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《液压与气压传动》课程
实验指导书

目 录

实验一 常见液压元件的结构观察…………………………2
实验二 节流调速回路性能实验……………………………7
实验三 气压多缸顺序动作回路…………………………11

实验一 常见液压元件的结构观察
一、实验目的
液压元件是液压系统的重要组成部分，通过对各类液压元件的拆装可加深对液压元件结构及工作原理的了解。并能对液压元件的加工及装配工艺有一个初步的认识。
二、实验用工具及材料
内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、各类液压泵、液压阀及其它液压元件。
三、实验内容及步骤
拆解各类液压元件，观察及了解各零件在液压元件中的作用，了解各种液压元件的工作原理，并按一定的步骤装配各类液压元件。
（一）齿轮泵
齿轮泵具有结构简单，体积小，重量轻，工作可靠，制造容易、成本低以及对液压油的污染不太敏感，维护与修理方便等优点，因此已广泛地用在压力不高的液压系统中。齿轮泵的缺点是漏油较多，轴承上载荷大，因而压力较低，流量脉动和压力脉动较大，噪音高，并只能作定量泵使用，故使用范围受到一定限制，齿轮泵在结构上采取措施后可以达到较高的工作压力。
CB型齿轮泵在我国自行设计制造的产品， 为了适应高压系统的需要，在结构上稍加改进（采用了浮动轴套结构即可用齿轮端面间隙自动补偿装置），可使油泵的额定压力达到10～16MPa，容积效率不低于0.9。
CB型齿轮油泵在结构上考虑并较好地解决了轴向间隙、径向压力不平衡、困油问题等。
型号：CB---B型齿轮泵，结构图见图1—1：

图1-1 CB---B型齿轮泵
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.拆卸步骤：
①松开6个紧固螺钉2，分开端盖1和5；从泵体4中取出主动齿轮及轴、
从动齿轮及轴；
②分解端盖与轴承、齿轮与轴、端盖与油封（此步可不做）。
装配顺序与拆卸相反。
3.主要零件分析：
①泵体4 泵体的两端面开有封油槽d，此槽与吸油口相通，用来防止泵内油液从泵体与泵盖接合面外泄，泵体与齿顶圆的径向间隙为0.13～0.16mm。
②端盖1与5 前后端盖内侧开有卸荷槽e（见图中虚线所示），用来消除困油。端盖1上吸油口大，压油口小，用来减小作用在轴和轴承上的径向不平衡力。
③齿轮3 两个齿轮的齿数和模数都相等，齿轮与端盖间轴向间隙为0.03～0.04mm，轴向间隙不可以调节。
4.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。
（二）液压控制阀的拆装
1.溢流阀拆装分析
(1)溢流阀型号：P型 直动式中压溢流阀
(2)拆卸步骤：
①先将4个六角螺母用工具分别拧下，使阀体与阀座分离；
②在阀体中拿出弹簧，使用工具将闷盖拧出，接着将阀芯拿出；
③在阀座部分中，将调节螺母从阀座上拧下，接着将阀套从阀座上拧下；
④将小螺母从调节螺母上拧出后，顶针自动从调节螺母中脱出。
(3)P型直动式中压溢流阀组成：
序号
名称
数量
1
阀体
1
2
弹簧
1
3
阀座
1
4
闷盖
1
5
调节螺母
1
6
顶针
1
7
六角螺母
4
8
阀芯
1
9
阀套
1
10
小螺母
1
11
密封圈
2
2.换向阀
型号：34E—25D电磁阀，结构图见图1—2
(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。
(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？

图1-2
3.单向阀
型号：I—25型，结构图见图1—3
(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。
(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？

图1-3
5)节流阀
型号：L---10B型节流阀，结构图见图1-4
（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）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1-4
四、实验报告
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。
实验二 节流调速回路性能实验
一、实验目的
1、了解节流调速回路的构成，掌握其回路的特点和工作原理。
2、进一步掌握节流调速回路的类型。
3、通过对节流阀调速回路的性能实验，进一步理解速度—负载特性。
二、实验仪器
QCSOO3B教学实验台

三、实验原理：
四、实验内容：
1、介绍实验台的组成及系统原理。
2、采用节流阀的进口节流调速回路的调速性能。
3、采用节流阀的出口节流调速回路的调速性能。
4、采用节流阀的进出口节流调速回路的调速性能。
五、实验步骤：
（一）实验台组成：
QCS003B型液压实验台由以下五部分组成：
（1）动力部分：主要包括油箱、电动机、油泵和滤油器。电动机和叶片泵装在油箱盖板上，油箱底部装有轮子，可以移动，它安放在实验台左后部。
（2）控制部分：主要包括溢流阀、电磁换向阀、节流阀、调速阀等，全部装在实验台的面板上。
（3）执行部分：包括工作缸和加载缸，并排装在实验台的台面上。
（4）电器部分：包括电器箱和电器按钮操作箱。电器箱中主要有接触器、热继电器、变压器、熔断器等，位于实验台后部的右下角。电器按钮操作箱主要包括各种控制按钮和旋钮以及红绿信号灯，位于实验台的右侧。
（5）测量部分：主要包括压力表、功率表、流量计、温度计，它们安装在实验台面板上。
（二）系统原理：
分为加载回路和调速回路两大部分。
在加载回路中，当压力油进入加载液压缸18右腔时，由于加载液压缸活塞杆与调速回路液压缸17（以后简称工作液压缸）的活塞杆将处于同心位置直接对顶，而且它们的缸筒都固定在工作台上，因此工作液压缸的活塞杆受到一个向左的作用力（负载FL），调节溢流阀9可以改变FL的大小。
在调速回路中，工作液压缸17的活塞杆的工作速度V与节流阀的通流面积a、溢流阀调定压力P1（泵1的供油压力）及负载FL有关。而在一次工作过程中，a和P1都预先调定不再变化，此时活塞杆运动速度V只与负载FL有关。V与FL之间的关系，称为节流调速回路的速度负载特性。a和P1确定之后，改变负载FL的大小，同时测出相应的工作液压缸活塞杆速度V，就可测得一条速度负载特性曲线。
1.通过对节流阀的调整，使系统执行机构的速度发生变化。
2.通过改变负载，可观察到负载的变化对执行机构速度的影响。
（三）测试步骤(参考实验系统原理图)：
1、采用节流阀的进油路节流调速回路：
(1)测试前的调整:
加载回路的调整：全部关闭节流阀10和全部打开溢流阀9，启动液压泵8，慢慢拧紧溢流阀9的旋钮（使系统压力P6约为0.5MPa）。转换电磁阀12的控制按钮，使电磁阀12左、右切换，加载液压缸18的活塞往复动作两、三次，以排除回路中的空气。然后使活塞杆处于退回位置。
调速回路的调整：全部关闭节流阀5、7和调速阀4，并全部打开节流阀6和溢流阀2，启动液压泵1，慢慢扭紧溢流阀2，使回路中压力P1处于3-5 MPa。将电磁阀3的控制按钮置于“左”位，使电磁阀3处于左位工作。再慢慢调节进油节流阀5的通流面积，使工作液压缸17的活塞运动速度适中（40～60mm/s）。左右转换电磁阀3的控制按钮，使活塞往复运动几次，检查回路工作是否正常，并排除空气。
(2)按拟定好的实验方案，调定液压泵1的供油压力P1和本回路流量控制阀（进油节流阀5）的通流面积a，使工作液压缸活塞退回，加载液压缸活塞杆向前伸出，两活塞杆对顶。
(3)节流调速实验数据的采集
a.通过电磁换向阀3使工作缸活塞杆克服加载缸活塞杆的推力伸出。测得工作缸活塞杆的运动速度。退回工作缸活塞杆。
b.通过溢流阀9调节加载缸的工作压力P7（每次增加0.5 MPa），重复步骤步骤a逐次记载工作缸活塞杆运动的速度V，直至工作缸活塞杆推不动所加负载为止。
节流阀的出口节流调速和调速阀的进油节流调速实验的步骤与节流阀的进油节流调速实验步骤相同。
2、采用节流阀的回油路节流调速回路的速度负载特性：
3、采用节流阀的旁油路节流调速回路的速度负载特性：
4、采用调速阀的进油路节流调速回路的速度负载特性：
六、实验报告
1.根据实验数椐，画出三种调速回路的速度—负载特性曲线
2.分析比较节流阀进油节流调速回路、节流阀出口节流调速回路和调速阀进油节流调速回路的性能。
3.叙述节流调速回路的工作原理，并分析回路中溢流阀的作用。
4.绘出采用节流阀的进口节流调速回路及出口节流调速回路的原理图，并简述每个回路的组成、结构特点及调速原理。

实验三 多缸顺序动作回路
一. 实验目的
理解气动系统中多缸顺序动作回路的组成，掌握用行程阀，行程开关，时间继电器实现并调整顺序动作的方法。
二. 实验设备
QCS-B双面气体传动实验台
三. 实验内容
1.参考气动回路
（1）原理图：

（2）系统所用元器件
双作用气缸 2个； 单作用气缸 1个；
行程开关 4个； 双电控2位5通换向阀 3个；
二联件 1个； 空压机 1台；
连接管道 11根
2. 控制要求
分单次自动顺序和连续动作2种情况。
单词自动顺序动作时：缸1伸出→缸1退回→缸2伸出→缸3伸出→缸3退回→缸2退回→终止；
连续顺序动作时：缸1伸出→缸2伸出→缸3伸出→缸3退回→缸2退回→缸1退回→缸1伸出…
（1） 单次自动顺序动作：
按下S2按钮，缸1向前伸出，压下SX2后缸2向前伸出，压下SX4后缸2停止运动，缸3向前伸出，经延时一段时间后（延时时间可根据实际情况调整，初定为40秒）缸3退回；在经延时一段时间后（40秒），缸2退回，压下ST3后缸2停止。
（2） 连续顺序动作：
按下S2按钮，缸1向前伸出，压下SX2后缸1停止运动，缸2向前伸出，压下SX4后缸2停止运动，缸3向前伸出，经延时一段时间后（延时时间可根据实际情况调整，初定为40秒），缸3退回；再经延时一段时间后（40秒），缸2退回，压下SX3后缸2停止，缸1退回，压下SX1后反向前进。
3.I/O口分配及电磁铁动作顺序表
I/O口分配：
S2 缸1先启动前进，完成顺序循环动作；
S1 气缸全部停止运动。
连续循环动作电磁铁动作顺序表：
a. 手动往复顺序表
b.
状 态
1YA 2YA SX1 SX2 3YA 4YA SX3 SX4 5YA
按下S2，缸1前进
＋ － 任意 － － － 任意 任意 －
SX2压下，缸1停止
－ － － ＋ － － 任意 任意 －
缸2前进
－ － － ＋ ＋ － 任意 － －
SX4压下，缸2停止
－ － － ＋ － － － ＋ －
缸3后退（延时）
－ － － ＋ － － － ＋ ＋
延时时间到缸3后退
－ － － ＋ － － － ＋ －
后退经延到缸3停止，缸2后退
－ － － ＋ － ＋ － － －
压下SX3后，缸2停止
－ － － ＋ － － ＋ － －
缸1后退
－ ＋ － － － － ＋ － －
压下SX1，缸1停止
－ － ＋ － － － ＋ － －
缸1前进
＋ － － － － － ＋ － －
4.PLC参考程序
梯形图

（1） （2）

语句表：
（1）
00 LD X1
12 OUT Y4
24 SET S4
36 OUT S0
01 SET S0
13 LDI X1
25 STL S4
37 LD X10
02 STL S0
14 OUT S0
26 OUT Y7
38 SET S6
03 LD X0
15 LD X11
27 OUT T1
39 STL S6
04 SET S1
16 SET S3
28 K40
40 OUT Y3
05 STL S1
17 STL S3
29 LDI X1
41 LDI X1
06 OUT Y2
18 OUT Y6
30 OUT S0
42 OUT S0
07 LDI X1
19 OUT T0
31 LD T1
43 LD X6
08 OUT S0
20 K40
32 SET S5
44 OUT S0
09 LD X7
21 LDI X1
33 STL S5
45 RET
10 SET S2
22 OUT S0
34 OUT Y5
46 END
11 STL S2
23 LD T0
35 LDI X1

（2）
00 LD X1
12 OUT Y4
24 SET S4
36 OUT S0
01 SET S0
13 LDI X1
25 STL S4
37 LD X10
02 STL S0
14 OUT S0
26 OUT Y7
38 SET S6
03 LD X0
15 LD X11
27 OUT T1
39 STL S6
04 SET S1
16 SET S3
28 K40
40 OUT Y3
05 STL S1
17 STL S3
29 LDI X1
41 LDI X1
06 OUT Y2
18 OUT Y6
30 OUT S0
42 OUT S0
07 LDI X1
19 OUT T0
31 LD T1
43 LD X6
08 OUT S0
20 K40
32 SET S5
44 OUT S1
09 LD X7
21 LDI X1
33 STL S5
45 RET
10 SET S2
22 OUT S0
34 OUT Y5
46 END
11 STL S2
23 LD T0
35 LDI X1

5. 调试并运行程序，检查运行结果。
6. 思考与练习
请设计四种顺序动作回路，并编写其相应的PLC程序，调试运行检查。
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