实验指导书
课程名称： 液压与气压传动
课程编码： 62121442
开课单位： 机械学院
编写教师： 于维纳
辽宁科技学院
目 录
实验1 液压泵性能实验 ................................................................................................... 1
实验2 溢流阀性能实验 ................................................................................................... 4
实验3 节流调速回路性能实验 ....................................................................................... 7
实验1 液压泵性能实验
实验项目编码：62521009
实验项目时数：2
实验项目类型：综合性（） 设计性（）
一、实验目的
1．了解液压泵的主要性能，测试液压泵的静态特性；
2．学会测试小功率液压泵工作特性的原理和方法；
3．增强对液压泵的工作情况的感性认识，对液压泵工作的振动、噪声、油压的脉动、油温的升高等，通过实验将有所体会。 验证性（√）
二、实验内容及基本原理
（一）实验内容
液压泵的主要性能包括：压力、流量、效率、压力脉动值（振摆值）、噪音、寿命、升温和振动等。前三项是最主要的性能指标，本实验主要测试这几项。
1．液压泵的空载流量与理论流量
液压泵的出口压力为最低时所测到的输出流量叫空载（零压）流量，即在测试回路中，节流阀开口为最大时的流量计中的读数值。
泵的理论流量是不考虑泄漏时，单位时间内输出油液的体积，它等于泵的排量与其转速的乘积。泵在额定转速下的理论流量常以额定转速下的空载流量代替，因空载时泵的泄漏可以忽略。
额定流量是指泵在额定压力和额定转速下输出的实际流量，它总是小于泵的理论流量。
2．液压泵的流量—压力特性
液压泵的额定压力是指液压泵可长期连续使用的最大工作压力，它反映了泵的能力。超过此值就是过载，但不超过规定的最高压力（泵能力的极限），还可短期运行。
液压泵的工作压力是指液压泵在实际工作时输出油液的压力，即油液克服负载而建立起来的压力，它随负载的增加而增高。在实验中我们以节流阀作为负载，使节流阀具有不同的开口，则泵出口压力就有对应的不同值，在一系列的压力值下，测量出对应不同的流量值，就得出泵的流量—压力特性：q=f1（p）。
实验油温越高、压力越大，其实测流量值就越小。
3．液压泵的容积效率、机械效率、总效率—压力特性
（1）容积效率ηv：液压泵的实际流量与理论流量的比值称为容积效率，它表示液压泵容积损失大小的程度。泵的容积效率—压力特性：ηv＝q/qt=f2（p）。
液压泵的容积效率随着输出油压力的升高而降低。
（2）总效率η：液压泵的输出功率与输入功率的比值称为液压泵的总效率。泵的容积效率—压力特性：η＝P／Pi＝ηv.ηm=f3（p）。
液压泵的输出功率为P=p.q，液压泵的输入功率Pi＝P，单位为KW。其电.η电=f4（p）
中，P，η电为电动机效率，两者之间的联系可查电动机电为电机输入功率（功率表的读数）
效率曲线（略）。实验计算时，η电一般取85％。
液压泵的机械效率ηm，反映油液在泵内流动时液体粘性引起的摩擦转矩损失和泵内机件相对运动时机械摩擦引起的摩擦损失之和。若摩擦转矩损失越大，则泵的机械效率越低。
要直接测定ηm比较困难，一般是测出ηv和η，然后计算出ηm，从而得出泵的容积效率—压力特性：ηm=f5（p）。
液压泵除考虑压力、流量、噪声等项目外，还应考虑压力脉动（压力振摆），因为压力脉动对系统的振动有很大的影响。特备对运动要求平稳、移动精度高的机械来说，更是如此。压力脉动主要来源于流量脉动。本实验只要求做液压泵的静态性能实验，对液压泵工作的振动、噪声、油压的脉动、油温的升高有一个基本的感性认识即可。
综上所述，本实验针对教学实验台上的叶片泵，测试和计算下列特性（转速n=常数，n按该泵的额定转速考虑），并将测试及计算结果填入表中：
（1）测试理论流量；
（2）测试实际流量；
（3）计算容积效率；
（4）测试电功率；
（5）计算输入功率；
（6）计算输出功率；
（7）计算总效率；
（8）计算机械效率。
（二）实验原理
如图所示液压泵为定量叶片泵，是被试液压泵，额定压力为6.3MPa，溢流阀在此作安全阀用，其压力应调得高于泵额定工作压力，液压泵输出油液经节流阀，流量计回油箱。在此，节流阀作为泵负载，改变节流阀开口的大小，可改变油液流动时所遇到的阻力，即改变泵的工作压力，这叫节流加载。泵的输出流量由流量计测定，泵的工作压力由压力表P6显示，电机的输入功率由功率表显示。
三、实验用仪器与设备
1．QCS003B液压教学实验台的局部系统
2．毫秒计
四、实验方法与步骤
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．检查油路连接是否牢靠。
3．将溢流阀的调节旋钮完全放松，启动液压泵，让泵空转1分钟，排出系统内的空气。然后关闭节流阀，缓慢调节溢流阀使其压力高于液压泵的额定压力的1.1倍，约为7MPa（已知被测试泵的额定压力约为6.3MPa）作为系统的安全压力，再用锁母锁紧旋钮。
4．将节流阀全部打开，从流量计上读出零点流量值，并同时记录下功率和压力的值。
5．调节节流阀的开度，作为泵的不同负载，按预定点，逐点测P电、p、t，记录。这
q=
里，对于流量q，由于存在：
式中：t为对应于流量积累数之差∆V所用的时间。
在实验中要用毫秒计记录流量累积数之差∆V=3L时对应其所用时间t。
6．调节节流阀的开度，从空载压力到安全阀压力，同步骤5相似进行测量，逐次记录。
7．实验完毕后关闭开关。 ∆Vt
五、实验准备及预习要求
1．课前预习液压泵的静态性能指标如：压力、流量、功率、效率，明确定义及计算公式。
2．明确实验目的，了解实验内容，熟悉实验原理，并在实验前完成预习报告
六、实验注意事项
1．未经指导老师允许，不得擅自操作实验台。
2．严禁带负载启动（要将溢流阀的调节旋钮完全放松），以免造成安全事故。
七、思考题
1．从液压泵的总效率曲线上可以得到什么启发？
2．利用理论公式分析说明为什么节流阀能对被测试泵进行加载？
实验2 溢流阀性能实验
实验项目编码：62521010
实验项目时数：2
实验项目类型：综合性（） 设计性（）
一、实验目的
1．深入理解溢流阀的工作特性及调压范围；
2．对溢流阀的压力超调和压力振摆取得感性认识；
3．理解溢流阀的卸荷压力和启闭特性；
4．掌握溢流阀的实验方法。 验证性（√）
二、实验内容及基本原理
（一）实验内容
先导式溢流阀是液压系统中最常用压力控制元件，其性能优劣将直接影响系统的品质。
1．溢流阀的调压范围及压力稳定性
（1）调压范围
溢流阀工作应该有一个工作的压力范围，在这个范围内工作，溢流阀的压力上升与下降应该平稳，不得有尖叫声。通常希望溢流阀使用的压力范围大。
（2）压力超调量和压力振摆
溢流阀的溢流量由于某些原因在一瞬间猛增时，立刻产生一个很高的瞬间峰值压力，峰值压力比它的调定压力大很多，超过的部分称为压力超调量。一般的溢流阀不能完全平稳，多少要有一些压力波动，一定的持续压力波动称为压力振摆。至调压范围最高值时的压力振摆（在稳定状态下调定压力的波动值）：是表示调压稳定性的主要指标，通常希望溢流阀的压力振摆越小越好，实验时要注意观察压力表指针的摆动，其压力振摆值不得超过规定值（±
22kgf／cm）。
本实验不要求做溢流阀的全面精确动态特性实验，只要求对溢流阀的动态性能指标：压力超调量和压力振摆有一个基本的感性认识，以便使同学们从这一现象中对动态性能有一个了解。
2．溢流阀的压力损失
溢流阀的压力损失是指溢流阀卸荷时，溢流阀通过额定流量所产生的压力降。对于先导式溢流阀，将调压弹簧完全放松可以实现卸荷；将其遥控口接通油箱，也可实现卸荷。因此溢流阀的压力损失有两种：一是完全放松弹簧所具有的压力损失，简称为压力损失；一是遥控口接油箱所具有的压力损失，称为卸荷压力。
卸荷压力这一压力损失将使油液流回油箱时发热，因此它反映了溢流阀在卸荷时的功率损失。显然，卸荷压力越低越好，主要与主阀芯阀口通流面积有关。
先导式溢流阀的压力损失往往略大于它的卸荷压力，因为此时部分回油在阀内所经油路较长，阻力略大，另外有的阀在调压手柄完全放松时，调压弹簧的预压缩量不为零，也会引起压力损失值的增加。
3．溢流阀的启闭特性
溢流阀的启闭特性是溢流阀在调压弹簧调整好之后，阀芯开启和闭合过程中压力和流量之间的关系。它是溢流阀静态特性中的一个主要指标，包括开启压力特性和闭合压力特性。 实验中的压力值均由压力接点P8测出，流量可用流量计或量筒（配毫秒计）测出，根据测试出（开启闭合过程中）的数据，绘制被测试阀14的启闭特性曲线。
（二）实验原理
实验系统提供了测量通过被测阀14的流量和压力的条件。较大流量可通过流量计测量。由于流量计量程的限制，小流量改用量杯测量。阀的进口静态压力由P8示出。由于阀16和流量计20的阻力很小，可忽略不计，阀14的出口压力为零。测试卸荷压力时，通过换向阀15，控制阀14的远程控制口K进行。
三、实验用仪器与设备
1．QCS003B液压教学实验台的局部系统
2．毫秒计
3．量杯
四、实验方法与步骤
首先关闭节流阀10，并使所有的电磁换向阀处于断电状态，启动液压泵8，调节溢流阀9，使系统升压，观测压力表P6使之达到70bar左右，然后使电磁换向阀11带电，调节被测试溢流阀14的压力P8使之达到63bar，测出此时泵的流量q，作为实验流量。
1．调压范围
调节被测溢流阀14的调压手轮从全开到全闭，再从全闭到全开，通过压力表P8，观察压力的上升与下降情况，是否均匀？并测量其调压范围能否满足标准中规定的调压范围5~6.3MPa，反复实验不少于3次。
2．压力超调和压力振摆
（1）关闭节流阀10，将溢流阀9的压力调定为被测溢流阀额定压力的1.1倍，作用安全压力。
（2）电磁阀11带电，将被测溢流阀的压力调定为额定值63bar。全开节流阀，然后突然关闭节流阀，记下压力表P8的最大压力值，即最大峰值压力。随后记下压力振摆值，振摆值为指针摆动幅度值的一半。
3．溢流阀的压力损失
（1）卸荷压力—将所有的电磁阀断电，关闭节流阀10，调节溢流阀9的压力P6至70bar，将电磁换向阀11带电，调节被测试溢流阀至调压范围的最高值63bar，这时，将电磁换向阀15带电，即被测试溢流阀的遥控口接油箱，压力表P8的值即为卸荷压力。
（2）压力损失—将所有的电磁阀断电，关闭节流阀10，调节溢流阀9的压力P6至70bar，将电磁换向阀11带电，在试验流量下，调节被测试溢流阀14的调压手轮至全开，压力表P8的值即为压力损失。
4．启闭特性
关闭溢流阀9，调节被测试的溢流阀14至调压范围的最高值（63bar）并锁紧调压手轮。 调节溢流阀9，从被测试阀14，使系统分级升压，当被测试阀14的溢流量达到实验流量的1%时，此时的压力P8示数即为开启压力，再继续调节溢流阀9升压，一直升到63bar，记下相应压力值下的溢流量。
调节溢流阀9，使系统逐级降压分别记下被测阀14在相应压力下的溢流量q，（小流量时用量杯量），直到溢流量减小到实验流量的1%时，此时的压力表P8的示数即为闭合压力。继续分级降压，记录相应压力下的溢流量，直到被测阀停止溢流时为止。
五、实验准备及预习要求
1．复习溢流阀的作用、结构、工作原理、性能指标。
2．明确实验目的，了解实验内容，熟悉实验原理，并在实验前完成预习报告。
六、实验注意事项
1．未经指导老师允许，不得擅自操作实验台。
2．调节被测阀14进口压力时，从高到低（或从低到高）的整个过程中，只准向一个方向旋转9的调压手柄，如果调节中出现小于（或大于）设定值时，不要反调，就按小值（或大值）实验，记录时修改这一压力设定值即可。因为反方向调回改变阀芯的移动方向，摩擦阻力方向随之改变，测试的数据将带来误差。
3．应根据流经被试阀14的流量大小，用换向阀15来决定采用流量计或量筒，使用量筒时要注意控制油面高度，每测完一个数据后，应立即放油，以免油液喷出。
4．当被试阀压力调好后，应将压力表开关关闭，待电磁阀15通电后，再将压力表开关转至压力接点读出卸荷压力值，这样可以保护压力表不被打坏。
七、思考题
1．溢流阀的开启压力和闭合压力哪个大？为什么？
2．溢流阀的启闭特性有什么意义？启闭性能的好坏对使用性能有什么影响？
实验3 节流调速回路性能实验
实验项目编码：62521007
实验项目时数：2
实验项目类型：综合性（√） 设计性（）
一、实验目的
1．通过实验熟练掌握液压系统中广泛采用的速度控制回路：节流调速回路的组成；
2．通过实验得出节流阀三种调速方式的调速回路特性曲线，深入理解节流阀三种调速方式的调速性能，分析与比较它们的调速特性；
3．通过对节流阀和调速阀进口节流调速回路的对比实验，分析与比较它们的调速性能。 验证性（）
二、实验内容及基本原理
（一）实验内容
节流调速回路由定量泵、流量阀、溢流阀和执行元件等组成。通过改变流量阀的通流面积，调节流入或流出执行元件的流量，以调节其速度。节流调速回路按流量阀类型或安放位置的不同，组成不同调速回路，其调速性能有所不同。
当流量阀的结构形式和油缸的尺寸大小确定后，油缸活塞杆的工作速度v与节流阀的过流面积AT、系统的调定压力p及负载F有关。而在一次工作过程中，AT和p都预先调定，此时活塞杆运动速度v只与负载F有关。调速回路中油缸活塞杆的工作速度v和负载F之间的关系，称为回路的速度—负载特性。
调节适当的节流开度（通流面积AT）和系统压力p值后，改变负载F的大小，并相应测出工作油缸活塞杆的运动速度v和测点的压力值。以不同调速方式所得的测试数据（或计算数据）v（速度）为纵坐标，以负载F为横坐标绘制v—F特性曲线。
具体内容如下：
（1）采用节流阀的进油节流调速回路的调速性能。
（2）采用节流阀的回油节流调速回路的调速性能。
（3）采用节流阀的旁路节流调速回路的调速性能。
（4）采用调速阀的进油节流调速回路的调速性能。
（二）实验原理
1．通过对流量阀的调整，使系统执行机构的速度发生变化。
2．通过改变负载，可观察到负载的变化对执行机构速度的影响。
整个实验系统分为两大部分：实验回路部分和加载回路部分。左边部分为实验回路，油缸17为工作油缸，通过调节节流阀5、6、7及单向调速阀4的开口大小，可分别构成三种节流调速回路。电磁换向阀3用于油缸17换向，溢流阀2起限压和溢流作用；右边部分为加载回路，油缸18为负载油缸（注意：加载时一定要是油缸18无杆腔进油），负载的大小由溢流阀9调节。
三、实验用仪器与设备
1．QCS003B液压教学实验台的局部系统
2．毫秒计
四、实验方法与步骤
（一）节流阀的进油节流调速回路
1．实验装置调整：
（1）加载系统调整：
关闭节流阀10，启动液压泵8，调节溢流阀9，使系统压力小于5MPa，通过三位四通电磁阀12的切换，使加载缸往复运动3～5次，排出系统内的空气，然后使之处于退回位置。
（2）调速回路调整：
将调速阀4、旁路节流阀7、回油节流阀6全闭，将进油节流阀5全开，启动液压泵1，调节溢流阀2，使系统压力低于5bar，使电磁换向阀3的P、A口接通，慢慢调节节流阀5的开度，使工作缸的运动速度适中，反复切换电磁阀3，使工作缸活塞往复运动，检查系统是否正常工作。
2．通过调节溢流阀2，调定液压泵1的供油压力p（63bar），调定节流阀5的开度A，使电磁换向阀3、12动作，使工作缸活塞杆退回，加载缸活塞杆伸出，二者顶靠在一起。
3．逐次用溢流阀9调节加载缸的工作压力p*，分别测出经过的标尺长度和对应所用的时间，然后根据v L计算出工作油缸的运动速度，负载应加到工作缸停止运动为止，记录t
在表格中。
4．分别重复步骤2和3，测三次，记录在表格中。
（二）节流阀的回油节流调速回路
1．实验装置调整：
（1）加载系统调整同上；
（2）调速回路调整：
在电磁换向阀处于中位情况下，将调速阀、节流阀7全关，进油节流阀5全开，使电磁换向阀3的P、A口接通，调节回油节流阀6的开度A，使工作缸运动速度适中，其余做法同上。
2、3、4各步同上。
（三）节流阀的旁路节流调速回路
1．实验装置调整：
（1）加载系统调整同上；
（2）调速回路调整：
在电磁换向阀处于中位情况下，将调速阀全关，进油节流阀5、回油节流阀6全开，使电磁换向阀3的P、A口接通，调节旁路节流阀7的开度A，使工作缸的运动速度适中，其余做法同上。
2、3、4各步同上。
（四）调速阀的进油节流调速回路
1．实验装置调整：
（1）加载系统调整，同上；
（2）调速回路调整：
在电磁换向阀处于中位情况下，将回油节流阀6全开，进油节流阀5、旁路节流阀7全关，使电磁换向阀3的P、A口接通，调节调速阀4的开度A，使工作缸的运动速度适中，其余做法同上。
2、3、4各步同上。
五、实验准备及预习要求
1．复习节流调速回路的类型、组成。
2．明确实验目的，了解实验内容，熟悉实验原理，并在实验前完成预习报告。
六、实验注意事项
1．未经指导老师允许，不得擅自操作实验台。
2．为使调速阀调速与节流阀调速的性能进行比较，建议相互所调节的各个参数都尽量一致。
七、思考题
1．对于本实验这种单活塞杆液压缸，如要获得同样的速度，进、回油节流调速回路中，节流阀的开度谁大谁小？元件相同时，那个可获得更低的稳定速度？
2．根据实验数据处理后绘制的特性曲线分析与比较节流阀三种调速方式的调速特性，并说明各自的适用场合。
3．通过对节流阀和调速阀进口节流调速回路的对比实验，分析与比较它们的调速性能，并结合原理说明调速阀为什么能改善调速回路性能？
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