液压传动实验指导书

实验一液压泵的性能实验 (2)

实验二液压元件拆装实验 (5)

实验三节流调速性能实验 (8)

实验一液压泵的性能实验

一、试验目的

了解液压泵的主要性能和小功率液压泵的测试方法

二、实验内容

测试一种泵（齿轮泵或叶片泵）的下列特性：

1、液压泵的压力脉动值；

2、液压泵的流量—压力特性；

3、液压泵的容积效率—压力特性；

4、液压泵的总效率—压力特性。

附：液压泵的主要性能表

图1—1所示为QCS003B型液压实验台测试液压泵的液压系统原理图。图中8为被试泵，它的进油口装有线隙式滤油器22，出油口并联有溢流阀9和压力表P6。被试泵输出的油液经节流阀10和椭圆齿轮流量计20流回油箱。用节流阀10对被试泵加压。

1、液压泵的压力脉动值

把被试泵的压力调到额定压力，观测记录其脉动值，看是否超过规定值。测试压力表P6不能加接阻尼器。

2、液压泵的流量—压力特性

通过测定被试泵在不同工作压力下的实际流量，得出它的流量压力特性曲线q=F(p)。调节节流阀10即得

到被试泵的不同压力，可通过压力表P6观测。不同压力下的流量用齿轮流量计和秒表测定。压力调节范围从零开始（此时对应的流量为空载流量）到被试泵额定压力的1.1倍为宜。

3、液压泵的容积效率—压力特性

容积效率=理论流量

实际流量

在实际生产中，泵的理论流量一般不用液压泵设计时的几何参数和运动参数计算，通常以空载流量代替理论流量。

容积效率=空载流量

实际流量

即η

PV =

空

实q q

4、液压泵总效率—压力特性

总效率=

泵输入功率

泵输出功率

即ηP =

入

出

N N N 出=

1000

pq

(kW) 式中 p —泵的工作压力（Pa ），q —泵的实际流量（m 3/s ）

N 入=2πn T

式中 T —泵的实际输入扭矩，n —泵的转速（本实验中为1410rpm ） 本实验中液压泵的输入功率用电功率表测出。功率表指示的数值N 表为电动机的输入功率。再根据该电动机的功率曲线，查出功率为N 表时的电动机效率η电，则

N 入=N 表η

电。

液压系统总效率：ηP =电

表ηN pq

1000

四、实验步骤：

参照图1—1、图1—3进行实验

1．将电磁阀12的控制旋钮置于“0” 位，使电磁阀处于中位，电磁阀11的控制旋钮置于“0” 位，阀11断电处于下位。全部打开节流阀10和溢流阀9，接通电源，让被试泵8空载运转几分钟，排除系统内的空气。

2．关闭节流阀10，慢慢关小溢流阀9，将压力p 调至7MPa （额定压力的1.1倍），然后用锁母将溢流阀9锁住。 3．逐渐开大节流阀10的通流面积，使系统压力p 降至泵的额定压力—6.2 MPa ，观测泵的压力脉动值（做两次）。 4．全部打开节流阀10，使被试泵的压力为零（或接近零），测出此时的流量，此即为空载流量。再逐渐关小截流阀10的通流面积，作为泵的不同负载，对应测出压力p 、流量q 和电动机的输入功率N 表。注意节流阀每次调节后，需运转一、两分钟后，再测有关数据。 压力p —从压力表p 6上直接读出。

流量q —用秒表测量椭圆齿轮流量计指针旋转一周所需时间，根据公式q =

t

V

?求出。

电动机的输入功率N表—从功率表19上直接读取。

将上述所测数据记入试验记录表（二）

五、实验记录与要求

1、填写液压泵技术性能指标：

型号规格额定转速额定压力额定流量理论流量油液牌号油液重度

2、填写实验记录表（二）

3、绘制液压泵工作特性曲线：

用方格纸绘制q—p，ηPV—p，ηP—p三条曲线。

4、分析试验结果。

六、思考题：

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ηP—p曲线中得到什么启发（从泵的合理使用角度考虑）？

3、在液压泵特性实验系统中，溢流阀9起什么作用？

实验二液压元件拆装实验

一、实验目的

本实验是学习液压传动课程的重要环节之一，可以帮助建立感性认识并且进而从结构、工艺和制造等方面深入理解液压元件的工作原理及其选用、安装和维护等方面问题。

液压元件品种、型号和规格甚多，教学实验选型可与教学内容相呼应，并选择一些常见、常用的较为普遍的元件进行拆装。重点搞清它们的工作原理及结构的关系以及主要零件的技术要求，希望达到触类旁通的目的。

二、拆装概述

1．原始资料

拆装液压元件前应借到它的产品图纸或教学用图，图中应清楚地表示出：所有零件的相互连接情况；重要零件的联系尺寸；配合零件间的配合性质及精度；装配的技术要求；零件的明细表等。

2．结构及工艺分析

1）首先按液压元件的工作原理、产品图纸（或教学用图），将整个元件分解成几个部分，分析各个部分的具体结构，找出哪些是可拆卸连接，哪些是不可拆卸连接。

2）分析液压元件中主要零件的精度及装配精度的关系

零件精度主要指零件加工后的尺寸、形状及位置精度。液压元件中主要零件的使用性能（如零件的工作精度；固定件的连接强度和密封性；活动件的密封性、润滑性、耐压性、运动平稳性和噪声等），受到零件形位精度的影响。

液压元件的装配精度和零件的加工精度有密切的关系，零件精度是保证装配精度的基础，但装配精度并不完全取决于零件精度，还与装配工艺有关。

3）密封

密封是液压元件解决泄漏问题最主要的手段。密封不良将产生外泄漏，或造成内泄漏超差，从而引起压力提不高，速度上不去，容积效率低和场地受污染等问题。密封过度虽然防止了泄漏，但会造成密封部分磨损加剧，寿命降低，功耗加大等不良效果。

4）清洗

液压元件在清洗过程中，零部件的清洗对保证装配质量和延长元件使用寿命均有重大意义。密封件和精密偶件污染后装配，会引起液压元件的磨损加剧，甚至卡死造成重大事故。为了使元件、辅件发挥令人满意的工作性能，达到预期的使用寿命，在装配前必须尽量仔细的清洗。

清洗的对象是油污和机械杂质，如油污、磨粒、棉纱、涂料和密封材料上挤切下来的碎片等。

清洗的方法在教学实验中可采用擦洗（在油盆中）和冲洗（在清洗车中），清洗常用煤油和柴油。此外，清洗后的零部件应将清洗液淋去，然后涂上工作油待装。注意，清洗后不得用棉纱拭零、部件。

三、液压泵及液压马达的拆装

液压泵和液压马达都是一种能量转换装置，它们在原理上是类似的，都是完成液压能和机械能之间的转换。因此，它们在结构上也大同小异（有的完全可以互换，也有的分别设置了各自特有的零件）。无论它们之间的差异如何，我们所讲过的容积式液压泵及液压马达都有以下两个共同点：

1）必须具备一个或若干个作周期变化的密封工作容腔。

2）必须具备相应的配流装置。

对于泵，我们主要关心的是流量和压力这两个参数，在拆装时需注意研究它在解决泄漏、噪声和困油等问题时，结构上采取了哪些具体措施。

对于马达，我们所关心的主要性能参数是转速和转矩。在拆装时除了观察它和泵的相同之处外，还要特别注意它的一些独特之处。

（一）齿轮泵

1、CB—B型齿轮泵的工作原理

在吸油腔，轮齿在啮合点相互从对方齿槽中退出，密封工作空间的有效容积增大，形成吸油过程；在排油腔轮齿啮合点区域，轮齿相互进入对方齿槽中，密封工作空间的有效容积减小，形成排油过程。

2、学生自行分析以下问题

1）组成齿轮泵的各个密封工作空间指的是哪一部分？他们是有哪几个零件的表面组成的？

2）齿轮泵的密封工作空间有多少个？

3）油液从吸油腔流至压油腔的油路途径是怎样的？

4）齿轮泵有没有特殊的配流装置？它是如何完成进、排油的分配的？

5）外啮合齿轮泵中存在几个可能产生泄漏的部位？哪个部位泄漏量较大？泄漏对泵的性能有何影响？应采取什么措施加以消除？

6）*齿轮泵的困油是如何产生的？困油现象会产生什么后果？如何减少或消除困油现象？

7）动手操作，完成一台齿轮泵的装配过程。

（二）叶片泵

1、YB型双作用定量叶片泵的结构

密封空间由叶片、定子、转子和配流盘组成，转子内表面有八段曲线组成，配流盘上两个吸油口与两个压油口对称。

2、学生自行分析以下问题

1）何谓双作用叶片泵？其工作原理是什么？

2）密封工作空间是由哪几个零件的表面组成的？密封工作空间共有几个？

3）定子的内表面由哪几种曲线组成？用这几种曲线组成的内表面由何特点？

4）转子上有多少个叶片槽？叶片与叶片槽的配合间隙有多大？

5）观察配流盘的结构及进、排油方式。

6）观察叶片泵的结构、各主要零件的主要用途及加工要求。

3、叶片泵的装配

1）装配前叶片泵各个零件必须仔细清洗干净；

2）叶片在转子槽内应移动灵活；

3）装配时转子在定子内的方向和叶片在转子槽内的方向不得相反；

4）均匀的拧紧紧固螺钉，不得单钉独进，拧紧螺钉时随时转动泵轴，检查有无阻滞现象。

（三）柱塞泵

1、轴向柱塞泵（变量泵）的工作原理

当泵的输入轴通过电机带动而旋转时，缸体及缸体中的柱塞也随之转动，由于各柱塞头部被固定在倾斜回程盘的相应位置上，因此，在旋转着的某一半周内，一些柱塞逐渐伸出，使其密封容积逐渐增大，形成吸油腔并完成吸油过程，而在另一半周内，这些柱塞逐渐缩进，使其密封容积逐渐缩小，形成压油腔并完成压油过程。

2、学生自行分析

1）画出轴向柱塞泵的结构原理图并加以说明。

2）密封工作空间是由哪几个零件的表面组成的？密封工作空间共有几个？

3）观察其配流装置。

4）柱塞泵是如何实现变量调节的？

（四）液压马达

叶片液压马达应能正、反转，因此它只能是双作用的。在结构上它除了和双作用叶片泵有许多相同之处外，还有许多特点。拆装时要着重弄懂这些特点。

1、马达是如何形成所谓的转矩的？

2、马达的叶片在转子槽中是怎样放置的？

3、马达底部为何装有两个单向阀？

四、液压阀的拆装

液压阀的结构分为三部分：阀体、阀芯和采用或机、或电、或液、或其它组合方式的控制机构。液压阀的连接方式主要有管式、板式、集成连接式（集成块式、叠加阀式及插装阀式等）。

（一）压力控制阀

共同特点是：利用油液压力对阀芯产生推力与弹簧力等平衡在不同位置上，以控制阀口开度来实现压力控制。

1．结构特点

1）溢流阀用于维持系统压力基本恒定，即起溢流作用时，阀口处于常开状态（先导式溢流阀、导阀口与主阀口处于常开状态）。此时阀口溢流的油液经回油口直通油箱，进油口压力即为阀的调定值。

2）减压阀是一种将出口压力调节到低于进口压力的压力控制阀，出口接工作油路，因此导阀溢流油液需另设一油路接回油箱，控制主阀芯运动的压差来自出油口压力的变化。

3）顺序阀是利用油路压力来控制液压缸或液压马达的顺序动作，其结构和溢流阀基本相似，唯一差异是阀的出口接某个执行元件，即通压力油路，所以阀中油液的泄漏必须专设回油口。另外，进油压力超过调定压力时，阀处于工作状态，流道阻力很小，出口压力基本上等于进口压力。

4）压力继电器利用系统设定的压力信号使电气开关动作进而控制电气元件动作使油路改变状态，它是一种使用十分广泛的电—液信号转换元件。

2．学生自行分析

1）试分析溢流阀的工作原理。

2）先导式溢流阀的开阀三过程是指的什么？试分析并完成液压油从进口到出口溢流全过程。

3）观察遥控口的位置，分析如何通过此口来实现远程调压。

4）分析减压阀的工作原理。

5）观察三类阀的阀芯相对于阀体的位置，有否开口量或遮盖量？

6）观察三类阀的泄油形式有何异同，分析其原因。

7）分析所拆顺序阀的工作原理，其控制方式是什么（内控还是外控）？

（二）流量控制阀

流量阀是依靠改变通流面积的大小来调节流量的，常用流量阀有节流阀、调速阀及它们的组合阀等，其中节流阀是中心，其它流量阀是节流阀与其它控制阀的组合。

1）分析L型节流阀的工作原理。

2）该节流阀中采用了什么形式的节流口，有何特点？

3）指出L型节流阀的油流通道。

4）分析LI型节流阀的工作原理，分析正向及反向走油时节流阀和单向阀的作用。

5）分析Q型调速阀的组成、工作原理。为什么调速阀比节流阀的调速性能好？二者有什么本质的区别？两者各用在什么场合？

（三）方向控制阀

1．结构特点

1）单向阀反向截止，要求密封性好，正面通油压力损失要小。

2）换向阀是改变系统内油流方向的控制阀，利用阀芯与阀体相对位置变化，达到改变油流方向的目的。

3）交流电磁铁电压一般为220V、380V或36V。直流湿式电磁铁电压一般为24V。

2．自行分析

1）单向阀的用途。

2）单向阀的阀芯结构有何特点？

3）单向阀中弹簧起何作用？怎样确定弹簧的刚度？

4）所拆换向阀是何名称？何种中位机能？阀体及阀芯的结构是怎样的？阀体内有几个油腔？阀体外部有几个油口？

5）*电磁铁是干式还是湿式，交流控制还是直流控制？

五、实验报告要求

该实验为综合性实验，综合了《机械制图》《互换性与技术测量》《AUTOCAD》等课程的相关知识。实验完成后要求学生

1.写出拆装步骤；

2.回答思考题；

实验三节流调速性能实验

一、实验目的

1．分析比较采用节流阀的进油节流调速回路中，节流阀具有不同通流面积时的速度负载特性。

2．分析比较采用节流阀的进油、回油、旁油路节流调速回路的速度负载特性。

3．分析比较节流阀与调速阀的调速性能。

二、实验内容

1、测试采用节流阀的进油路节流调速回路的速度负载特性。

2、测试采用节流阀的回油路节流调速回路的速度负载特性。

3、测试采用节流阀的旁油路节流调速回路的速度负载特性。

4、测试采用调速阀的进油路节流调速回路的速度负载特性。

三、实验方法

图3—1所示为QCS003B型液压实验台节流调速回路性能实验的液压系统原理图。该液压系统由两个回路组成。其左半部是调速回路，右半部则是加载回路。

在加载回路中，当压力油进入加载液压18右腔时，由于加载液压缸活塞杆与调速回路液压缸17（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F L），调节溢流阀9可以改变负载F L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 T，溢流阀

的调定压力p 1(泵1的供油压力)及负载F L 有关。而在一次工作过程中，A T 和p 1都预先调定不再变化，此时活塞杆运动速度v 只与负载F L 有关。v 与负载F L 的关系，称为节流调速回路的速度负载特性。A T 和p 1调定以后，改变负载F L 的大小，同时测出相应的工作液压缸

参照图3—1和按钮箱。

1．采用节流阀的进油路节流调速回路的速度负载特性 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，慢慢拧紧溢流阀的旋钮（使回路中的压力p 6小于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，全部打开节流阀6和溢流阀2，启动液压泵1，慢慢拧紧溢流阀2，使回路中压力p 1处于0.5MPa 。将电磁阀3的按钮置于“左”位，使电磁阀3处于“左”位工作。再慢慢调节节流阀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p 1和本回路测量控制阀（进油节流阀5）的通流面积A T ，使工作液压缸活塞杆退回，加载液压缸活塞杆向前伸出，两活塞杆对顶。

3）逐次用溢流阀9调节加载液压缸的工作压力p 7，分别测出工作液压缸的活塞运动速度。负载应加到工作液压缸活塞不运动为止。

4）调节p 1和A T ，重复2）步骤。 5）重复3）步骤。

工作液压缸活塞的运动速度v —用钢板尺测量行程L ，用秒表直接测量时间t 。

v =

t

L

（mm/s ）

负载F L= p7×A1

式中p7—加载液压缸18工作腔的压力；

A1—加载液压缸18无杆腔的有效面积。

将上述所测数据记入实验记录表3--1。

2．采用节流阀的回油路节流调速回路的速度负载特性

1）测试前的调整

加载回路的调整—调节溢流阀9，使p6小于0.5MPa，通过电磁阀12的切换，使活塞处于退回位置。

调速回路的调整—将电磁阀3的按钮置于“0”位，使电磁阀3处于“中”位。全部打开节流阀5和关闭节流阀6，再使电磁阀3处于“左”位，再慢慢调节节流阀6的通流面积，使工作液压缸17的活塞运动速度适中。

2）、3）步骤同1。

3．采用节流阀的旁油路节流调速回路的速度负载特性

1）测试前的调整

加载回路的调整—同2—1）中相应部分。

调速回路的调整—将电磁阀3的按钮置于“0”位，使电磁阀3处于“中”位。全部打开节流阀6。再使电磁阀3处于“左”位，慢慢调节节流阀7的通流面积，使工作液压缸17的活塞运动速度适中。

2）、3）步骤同1。

4．采用调速阀的进油路节流调速回路的速度负载特性

1）测试前的调整

加载回路的调整—同2—1）中相应部分。

调速回路的调整—将电磁阀3的按钮置于“0”位，使电磁阀3处于“中”位。全部关闭节流阀5和7，再使电磁阀3处于“左”位，慢慢调节调速阀的通流面积，使工作液压缸17的活塞运动速度适中。

2）、3）步骤同1。

推荐参数：液压泵的供油压力p1可拟定在3~4MPa之间；负载压力p7可拟定在0.5~3.5MPa之间(p1要大于p7的最大值)；流量阀通流面积A T的调节可参照工作液压缸活塞速度v的大小进行(v可拟定在10~120mm/s之间)，也可参照节流阀的刻度进行。

五、实验记录与要求：

1．实验条件

液压缸无杆腔有效面积A1

液压缸有杆腔有效面积A2

液压缸活塞行程L

油液牌号油液温度

2．填写数据表（表3—1和3—2）

3．绘制节流调速回路的速度—负载特性曲线。

4．分析实验结果。

六、思考题：

1．采用节流阀的进油路节流调速回路，当节流阀的通流面积变化时，它的速度负载特性如何变化？

2．在进、回油路节流调速回路中，采用单活塞杆液压缸时，若使用的元件规格相同，哪种回路能使液压缸获得更低的稳定速度？如果获得同样的稳定速度，哪种回路的节流元件通流面积较大？