（某值）MPa时，容积效率v能否达到国家标准的91%，而总效率t最高不到%（按标准测试点最大%），能否达到国家标准的86%。最后得出结论2.动态特性测试1）泵过渡过程品质测试（1）调定参数溢流阀2压力调定为7MPa，做安全阀用。（2）设定参数a.节流阀6前设定压力为0.6MPa；b.节流阀7前设定压力为6MPa；（3）测试参数a.关闭电磁阀4，打开电磁阀5，让泵在0.6MPa工作压力下，油通过节流阀6回油箱；b.突然关闭电磁阀5，泵油经节流阀7流出，由压力传感器3测出泵工作压力。2）泵工作压力脉动特性测试（1）调定参数溢流阀2工作压力调定在7MPa，做安全阀。（2）设定参数8节流阀前压力设定为1MPa和5MPa。（3）测试参数在每一设定压力下，由压力传感器3，测出泵压力脉动。五、注意事项1、一人负责调节溢流阀，开关机；一人负责调节节流阀，开关电磁阀；一人负责观察压力表、传感器数据，记录数据。三人即要明确分工，又要密切配合，严格按要求正确操作，决不鲁莽从事。2、无论是压力调大还是调小，注意缓慢平稳，不能过大。不能在高速下关掉电源，转速下降过快，对电机不利。3、各设备、仪器要有良好的接地，一是为了防止外界干扰，二是预防触电。4、正式测试前，注意检查系统连接是否正确，测试结束时，切勿忘记溢流阀打开。5、实验过程中，若设备、仪器有异常现象及时向指导教师报告，便于妥善处理。6、严格控制实验时间，各组在规定时间内抓紧完成实验，实验结束，待指导教师验收完毕方能关机离开实验室。六、实验报告要求1、实验前必须认真预习实验指导书，明确实验任务，初步了解实验方法，为正式测试作好准确。2、画出测试液压泵静态动态特性回路的液压系统图，将记录数据简单列表，根据采集的实验数据及计算处理结果，并于实验报告纸上画出液压泵的q—p特性曲线、ηv—p特性曲线、η—p特性曲线、Pi—p特性曲线、P0—p特性曲线图，分析液压泵的静态特性曲线。3、根据采集的实验数据得到的动态特性实验结果，画过渡过程曲线，求压力超调量、压力稳定时间、压力回升时间；画泵压力脉动曲线，求压力脉动频率、压力脉动幅值。并分析液压泵的动态特性。4、根据参数表与特性曲线分析比较液压泵不同压力下静态特性及不同流量下动态特性，并回答影响静态动态特性的主要因素。5、画出自我设计的测试液压泵静态动态特性回路的液压系统图，根据实验结果分析说明回路的不同特点。9液压泵的静态特性曲线七、思考题（1）实验油路中溢流阀起什么作用？（2）在实验系统中调节节流阀为什么能对被试泵进行加载？（3）从液压泵的效率曲线中可得到什么启发？vqiq