液压与气压传动实验指导书(11级7个)

液压与气压传动实验指导书主编王廷军黄晓宇上海电机学院2013年6月前言《液压与气压传动》课程是机械类各专业的一门技术基础课，其特点是理论与实践密切联系。通过实验，可以使学生进一步加深对液压与气压元件的结构、工作原理、技术参数和用途的认识，深入理解液压与气压传动基本回路与系统的组成、工作原理和性能。《液压与气压传动课程实验》从对元件结构的熟悉、性能测试到基本回路的构成、系统的工作性能和特点循序渐进、逐步深入，以培养学生观察问题、分析问题和解决工程实际问题的能力，培养学生的设计能力、工程实践能力和创新思维和创新能力。注意事项1.上实验课之前，须认真预习《液压与气压传动实验指导书》，复习教材有关理论知识。2.做实验之前须熟悉元件的工作原理和动作的条件，掌握快速安装的方法，绝对禁止强行拆卸，不要强行旋扭各种元件的手柄，以免造成人为损坏。3.因实验元件结构和材料的特殊性，在实验的过程中务必注意稳拿轻放防止碰撞；在回路实验过程中确认安装稳妥无误才能进行加压实验。4.严禁带负载启动（要将溢流阀旋松），以免造成安全事故。5.做实验时，系统压力不得超过额定压力6.3MPa。6.做实验之前一定要了解本实验系统的操作规程，在实验老师的指导下进行，切勿盲目进行实验。7.实验过程中，发现回路中任何一处有问题时，应立即切断泵站电源，并向指导老师汇报情况，只有当回路释压后才能重新进行实验。8.实验中的行程开关为感应式，开关头部距离感应金属约4mm之内即可感应信号。9.实验完毕后，要清理好元件，注意做好元件的保养和实验台的清洁。经过指导老师允许后方可离开。10.实验报告册的项目要填写完全，书写要工整，曲线尽可能用坐标纸绘制；实验结果要进行误差分析。12．本实验课程独立考核。目录实验一液压系统压力形成实验······································1实验二液压泵性能实验············································6实验三液压元件拆装实验··········································9实验四液压缸循环动作控制实验····································13实验五节流调速回路性能实验······································15实验六气动元件认识和速度换接实验································24实验七气动回路设计实验··········································28实验一液压系统压力形成实验一、实验目的1、分析液压系统中的负载体，分析液压系统中工作压力的形成。进而理解液压系统中工作压力的组成，理解液压缸的工作压力和系统的压力损失；2、理解系统中工作压力与外加负载的关系，加深理解液压传动中“工作压力决定于外界负载”的含义。掌握液压系统中工作压力形成和传递的规律。二、实验原理本实验采用液压缸作为实验缸，液压泵从油箱吸油，经压油管供油至液压缸下腔，由于外加负载FW的存在，将阻止液压缸下腔密封容积的扩大，从而使液压泵不断排出的油液受到压缩，因此导致油压不断上升，当压力升高到能够克服外加负载时，活塞便被推动上升。在有杆腔输入压力油，活塞在进油压力的推动下以某一速度匀速上升时，工作腔的压力大小可由活塞的受力平衡方程得出：可得液压缸有杆腔压力1p式中：1p—液压缸有杆腔压力；2p—液压缸无杆腔压力；1A—液压缸无杆腔面积；2A—液压缸有杆腔面积；fF—摩擦阻力（包括活塞与缸筒内壁的摩擦阻力和活塞杆与液压缸端盖处的摩擦阻力），摩擦阻力属于无效负载；GF—活塞、杆件重力；WF—砝码及托盘的重力（外界负载）图1-1实验加载系统如果液压缸上腔直通油箱，则0p2，有2()/fGWpFFFA1如果外界负载为零，即0WF，略去活塞及活塞杆自重以及其他阻力时，液压泵排出的油液可以推动活塞上移，但不能在液压缸下腔建立起压力（0p1）。以上说明，在容积式液压传动中，工作压力决定于外界负载，即决定于油液运动时受到的阻力。液压系统中液流受到的阻力有三大类：外加阻力、液压阻力、密封阻力。其中，外加阻力为有效负载，液压阻力和密封阻力均为无效负载。因此，图1-1中的液压缸下腔压力p1是由外界负载决定的，ppp1有效无效，这就是液压缸工作压力决定于外界负载的表达式，它说明要使活塞运动，液压缸工作腔压力必需等WGfFFFApAp1221于液压缸的有效负载压力和无效负载压力之和。液压泵出口压力是由液压缸下腔压力和回路压力损失决定的，即pppP1，它说明要获得工作压力p1，液压泵的工作压力pP必需等于液压缸工作腔压力和该工况下压力损失之和。三、实验内容1、液压缸摩擦阻力、活塞、杆件的重力等对液压缸工作压力的影响实验在未施加砝码重力负载和液压阻力不变的情况下进行。通过多次使液压缸有杆腔进油，观察液压缸有杆腔工作压力情况及是否变化。2、液压缸外负载变化时对液压缸工作压力的影响外负载是指直接加在活塞杆上的有效负载（砝码和砝码托盘的重力）。在液压缸活塞杆上加不同的负载（砝码），观察其工作压力随之变化的情况。实验应在液压阻力不变的情况下进行。四、实验设备1、实验设备FESTO液压实验台。2、实验液压系统原理图1-滤油器2-液压泵3-电机4-溢流阀5-压力表6-调速阀7-手动换向阀8-单向阀9-节流阀10-压力表11-液压缸12-压力表13-砝码14-油箱图1-2液压系统原理图本实验的液压系统原理图如图1-2所示。压力由压力表测得，每个砝码的质量相同，实验时逐级加载。五、实验步骤1、测试前的实验台调整，排除系统内的空气（1）依据实验原理图，检查液压元件的连接。（2）关闭调速阀6，打开节流阀9开至最大，完全放松溢流阀4的手柄。（3）接通电源，启动液压泵。待运转正常后，慢慢关小溢流阀4，并认真观察各压力表，使泵的出口压力p1调到2.5MPa。在不加砝码的情况下，再慢慢打开调速阀6至某一开口。（4）通过手动阀7使活塞杆缓慢上下往复运动3~5次（到终点），以排出系统内的空气。注意，此时活塞速度要慢，使各缸活塞杆往复运动到终端时撞击声最小，并有充分时间在活塞杆单向向上运动行程中能够观察出压力表读数。2、液压缸摩擦阻力、活塞、杆件的重力等对液压缸工作压力的影响实验（1）通过手动阀7，使液压缸活塞杆降到下端，使活塞处于下位。注意在实验中适当调节节流阀9的开度，使液压缸具有较慢的下行速度。（2）然后慢慢打开调速阀6，使油液进入液压缸下腔，活塞上行，先观察清楚各有关压力表指示值的变化情况，再记下活塞上行阶段压力表pppP12、、的压力值。然后，控制手动阀7再使活塞处于下位。（3）重复以上（1）、（2）的操作2次，分别记下各压力值，填入实验记录表1-1中。3、液压缸的外负载变化时对液压缸工作压力的影响实验（1）在液压缸活塞处于上位时，调节溢流阀4，使液压泵出口压力调到4.5MPa。将节流阀9调至某一开口。（2）然后慢慢打开调速阀6，使油液进入液压缸下腔，活塞上行，先观察清楚各有关压力表指示值的变化情况，再记下活塞上行阶段压力表pppP12、、的压力值。然后，控制手动阀7再使活塞处于下位。（3）重复（2）的步骤，分级加载，在活塞杆下端托盘上依次挂上不同数量的砝码，每次增加1块砝码。记下活塞杆上行阶段的压力值，填入实验记录表1-2中。（4）控制手动换向阀7使活塞处于上位，取下砝码放回原处，关闭实验用缸的节流阀、调速阀6，再慢慢全松溢流阀4。使系统压力为零后关闭电源。六、实验数据处理（一）要求1、实验数据要工整地填入表格内。2、按本实验目的和内容对实验数据和观察到的现象进行分析。（二）测试参数与计算1、液压缸摩擦阻力、活塞、杆件的重力等对液压缸工作压力的影响表1-1液压缸摩擦阻力、活塞、杆件的重力等对液压缸工作压力的影响实验条件：液压缸有杆腔有效面积A2=m2；液压缸无杆腔有效面积A1=m2溢流阀4的调定压力MPa；液压缸的行程L=m次数n待测参数计算结果液压泵工作压力pP（MPa）液压缸工作压力p1（MPa）液压缸回油腔压力p2（MPa）摩擦阻力、活塞、杆件的重力之和122、液压缸的外负载变化时对液压缸工作压力的影响表1-2液压缸的外负载变化时对液压缸工作压力的影响实验内容：液压缸的外负载变化时，各测点的压力记录实验条件：一块砝码的质量M=kg；活塞全行程长度L=m液压缸有杆腔有效面积=A2m2；溢流阀4的调定压力MPa液压缸无杆腔有效面积A1=m2设定参数序号12345砝码块数n01234砝码总重量（N）待测参数pP（MPa）p1（MPa）p2（MPa）计算结果有效p（MPa）无效p（MPa）p表中：22FnMgpAA有效有效因托盘质量远远小于砝码质量，这里忽略了托盘重量产生的有效负载部分。112nMgppppA无效有效回路压力损失之和为Pppp1（三）数据处理依据实验测得的数据，作出液压缸p—F曲线（包括ppp1有效无效、、），并进行分析。七、思考题1、液压缸活塞在运动开始、运动中、运动停止时其压力值有无变化？为什么？2、当外负载为零时，为何液压缸工作腔的压力不等于零？分析其产生的原因。3、分析液压缸工作腔压力与外负载的关系，理解“系统压力决定于外负载”的含义。实验二液压泵性能实验一、实验目的1、了解液压泵的主要性能，学会测试小功率液压泵工作特性的原理和方法；2、加深对液压泵的理论流量、实际流量、额定压力、工作压力、容积效率的定义及其相互关系的理解；3、增强对液压泵的工作情况的感性认识，通过实验观察液压泵工作的振动、噪声、油压的脉动、油温的升高等。二、实验原理液压泵把原动机输入机械能（T，n）转化为液压能（p，q）输出，送给液压执行机构。由于泵内存在泄漏（用容积效率v表示），摩擦损失（用机械效率m表示）和液压损失（此项损失较小，通常忽略），所以泵的输出功率必定小于输入功率，总效率为：＝vm；要直接测定m比较困难，一般测出v和，然后算出m。液压泵的工作压力由外负载决定，本实验在被试定量泵的出口串联一个节流阀，节流阀的出口直接通油箱，则通过节流阀的流量为mqTqCAp,对于定量泵，q为定值；对于特定的节流阀和油液，qC一定。此时节流阀两端的压力差p等于泵的出口压力，所以节流阀通流面积TA加大则泵的工作压力减小，反之，TA减小则泵的工作压力加大，即通过改变节流阀通流面积TA就可以改变被试泵的工作压力、对泵施加不同的负载。实验的液压系统原理图如图2－1所示。图2-1液压泵性能实验原理图三、实验内容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pfqq。实验中，压力由压力表8直接读出，各种压力时的流量由智能流量积算控制仪直接读出。实验中可使溢流阀2作为安全阀使用，调节其压力值为6MPa，用节流阀3调节泵出口工作压力的大小，由流量传感器和测得液压泵在不同压力下的实际输出流量，由智能流量积算控序号名称型号数量１叶片泵YBY1-12-71２直动式溢流阀DBDH6P101３节流阀DV121４流量传感器LWGY-61５温度计WYZ-011６滤油器1７油箱1８压力表0-10MPa19转速传感器110电机11功率表1制仪读出。直到节流阀调小使液压泵出口压力达到5MPa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pfqq。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pfVV。因为：0()()()Vqqqqt输出流量输出流量理论流量空载流量所以：Vqqt由于：)(pfqq则：()()qVVfpfpqt式中，理论流量qt――液压系统中，通常是以泵的空载流量来代替理论流量（或者nvqt，n为空载转速，v为泵的排量）。实际流量q――不同工作压力下泵的实际输出流量。3、液压泵的输出功率—