液压传动指导书2014 二个实验 (2).doc

液 压 传 动
实验指导书

执笔人：高佑芳 付宇洲

湖南工业大学机械工程学院

目 录

实验一 液压泵性能实验………………………………… 1
实验二 液压回路设计与组装实验……………………… 10

实验一 液压泵性能实验

一、实验类型
验证性实验
二、实验目的
一 了解液压泵主要特性(功率特性、效率特性)和测试装置；
二 掌握液压泵主要特性测试原理和测试方法
三、实验仪器与设备
RCYCS-C装拆式液压教学实验台

1.变量泵驱动电机,2.变量叶片泵,3. 变量叶片泵安全阀,4.定量泵驱动电机,5.定量叶片泵,6.功率隔离器、测速传感器,7. 定量叶片泵安全阀组，8.压力传感器,9.流量传感器，10.变量叶片泵吸油滤油器,11.定量叶片泵吸油滤油器,
四、实验原理
液压泵的工作压力由其外加负载所决定，若定量泵出口串联一个节流阀，节流阀出口直通油箱，节流阀通流截面积A 变化就可对泵施加不同的负载，即泵的工作压力将随之变化，这一情况可用流量方程进行分析。对定量泵来说，q为定值，对特定的阀来说Cq 一定，此时，节流阀前后压差ΔP=P，A 加大则泵的工作压力P减小，A 减小则P加大。

一 液压泵的空载性能测试
液压泵的空载性能测试主要是测试泵的空载排量。液压泵的排量是指在不考虑泄漏情况下，泵轴每转排出油液的体积。理论上，排量应按泵密封工作腔容积的几何尺寸精确计算出来；工业上，以空载排量取而代之。空载排量是指泵在空载压力（不超过5％额定压力或0.5MPa的输出压力）下泵轴每转排出油液的体积。测试时，启动被试液压泵5，待稳定运转后，将节流阀J1、J2全关，溢流阀7调至高于泵的额定工作压力，压力传感器8显示数值满足空载压力要求，测试记录泵流量q（L/min）和泵轴转速n(r/min)，则泵的空载排量可由下式计算：
（）
二 液压泵的流量特性和功率特性测试
液压泵的流量特性是指泵的实际流量q随出口工作压力p变化特性。
液压泵的功率特性是指泵轴输入功率随出口工作压力p变化特性。
测试时，将溢流阀7调至高于泵的额定工作压力，用节流阀J2给被试液压泵5由低至高逐点加载。测试时，记录各点泵出口压力p、泵流量q（L/min）、电机功率(KW) 和泵轴转速n（r/min），将测试数据绘制泵的效率特性曲线和功率特性曲线。
三 液压泵的效率特性(机械效率、容积效率、总效率) 测试
液压泵的效率特性是指泵的容积效率、机械效率和总效率随出口工作压力p变化特性。
测试时，将溢流阀7调至高于泵的额定工作压力，用节流阀J2给被试液压泵5由低至高逐点加载。测试时，记录各点泵出口压力p（MPa）、泵流量q（L/min）、电机输入功率P(KW)和泵轴转速n(r/min)。实测的电机效率如图：

注：此曲线根据实验台中任抽五台电动机实测数据整理绘制。
由湖南大学电机、液压实验室提供。

液压泵的实际排量： （）
液压泵的容积效率：
液压泵轴输入功率：
液压泵的总效率：
液压泵的机械效率：
将测试数据绘制泵的效率特性曲线。
实验软件操作功能
软件的操作功能：显示液压原理图、测试泵的空载排量、测试泵的基本性能、实验数据表显示、实验曲线显示、实验报告输出（HTML格式）、删除实验记录、实验结果查询、电机效率查询等。
实验界面图

五、实验方法与步骤
一 、空载排量
1．在[测试项目选择]选择[测试泵的空载排量]；
2．关闭节流阀J2，打开截止阀I、II,使液压泵处于空载状态；
3．启动液压系统,液压泵转动;液压泵出口压力p应小于0.5Mpa；
4．按[测试项目选择]中[项目运行]键,空载排量的测试值记录在[空载排量测试结果显示]栏内；
5．一般测试5次,计算其平均值,并填写在[性能测试操作]的编辑框[空载排量设定值]内；
二、液压泵性能测试:
1．在[测试项目选择]选择[测试泵的基本性能];根据泵的工作压力测试区间,由小至大设置若干个测压点；
2．关闭截止阀I，将节流阀J2全松,使液压泵处于压力最小状态；
3．在[性能测试操作]栏控件编辑框中,填写[测试次数]、[测试数据文件]、和[空载排量设定值]；
4．按[测试项目选择]中[项目运行]键,[AD卡]指示灯变为绿色,表明测试系统工作正常；
5．按[性能测试操作]中[数据记录]键,第一个测试数据记录在[实验数据表]的第一行内；
6．小心将节流阀J2旋紧一点,使液压泵工作压力升至下一个测压点；
7．按[性能测试操作]中[数据记录]键,下一个测试数据记录在[实验数据表]的下一行内；
8．重复(1.4.2.6-1.4.2.7)的操作,直至预设的全部测压点完成测试；
测试操作必须按预设的测压点由小到大进行操作；
若想在已设的数据文件名下增加测试数据,可重复上面操作；
若想在已设的数据文件名下删除某一记录数据,可在[实验数据修改]栏中进行操作。
数据采集接线说明
1.本实验使用AD通道4个,DO通道0个；
2.AD起始通道--压力传感器
AD起始通道+1--流量传感器（空载用固定的传感器）
AD起始通道+2—功率传感器
AD起始通道+3—转速传感器
3.AD卡共有16个通道可供使用，即1～16，默认AD起始通道--1通道
4.DO通道共有8个通道可供使用，设置必须按2进制格式输入；
如1011 表示：DO1通道输出为高电位，DO2通道输出为高电位，
DO3通道输出为低电位，DO4通道输出为高电位；
5.转速传感器和功率传感器按说明书连接好。
六、实验原始数据与计算结果
实验条件：液压泵型号： FA1-11-FR 型；额定排量： 11 ml/r
额定压力： 7 MPa; 液压油牌号： 32# ；
额定转速： 1500 rpm；
表1-1
调定 参数
实
验
次
数
待 测 参 数
计 算 结 果
系统 压 力MPa
压力
MPa
流
量
L/Min
电机功率KW
电机效率%
转
速
r/Min
泵轴输入功率KW
泵的容积效率
%
泵的总效率
%
泵的机械效率
%

七、根据实验原始数据与计算结果绘图
根据实验原始数据与计算结果绘出如下图形：
1. 实际流量q与工作压力p之间的关系── q — p曲线；
2．容积效率ηv、──ηv —p曲线；
3. 机械效率ηm、──ηv —p曲线；
4. 总效率η与工作压力p之间的关系──η─ p曲线；
5．泵轴输入功率与工作压力p之间的关系── ─ p曲线。
八、实验结论
根据以上所绘出的五个图形，得出实验结论。就是随着液压泵工作压力的增加，实际流量、容积效率、机械效率、总效率、泵轴输入功率怎么变化。
九、问答题
1． 液压泵的工作压力大于额定压力时能否使用？为什么？
2． 从曲线中等到什么启发？（从泵的合理使用方面考虑）。
3． 在液压泵性能实验液压系统中，溢流阀7起什么作用？
4． 节流阀J2为什么能够对被试泵加载？（可用流量公式进行分析）。

实验二 液压回路设计与组装实验

一、实验类型
综合性实验
二、实验目的

为了提高综合运用各科知识的能力，结合机电传动控制、液压传动与气压传动课程所学内容，通过对组合机床动力滑台液压系统的分析，结合现有的液压元件，设计出能实现机床的一个典型运动轨迹的运动方案。通过对该液压系统的组装、调试，使之最终能够实现预期的运动轨迹。
通过本实验，要求熟悉常用液压元件的性能和使用方法，油缸的速度控制、定位控制的基本方式。
进行一次小型工程设计、制作训练。锻炼大家的动手能力，以及分析和排除故障的能力。

三、实验仪器与设备

机电液综合实验台 一台
液压泵站（含油箱、液压泵、电动机、三位四通阀、溢流阀、液压表） 一套
四通接头 若干
油管（含快换接头） 若干
油缸、三位四通换向阀、溢流阀 各二个
二位二通换向阀、节流阀 各二个
霍尔传感器（即行程限位开关） 四个
直尺 一根

四、实验原理
组合机床是由通用部件和某些专用部件所组成的高效率和自动化程度较高的专用机床。它能完成钻、镗、铣、刮端面、倒角、攻螺纹等加工和工件的转位、定位、夹紧、输送等动作。
动力滑台是组合机床的一种通用部件。在滑台上可以配置各种工艺用途的切削头，例如安装动力箱和主轴箱、钻削头、铣削头、镗削头、镗孔、车端面等。在组合机床液压动力滑台上可以实现多种不同的工作循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进→工进一→工进二→死挡铁停留→快退→停止。完成这一动作循环的动力滑台液压系统采用限压式变量叶片泵供油，并使用液压缸差动连接以实现快速运动。由电液换向阀换向，用行程阀、液控顺序阀实现快进与工进的转换，用二位二通电磁换向阀实现工进一和工进二的速度换接。
熟悉液压元件、电气元件、基本油路的构成。
能根据提供的元件设计一个液压系统的动作循环，可参照油缸“快进→工进一→工进二→停留→快退→原位停止”的速度控制和往复位移控制方案，也可自行选题。
掌握液压元件的工作原理及连接方法，完成基本油路的设计及组装。
完成一个从方案设计、油路设计到油路组装、连接以及系统调试、优化等涵盖工程设计实施全过程的训练。

本实验可参考以下液压系统原理

图3-1 液压系统的动作循环

五、实验方法与步骤

（一）检查、熟悉实验器材和设备：
熟悉实验台上的所有实验器材和设备的性能和用法。
液压泵站：我们采用的液压泵站含油箱、液压泵、电动机、溢流阀、液压表。由于与液压泵相连的电机不允许反转，而电动机的转向因输入三相电的相序不同可能正转或反转，故在接通电机时一定要是正转的！液压泵输出油压可以通过溢流阀进行调节，在实验中我们的油压一般限制在3 MPa—4 MPa之间。
油管、五通接头、油缸、三位四通换向阀、二位二通换向阀、节流阀、等都是用快换接头连接的，操作十分方便、连接可靠。
限位开关：即涡流传感器，或接近开关。
（二）设计组装油路
（1）油路设计：进行基本油路的设计（压力回路、换向回路和调速回路、液压站），根据液压系统的动作循环设计液压系统原理图，找齐组建液压回路所需要的液压元件。
（2）基本油路的组装：根据自己设计的基本油路进行基本油路的组装。
（3）参看原理图——连接液压元件：从液压泵站供油口开始连接，注意连接快换接头一定要连接到位，否则在实验中漏油。对三位四通换向阀要找准其P、T、A、B口。
实验完成之后，拆除油路，将液压元件清点无误后，放回原处，并通知指导老师检查。
（三）油路调试及数据记录分析：
在已连接好的液压及电气控制系统回路中进行如下实验
（1） 调试泵站：经老师检查确认无误后，接通电机。让油泵电机保持正转，若电机反转则交换三相电源线中任意两相。调节泵站的溢流阀，使油压保持在3MPa—4MPa之间。
（2） 调试油路：完成泵站的调试后，切换三位四通换向阀的线圈1YA和2YA得电，此时如果油路没有错误油缸应该动作（前进或后退）。注意：不可同时接通1YA和2YA!分别记下前进、后退时1YA和2YA的状态。保持油路前进状态，调节节流阀，使油缸前进速度减慢，达到工进的速度，至此，我们的油路基本完成了。
在调试中难免会遇到各种问题，我们可以采取局部分析的办法，一步一步的排除、解决。
（3） 测试油路速度：
在已连接组装好的液压及电气控制系统回路中，首先进行行程开关之间的距离的测量并记录。调节节流阀使液压缸的工进速度运行平稳后，用秒表进行快进、工进一、工进二、快退的时间测量并做记录。实验数据是我们调试完成后，液压系统按既定动作进行运动时记录的。

六、实验报告要求
1. 位移行程记录：
快进行程距离
工进一行程距离
工进二行程距离
快退行程距离

2. 时间记录：
由于记录的数据有误差，我们采用多次读数取平均值的办法减小误差。
油缸动作
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
平均值
快进时间

工进一时间

工进二时间

快退时间

3. 实验计算结果：
根据上面测量和记录的数据，分别计算出油缸三个动作的速度分别为：
快 进：V1=
工进一：V2=
工进二：V3=
快 退：V4=
4. 绘出设计的液压系统回路图；写出每一个元件的名称和在液压系统的作用；写出液压系统的工作过程。
5. 谈谈你在油路组装调试过程中的心得体会。
6. 如果要求设计一个前进——快进一——快进二的油路，使液压缸的速度越来越快，你认为该如何设计，请画出油路图。

七、预习要求
1. 复习组合机床动力滑台液压系统的工作原理。
2. 设计并绘制基本油路图：液压站基本回路、换向回路、调速回路。
3. 在复习实验中用到的液压元件的工作原理及用法。
4. 参考相关资料，自己设计一个液压系统的动作循环，根据既定的动作设计油路图。

八、注意事项
1. 必须经过实验老师检查同意后才能开启电源，接通电路。尤其是同学们在运行自己设计的电路和程序时，一定要征询实验指导老师的意见，在老师检查通过后才可以进行程序的传送，电路的连接。并要在断电的情况下才能进行拆装、接线。
2. 由于电动机的工作电压为380V，因此在电源，尤其是强电电源接通后不要用手接触实验台。请大家一定要注意安全。

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