液压与气压传动实验指导书.doc

液压与气压传动实验指导书

湖北文理学院机汽学院
2013年10月

实验要求
1、实验前必须进行准备，进入实验室应有指导书、预习报告.
2、实验中,必须积极主动实验,记录实验过程和实验数据,并加以研究.实验完成后指导教师同意后方可离开.
3、实验后必须编写实验报告，分析实验和实验数据，完成思考题
实验分组及时间安排
新能源1111班分3组进行实验。实验地点工科大楼
A组：学号2011138201—8222； B组：学号8223-8246；
C组: 其他未列入同学
时间:A组：第4，8，13周周日1、2节
B组：第4，8，13周周日3、4节
C组： 第4，8，13周周日5、6节
实验一 液压系统认识实验

1．实验目的
1.1 了解液压系统的基本组成及工作过程；
1.2 通过液压元件实物观察或拆装，深入了解液压缸，换向阀，液压泵的结构组成;元件内部油路的连接、工作原理、性能；
1。3 培养分析问题、解决问题的能力和动手能力。
2．实验过程
2。1．1 换向回路的安装调试
按图1所示换向回路系统原理图安装并调试换向回路。了解并熟悉工作过程和原理。熟悉换向阀的结构并绘制简单结构图。
图2

图1

2．1.2 调速回路的安装调试
按图2所示换向回路系统原理图安装并调试调速回路。了解并熟悉工作过程和原理。熟悉换向阀的结构并绘制简单结构图。

2.2液压泵、液压阀的拆装
2.2.1型号：CB-——B型齿轮泵
结构图见图1-2

图1—2
(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
a。根据实物,画出齿轮泵的工作原理简图。
b。简要说明齿轮泵的结构组成。
(3）思考题
a.卸荷槽的作用是什么？
b。齿轮泵的密封工作区是指哪一部分？
2。2。2 双作用叶片泵的拆装
型号:YB———6型叶片泵
结构图见图1--—3

图1—3
（1）工作原理
当轴3带动转子4转动时，装于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，叶片顶部紧贴与顶子表面，沿着定子曲线滑动。叶片往定子的长轴方向运动时叶片伸出，使得由定子5的内表面、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，叶片伸出和缩进两次。
（2）实验报告要求
a.根据实物画出双作用叶片泵的工作原理简图。
b。简要说明叶片泵的结构组成.
（3）思考题
a。叙述单作用叶片泵和双作用叶片泵的主要区别。
b。双作用叶片泵的定子内表面是由哪几段曲线组成的？
2。2.3换向阀的拆装
型号：三位四通电磁阀换向阀
结构图见图1—4
（1）工作原理
利用阀芯和阀体间相对位置的改变来实现油路的接通或断开，以满足液压回路的各种要求。电磁换向阀两端的电磁铁通过推杆来控制阀芯在阀体中的位置。

图1—4

(2)实验报告要求
a. 根据实物说出该阀有几种工作位置？
b. 说出液动换向阀、电液动换向阀的结构及工作原理。
（3）思考题
a. 说明实物中的34D—10B电磁换向阀的中位机能。
b. 左右电磁铁都不得电时,阀芯靠什么对中?
c. 电磁换向阀的泄油口的作用是什么?
2。2。4.单向阀
结构图见图1—5
（1）工作原理
压力油从口流入，克服作用于阀芯2上的弹簧力开启由口流出。反向在压力油及弹簧力的作用下,阀芯关闭出油口。

图1-5

（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?
3．实验报告内容
1、简单换向回路原理图绘制并对工作过程进行说明。
2、调速回路原理图绘制并对工作过程进行说明。
2、绘制三位四通电磁换向阀、换向阀的结构图及图形符号.
3、绘制齿轮泵、叶片泵的结构图并回答问题
4、其它有必要的内容

实验二 液压调试回路

1 实验目的
1。1了解调速回路的目的和工作过程;
1。2了解进、出口节流调速系统调速原理；
1.3了解液压表的使用,了解柱塞泵、溢流阀、减压阀等的结构和原理.
1。4培养分析问题、解决问题的能力和动手能力;
2.实验原理
2.1、进口节流调速回路
如图2—7所示，这种调速回路将节流阀装在液压缸的进油路上，定量泵输出的流量qp是恒定的。在由溢流阀调定的供油压力pp下,其中的一部分流量ｑ1通过节流阀进入液压缸的工作腔，此压力油的压力ｐ1作用在活塞面积 Ａ1上，克服负载F推动活塞向右运动，另一部分流量∆ｑ则通过溢流阀流回油箱，调节节流阀的通流截面积ＡT，可以改变进入液压缸的流量ｑ1,从而改变活塞的工作速度。这种调速回路的 各个主要参数存在如下关系:
解此方程组得：
/A1 （1)

图2—7 节流阀进口节流调速回路 图2—8速度—负载特性曲线
即当节流阀的结构形式及液压缸的尺寸大小确定之后，液压缸的工作速度ｖ与节流阀的通流截面积、溢流阀的调定压力及负载F有关，当和调定后，v随F而变化，这里，负载F包括工作负载、摩擦负载和惯性负载等。调速回路中液压缸工作速度 和负载之间的关系称为速度-负载特性.以工作速度ｖ为纵坐标、负载F为横坐标，将式(1)按不同的节流阀通流截面积作图，则可以得出一组进、节流调速回路的速度—负载特性曲线，如图2—8所示。

2。2、出口节流调速回路
如图2—9所示，这种调速回路将节流阀装在液压缸的回油路上，用它来控制液压缸的回油腔流出的流量,从而也就控制了进入液压缸工作腔的流量，定量泵输出的恒定流量除了进入液压缸的外，多余的部分都通过溢流阀流回油箱.在这种调速回路中，当不计管路和换向阀的压力损失时，液压缸工作腔内油液的工作压力（它基本上为一定值），此压力油作用在面积上所产生的推力除了要克服负载F外, 图2—9 出口节流调速回路
还要克服回油腔压力作用在环形面积上的背压阻力,才能推动活塞向右运动。这种调速回路的各个主要参数存在如下关系：
，解此方程组得：
（2）
分析、比较(1）、（2）两式可知;出口节流调速回路的速度-负载特性和进口节流调速回路的速度—负载特性是完全相同的。
图2-10 节流阀旁路节流调速回路

2.3、旁路节流调速回路,
如图2-10所示，这种调速回路将节流阀安装在与溢流阀并联的旁支油路上，定量泵输出恒定的流量，其中一部分流量进入液压缸,推动活塞前进，另一部分则通过节流阀流回油箱.改变节流阀的通流节流面积就可以改变,从而改变了，以达到调速的目的。当不考虑管路的压力损失时，液压泵的供油压力等于液压缸工作腔内的压力，其大小决定于负载F和工作腔的有效面积(), 此时溢流阀的调定压力必须大得能克服最大负载所需的压力，才能使系统正常工作，工作中该阀处于关闭状态，仅当回路过载时才打开，因此，它是安全阀。这种调速回路的各个主要参数存在如下关系:
解此方程组得：
图2—11 节流阀旁路节流调速回路速度—负载特性曲线
（3）
将式（3）按不同的节流阀通流截流
面积作图则可以得出一组速度—负载
特性曲线,如图2—11所示。
2。4、调速阀进口节流调速回路
如图2—12所示,这种调速回路的工作情况与节流阀进口节流调速回路完全相同.这种调速回路的各个主要参数存在如下关系：
图2—12 调速阀进口节流调速回路

u解此方程组得；
v=[cdAT(pm—F/A1）φ]/A1 (4)
由于调速阀中的减压阀使节流阀前后的
压差∆pj基本保持不变,所图2-13 调速
阀 进口节流调速回路机械特性曲线以活塞
运动速度也基本保持不变。将式（4)按不
同的节流阀通流截流面积作图则可以得
图2—13 调速阀速度负载特性曲线
出一组速度—负载特性曲线,如图2-13所示。
3。试验注意事项及操作规程
4.1 在做实验之前，仔细详看指导书和实验台上标注的操作规程。
4。2 操作实验台之前，检查实验台。
4。3 实验台工作时，禁止用手加载液压缸。
4.4 电气按钮说明:
（1）启动上电按钮，上电指示灯有显示。
(2）启动油泵电机，指示灯有显示，表示油泵电机正常运行工作。
（3）启动换向阀按钮，实现液压缸的进退。
(5)遇到紧急情况可按“停止”按钮。
（6）做完实验后按下上电按钮,切断电源。
4. 实验步骤
4。1、节流阀进口节流调速回路
（1） 测试前的调整
调速回路的调整：全部打开节流阀，调节溢流阀，启动液压泵，使系统处于低压， 通过电磁阀的切换，使加载缸活塞往复运动3-5次,以排除回路内的空气，然后使活塞处于退回位置。
将电磁阀3处于左位，慢慢调节节流阀的开度,使工作缸活塞运动速度适中，反复切换电磁阀，使工作缸活塞往复运动， 检查系统是否正常。
(2) 调定液压泵1的供油压力, 调节回路节流阀的开度AT.
注意:节流阀的开度由大到小进行调整，记录实验数据。
（3)流量控制阀的开度AT 调定，调节溢流阀，记录实验数据.
4.2、节流阀出口节流调速回路
重复1（1）、1（2）、1(3）步骤，至本实验结束，将以上数据记录到实验记录表格中。
4.3、节流阀旁路节流调速回路
重复1（1）、1(2）、1（3)步骤，至本实验结束，将以上数据记录到实验记录表格中。

4.4、调速阀进口节流调速回路
重复1(1）、1（2)、1（3)步骤，至本实验结束，将以上数据记录到实验记录表格中。
为便于对比上述四种调速回路的实验结果，在调节2、3、4个项的节流阀开度AT时，应该与1中的中开度尽可能一致.
4.5 柱塞泵、溢流阀、节流阀的拆装。
4。5。1.溢流阀
型号：Y型溢流阀（板式）
结构图见图2—1

图2-1
（1）工作原理
溢流阀进口的压力油除经轴向孔a进入主阀芯的下端A 腔外，还经轴向小孔b进入主阀芯的上腔B,并经锥阀座上的小孔d作用在先导阀锥阀体8上。当作用在先导阀锥阀体上的液压力小于弹簧的预紧力和锥阀体自重时,锥阀在弹簧力的作用下关闭。因阀体内部无油液流动，主阀芯上下两腔液压力相等，主阀芯再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
a. 补全溢流阀溢流时的工作原理。
b。 写出YF型及P型溢流阀与Y型溢流阀的区别。
（3）思考题
a。先导阀和主阀分别是由那几个重要零件组成的？
b。遥控口的作用是什么？远程调压和卸荷是怎样来实现的？
c.溢流阀的静特性包括那几个部分？
4.5.2 减压阀
型号:J型减压阀
结构图见图2-2
（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a和b进入主阀芯的底部和上端（弹簧侧）。再经过阀盖上的孔和先导阀阀座上的小孔C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.

图2-2
（2）实验报告要求
a.补全减压阀起减压作用时的工作原理。
b.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？
(1)思考题
a。静止状态时减压阀与溢流阀的主阀芯分别处于什么状态？
b。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？
4。5。3节流阀
型号：L-——10B型节流阀
结构图见图2—3
(1）工作原理
转动手柄3，通过推杆2使筏芯1作轴向移动，从而调节调节流阀的通流截面积，使流经节流阀的流量发生变化.
（2）实验报告要求
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?

图2—3

4. 实验报告要求
4.1 调速回路实验数据整理
1．根据实验数据计算结果,并根据计算结果绘制速度-负载特性曲线
2．实验结果的分析（根据实验结果并结合思考题进行总结）。
实验数据参考表格
4。2 绘制溢流阀、节流阀的结构原理图和图形符号.
实验2－1 节流阀进油调速回路
压力参数（mPa)
测 算 参 数
工作行程
回程
距离
s（mm）
时间t（s）
速度
V(mm/s）
P1
P2
P3
P4
第一次
第二次
平均值

实验2－2 节流阀回油调速回路
压力参数(mPa)
测 算 参 数
工作行程
回程
距离
s（mm）
时间t(s）
速度
V（mm/s）
P1
P2
P3
P4
第一次
第二次
平均值

实验2—3 节流阀旁路调速回路
压力参数（mPa）
测 算 参 数
工作行程
回程
距离
s（mm）
时间t（s）
速度
V(mm/s)
P1
P2
P3
P4
第一次
第二次
平均值

实验2—4 调速阀进口节流调速回路
压力参数（mPa)
测 算 参 数
工作行程
回程
距离
s（mm)
时间t（s）
速度
V（mm/s）
P1
P2
P3
P4
第一次
第二次
平均值

实验三 气动元件认识和气动回路实验

一．实验目的

1．掌握气压元件在气动控制回路中的应用，
2．通过装拆气压回路了解调速回路和手动循环控制回路的组成及性能。
3．能利用现有气压元件拟订其他方案，并进行比较.

二．实验内容

1．认识气动元件，组装具有调速功能的手动循环控制气动回路。
2．认识气动元件，组装逻辑“与”功能的间接控制气动回路。

三．实验装置

气压传动回路实验台.

四．实验原理

见系统原理图。图4－1为用二位五通双气控换向阀1V3控制气缸1A1运动，手动换向阀1S1和1S2控制1V3阀换位，气缸运动速度可用单向节流阀1V1和1V2调节。
图4－2为用二位五通单气控换向阀1V1控制气缸1A1运动，手动换向阀1S1和机动换向阀1S2同时动作时控制1V1阀换位，双压阀1V2用于与逻辑运算。

图4－1 图4－2

五．实验步骤

1．按需要选择气压元件；
2．根据系统原理图联接管道；
3．接通压缩空气源；
4．实现所要求的调速功能和循环动作;
5．拆卸,并将元件放好。

六．实验报告

1．画出回路图；
2．叙述实验所用气动元件的功能特点；
3．叙述气动回路的工作原理；
4．回答思考题。

七．思考题

1．气动系统中为何要有三联件？
2．单向节流阀在气路中如何安装？
3．用单气控换向阀与双气控换向阀控制双作用气缸有什么不同特点？。

实验四 液压传动系统回路设计与组装实验(选作实验）
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(要求至少完成两个回路的安装与调试）
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。
（一) 增速回路 (二） 速度换接回路
(三） 多缸顺序控制回路 （四） 同步回路
三、主要仪器设备
可拆式多回路液压系统教学实验台（包含液压元器件）
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。
（一） 快速运动 回 路(差动连接）
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。

(二） 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Ⅰ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。

(三）多 缸顺序控制回路
3
1
4
2
I
II
1
2
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依次工作.如组合机床的工作台复位、夹紧,滑台移动等动作,这些动作间有一定顺序要求。例先加紧后才能加工，加工完毕先退出刀具才放松.又例磨床上砂轮的切入运动，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。以实现顺序动作。依控制方式不同可分为压力控制式、行程控制式和时间控制式。

（四） 同步回路
在液压设备中，如冲剪机床、大型压机中，经常会遇到这样问题，即如何保证在压力油同时进入几个工作部件的缸时，让它们以相同速度或相同的位置进行动作，即实现同步。但实际上，由于每个缸受外负载不同，漏损不一样，以及缸内径加工误差等，都会造成油缸速度或位置的不同步.为了使缸尽可能同步动作,除提高缸加工精度外，还可通过回路的组合来保证输油量不随外负载的变化而变化.同步回路根据选择元件不同,分为调速阀同步回路，分流阀（集流阀）同步回路,双出杆串联缸同步回路等.

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。