液壓及氣動實驗指導書

工業(yè)大學液壓與氣壓傳動實驗指導書目錄TOC\o"1-2"\h\z\u實驗一液阻特性實驗1實驗二液壓泵性能測試實驗5實驗三溢流閥靜態(tài)特性實驗9實驗四節(jié)流調(diào)速回路性能測試實驗13實驗五氣動程序控制回路設計與調(diào)試17實驗一液阻特性實驗〔必修，綜合性〕一、實驗目的1、通過對標準型小孔液流阻力的實驗，定量地研究孔口的流量—壓力特性，計算出與液阻特性有關的指數(shù)，從而對孔口的液阻特性有比擬深入的理解；2、通過測量油液流過標準型細長孔的壓力損失，深入了解小孔的節(jié)流作用，并分析在實驗條件下的壓力損失數(shù)值的大小，從而建立一種定量的概念；3、掌握測試液阻特性的原理及方法。二、實驗容及方案液壓傳動的主要理論根底是流體力學。油液在系統(tǒng)中流動時，因摩擦和各種不同形式的液流阻力，將引起壓力損失，它關系到確定系統(tǒng)的供油壓力、允許流速、組件、輔助裝置和管道的布局等，對提高效率和防止溫升過高有著重要的意義。另一方面，在液壓傳動中常會遇到油液流經(jīng)小孔和縫隙的情況，而它們的流量計算公式是建立節(jié)流調(diào)速和伺服系統(tǒng)等工作原理的根底，同時也是對液壓組件和相對運動外表進展泄漏估算和分析的根底。本實驗裝置可完成細長孔(1.2，=6)的壓力-流量特性實驗。在液壓系統(tǒng)中，油液流經(jīng)液阻時，流量與壓力損失的關系可以用通用表達式表示為：〔1.1〕——節(jié)流系數(shù)；——節(jié)流口通流面積；——節(jié)流口前后壓差；——與液阻特性有關的指數(shù)。令,則〔1.2〕式中，——液阻；與孔口尺寸、幾何形狀、油液性質(zhì)和流態(tài)有關，在幾何尺寸、油液性質(zhì)、流態(tài)不變時，視為定值。式1.2可以表示為函數(shù)關系：，在函數(shù)圖像中為一條曲線，為了求出指數(shù)，對上式的兩邊取對數(shù)得：〔1.3〕對于一定的液阻，上式為一直線，直線的斜率為。式1.2中的為直線的斜率，即〔1.4〕在實驗中，對一定的液阻，改變通過液阻的流量，可以到達對應的壓力降，測得一定數(shù)量的對應數(shù)據(jù)，描繪直線就可以求得值。實驗證明，對薄壁小孔=0.5；細長小孔=1。三、實驗裝置及原理圖根據(jù)圖1.2自己挑選實驗需要的元件，用帶有快速接體的液壓軟管及專用的實驗導線，按照圖1.2所示連接好液壓系統(tǒng)，并按圖1.3電氣控制圖連好電氣局部電路。注意：接好液壓回路之后，再重新檢查各快速接頭的連接局部是否連接可靠，最后請教師確認無誤后，方可啟動液壓泵。圖1.2油路局部圖1.3電氣控制局部操作指南：回路中1—先導式溢流閥；2—單向節(jié)流閥；3—細長孔；4—二位三通單電磁換向閥；1—泵的出口壓力；3—小孔前的壓力；通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥改變小孔的流量，大流量時用流量計測得，小流量時用量杯測得，并記錄測量時間，用容積法算得單位時間里通過小孔的流量。四、實驗步驟1、關閉節(jié)流閥2，啟動液壓泵，調(diào)溢流閥1，使得泵的出口壓力1為3。2、關緊量杯的放油〔手閥〕口，使電磁換向閥1得電。慢慢翻開節(jié)流閥2，測得此時通過小孔的流量，讀出液阻的進口壓力，出口壓力理論上是0，計算出進口、出口壓力差。3、用節(jié)流閥2從小到大調(diào)節(jié)流閥的開口量，每調(diào)節(jié)一個開口量，記下一組壓力3及流量數(shù)據(jù)，取7到8組數(shù)據(jù)，逐點記錄于表格。五、測試數(shù)據(jù)紀錄表油溫：___________123456783〔〕六、實驗結(jié)果根據(jù)測試結(jié)果，作出壓力——流量特性曲線，并由圖測算出液阻的值，和理論推導值作比擬，分析結(jié)果是否合理？為什么？實驗二液壓泵性能測試實驗〔必修，綜合性〕一、實驗目的1.了解液壓泵的構(gòu)造及主要工作性能；2.掌握泵性能參數(shù)的測試方法。測量反應式限壓變量葉片泵的流量—壓力特性，確定泵的容積效率和總效率；3.增強對液壓泵的工作情況的感性認識，通過實驗對液壓泵工作的振動、噪聲、油壓的脈動、油溫的升高等有所體會。二、實驗容及方案液壓泵的主要性能參數(shù)包括：額定壓力、額定流量、容積效率、總效率、壓力脈動〔振擺〕值等。同時觀察泵的噪聲、溫升、振動等。1、液壓泵的流量—壓力特性：測定液壓泵在不同工作壓力下的實際流量，得出流量—壓力特性曲線。液壓泵因泄漏將造成流量的損失。油液粘度越低，壓力越高，其泄漏損失越大?？蛰d〔零壓〕流量：在實際生產(chǎn)中，泵的理論流量并不是按液壓泵設計時的幾何參數(shù)和運動參數(shù)計算，通常在公稱轉(zhuǎn)速下以空載時的流量代替。本實驗中應在節(jié)流閥2的流通面積為最大的情況下測出泵的空載流量。額定流量：指泵在額定壓力和公稱轉(zhuǎn)速的工作情況下，測出的流量。本裝置中由節(jié)流閥2進展加載。不同工作壓力下的實際流量：不同的工作壓力由節(jié)流閥2確定〔通過改變節(jié)流開口大小改變液流阻力〕，讀出相應壓力下的流量實?！餐ㄟ^流量計直接讀數(shù)〕液壓泵的容積效率：〔〕〔2.1〕3、液壓泵的總效率：〔2.2〕式中：——液壓泵的輸入功率：其中：——直接由功率表讀出；——由根據(jù)電機效率曲線查出〔一般～0.75〕；圖2.1電動機效率曲線——液壓泵的輸出功率：〔2.3〕——液壓泵的輸出壓力；——液壓泵的輸出流量。三、實驗裝置及原理圖根據(jù)圖2.2自己挑選實驗需要的元件，用帶有快速接體的液壓軟管及專用的實驗導線，按照圖2.2所示連接好液壓系統(tǒng)。注意：接好液壓回路之后，再重新檢查各快速接頭的連接局部是否連接可靠，最后請教師確認無誤后，方可啟動液壓泵。圖2.2液壓回路原理圖操作指南：回路中1—先導式溢流閥；2—單向節(jié)流閥；1—泵的出口壓力。旋緊節(jié)流閥2可增大阻尼，逐點旋緊節(jié)流閥2，分別記錄、、；調(diào)閥2，可調(diào)1的壓力；〔1圍：0～6.3〕流量由數(shù)顯流量表讀出，小流量時用量杯測得，功率由數(shù)顯功率表顯示；將測得不同壓力時泵的流量和電機的功率，填入數(shù)據(jù)表格，并繪出特性曲線。四、實驗步驟根據(jù)實驗要求擬定具體實驗步驟。注意：閥1在實驗前應調(diào)到7Mpa。五、測試數(shù)據(jù)紀錄表油溫：___________序號()()()()()12345678六、實驗結(jié)果作出特性曲線,分析所測葉片泵的各項性能。實驗三溢流閥靜態(tài)特性實驗〔必修，綜合性〕一、實驗目的1、深入理解溢流閥的靜態(tài)性能及其測試方法；2、了解溢流閥的卸荷壓力、調(diào)壓圍和啟閉特性。二、實驗容1、溢流閥的調(diào)壓圍及壓力穩(wěn)定性，卸荷壓力〔壓力損失〕及泄漏量的測定。1〕調(diào)壓圍：溢流閥的調(diào)壓圍是其必需保證的穩(wěn)定工作的壓力圍，在這個圍工作時，溢流閥的壓力上升與下降應該平穩(wěn)、靈敏，不得有尖叫聲。2)壓力損失:溢流閥的壓力損失是指溢流閥卸荷時，溢流閥通過額定流量所產(chǎn)生的壓力降。對于先導式溢流閥，將調(diào)壓彈簧完全放松可以實現(xiàn)卸荷；將其遙控口接通油箱，也可實現(xiàn)卸荷。因此溢流閥的壓力損失有兩種：一是完全放松彈簧所具有的壓力損失，簡稱為壓力損失；一是遙控口接油箱所具有的壓力損失，稱為卸荷壓力。壓力損失的大小，一方面決定于卸荷是否徹底，閥口能否自由開啟到達足夠的開度；另一方面取決于閥各油道的通流面積是否寬裕。如果壓力損失小，則可以節(jié)省液壓泵卸荷時的運轉(zhuǎn)功率。3)泄漏量:溢流閥的關閉泄油量是指溢流閥的調(diào)壓旋鈕完全擰緊時，溢流閥在額定壓力下通過閥口的泄油量。當溢流閥作平安閥時，關閉泄油量是一個重要的指標。2、溢流閥的啟閉特性溢流閥的啟閉特性是指溢流閥控制的壓力和溢流流量之間的變化特性，包括開啟特性和閉合特性兩個特性。閉合壓力：將被測試的溢流閥調(diào)到額定壓力6.3MPa，且系統(tǒng)供油量為試驗流量時，調(diào)節(jié)溢流閥1，使系統(tǒng)卸荷，當通過被測閥2的溢流量為額定流量〔試驗流量〕的1%時，系統(tǒng)的壓力為該閥的閉合壓力。不得小于規(guī)定值〔5.0〕。開啟壓力：調(diào)節(jié)溢流閥1，是系統(tǒng)壓力逐漸升高，當通過被測溢流閥2的流量為額定流量〔試驗流量〕的1%時，系統(tǒng)的壓力為該閥的開啟壓力，不得小于規(guī)定值〔5.3〕。三、實驗裝置及原理圖根據(jù)圖3.1自己挑選實驗需要的元件，用帶有快速接頭的液壓軟管，根據(jù)圖3.1組成液壓回路；并按圖3.2電氣控制圖連好電氣局部電路。注意：接好的液壓回路之后，再重新檢查各快速接頭的連接局部是否連接可靠，最后請教師確認無誤后，方可啟動液壓泵。圖3.1液壓回路原理圖圖3.2電氣控制局部圖四、實驗步驟首先關閉溢流閥2，并使電磁換向閥3、4處于斷電狀態(tài)，啟動液壓泵，調(diào)節(jié)溢流閥1，使系統(tǒng)升壓，觀測壓力表P1使之到達7，然后使電磁換向閥4得電，調(diào)節(jié)被測試溢流閥2的調(diào)壓手輪，使壓力1到達6.3，測出此時泵的流量，作為額定流量。1、調(diào)壓圍調(diào)節(jié)被測溢流閥2的調(diào)壓手輪從全開到全閉，再從全閉到全開，通過壓力表P1，觀察壓力的上升與下降情況，是否平穩(wěn)，并測量其調(diào)壓圍，反復實驗不少于3次。2、啟閉特性調(diào)節(jié)被測試的溢流閥2至額定壓力6.3。此時鎖定溢流閥2的調(diào)壓手柄。放松溢流閥1，使系統(tǒng)分10級左右降壓分別記下被測閥14在相應壓力下的溢流量，〔小流量時用量杯量〕，直到溢流量減小到試驗流量的1%時，此時的壓力表1的示數(shù)即為閉合壓力。繼續(xù)分級降壓，記錄相應壓力下的溢流量，直到被測閥2停頓溢流時為止。反向調(diào)節(jié)溢流閥1，從被測試閥2不溢流開場，使系統(tǒng)分級升壓，當被測試閥14的溢流量到達試驗流量的1%時，此時的壓力1示數(shù)即為開啟壓力，再繼續(xù)分十級左右調(diào)節(jié)溢流閥1升壓，一直升到6.3，記下相應壓力值下的溢流量。3、溢流閥的壓力損失和泄漏量1〕卸荷壓力將電磁閥3、4斷電，調(diào)節(jié)溢流閥1的壓力1至7，使電磁換向閥4得電，調(diào)節(jié)被測試溢流閥2至調(diào)壓圍的最高值6.3，這時，使電磁換向閥3得電，即被測試溢流閥的遙控口接油箱，壓力表1的值即為卸荷壓力。2〕壓力損失將所有的電磁閥斷電，調(diào)節(jié)溢流閥1的壓力1至7，在試驗流量下，調(diào)節(jié)被測試溢流閥2的調(diào)壓手輪至全開，壓力表1的值即為壓力損失。注意：溢流閥1逐點加壓、降壓時不允許來回微調(diào)！；輸入量杯流量過多時，及時使Z2失電，以免油溢出量杯，大流量時用流量計測得。五、數(shù)據(jù)記錄及實驗結(jié)果1、被試閥的調(diào)壓圍：；油溫：___________卸荷壓力：；壓力損失：___________；泄漏量：。序號12345678910111213141()2、繪制溢流閥的啟閉特性曲線。思考：研究溢流閥的啟閉特性有什么意義？啟閉性能的好壞對使用性能有什么影響？3、按實驗規(guī)，溢流閥額定流量的1所對應的壓力為溢流閥的開啟壓力或閉合壓力，開啟壓力/額定壓力開啟比。閉合壓力/額定壓力閉合比。則被試閥：開啟壓力閉合壓力開啟比閉合比實驗四節(jié)流調(diào)速回路性能測試實驗〔必修，綜合性〕一、實驗目的1、通過實驗熟練掌握液壓系統(tǒng)中廣泛采用的速度控制回路——節(jié)流調(diào)速回路的組成和工作原理；2、通過對節(jié)流閥的進油口節(jié)流調(diào)速回路的實驗，得出它們的調(diào)速回路特性曲線，并分析它們的調(diào)速性能〔只作速度——負載特性〕；3、通過對節(jié)流閥和調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路的比照實驗，分析比擬它們的調(diào)速性能〔只作速度——負載特性〕。二、實驗容1、節(jié)流閥進口節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速性能；2、調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速性能。三、實驗裝置及原理將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵和液壓缸之間，用它來控制進入液壓缸的流量，從而到達調(diào)速的目的，稱為進油路節(jié)流調(diào)速回路。通過改變流量控制閥閥口的開度，即通流面積來調(diào)節(jié)和控制流入或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運動速度。流量閥采用節(jié)流閥或調(diào)速閥則其調(diào)速性能不同；同一種流量閥采用不同方式則其調(diào)速性能也不同。圖4.1進油口節(jié)流調(diào)速回路原理圖圖4.2電氣控制局部回路中1—先導式溢流閥；2—三位四通雙電磁換向閥；3—單向節(jié)流閥；4—單向閥；5—先導式溢流閥；6—工作缸；7—加載缸；—壓力表，—壓力表。在進油路節(jié)流調(diào)速回路中，當液壓缸處于穩(wěn)定工作狀態(tài)下時，其活塞運動速度為：〔4.1〕流經(jīng)閥口的流量為：〔4.2〕式中：—節(jié)流閥的流量系數(shù)；—節(jié)流閥的開口面積；—節(jié)流指數(shù)；—作用于節(jié)流閥兩端的壓差。活塞上的受力平衡方程為：〔4.3〕所以，有〔4.4〕四、實驗步驟操作指南：1、工作缸活塞桿的速度：用長刻度尺測量行程，直接用秒表測量時間t。，,，。2、負載：采用液壓缸加載，加載缸與工作缸同心而對頂加載，調(diào)節(jié)加載缸工作腔的油壓大小即可獲得不同的負載值。3、油溫和各處壓力值：由溫度計和壓力表讀出。實驗步驟：1、關閉節(jié)流閥3，啟動液壓泵，調(diào)節(jié)溢流閥1，使得的出口壓力為4；2、完全翻開閥5，調(diào)節(jié)節(jié)流閥3為一定的開口量，使工作缸活塞運行速度適中。逐次調(diào)緊加載閥5，同時測出相應的工作活塞桿的速度及有關測點的壓力值。3、可以變換不同的節(jié)流閥3開度，按照以上步驟作出不同的速度——負載特性曲線組。4、用調(diào)速閥代替節(jié)流閥重復上述實驗。五、數(shù)據(jù)記錄及實驗結(jié)果=41234567節(jié)流閥〔大〕節(jié)流閥〔中〕節(jié)流閥〔小〕調(diào)速閥〔大〕調(diào)速閥〔中〕調(diào)速閥〔小〕六、實驗結(jié)果以速度為縱坐標，以負載為橫坐標，分別作出節(jié)流閥和調(diào)速閥的三組速度——負載特性曲線。并比擬兩種節(jié)流調(diào)速回路速度——負載特性曲線的不同。七、思考題1、先導式溢流閥1的作用有哪些？2、單向閥4的作用是什么？實驗五氣動程序控制回路設計與調(diào)試——模擬加熱爐門的行程控制〔必修，設計性〕一、實驗目的1、使學生了解和掌握根本氣動控制系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成局部的原理；2、了解常用氣動控制元件的構(gòu)造及性能，掌握單向節(jié)流閥的構(gòu)造及工作原理，掌握氣源裝置及氣動三聯(lián)件的工作原理和主要作用。3、學習和掌握電控回路的設計和搭接方法，學習和掌握電控閥、氣控閥的原理及PLC控制在系統(tǒng)中的應用方法。4、培養(yǎng)設計、安裝、聯(lián)接和調(diào)試氣動回路的實踐能力。二、加熱爐門的行程控制要求1.利用氣壓傳動控制，設計、組裝、調(diào)試氣動回路，模擬加熱爐門的開閉動作。當需要開啟爐門時，按下“開啟〞按鈕使爐門翻開；當?shù)竭_指定位置時，翻開動作停頓；當需要關閉爐門時，按下“關閉〞按鈕使爐門關閉。2.為使加熱爐的溫度不發(fā)生大的變化，根據(jù)被加熱物體尺寸的大小，應使爐門可以停頓在任意的開度上。3.為了保證具有中間停頓的機能，所以使用不漏氣的中位封閉式三位換向閥。三位換向閥根據(jù)限位開關的位置進展換向，氣缸的活塞進展伸縮，從而通過滑輪拉動爐門上升或爐門靠重力下降，以到達要求的適宜位置。圖5.1爐門工作原理圖三、實驗要求掌握氣壓傳動控制，設計、組裝、調(diào)試氣動回路的方法，模擬加熱爐門的開閉動作。設計氣動回路，畫出氣動回路圖。按設計方案，選擇氣動元件，搭建氣動回路，模擬改變限位開關的位置時，加熱爐門上升或下降的動作。方案一：采用PLC控制。流程方框圖爐門關閉爐門停頓開啟爐門關閉爐門停頓開啟爐門開場開啟按下觸發(fā)按下“翻開〞按鈕限位開關“關閉〞按鈕四、實驗設備及器材1、PLC控制的氣動實驗臺2、可選用的元器件清單：雙作用氣缸單作用氣缸旋轉(zhuǎn)缸節(jié)流閥單向閥三聯(lián)件或門型梭閥快速排氣閥手控閥機控閥減壓閥順序閥單〔雙〕氣控換向閥單〔雙〕電磁換向閥氣容氣泵PLC及輸入輸出單元繼電器單元五、實