实验指导书(液压)

——实验指导书

实验老师：龙向前

单 位：机电工程学院

目 录

一、 液压泵性能实验 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2

二、 节流调速性能实验 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5

计算机操作步骤

（Ⅰ）系统设置 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 7

（Ⅱ）数据查看 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8

（Ⅲ）操作 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 9

三、 气动多种回路实验 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈

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四、 液压回路实验 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈23

（Ⅰ）实验准备及注意事项 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 23

（Ⅱ）实验回路举例 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 25

（Ⅲ）实验内容 （仅供参考）

实验一 增速回路 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 26

实验二 速度换接回路 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈27

实验三 调压回路 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 29

实验四 保压泵卸荷回路 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 30

实验五 减压回路 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 32

实验六 平衡回路 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 33

实验七 多项顺序回路 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 35

实验八 同步回路 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 36

实 验 一 液 压 泵 性 能 实 验

一、实验目的

了解液压泵的主要性能,并学会小功率液压泵主要技术性能的测试方法。

二、实验要求

实验前预习实验指导书和液压与气动技术课程教材的相关内容； 实验中仔细观察、全面了解实验系统；

实验中对液压泵的性能参数进行测试，记录测试数据； 深入理解液压泵性能参数的物理意义；

实验后写出实验报告，分析数据并绘制液压泵性能特性曲线图。

三、实验装置

对液压泵进行性能测试，需要将被测泵安装在一个液压系统中，这个液压系统要能够控制被测泵的转速,能够给被测泵加载,还要能测量被测泵的压力、流量、转矩和转速,这样的液压系统称为液压泵性能测试系统。

实验室的液压泵性能测试系统采用交流变频调速系统来控制被测泵的转速，液压泵速度控制系统如图1-1所示。采用可编程控制器来控制系统的各个电磁阀,以控制液压泵测试过程中的各种操作。液压泵性能测试系统中，采用节流阀作为液压泵的加载元件。当节流阀的流通面积大时,液压泵的负载小；当节流阀的通流面积减小时,液压泵的负载增大。液压泵性能测试系统的油路如图1-2所示。

由压力变送器、容积式流量计、转矩和转速传感器、可编程控制器、微型计算机等组成的被测泵参数测试系统，完成对被测泵的压力、流量、转沮和转速的测量。

四、实验内容

液压泵的主要性能包括:能否达到额定压力、额定流量、容积效率、总效率、压力脉动(振摆)值、嗓声、寿命、温升、振动等项,其中前几项最为重要。

液压泵的流量-压力特性（包括测试泵的额定压力、额定流量）。 首先应弄清泵的几种流量：

空载(零压)流量-泵在无负载(空载)状态下输出的流量。 实际流量-泵在不同压力下输出的流量。

额定流量-泵在额定转速及额定压力下输出的流量。

液压泵因泄漏造成流量损失(即容积损失),油液粘度越低,压力越高，其漏损就越大。测出液压泵在不同压力下输出的流量做流量-压力特性曲线。

液压泵的容积效率η容:

η容 =额定压力时的排量q额/空载(零压)排量q=(Q额/n额)/(Q空/n空)= (Q额/Q空)*(n空/n额) 液压泵的总效率η总

η总 = 泵的输出功率 N出/泵的输入功率N入 = η机 * η容 N出 = pQ/612 (kw)

式中: p---泵的额定压力(kgf/cm2) Q---泵的额定流量(l/min)

(注:泵的输出功率随压力而变化,对于某一具体压力N出 = PQ/612, 此时式中的p为泵的具体压力，Q为该压力下泵的输出流量)

液压泵的输出功率可用①扭矩仪②平衡电机装置③电功率表等方法得出。

本实验采用方法③将三相电功率表接入电网与电动机定子线圈之间，功率表指示的数值N表为电动机的输入功率，再根据电动机的效率曲线查出功率为N表时的电动机效率η电,则泵的输入功率N入=N表*η电 于是η总= N出/N入 = PQ/612N表η电

五、实验装置的液压系统原理图

六、实验原理

在本实验中,压力测量采用应变式压力传感器( B0806型压力变送器)。应变式压力传感器的工作原理是:导体或半导体材料在受到拉力或压力的作用时产生机械变形，机械变形导致其阻值变化，即应变效应。通过对电阻变化量的测量，就可以测量拉力或压力的大小。

测量流量是采用容积式流量传感器。其基本原理是:相当于用一个定量的容器，在流体推动下不断运动，把充满在壳体计量室内的流体由进口排向出口。把容器运动次数变为电量信号输出、即可计量其流体的总量。

转矩的测量采用相位差式转矩传感器。

七、液压泵参数采集原理

要采集的数据有四个: 液压泵的压力P、流量Q、转矩T和转速n .这四个参数是通过微机和可编程控制器来进行的数据来采集的。

液压泵数据处理原理

采集到液压泵的压力P 、流量Q、转矩T和转速n后,要画出液压泵的特性曲线,由于实际采集到的液压泵的数据个数有限,为了话比较光滑的曲线，需要采用一定的数据插值方法。

在本实验中，实验软件采用的是牛顿插值方法.同学们在进行数据处理时,也要采用一定的数据插值方法，建议采用牛顿插值法。

八、按要求写出实验报告。

九、思考题

实验油路中溢流阀起什么作用？

实验系统中节流阀为什么能够对被试泵加载？（可用流量公式 Q = CAT△Pφ进行分析）。

实 验 二 节 流 调 速 性 能 实 验

速度调节回路是液压传动系统的重要组成部分，依靠它来控制工作机构的运动速度，例如在机床中

我们经常需要调节工作台（或刀架）的移动速度，以适应加工工艺要求。液压传动的优点之一就是能够

很方便地实现无级调速。液压传动系统速度的调节，一般有三种，即节流调速，容积调速，节流—容积

调速。通过本次实验达到以下目的：

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，节流阀具有不同流通面积时的速度负载特性；

2、分析比较采用节流阀的进、回、旁三种调速回路的速度负载特性；

3、分析比较节流阀、调速阀的速度性能。

4、通过亲自装拆，了解节流调速回路的组成及性能，绘制速度—负载特性曲线，并进

行比较。 5、通过该回路实验，加深理解Q=Ca△P关系，式中△p、m分别由什 决定，如何保证

Q=const。

二、 实验内容

1、分别测试采用节流阀的进、回、旁油路节流调速回路的速度负载特性；

2、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、实验步骤

1、按照实验回路的要求，取出所要用的液压元件，检查型号是否正确；

2、检查完毕，性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置。通过快换接头和液压软管按回路要求连接；

3、根据计算机显示器界面中的电磁铁动作表输入框选择要求用鼠标“点接”电器控制的逻辑连接，通为“ON”，短为“OFF”。

4、安装完毕，定出两只行程开关之间距离，拧松溢流阀（Ⅰ）（Ⅱ），启动YBX-B25N,YB-A25C泵，调节溢流阀（Ⅰ）压力为3Mpa, 溢流阀（Ⅱ）压力为 0。5Mpa,调节单向调速阀或单向节流阀开口。

5、按电磁铁动作表输入框的选定、按动“启动”按钮，即可实现动作。在运行中读出显示器界面图表中的显示单向调速阀或单向节流阀进出口和负载缸进口压力，和油缸的运行显示时间。

6、根据回路记录表调节溢流阀压力（即调节负载压力），记录相应时间和压力，填入表中，绘制V——F曲线。

四、实验设备

m

CAT液压回路拆装实验台

五、实验原理图

六、计算机操作步骤

Ⅰ系统设置：

1．打开计算机进入WINDOWS界面，点击图标“液压实验”进入图（一）

2．“电磁铁动作表输入框”设置：

用鼠标点击图标 或按快捷键F进入（图二）“电磁铁动作表输入框”。根据实验回路要求选择“工作模式”见（图三）。然后用鼠标直接点击相应空格。出现on为接通off为断开；当回路设为“定时模式”时，点击“T”对应空格后会出现（图四）对话框，按需要设置时间。点确认回到（图三），再点关闭回到（图一）。

3．设置记录步号（即“电磁铁动作表输入框”所对应的步号,需计算机采样的步段） 在完成“电磁铁及行程开关动作表”设置后直接点击图标 或按捷键N进入(图五),指定所需记录实验数据的步号。 4．实时显示设置

为方便观察我们在窗口设计了一个实时显示框，可随时观察系统参数表中的任一参数。 操作步骤为：先点击图标 开始采样，再点击图标 或按快捷键“T”进入（图六）。这时便可根据需要选择信号和信号范围。

Ⅱ 操作

1． 启动采样 快捷键“A”；图标 。 2． 停止采样 快捷键“P”；图标 3． 单步运行 快捷键“S”；图标 4． 连续运行 快捷键“C”；图标

5． 停止运行 快捷键“T”；图标 6． 强制输出 快捷键“F”；图标F

与窗口“电磁铁强制输出表”相对应，用鼠标直接点击电磁铁下面的空格,被选中后按强制输出图标，相应电磁铁得电。 7． 复位

快捷键“R”；图标R

指将所有电磁铁恢复原位。

Ⅲ 数据查看

1． 查看系统数据

可直接点击图标TD 进入（图七）查看系统各处参数的数据。 2． 绘制曲线

在查看系统数据后，如需绘制曲线可在（图七）中直接点击“生成曲线”。窗口将弹出（图八）对话框，根据需要在（图八）中指定X、Y轴及XY的选取条件（分组表达式），并指定单位。设置完成后点击“添加到图形”然后“关闭”。回到（图七），继续“关闭”回到（图一）。 3． 查看曲线

点击图标 进入（图九）正确选择X、Y轴的起止点范围，然后点“刷新图形”。 4． 查看曲线数据

点击图标 可查看曲线数据。

采用节流阀的进油路节流阀调速回路的V—F特性实验测量表

测 算 内 容 流通面积序 号负 载 Pp溢流阀的压力 F F 速 度 △L行程 V V A1液压缸工作腔有效工作面积 △t 1 2 3 4 5 大 6 7 8

1 2 3 4 中 5 6 7 8 小 1 2 3 4 5 6 7 8

流通面积 其 它 几 种 节 流 调 速 回 路 的 V—F 特 性 实 验 测 算 表 测 算 内 容 序 负 载 Pp溢流阀的压力 F F 速 度 △L行程 V V 号A1液压缸工作腔有效工作面积

△t 1

2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 节 流 阀 回 油 路 调 速 回 路 节 流 阀 旁 油 路 调 速 回 路 调 速 阀 进 油 路 调 速 回 路

8

六、实验结果分析：

1、根据整理好的实验数据画出回路特性曲线。

2、分析采用节流阀的三种节流调速回路的性能。

3、分析比较节流阀和调速阀进口节流调速回路的性能。

七、问题及建议：

§4 思考题

1 该回路是否可使用不带单向阀的调速阀(节流阀)，在出口或旁路中是否可行,为什么? 2 单向调速阀进口调速为什么能保证工作缸速度基本不变?

3 由实验可知，当负载压力上升到接近于系统压力时，为什么缸速度开始变慢? 4 列出三种节流阀的节流调速方案性能表(调速方法，V-F特性,承载能力，调速范围，功率消耗等)。

实 验 三 气 动 多 种 回 路 实 验

Ⅰ 实 验 注 意 事 项

预习是做好实验的前提。在实验之前，应仔细阅读实验讲义《液压与气压传动实验指导书》、教材《液压与气压传动》、《可编程控制器原理》（注：三菱），为了能充分地发挥学生创新能力，动手参与综合性、设计性实验，必须了解实验的目的和要求，掌握基本原理和主要实验步骤，视条件可在此实验前先做好预习报告。

必须熟悉所用气动元件的装拆方法和使用场合，随之安置在实验台面板合适位置，进行气动元件和电气线路连接，经实验指导老师审定通过，方可进行操作。在操作过程中仔细的观察，如实而有条理地记录，并且不放过可能出现的一些反常现象。操作要胆大心细，培养独立工作能力，克服一有问题就问教师的依赖思想。

实验完毕，把所用的气动元件和快换接头、工具等放回原处，关好电气开关，经指导教师同意后，方可离开实验室。

Ⅱ 实 验 目 的 及 要 求

自行设计气动回路，通过动手联接，掌握设计图联接成气动回路的方法。了解气动回路的操作要求。根据设计图联成的气动回路，要求能够实现动作，采用PLC控制的，要求能实现自动循环动作。

Ⅲ 实 验 装 置 气动装拆实验台：

1、气动元件的装拆板 气动元件可通过香蕉插头快速拆装

2、电路板 快速拆装板 本电路板是个拆装式多功能线路板，它的特点是版面上各元件都是单个独立的，使用者可根据自己所设计的要求，在电路板上通过香蕉插头任意组合各种回路。

由于板面上元件都焊接在电路板上，各元件间通过香蕉插头联结，所以接触可靠、调试及检查都及为方便。节点处与PLC联结，例：孔X16对应PLC的X16，孔Y0对应PLC的Y0。

快速拆装电路板 香蕉插头 Ⅳ 气 动 元 件

气缸 1、C D M 2 B 20-50 型 3个 电缸 1个

2、L-C M 2 B 20-50 S 型 1个 双向限流器 2个

3、L-C M 2 H 20-200 型 1个 AS FG系列 汽缸限流器 8

个

4、C D U 20-50 D 型（带磁性开关） 1个 磁性开关 4个

5、Z C D U K D 10-20 D 型（带磁性开关）1个 真空吸盘（小） 1个

6、C C T 40-100 型 2个 延时阀VR2110型 3个

减压阀、电磁换向阀、气控换向阀、机械换向阀、手动换向阀、逻辑阀、快速排气阀、节流阀等等。 Ⅴ 电器控制原理图

气 动 简 介 和 用 途

流体动力系统是通用压力油或压缩气体来传送和控制能量的一种系统。在气动中，这种能源的介质通常就是空气，把大气中的空气的体积加以压缩，从而提高它的压力。压缩空气主要是通过作用与活塞来作功。这种能量可用于工业上许多方面，这里我们考虑于工业气动的范围。正确使用气动控制，要求充分熟悉气动元件和确保气动元件使用

到有效工作系统中元件的功能。尽管由程序单决定的电气控制或其他逻辑控制方法普通被指定使用，但仍有必要知道气动元件在这类系统中的功能。

今天,现代控制元件具有极高的可靠性，且比如阀那样的气动元件寿命长。对于每个工程，电气控制不必花很长时间进行设计和安装，因为它们是标准件，可以扩展、编程以满足各种要求。在应用方面，继电器控制所占份额是相当的。当回路要求有限的元件时，它们都能提供一个价格低廉的答案。在热带地区，高温及高温度影响电子控制元件技术性能，其原因是:湿气附着在印刷线路板上，可能使线路板短路，导致控制不可靠，甚至造成破坏。在这种情况下，可采用较高费用的气动控制。用途：用于空气、水和化学药品的系统中阀的操做；在建筑、钢铁、采矿和化学工业工厂中料门的卸料；喷漆；灌装喷漆；机床、工件或刀具的进给；气动机器人；自动机器人；自动机器人；自动测量作物的播散和其他机构的操作；薄纸的空气分离和真空提升；等等。

速 度 控 制 回 路

一、 单作用气缸速度控制回路

如图所示为单作用气缸速度控制回路,在图a中,升、降均通过节流阀调速,两个相反安装的单向节流

阀,可分别控制活塞杆的伸出及缩回速度。在图b所示的回路中,气缸上升时可调速,下降时则通过快排气阀排气,使气缸快速返回。

单作用气缸的速度控制回路

实验步骤；

1、 依据本实验的要求选择所需的气动元件（单作用缸[弹簧回位]、单向节流阀、二位

三通电磁换向阀、三联件、长度合适的连接软管）；并检验元器件的实用性能是否正常。 2、 在看懂原理图的情况下，按照原理图搭接实验回路。

3、 将二位三通单电磁换向阀的电源输入口插入相应的控制板输出口。

4、 确认连接安装正确稳妥，把三联件的调压旋钮放松，通电，开启气泵。待泵工作正常，再次调节三连件的调压旋钮，使回路中的压力在系统工作压力以内。

5、 当二位三通电磁换向阀通电时，右位接入，气缸左腔进气，气缸伸出，失电时气缸靠弹簧的弹力返回（ 在缸的伸缩过程中通过调节回路中的单向节流阀可以从容的控制气动缸的动作快慢0）。

6、 实验完毕后，关闭泵，切断电源，待回路压力为零时，拆卸回路，清理元气件放回规定的位置。 试一试：

1、 若把回路中单向节流阀拆掉重做一次实验，气缸的活塞运动是否会很平稳，而且冲击效果是否很明显？回路中用单向节流阀的作用是什么？

2、 采用三位五通双电磁换向阀是否能实现缸的定位？想一想主要是利用了三位五通双电磁阀的什么机能？

二、 双作用气缸速度控制回路 1、单向调速回路

双作用缸有节流供气和节流排气两种调速方式。图a所示为节流供气调速回路,在图示位置，当气控换向阀不换向时，进入气缸A腔的气流流经节流阀，B腔排出的气体直接经换向阀快排。当节流阀开度较小时，由于进入A腔的流量较小，压力上升缓慢。当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时A腔容积增大，结果使压缩空气膨胀,压力下降，使作用于在活塞上的力小于负载。因而活塞就停止前进。待压力再次上升时，活塞才再次前进。这种由于负载及供气的原因使活塞忽走忽停的现象，叫气缸的“爬行”。所以节流供气有不足之处主要表现为:

（1） 当负载方向与活塞运动方向相反时,活塞运动易出现不平稳现象，即”爬行”现

实 验 四 液 压 回 路 实 验（考核）

Ⅰ 实 验 注 意 事 项

预习是做好实验的前提。在实验之前，应仔细阅读实验讲义《液压与气压传动实验指导书》、教材《液压与气压传动》，为了能充分地发挥学生创新能力，动手参与综合性、设计性实验，必须了解实验的目的和要求，掌握基本原理和主要实验步骤，视条件可在此实验前先做好元件拆装实验。拟定方案，写好预习报告。

必须熟悉所用液压元件的装拆方法和使用场合，随之安置在实验台面板合适位置，进行液压元件和电气线路连接，经实验指导老师审定通过，方可进行操作。在操作过程中仔细的观察，如实而有条理地记录，并且不放过可能出现的一些反常现象。操作要胆大心细，培养独立工作能力，克服一有问题就问教师的依赖思想。

实验完毕，把所用的液压元件、工具等放回原处，关好电气开关，经指导教师同意后，

方可离开实验室。

Ⅱ 实 验 目 的 及 要 求

1、通过亲自拆装，了解液压回路的组成和性能。 2、利用现有液压元件，拟定方案，组装回路。 3、微机控制，进行动作。

Ⅲ 实 验 装 置

CAT液压回路拆装实验台

Ⅳ 实 验 回 路 举 例（仅 供 参 考）

实验（Ⅰ）差 动 回 路 示 例

a。 按照差动回路，取出所用的液压元件，检查型号是否正确。

b。 将液压元件安装在试验台安装面合理位置，通过软管和快换接头按回路图连接。 c。 把所有电磁换向阀电磁铁和行程开关任意编号（图示 1ZT、2ZT、3ZT、1XK、2XK、

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