液压与气压传动实验精编版

液压与气压传动实验精
编版
MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
液压与气压传动实验
实验一油泵性能
一、实验目的
1、通过实验了解油泵的主要技术性能，测定油泵的流量特性、容积效率和总效率。

2.、掌握小功率油泵的测试方法。

3、产生对油泵工作状态的感性认识，如振动、噪声、油压脉动和油温变化等。

二、实验内容
1、油泵的流量特性
油泵运转后输出一定的流量以满足液压系统工作的需要。

由于油泵的内泄漏，从而产生一定的流量损失。

油泵的泄漏量是随油泵的工作压力的增高而增大的，油泵的实际流量是随压力的变化而变化的。

因此需要测定油泵在不同工作压力下的实际流量，即得出油泵的流量特性曲线Q＝ f(P)．
2、油泵的容积效率
油泵的容积效率，是指它的实际流量Q与理论流量Q
之比，即：
式中：Q
可通过油泵的转速和油泵的结构参数计算。

对于双作用叶片泵：
R、r 分别为定子圆弧部分的长短半径
b 为叶片宽度
θ为叶片的倾角
S 为叶片厚度
Z 为叶片数
n 油泵转速
在实验中，为便于计算，用油泵工作压力为零时的实际流量Q
k
（空载流量）来
代替理论流量Q
，所以
由于油泵的实际流量Q随工作压力变化而变化，而理论流量Q
0(或空载流量Q
k
)
不随压力产生变化，所以容积效率也是随油泵工作压力变化的一条曲线。

通常所说的油泵容积效率是指油泵在额定工作压力下的容积效率。

3、油泵的总效塞
油泵的总效率 是指油泵实际输出功率N c与输入功率N R之比即
式中：N
c =
60
1
·P·Q(kw)，
P——油泵工作压力(MPa)，Q——油泵实际流量(L／min)；N
R
——104.7M·n(kw)，M——电机输出扭矩(N·m)，n——电机转速(r·p·m)。

由预先测出的电机输入功率N dR 与电机总效率d η的关系曲线(见图1-1)，用三相电功率表测出油泵在不同工作压力下电机的输入功率dR N ，然后根据电机效率曲线查出电机总效率d η，就可以计算出电机输出功率dc N ，这也就是油泵的输入功率N R 。

即
N R = N dc = N dR ·d η
所以
电机效率曲线如图1—1
图1—1 电机效率曲线
三、实验装置和作用
液压原理图见图1—2中油泵性能实验部分。

图1-2 节流调速性能、油泵性能与溢流阀静动态实验液压原理图 油泵18动力源，节流阀10外负载，溢流阀11调节油泵18的出口压力;
压力表12指示油泵18的出口压力;
流量计指示油泵流出流量的容积(10L ／r)，秒表配合流量计测定流量。

四、实验步骤
在本实验中，可测得油泵的三个主要指标：油泵的流量特性、容积效率和总效率。

1、空载起动油泵在其运转一段时间后，当油温不再上升时，便可进行实验。

2、将节流阀10关闭，调节溢流阀11使压力表值为5MPa ，此时，用锁母锁紧溢流阀11的调节旋钮。

3、调节节流阀10，使油泵出口压力从4MPa 开始，每减少压力为一个测点，共测8个测点，第8个测点压力为，分别记下每个测点的压力、流过一定容积油液的时间和电功率．此过程为减载过程。

4、调节节流阀10的开度为最大，测流量，此流量即为油泵的空载流量(此时压力可能不为零，为什么?)
5、调节节流阀10，使压力从到4MPa ，方法同实验步骤3。

此过程为加载过程。

6、实验完毕，溢流阀全部打开，压力表开关置“0”位，停车。

注意：实验步骤3和5的数据取平均值，即为所测得数据。

五、实验数据和曲线
1、实验数据填入表1—1。

2、特性曲线。

画出油泵的流量特性曲线，及v η～P 和η～P 的关系曲线。

(三条曲线可以画在同一张方格纸上) 六、分析和讨论实验结果
1、油泵的流量特性说明什么问题?
2、分析总效率曲线的变化趋势，说明总效率在什么范围内为较高，这在实际应用过程中有什么意义?
V ——空载流量(L)，
t k ——测定该空载流量所用的时间(sec)。

表1-1 油温t = (℃)
1、溢流阀11在实验中起什么作用?
2、实验中节流阀10为什么能够给被测油泵加载?
(提示：可用流量公式Q = k ·A ·2
1p ∆来分析，k ——节流阀的流量系数， A ——截流面积，p ∆——节流阀前后压力差。

)
实验二 溢流阀性能
一、实验目的
1、通过实验加深理解溢流阀的启闭特性和调压偏差。

2、对溢流阀的动态特性取得感性认识，如压力超调量等。

3、测定溢流阀的压力损失和关闭泄漏量。

二、实验内容
1、溢流阀的启闭特性和调压偏差
溢流阀调定压力P t 后，在系统压力将要达到调定压力P t 时，溢流阀就已经开启，我们称溢流阀刚刚开启时的压力为溢流阀的开启压力，用P k 表示。

调压偏差∆P 是指调定压力P t 与开启压力P k 之差，即
实验时，当被测阀通过试验流量为理论流量的1％溢流量时的系统压力值为开启压力P k ，而调压偏差∆P 与调定压力P t 之比称为调压偏差率ϕ，即
2、溢流阀的动态特性
溢流量突然变化时，溢流阀所控的压力随时间变化的过渡过程，如图2-I 。

图2-1 溢流阀的动态特性(阶跃响应)曲线
①压力回升时间1t ∆是从开始升压至调定压力P t 稳定时的时间。

②卸荷时间△t 2是从调定压力P t 开始卸荷至压力稳定的时间。

③压力超调量c p ∆是最大峰值压力m ax P 与调定压力P t 之差。

即 而压力超调量c P ∆与调定压力P t 之比为压力超调率σ，即
3、溢流阀的性能指标
压力损失：溢流阀调压旋钮在全开位置时的压力值。

卸荷压力：溢流阀远控口接油箱时的压力值。

关闭泄漏量：溢流阀调压旋钮拧紧时，在额定压力下，通过溢流阀的溢流量。

压力振摆：额定压力下，一定的持续压力波动叫压力振摆。

压力偏移：额定压力下，在一分钟内的压力变化量叫压力偏移。

三、实验原理与器材
液压原理图见图1-2中溢流阀性能实验部分． 油泵18动力源；
溢流阀11调节实验回路压力； 溢流阀14被测阀；
换向阀13换接被测阀3的油路并提供阶跃信号； 换向阀15用于流量计或量筒的选择，
换向阀16使溢流阀卸荷，并提供阶跃信号；
流量计或量筒用于测定通过流量阀的流过的容积，
秒表配合流量计或量筒测定流量。

图BPR-2／100分流及附加电
Y6D—3A型动态电阻应变仪一台；
SCl6型光线示波器一台；
SBE-20A型二踪示波器(或通用示波器)一台；
614B型电子交流稳压电源一台；
FF3型分流及附加电阻箱一台；
直流稳压电源一台；
四、实验步骤
1、溢流阀的启闭特性和调压偏差
①空载起动，关闭节流阀10，使换向阀17处于中位位置。

②换向阀13的电磁铁在“I”位置，关闭溢流阀11，调节溢流阀14，使测压。

点12—2的压力为4MPa，此压力为调定压力P
t。

③用流量计和秒表测定流量，此流量为被测阀的额定流量Q
n
④调节溢流阀11使压力下降，同时注意流量计指针，当流量计指针走动非常慢时(几乎看不出走动时使换向阀15的电磁铁在“I”值，再继续调节溢流阀11使
的1％压力下降，当溢流量为较小时，用量筒和秒表测定流量，当流量为额定量Q
n。

时，此时压力为溢流阀的开启压力P
k
⑤P
为第一测点，每升高压力为一个测点，升到4MPa，记下每个测点的压力和k
流量 (大流量时用流量计，小流量时用量筒)此过程为开启过程。

用⑤的方法，记下每个测点的压力和流量，此过程为关
⑥压力从4MPa降到P
k
闭过程。

2、溢流阀的动态特性
①按图2—2所示，连接好测试仪器的电气线路，选择振子型号，(选择方法参见《光线示波器使用说明书》等有关书籍)。

②用BPR压力传感器组成半桥，平衡动态应变仪的一个通道。

③启动光线示波器，预热后起辉，调节光点位置，用压力校验泵和压力传感器给出标准应变信号，在感光纸上记下零压基准线和3、4、5、6MPa的准线。

④换向阀13在“I”位，关闭溢流阀11，调节被测阀14使压力为4MPa，将换向阀16在“I”位(通电)使主油路卸荷，准备好记录仪器，进行拍摄动态特性曲线，按下光线示波器拍摄按钮，将换向阀16置“0”位(断电)，主油路升压，接着迅速将阀16置“I”位，主油路卸荷拍摄完毕，取下记录纸，进行二次曝光，即得溢流阀的动态特性曲线。

⑤溢流阀11调至5MPa，压力表开关置“I”位，换向阀13置“I”位调节被测阀14压力为4MPa，换向阀13置“0”位，准备好记录仪器，进行拍摄动态特性曲线。

将换向阀13置“I”位，主油路升压，再速使阀13置“0”位，主油路卸压，拍摄完毕，取下记录纸，进行二次曝光，即得溢流阀的动态特性曲线。

④和⑤是在两种实验情况下的特性曲线。

3、溢流阀的其它性能指标
①旋开被测溢流阀14的调压旋钮的开度为最大，记下测点12—2的力值，即压力损失。

②调节溢流阀14，使测压点12—2压力大于，换向阀16置“I”位，记下测压点12—2的压力值，即卸荷压力。

③调节溢流阀11使测压点12—1的压力为5Mpa，拧紧溢流阀14的调压旋钮，使换向13、15都置“I”位，用量筒和秒表测得流量，即关闭卸漏量。

④换向阀13置“I”位，溢流阀14全部打开，关闭溢流阀11，调节溢流阀14，使测压点12—1的压力值为5MPa，记下压力振动幅值的一半，即压力振摆。

⑤实验方法同上，记下一分钟压力变化量，即压力偏移，
五、实验数据和曲线
调压偏差=-=∆k t P P P (MPa) 调压偏差率=ϕ ％
差率（注意：开启与关闭两条特性曲线通常不重合）。

2溢流阀的动态特性 1、溢流阀的启闭特性对系统工作性能有何影响？
2、在同一溢流量下，为何开启过程的压力大于关闭过程的压力？（或者说为什么开启过程的特性曲线与关闭过程的特性曲线不重合？提示：从阀芯摩擦力方面分析。

）
3、溢流阀的动态特性指标对液压系统工作有何意义？
4、与要求的技术指标（见下表2—4）相比较，说明该溢流阀的性能如何？ 表2—4 溢流阀的技术指标要求：
实验三 节流调速回路性能
一、实验目的
1、通过实验深入了解三种节流阀节流调速回路的性能差别。

2、加深理解节流阀与调速阀的节流调速回
路的性能差别。

二、实验内容和原理
1、进油路节流阀调速回路
如图3—1在进油路节流阀调速回路中 工作油缸的活塞受力平衡方程式： 式中：
P 3——工作油缸无杆腔压力
（MPa ）；
P 5——加载油缸有杆腔压力
（MPa ）；
A 1——工作油缸（或加载油缸）无杆腔有效面积（cm 2）; (注：工作油缸与加载油缸结构尺寸相同)； R ——工作油缸和加载油缸的摩擦力之和（N ） 进油路节流阀的前后压差P ∆
式中：P A ——油泵出口压力（或溢流阀调定压力）。

通过节流阀进入油缸的流量Q 式中：K ——流量系数；
A ——节流阀的有效节流面积（cm 2）； m ——压力指数，节流口为薄壁口时m=。

所以工作油缸活塞运动的速度v ：
式中：K 、A 1、R 、m 都为定常值。

A 在节流阀调定后也不变化。

所以只要P 5变化即负载变化时，工作油缸活塞运动的速度就随之变化，即此速度是负载压力的单值函数。

因此，通过改变负载压力，即可得到进油路节流阀调速回路的速度负载特性。

2、回油路节流阀调速回路
如图3—2在回油路节流阀调速回路中，工作油缸的活塞受力平衡方程式：
R A P A P A P ++=152413···
式中：P 4——工作油缸有杆腔压力（MPa ）； A 2——工作油缸有杆腔有效面积（cm 2
）； 其余同前。

回油路节流阀前后压差P ∆： 通过节流阀的流量Q ：
所以，工作缸活塞运动速度v ： 与实验1相同
3、旁油路节流阀调速回路
如图3—3在旁油路节流阀速回路中，工作油缸活塞受力平衡方程式：
P 3·A 1=P s ·A 1+R
油路节流阀前后压差P ∆：
通过节流阀流回油箱的流量Q ∆：
3—1进油路节流阀调速回路
P 5·A 1 P 4
进入工作油缸的流量Q ：
式中：Q
——油泵额定流量。

B
所以工作缸活塞运动速度v：
当采用定量泵时为常量，所以可以得到与实验1相同的结论：式中的Q
B
4、进油路调速阀调速回路
如图3—4在负载变化时，虽然加在调速阀两端的压差变化，但由于调速阀中减压阀的作用，使通过的流量不变，所以活塞的运动速度不随负载的变化而产生变化。

所以
三、实验装置和作用
液压原理图见图1—2中节流调速回路性能部分。

1、系统工作部分：
油泵1：动力源；
溢流阀2：调定油泵出口压力；
换向阀3：给工作缸换接油路；
节流阀7、8、9进油路、回油路、旁油路三种调速回路的节流阀；
调速阀6：进油路调速回路的调速阀；
压力表4、5指示油泵出口压力，节流阀前后压力和调速阀前后压力值；
秒表：记录工作油缸在一定行程的时间；
油缸；19执行机构。

2．加载部分：
油泵18：动力源；
溢流阀11：调定油泵18出口压力；
换向阀17：换接加载缸油路；
油缸20：油缸19的外负载(模拟负载)；
压力表12：指示油泵18的出口压力。

四、实验步骤
1、进油路节流阀调速回路
①空载起动，待油温不再上升时开始实验。

②关闭调速阀6，节流阀9，全部打开节流阀8，组成进油路节流阀调速回路。

③调节溢流阀2使测压点4-1的压力值为3MPa，换向阀17置右位，调节溢流
阀11使测压点12—1的压力值为。

④转动压力表开关使压力表的测压点为4—3、5—2、12—3，调节节流阀7为小开度。

⑤换向阀3置左位，用秒表记下工作缸活塞运动一定行程L所需时间t，同时
记下活塞运动过程中压力表4、5、12的压力值，换向阀3置右位，回程。

⑥加载压力每隔为一个测点，到共五个测点，重复上述步骤。

⑦改变节流阀7为中开度和大开度，各重复上述步骤一次。

2、回油路节流阀调速回路：
①关闭调速阀6、节流阀9、全部打开节流阀7，组成回油路节流阀调速回路。

②改变节流阀8的开度为小开度、中开度和大开度三种。

③各压力表测压点为4—3，5—3,12—3，其余同实验1。

3、旁油路节流阀调速回路
①关闭调速阀6，全部打开节流阀7和8，组成旁油路节流阀调速回路：
②改变节流阀9的开度为小开度、中开度和大开度三种。

③各压力表测压点为5—2(5—3)、12—3，其余同实验1。

4、进油路调速阀调速回路
①关闭节流阀7、9，全部打开节流阀8，组成进油路调速阀调速回路： ②改变调速阀6的开度为小开度、中开度和大开度三种。

③各压力表测压点为4—3(4—2)，5—2，12—3，其余同实验1。

五、实验数据和曲线
1、进油路节流阀调速回路
①将实验数据填入表3—1 ②特性曲线：
在方格纸上画出速度负载特性曲线v = f(P 5)。

系统压力P A = 4Mpa ； 活塞行程L = 200mm 。

表3—1 油温τ= （C 0）
①将实验数据填入表3—2中。

②特性曲线：
画出速度负载特性曲线V=f(P 5)在方格纸上。

系统压力P A =4MPa ，活塞行程L=200mm 。

表3—2 油温τ= （C ）
①将实验数据填入表3—3中
②特性曲线：
）。

在方格纸画出速度负载曲线v=f（P
5
=4MPa，活塞行程L=200mm。

系统压力P
A
表3—3 油温 = （C0）
①将实验数据填入表3—4中。

②特性曲线
在方格纸上画出速度负载曲线。

=4MPa，活塞行程L=200mm。

系统压力P
A
表3—4 油温 = （C0）
1、分析三种节流阀调速回路的性能
(提示：从不同开度和不同负载情况下分析系统运动平稳性。

)
2、比较节流阀和调速阀的调速性能的差别，说明两种阀性能差别的原因，并说明在负载压力接近系统工作压力时，速度迅速下降的原因。

七、思考题
1、在本实验中要获得同样的运动速度，进回油节流阀调速回路中节流阀的开度谁大谁小?为什么?
2、能否通过实验曲线说明：旁油路节流阀调速回路的调速范围小?(提示：曲线斜度较大时，运动平稳性较差)。