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实验指导书
实验一液压传动基础实验
液压传动是机械能转化为压力能,再由压力能转化为机械能而做功的能量转换传动机构。
油泵产生的压力大小,取决于负载的大小,而执行元件液压缸按工作需要通过控制元件的调节提供不同的压力、速度及方向,理解液压传动的基本工作原理和基本概念,是学习本课程的关健。
本实验通过液压缸的往复运动,了解压力控制、速度控制和方向控制的相关控制阀的作用及进一步理解液压传动基本工作原理和基本概念。
基础实验可分为二部分:
1、示范实验:
边演示、边讲解、边提出问题。
2、学生自行实验:
观察现象,记录数据,解答问题。
第一部分:
液压传动基础示范实验
一、实验目的:
通过教师边实验演示,边讲解,边提出问题,使学生进一步熟悉、掌握液压实验的基本操作,了解各种液压控制元件及在系统中的作用。
理解液压传动基本工作原理和基本概念。
二、实验装置:
图1为液压基础实验系统图。
按图1所示用带快速接头体Ⅱ的软管分别连接各模块(按各元件接口所注的字母连接其中P3、P5、P7为带三通的软管)组成实验用的液压系统图。
图1
注意:
接好液压回路之后,再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠,最后请老师确认无误后,方可启动。
三、实验步骤:
1、熟悉元件:
针对液压系统中相关元件的液压职能符号和实物,对照介绍,使学生有初步印象。
2、读通图1的液压系统回路,油缸2-1,油缸2-2运动时的油路走向
3、压力控制:
(1)、调压
1)、溢流阀调压:
开泵,观察实验台左下方的泵出口压力表P没有压力,何故?
Z5得电,油缸一开始动作,当油缸到底(顶)时,压力表P有压力,调节溢流阀6(带溢流阀泵源),泵出口压力表P指示逐渐上升(下降),说明溢流阀可调节系统压力。
把溢流阀6(带溢流阀泵源)调至2~2.5MPa
2)、远程调压:
电磁阀Z8、Z7不得电,旋紧溢流阀(电磁换向阀上面),Z8得电,再调溢流阀(电磁换向阀下面)系统压力P6随之变化。
3)、演示动作步骤:
将P6、P7的接头上的软管去掉,开泵,调节溢流阀6(带溢流阀泵源),使泵的出口压力为2.5MPa,停泵,将P6、P7的软管接回原油路,开泵,油缸开始运动,当油缸到底时,再旋紧溢流阀(电磁换向阀上面),松下一个溢流阀(电磁换向阀下面),当电磁换向阀Z8、Z7都不得电的情况下,把电磁换向阀的上面的溢流阀调到2MPa,再使电磁换向阀Z8得电,调节电磁换向阀下面的溢流阀,你会发现不管怎么调,P6的压力表显示都不会超过2MPa,这是为何?
分析这部分调压的原理,这样调压有什么好处?
(2)、限压(过载保护)电磁换向阀Z5得电,Z8、Z7不得电,油缸一动作,调溢流阀6(带溢流阀泵源),P6压力指示上升,旋紧溢流阀(带溢流阀泵源),P6显示不超过7MPa,这是为什么呢?
分析其原因?
(3)、卸荷
1)、利用换向阀中位卸荷,开泵P6(带溢流阀泵源出口压力)没有压力,电磁换向阀Z4或Z5得电,此时P6的压力指示上升。
2)、利用溢流阀遥控口卸荷,电磁换向阀Z4或Z5得电,电磁换向阀Z7得电,通过调溢流阀(电磁换向阀上面),P6压力指示基本没有压力,当电磁换向阀Z7不得电时,P6压力指示上升,这是为什么?
分析其原理。
(4)、压力大小取决于负载大小
调溢流阀6(带溢流阀泵源)系统压力调至2.5MPa,旋松单向调速阀,电磁换向阀Z6得电,电磁换向阀Z3失电,电磁换向阀Z2失电,油缸二伸出时P6显示油压,稍微旋紧单向调速阀,油缸二伸出时P6上升,(单向调速阀为油缸二的负载)再旋紧单向调速阀,直到旋紧,油缸二无法伸出,这是为什么?
分析其原因和油路回路
(5)、减压
调节溢流阀6(带溢流阀泵源),P6压力指示为2.5MPa,电磁换向阀Z4得电,油缸一活塞杆伸出到底,此时减压阀出口P13压力为2.5MPa,通过调节减压阀的手柄,减压阀出口压力下降,以达到减压的目的(缸1的夹紧压力改变)
4、方向控制:
调节溢流阀6(带溢流阀泵源)系统压力调至2.5MPa,旋松减压阀,电磁换向阀Z4得电,油缸一下行,Z4不得电,Z5得电,油缸一上行,电磁换向阀Z4和Z5均不得电时,系统处于卸荷状态,油缸浮动。
说明方向阀能改变油缸运动方向。
5、速度控制:
(1)、节流调速,系统为回油节流,油缸二不加重物(空载),电磁换向阀Z5得电调溢流阀6(带溢流阀泵源),P6的压力指示为2.5MPa,电磁换向阀Z8、Z7不得电,记录油缸二运动时间(油缸二行程为160mm),电磁换向阀Z6得电,旋紧单向调速阀,记录油缸二的运动时间,观察油缸二运动时,P6的指示压力为多少?
油缸到底后P6的指示压力多少?
说明:
①旋紧单向调速阀,油缸速度减慢
②油缸到底时,系统为静压,各点压力都一样。
(2)、油缸快速运动(差动)
电磁换向阀Z2得电,记录油缸二运动时间(差动)
电磁换向阀Z2不得电,记录油缸二运动时间
两者相比,谁快快多少,为什么(油缸D=40d=28)
第二部分:
学生自做液压传动基础实验
一、实验目的
通过对往复运动液压系统的液压传动实验,了解液压传动的基本工作原理和主要液压阀在液压系统中的作用
二、实验装置
图2为液压基础实验系统图,按图所示用带快速接头的液压软管分别连接各模块(按各元件接口所注的字母连接)组成实验用的液压系统图。
图2
注意:
接好液压回路之后,再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠,最后请老师确认无误后,方可启动。
三、实验操作
1、熟悉元件,针对液压系统中相关的液压职能符号字母和实物熟悉职能符号字母和元件,读通液压系统图。
2、压力控制:
(1)开泵,观察P6压,P13压,P5压
(2)电磁换向阀Z5得电,调节溢流阀6(带溢流阀泵源),将溢流阀6的调节手柄逐渐旋紧和旋松,观察P6压,P13压,P5压
(3)调节溢流阀6(带溢流阀泵源),使P6指示压力5MPa,再调减压阀,调松和调紧,观察P13值变化
(4)调节溢流阀(电磁换向阀上面)1使P5=4MPa观察P6值,P13值
(5)电磁换向阀Z7得电,观察P6压,P5压,P13压
(6)电磁换向阀Z8得电调节溢流阀(电磁换向阀下面),观察P6压、P5压、P13压,再旋松溢流阀(电磁换向阀下面),再观察P6压、P5压、P13压
(7)减压系统压力演示调节溢流阀6(带溢流阀泵源),使P6的压力指示为5Mpa、再调减压阀,使P13的压力为3MPa,电磁换向阀Z4得电油缸一运动时P13=_____P6=_____
当油缸一到底后P13=_____P6=______
3、方向控制:
电磁换向阀Z5得电,油缸一下行,电磁换向阀Z4得电,油缸一上行,观察和记录油缸一下行时P5压力值及油缸到底后P5压力值
4、速度控制:
电磁换向阀Z5得电,油缸动作,当油缸到底时,调节溢流阀6(带溢流阀泵源),使P6的压力显示5MPa,(电磁换向阀Z8、Z7不得电),电磁换向阀Z3得电,Z6失电,油缸二下行(差动)观察P6值记录油缸二下行时间,电磁换向阀Z3失电,电磁换向阀Z6得电,开大单向调速阀,油缸二下行(回油节流不起作用),观察P6值及油缸二下行时间稍关单向调速阀,观察P6,记录下行时间,再关小单向调速阀,观察P6记录下行时间
三、实验结果记录
1、压力控制
动作
P6
P5
P13
压力MPa
开泵
卸荷
Z5得电,调节溢流阀6
溢流阀调压调定P6=5MPa
调减压阀
5MPa
3MPa
减压(调定P13=3MPa)
P6=5MPa
P13=3MPa
缸1运动
缸1到底
调溢流阀P6=5MPa(4MPa)
5MPa
4MPa
溢流阀调压调定P5=4MPa
Z7得电
遥控口卸荷
Z8得电
调节P5=4MPa
松开溢流阀
遥控口调压
旋紧溢流阀
4MPa
2、速度控制:
调定P6=5MPaZ5,得电Z6、Z7不得电
Z3失电
Z6失电
缸二下行运动时
P5=MPa
缸二下行到底后
P5=MPa
运动时间t=s
Z6得电稍关单向调速阀,Z3失电
缸下行运动
P5=MPa
缸下行到底
P5=MPa
运动时间t=s
Z8得电关紧单向调速阀缸下行
P5=MPa
运动时间t=s(动否)
Z3得电Z6失电缸下行
P5=MPa
运动时间t=s(差动)
Z3失电Z6失电缸下行
P5=MPa
运动时间t=s(不差动)
五、思考题
1、溢流阀6的工作原理,液压泵的工作压力由什么决定
2、减压阀9的工作原理
3、溢流阀遥控口调压的工作原理,当主溢流阀压力调定后,调节溢流阀(电磁换向阀下面)拧紧系统压力不上升,为什么?
4、方向阀在液压系统中的作用,方向阀在中位时为什么系统无压力
5、节流阀在液压系统中的作用,改变节流阀的开度,为什么能引起液压缸运动速度变化?
6、油缸二运动速度,差动连接比不差动快,为什么?
快多少
实验二叶片泵性能实验
一概述:
液压泵为液压系统的动力元件,使电机产生的机械能转换为油泵输出压力能,随着泵输出压力的增加,泵的内泄漏增多,使泵实际输出流量减小。
二、实验目的
1.测量叶片泵的流量—压力特性,确定泵的容积效率总效率
2.撑握泵性能测试的方法
三、实验装置
用带有快速接体的液压软管根据图3连接完成液压系统,用专用的实验导线,按电气控制图连好电气部分电路,泵流量用量杯测得。
注意:
接好的液压回路之后,再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠,最后请老师确认无误后,方可启动。
图3(油路部分)
图3(电气控制)
四、实验步骤:
1、旋紧节流阀,调溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为6MPa
2、全松节流阀,Z1不得电,测得泵的流量q同时读泵的功率值P
3、逐点旋紧节流阀,分别记录ρ、q、P
注意:
输入量杯流量过多时,及时使Z1得电,以免油溢出量杯
五、数据处理
1、将测得不同压力р时泵的流量q和电机的功率P,填入数据表格,并绘出P-q特性曲线
2、理论流量q0(压力为零时的流量)
实际流量q(容积法测得)
容积效率ηv=q/q0
输入功率P1=P表*η电机
输出功率P2=Pq/60式中P:
单位为MPaq:
单位为L/minP2:
单位为KWP表:
单位为KW(功率表显示)η电机=0.55~0.75
泵的总效率ηb=P2/P1
六、测试数据表
序号
P
(MPa)
Q
(L/min)
T
(s)
V
(L)
P表
(KW)
P1
(KW)
P2
(KW)
ηv
%
ηb
%
1
2
3
4
5
6
7
8
七、实验结果作出P-qP-P1P-ηvP-ηb特性曲线
实验三小孔压力——流量特性实验
一概述:
液压流体力学基础的基本知识,为分析、设计以至使用液压传动系统,打下必要的理论基础。
小孔压力——流量特性,是流体运动的重要概念之一。
L∕d≥4为细长孔Q=(Лd4△P)∕(128ηL)
L∕d≤0.5为薄壁小孔
C=0.6~0.62
本实验装置可完成细长孔(Φ1.2mmL=6mm)的压力-流量特性实验。
细长孔在层孔围内,其压力——流量特性应为线性关系。
二、实验目的
1、学会小孔压力——流量特性的实验方法
2、实测小孔压力——流量特性和理论推导值作比较。
三、实验装置
用带有快速接头的液压软管,根据图4的组成液压回路
注意:
接好的液压回路之后,再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠,最后请老师确认无误后,方可启动。
图4(油路部分)
图4(电气控制部分)
回路中P6为泵的出口压力,P10压与P1压为小孔前后的压力(采用精密压力表一、二)用测压软管相连,通过调节流阀改变小孔的流量,其流量值有量杯测得,再用容积法算得单位时间里通过小孔的流量。
四、实验步骤
1、旋紧节流阀,调溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为3MpaZ1得电,关紧量杯的放油口。
2、全松节流阀,Z1不得电,
3、测得通过小孔的流量,同时读小孔前后的压力差ΔP=P10-P1
4、通过调节流阀的开口量,从小到大逐点记录在表格
注意:
输入量杯流量过多时,及时使Z1得电,以免油溢出量杯
五、实验数据及结果
1
2
3
4
5
6
7
8
P6(MPa)
P10(MPa)
P1(MPa)
V(L)
T(s)
Q(l/min)
六、绘制实验曲线
实验四溢流阀特性实验
一、概述
溢流阀是液压系统的控制元件部分中应用最广的液压元件,基本工作原理为液压力与弹簧力平衡,调节弹簧的压缩量就能得到相应的输出压力值;
实验内容为溢流阀调压范围,卸荷压力测定,溢流阀启闭特性。
二、实验内容
1、溢流阀的调压范围,卸荷压力,内泄漏量
2、溢流阀的启闭特性(下图)
三、实验装置
用带有快速接头的液压软管,根据图5组成液压回路
注意:
接好的液压回路之后,再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠,最后请老师确认无误后,方可启动。
图5(油路部分)
图5(电气控制部分)
四、实验步骤
1、旋紧溢流阀(电磁换向阀上面),调溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为6MPa关紧量杯的放油口,Z1得电。
2、调压范围,松开被试溢流阀,使之卸荷。
再将溢流阀(电磁换向阀上面)从最低压力慢慢调至调定压力5MPa
3、卸荷压力,电磁阀Z6得电使被试溢流阀(电磁换向阀上面)卸荷,测得该阀进出口压差ΔP=P5-P1
4、内泄漏,旋紧溢流阀(电磁换向阀上面),调溢流阀(带溢流阀泵源),使P的出口压力6MPa,电磁阀Z1不得电,用量杯测得被试溢流阀回油口泄漏流量
5、启闭特性,旋紧溢流阀(带溢流阀泵源),逐渐调紧被试阀5,使P5=5MPa,锁定阀5的调节手柄,放松阀6使系统卸荷,调阀6缓慢加压。
逐点记录P5和流量q,直到调定压力(5MPa)。
然后调溢流阀(带溢流阀泵源),逐点降压逐点记录P5、q(溢流阀6逐点加压,降压时不允许来回微调)
注意:
输入量杯流量过多时,及时使Z1得电,以免油溢出量杯。
五、数据记录及实验结果
1、被试阀的调压范围:
MPa卸荷压力:
MPa
内泄漏量:
L/min
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
P5(MPa)
V(L)
T(S)
Q(L/min)
2、绘制溢流阀的启闭特性。
3、按实验规范,溢流阀额定流量QH的1%所对应的压力为溢流阀的开启压力或闭合压力,开启压力/额定压力=开启率。
闭合压力/额定压力=闭合率
则被试阀:
开启压力MPa
闭合压力MPa
开启率=%
闭合率=%
实验五调速阀特性实验
一、实验目的
调速阀为定差减压阀和节流阀的组合,该阀调节流量时,基本不受负载的影响,阀输出流量基本稳定。
1、旋转调速阀调节手轮,可调节阀的输出流量(顺时针阀口开大),可测阀的调节范围。
2、调速阀进出口压力变化对输出流量有一定影响,可测P——Q变化特性。
二、实验装置
用带有快速接头的液压软管,根据图6组成液压回路
注意:
接好的液压回路之后,再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠,最后请老师确认无误后,方可启动。
图6(油路部分)
图6(电气控制部分)
三、实验步骤
1、流量调节范围
1)、电磁换向阀Z8得电,旋紧单向调速阀,调溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为4MPa关紧量杯的放油口。
2)、电磁换向阀Z1不得电,旋松单向调速阀使之输出流量,通过逐步调节单向调速阀,由量杯测得
3)、单向调速阀的调节手轮从全松----全紧-----全松连续转三次在单向调速阀小流量和大流量时分别测得相应流量。
2、进口压力——输出流量测试
在单向调速阀小流量和大流量时,分别调溢流阀(带溢流阀泵源),从低压到高压并测单向调速阀的进口压力P6,相应的输出流量逐点记录于表1,表2
表1:
小流量P1—Q
1
2
3
4
5
6
P1(MPa)
V(L)
T(s)
Q(l/min)
表2:
大流量P1—Q
1
2
3
4
5
6
P1(MPa)
V(L)
T(s)
Q(l/min)
四、绘制试验曲线
实验六压力控制回路
一、实验目的
1、熟悉压力控制基本回路,了解压力回路的工作原理,动作要求,各液压元件在该回路中的作用。
2、了解各元件的功能和结构。
3、要掌握多种控制方式,完成动作演示(按钮控制,继电器控制,PLC控制)
二、实验装置
用带有快速接头的液压软管,根据图组成液压回路
注意:
接好的液压回路之后,再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠,最后请老师确认无误后,方可启动。
三、实验步骤
1、溢流阀调压和溢流阀遥控口调压及卸荷回路(图7)
图7(油路部分)
图7(电气控制部分)
1)、在断开P7接头的情况下,调节溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力不断变化最后调P=6MPa
2)、连接P7、P5接头旋紧溢流阀(电磁换向阀上面),电磁换向阀Z6、Z7不得电,调节溢流阀(电磁换向阀上面)最终调P6=5MPa,使得P的出口压力变化,拧死该阀,P6压力均小于6MPa
3)、电磁换向阀Z7得电,调节溢流阀(电磁换向阀下面),使得P的出口压力降变化但不能超过5MPa最后调为3Mpa
3)、电磁换向阀Z6、Z7不得电;电磁换向阀Z6得电、Z7不得电;电磁换向阀Z7得电、Z6不得电,观察P的变化(或在P5压处接一个精密压力表0~10MPa的压力表),并分析这三种情况的回路的特点及不同,测量压力为什么有不同,掌握其工作原理。
2、减压夹紧回路(图8)
图8(油路部分)
图8(电气控制部分)
1)、调节溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为5MPa
2)、动作:
Z3得电,缸1下行夹紧,夹紧力由调节减压阀得到,P13压显示压力
3)、调节减压阀,使P13的压力为3MPa
4)、填写缸1运动及到底时P6、P13值
5)、调节减压阀,使P13的压力为4MPa,调节溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力3MPa并记录下表压力值
6)、请解释上述实验结果
P6=5MPa
P6
P13
P6=3MPa
P6
P13
缸1运动
缸1运动
缸1到底
缸1到底
3、换向阀中位的卸荷回路(图9)
图9(油路部分)
图9(电气部分)
1)、在断开P7接头的情况下,调节溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为6MPa
2)、电磁换向阀Z4得电,油缸活动观察压力表的状态,
3)、当油缸到底时,再观察压力表的状态
4)、Z4、Z5失电观察压力表状态
5)、分析其原因
4、用平衡阀的平衡回路(图10)
图10(油路部分)
图10(电气部分)
1)、在断开P7接头的情况下,调节溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为6MPa
2)、电磁换向阀Z5得电,油缸二活塞杆带负载上升,Z4得电活塞杆下降。
活塞杆上升到底。
关小单向顺序阀,松主溢流阀P6下降,Z4得电,活塞杆不下降,逐渐关紧主溢流阀,P6上升,在某个P6值时,活塞杆下降记录P6、P16。
验证P6A1=P16A2-W是否符合该式在活塞杆上升到底后Z4、Z5均失电泵卸荷,重块在顺序阀的支撑下不下降。
5、双向液压锁的保压回路(图11)
图11(油路部分)
图11(电气控制部分)
1)、在断开P7接头的情况下,调节溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为6MPa
2)、电磁换向阀Z5得电,油缸二活塞杆带负载上升,当升到中间时,按主面板上的停止按钮,油缸二的活塞杆停止运动,观察重物会不会掉下来,分析其原理和原因
3)、对液压锁保压回路,为什么该换阀中位机能采用H型
实验七速度调节回路
一、实验目的
1、熟悉速度控制的基本回路,了解速度控制回路的工作原理,各液压元件在该回路中的作用。
2、了解各元件的功能和结构。
3、要掌握多种控制方式,完成动作演示(按钮控制,继电器控制,PLC控制)
二、实验装置
用带有快速接头的液压软管,根据图的组成液压回路
注意:
接好的液压回路之后,再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠,最后请老师确认无误后,方可启动。
三、实验步骤
1、节流阀的回油节流调速回路(图12)
图12(油路部分)
图12(电气控制部分)
1)、在断开P7接头的情况下,调节溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为5MPa
2)、电磁换向阀Z5得电,油缸二活塞杆带负载上升,当升到中间时,电磁换向阀Z5失电,油缸二在重物的作用下,会下降,为什么?
3)、Z4得电全开节流阀缸二带负载(不带负载)下降记录缸全行程运动时间,时间电秒表显示缸行程160mm
4)、调节节流阀开口量,分别记录缸运动时间
2、单向调速阀的回油节流调速回路(图13)
图13(油路部分)
图13(电气控制部分)
1)、在断开P7接头的情况下,调节溢流阀(带溢流阀泵源),使得P的出口压力为5MPa
2)、电磁换向阀Z5得电,油缸二活塞杆上升,Z4得电,活塞杆下降,调节单向调速阀开口量分别记录缸运动时间,对某一单向节流阀开口量,油缸二带载和不带载分别记录缸运动时间。
3)、实验结果(填表)
节流开口大小对油缸速度影响(不带负载)
油缸运动时间T(s)
油缸运动速度V(m/s)
节流阀
大开口
小开口
单向调速阀
大开口
小开口
负载对速度影响(开口量)
油缸运动时间T(s)
油缸运动速度V(m/s)
节流阀
空载
带负载
单向调速阀
空载
带负载
4)、为什么采用单向调速阀的回油节流调速回路负载变化后缸运动
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