液压元件实验指导书

专业基础实验三

流体力学与液压传动实验指导书

年级_____________

班级_____________

姓名_____________

学号_____________

实验小组号_____________

实验日期_____________

同济大学机械工程学院

机械工程综合实验中心

2014 . 9

目录

前言--------------------------------------------------------------------------------------------------1注意事项--------------------------------------------------------- --------------------------------2一、装拆实验

实验一：CB—B齿轮泵的装拆实验--------------------------------------------------------3实验二：CB—H齿轮泵的装拆实习--------------------------------------------------------- --4 实验三：DTB型叶片泵的装拆实习------------------------------------------------------------5实验四：CY14—1型向轴柱塞泵的装拆实习----------------------------------------------6实验五：中压，高压先导式溢流阀的装拆实习------------------------------------------7

二、液压元件性能实验

实验六：液压泵性能实验-------------------------------------------------------------------------8试验七：溢流阀静态性能实验---------------------------------------------------------15 实验八：节流调速特性实验---------------------------------------------------------------------22

前言

液压传动实验是学习液压传动课程的一个重要组成环节，可以帮助同学加深理解液压传动的基本概念，巩固课堂上所学的理论知识，学到一些基本的试验方法。培养同学使用、分析和解决工程实际问题的能力。为了提高实验教学效果和实验效率，根据液压传动实验要求，同学们必须做到如下几点：1．实验前应在熟悉和掌握课堂内容基础上，认真阅读实验指导书，了解所做实验的目的、内容、步骤和实验报告要求。

2．实验时要严肃认真，抓紧时间，对实验中出现的各种现象要认真观察、分析，可在实验报告中加以分析说明。

3．实验中要遵守纪律，不是本次实验内容的设备、仪器、按钮等，不得随便操作，实验后应使设备处于正常关闭状态，切断电源，做好必要的维护保养工作。

4．实验结束后，应整理恢复实验装置，填好实验数据，经指导教师同意后方可离开实验室。实验数据处理和作图要独立完成，并书面回答思考题。实验报告按时交教师批阅。

本实验指导书作为《专业基础实验二》---液压传动实验课程的实验指导用书。也可作为《流体力学与液压传动》课程的实验指导用书。作为液压传动实验课程，须单独进行成绩考核。

该实验指导书由牟吉平、严继东二同志编写，主要得到了温州巨林教具仪器厂的大力支持，在此表示万分的感谢。本指导书如有错误之处，欢迎批评指正。

注意事项

⒈因实验元器件结构和用材的特殊性，在实验的过程中务必注意稳拿轻放防止碰撞；对实验的回路确认安装稳妥无误后才能开机实验。

⒉做实验之前必须熟悉元器件的工作原理，掌握快速组合的方法，绝对禁止强行拆卸，不能强行旋、扭各种元件的手柄，以免造成人为损坏。

⒊实验中的行程开关为感应式，开关头部距离感应金属约4mm之内即可感应信号。

⒋严禁带负载启动（要将溢流阀旋松），以免造成安全事故。

⒌学生做实验时，系统压力不得超过规定压力7.5MPa。

⒍学生做实验之前一定要了解本实验系统的操作规程，在实验老师的指导下进行，切勿盲目进行实验。

⒎学生实验过程中，发现回路中任何一处有问题时，应立即切断泵站电源，并向指导老师汇报情况，只有当回路释压后才能重新进行实验。

⒏实验完毕后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保养和实验台的清洁。

一、装拆实验

实验一 CB—B齿轮泵的装拆实习

一、型号及主要参数：

CB—B齿轮泵，额定压力P H =2.5MP a,额定流量Q H =25 l/min,额定转速n H=1450 r·p·m。

二、装拆要点：

１．了解ＣＢ—Ｂ低压齿轮泵的工作原理；

２．了解消除团油的方法；

３．体会限制齿轮泵压力提高的主要因素。

三、思考题：

１．根据外形及内部结构，如何确定齿轮泵的转向和进出油口（附图说明）？

２．齿轮泵可变密封容积由哪几个零件组成，描述油液从吸油缸至压油腔的路径。

３．齿轮泵有几条内泄漏渠道，油液泄向何处？哪个部位泄漏量最大？为减少内泄漏，在结构上可采取哪些措施？

４．齿轮泵壳体二端面上的环槽起什么作用？

５．ＣＢ—Ｂ泵的径向力是怎样产生的？常采用什么措施来减小齿轮轴承上承受的径向力？６．齿轮泵为什么产生困油现象？困油现象又何危害？如何消除困油现象？

７．齿轮泵出现外泄漏常发生在什么部位，其主要原因是什么？

实验二ＣＢ—Ｈ齿轮泵的装拆实验

一、型号及主要参数：

CB—H8OC—FL，额定压力P H =14MP a,额定流量Q H =76～80 l/min,额定转速n H=1800 r·p·m。

二、装拆要点：

1．了解CB—H齿轮泵端面补偿的工作原理；

2．了解CB—H齿轮泵减小径向力的方法。

三、思考题：

1．提高齿轮泵的压力，关键问题在哪里？

2．该泵与CB—B泵相比，高压区和低压区的压力分布情况有何区别？

3．为提高泵的寿命，该泵是如何改善轴承所受的径向力情况的？

4．该泵内的卸压片有什么作用？

5．CB—H泵采用什么办法解决困油问题？采用的结构有何特点？

6．为提高工作压力，该泵与CB齿轮泵比较，在哪些方面作了改变？

实验三 YB 型叶片泵的装拆实习

一、型号及主要参数：

DTB 型叶片泵、额定压力P H =21MP a,理论排量H =10ml/r ,额定转速n H =960 r ·p ·m 。

二、装拆要点：

1.了解叶片泵的基本结构和工作原理；

2．试分析该泵叶片在高压区和低压区的受力状况； 3．了解单作用，双作用叶片泵的特点。

三、思考题：

1．该泵的可变密封容积由哪几个零件组成？请介绍其工作原理（简图表示）。 2．定子内曲线由哪几种曲线组成？请介绍两种过渡曲线，说明它们各自的优、缺点？

3．配流盘上环形槽起什么作用？

4．该泵转子上按放的叶片是径向放置的吗？为什么（叶片是前倾或后倾）？与DTB 型叶片泵有仕么区别？

5．为何要在配流盘压油窗口边缘开三角沟槽？

6．用游标卡尺等测量仪器量出泵计算看流量的有关数据，并根据下列公式计算该泵的理论平均流量（考虑叶片厚度的影响）

Q P = 2·b[π(R 2

-r 2

)- R-r

cos θ·S ·z p ]·n p ·η

▽p

该泵容积效率η

▽p

=0.9,比较YB 型叶片泵的按放倾角θ

一般取为130

。

7．提高泵的转速可提高泵的流量，但实际上泵的转速不能无限制升高，为什么？为何又规定泵的转速必须大于500转/分？尤其是双作用叶片泵，为什么？

实验四 CY14—1型向轴柱塞泵的装拆实习

一、型号及主要参数：

2.5CY14—1型轴向柱塞泵，额定压力P H =31.5MP a,理论排量q H =2.5ml/r, 额定转速n H=1500 r·p·m。

二、装拆要点：

1．了解轴向柱塞泵可变密封容积的形成；

2．了解轴向柱塞泵变量原理及变量机构；

3．了解配油盘的结构和各孔的作用；

4．了解轴向柱塞泵滑履静压支承原理。

三、思考题：

1．该柱塞泵由哪些零部件组成？其配油盘上盲孔有什么作用？

2．转子如何支承在壳体上，大轴承主要起什么作用？

3．配油盘和斜盘的相对位置如何确定？在安装时，配油盘从正确位置上转过900，其后果如何？4．该泵是如何实现吸压油过程（用简图说明）？

5．为调节泵的流量，在手动改变斜盘倾角时，应注意什么？为什么？

6．柱塞泵中，滑靴与球头的小孔有什么作用？若小孔阻塞或变大，有什么影响？

7．柱塞泵的内漏、外漏部位在哪里？

8．试比较齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的性能特点。

实验五中压、高压先导式溢流阀的装拆实习

一、型号及主要参数：

Y—63中压先导式溢流阀，额定压力P H =6.3MP a,额定流量Q H =63 l/min；

YF—B20H4—S高压先导式溢流阀，额定压力P H =32MP a,额定流量Q H =100 l/min；

二、装拆要点：

1．了解先导式溢流阀的结构特点，掌握它的工作原理；

2．理解在高压大流量系统中为什么必须采用先导式溢流阀；

装拆YF高压溢流阀和Y—63中压溢流阀。

三、思考题：

1．简述Y型溢流阀的工作原理

2.试描述Y型，YF型溢流阀在结构上的区别。为什么Y型的工作压力低于YF型？

3．先导式溢流阀远程控制口有什么作用？如果溢流阀进出油口接反了，会出现什么情况？4．主阀芯上的小孔和圆周方向的沟槽各起什么作用？主阀上小孔过大或堵塞，阀的工作性能有何变化？

5．如果将Y—63型中压溢流阀改为自控顺序阀，在阀的结构（即通道）上要做哪些改动，（从顺序阀和溢流阀之间的差异着手）？

6.如何利用先导式溢流阀给液压系统卸荷？卸荷的意义？

7.从工作原理和结构特点上，试比较直动式和先导式溢流阀的性能特点。

二、液压元件性能实验

实验六 液压泵性能实验

一、实验目的

了解液压泵的主要性能，熟悉实验设备和实验方法，测绘液压泵的性能曲线，掌握液压泵的工作特性。 二、实验内容

（1）测试液压泵的输出流量——负载特性； （2）测试液压泵的容积效率——负载特性； （3）测试液压泵的机械效率——负载特性；

（4）测试液压泵的总效率——负载特性；功率——负载特性； 三、实验要求

复习课文中有关液压泵的结构、工作原理：复习液压泵扭矩、功率、效率的计算，并做好实验报告的预习。 四、实验器材

YZ-02型液压综合教学实验台 1台 泵站 1台 节流阀 1个 流量传感器 1个 溢流阀 1个 油管、压力表先导式溢流阀 若干 （或QCS003实验台及相关仪器）

五、实验基本原理及方法

1. 液压泵的流量——压力特性

测定液压泵在不同工作压力下的实际输出流量，得出流量——压力特性曲线()p f q q =。 实验原理见图一。

实验中，压力由压力表12直接读出，各种压力时的流量由流量计4直接读出。实验中可使溢流阀11作为安全阀使用，调节其压力值为7.0～7.5MPa ，用节流阀10调节泵出口工作压力的大小，由流量计测得液压泵在不同压力下的实际输出流量，直到节流阀调小使液压泵出口压力达到额定压力6.0MPa 为止。给定不同的出口压力，测出对应的输出流量，即可得出该泵的()p f q q =。

2. 液压泵的容积效率——压力特性

测定液压泵在不同工作压力下，它的容积效率——压力的变化特性()p f V V =η。 因为：()

0)

()()(q q q q V 空载流量输出流量理论流量输出流量理=

=

η

所以：理q q

V =η 由于：)(p f q q = 则：)()(p f q p f V q V ==理

η

式中：理论流量

理q ：液压系统中，通常是以泵的空载流量来代替理论流量（或者

nv =理q ，n 为空载转速，v 为泵的实际排量）

。 实际流量q ：不同工作压力下泵的实际输出流量。

3. 液压泵的输出功率——压力特性

测定液压泵在不同工作压力下，它的实际输出功率和输出压力的变化关系()p f N N O =。 输出功率：()p f p pf pq N N q O (===） 4. 液压泵的总效率——压力特性

测定液压泵在不同工作压力下，它的总效率和输出压力之间的变化关系()p f ηη=总

)()

()

(p f p f p pf T pq N pq N N q i i o ηωωη=====

T 总 式中：i N 为泵的输入功率，实际上i N 为泵的输入扭矩М?与角速度()ω的乘积。由于扭矩М?不易测量，YZ-02型液压实验台只有用电动机D 的输入电流功率近似表示，该值可以从实验台功率表上针对不同的输出压力时直接读出。

QCS003实验台采用*

平衡电机外杠杆法测出转矩大小。

*

平衡电机外杠杆法：将电机安装在支架上，而支架用前后两轴承支承，使电机壳体可以

自由摆动。在支架上安装一杠杆，电机转子用联轴器与液压泵的传动轴相联。当电机转子在旋转磁场作用下带动液压泵向一个方向转动时，电机定子同时也必然受到一个向相反方向的作用力，将这个力通过外杠杆作用到测力器上，并乘以杆上作用点到转动中心的距离，即电机输出转矩（注意其量纲）。若不计联轴器的传动损耗和支架轴承的摩擦损耗，近似为液压泵的输入扭矩М?。

5．液压泵的机械效率——压力特性

测定液压泵在不同工作压力下，它的机械效率和输出压力之间的变化关系()p f m m =η

)()

()(2p f p f p f q vn pq pvn pv m i i i i m ===M =M =M =M M =

T νηνσ

ηηωωπη 其中：МТ 理论转矩 М? 实际输入转矩 q 实际流量 ν 理论排量 n 转速

六、实验装置液压系统原理图（见图一）

图一 液压泵性能实验原理图

七、实验步骤

1．首先了解和熟悉实验台液压系统的工作原理及各元件的作用，明确注意事项。 2．检察油路连接是否牢靠。 3. 按以下步骤调节及实验。

将溢流阀11开至最大，启动液压泵18，关闭节流阀10，通过溢流阀11调整液压泵的压力至7.0~7.5MPa ，（使其高于液压泵的最高试验压力6.3MPa 而作为安全阀使用）。

迅速将节流阀10开至最大，测出泵的空载流量，即：泵的理论流量

理q 。

通过逐级关小节流阀10对液压泵进行加载，测出不同负载压力下的相关数据（包括：液压泵的工作压力p 、泵的输出流量q 、泵的输入功率i N 或扭矩М? 、泵的输入转速n 值）。

压力p ：通过压力表12读出，数据计入表三。 输出流量q ：通过流量计4读出，数据计入表三

输入功率i N （或扭矩М?）：通过台面上功率表读出（或通过测力装置，输入杠杆长度，读出相应的扭矩值。注意量纲），数据计入表三。

转速n ：通过台面上转速表直接读出，数据计入表三（参考数据）。

3. 实验完成后，打开溢流阀，停止电机，待回路中压力为零后拆卸元件，清理好元件并

归类放入规定的抽屉内。

表三液压泵性能实验数据

八、整理实验所测数据p、q、N

i、М?、

n，计算出各负载压力下对应的性能参数。

九、实验报告

根据实验数据，用直角坐标纸分别绘出泵的性能曲线（见实验报告），并进行必要的分析和说明。

十、思考题

1. 说明实验中阀11的作用是什么？为什么？

2. 实验中调节阀10的开口，是否在调节通过流量计4的流量？为什么？

3. 说明液压泵的性能参数包括哪些？通过实验，你在液压泵的选用时是怎样考虑的？

实验报告（绘出泵的性能曲线）

η总~p 、ηv ~p 、ηm ~p

T~p 、 N in ~p 、N out ~p

实验七溢流阀静态性能实验

一、实验目的

通过实验，进一步掌握溢流阀的工作原理及其静态工作特性，了解溢流阀的压力稳定性、卸荷压力和压力损失的基本概念；掌握溢流阀的静态特性的测试方法，掌握静态特性指标的内容及意义。

二、实验内容

（1）测试先导式溢流阀的调压范围和压力稳定性；

（2）测试先导式溢流阀的卸荷压力和压力损失；

（3）测试溢流阀的启闭特性；

（4）比较先导式溢流阀和直动式溢流阀的工作特性。

三、实验要求

1．实验前认真预习先导式溢流阀、直动式溢流阀的工作原理。

2．实验中仔细观察，掌握溢流阀在液压系统中的工作压力的设定、调压的方法。

3．在直角坐标纸上作出溢流阀的启闭特性曲线，求出开启压力和闭合压力。

四、实验器材

YZ-02型液压综合教学实验台 1台

液压泵站 1台

先导式溢流阀 1只

直动式溢流阀 1只

二位二通电磁阀 1只

流量传感器 1只

油管、压力表若干

（或QCS003实验台及相关仪器）。

五、实验装置液压系统原理图（见图二）

六、实验方法和实验步骤

1. 调压范围的测定

溢流阀的调定压力是由弹簧的压紧力决定的，改变弹簧的压缩量就可以改变溢流阀的调定

压力。

具体步骤：如图二所示，把溢流阀11完全打开，启动油泵18，运行半分钟后，接通电磁换向阀13，并将被试阀14和节流阀10完全关闭。调节溢流阀11，使泵出口压力升至7MPa，

图二溢流阀性能试验原理图

然后将被试阀14完全打开，使油泵18的压力降至最低值。随后调节被试阀14的手柄，从全开至全闭，再从全闭至全开，观察压力表12-1、12-2的变化是否平稳，观察调节所得的稳定压力的变化范围（即最高调定压力和最低调定压力差值）是否符合规定的调节范围，并记入表四。

压力振摆和压力偏移：在某一压力下持续性压力波动范围称为压力振摆值。它是由于泵源的流量脉动和溢流阀芯的振动所引起。当被试阀调至调压范围最高值时，压力振摆应不超过规定值（±0.2 MPa），且一分钟内压力偏移值不超过规定值（±0.2 MPa）。并记入表四。

2．卸荷压力和压力损失

卸荷压力：被试阀在额定压力下,当其远程控制口直接与油箱接通时,此时通过试验流量的压力损失称为卸荷压力。该被试阀的卸荷压力应不超过规定值（±0.2 MPa）。并记入表四。

压力损失：调接被试阀的调压手柄至全开位置，使调压弹簧的预压缩量为零。通过试验流量下，测出其进出口压力差即为压力损失。该被试阀的卸荷压力应不超过规定值（±0.2MPa）。并记入表四。

3.溢流阀的启闭特性测定

溢流阀的启闭特性是指溢流阀控制的压力和溢流流量之间的变化特性，包括开启特性和闭合特性两个特性。所测试的被试溢流阀包括直动式溢流阀和先导式溢流阀两种。

①先导式溢流阀的启闭特性

开启过程：将溢流阀11的压力调至7.0MP a，将被试阀14调定在所需压力值（如5MPa），打开溢流阀11，使通过被试阀14的流量为零（观察流量机）。调整溢流阀11使被试先导式溢流阀14入口压力升高。当流量计4稍有流量显示时，开始每调节溢流阀11一次，记录入口压力值，并记录通过流量计4的流量，数据记入表五，直止流量不再变化。即开启过程实验完成。再调整溢流阀11，使其压力逐级降低，每调节溢流阀11一次，记录入口压力值，并记录通过流量计4的流量，数据记入表五，直止流量计不再有流量通过。即闭合过程实验完成。

②直动式溢流阀的启闭特形

把元件14换成直动型溢流阀，按①的步骤和方法再进行直动式溢流阀的启闭特性实验。表四溢流阀调压范围和压力稳定性实验记录表

表五溢流阀启闭特性实验记录表

③实验完成后，打开溢流阀，将电机关闭，待回路中压力为零后拆卸元件，清理好元件并归类放入规定抽屉内。

④绘制直动式、先导式溢流阀的启闭特性曲线。

如果在YZ-02实验台上，用数据采集系统直接记录实验数据，并绘制溢流阀启闭特性曲线。其方法参照液压泵试验数据采集系统的使用方法。

七、思考题

1. 说明实验中溢流阀11、14各自的作用，若把实验中阀11用普通节流阀或调速阀取代，实验是否仍能完成？为什么？

2. 当压力表12-2上的压力增大时，对溢流阀（被试阀）的调定压力有什么影响？为什么？

3. 比较直动式和先导式溢流阀的启闭特性曲线，说明各自的特点和性能的优劣。