液压性能实验

一. 实验内容:

实验一 离心泵性能实验

利用下面图1-1所示的实验装置测绘离心泵定速特性曲线。装置控制线路如图1-2所示。

图1-1:离心泵实验装置管路系统图

1-离心泵.2-底阀. 3-吸入阀.4-引水阀.5-放气阀.6-吸入压力表

7-排出压力表.8-排出阀.9-压差计.10-孔板流量计.11重力水柜.

二. 实验准备:

1.了解管路连接情况及各设备、仪表、阀门的安装位置与操作使用方法，确定其状态是否良好。 2. 开启吸入阀3 。开引水阀4向泵内引水，并打开离心泵的放气阀放气，待放气阀向外流水后关闭引水阀及放气阀。

3. 将调速器调速旋钮转到最小位置，开关处在向下的“停止”位置。 4. 合上电源开关，电源接通，红色指示灯亮。 三. 实验步骤: 1.起动

（1）将开关扳到向上的“起动”位置，红灯灭，绿灯亮，电机转动。

（2）慢慢转动调速旋钮，使泵转速达到、并稳定在2500rpm。注意泵的运转是否正常，观察排出压

力值。泵的封闭运转时间不宜超过2—3min。

（3）慢慢打开排出阀8直至全开，排出压力应有所下降，吸入真空度应有所增加。 2．定速特性参数测定

（1）待泵运转稳定后，在排出阀1全开状态下测出排出压力pd、吸入压力ps、压差计汞柱高度差h、

转速n、电压U和电流I，填入表1-1。

(2) 逐渐关小排出阀8以减小流量，注意调节泵的转速n保持在2500rpm。测出排出阀在不同开度

下的pd、ps、h、n、U、I值。从排出阀全开至全关共选6个位置，如全开时汞柱高度差为hmax，可大致选0.8hmax、0.6hmax、0.4hmax、0.2hmax和全关为测点。将测量的各数据依次填入表1-1。

3．停用。将起动开关向下扳到“停止”位置，绿灯灭，红灯亮。关闭泵吸、排截止阀3、8。切

断电源。

四 实验结果整理与分析。 1．压头H

H=（pd-ps）/ρg+△z+（vd2-vs2）/2g

式中吸排压力表高度差△z≈0，排出管流速vd≈吸入管流速vs，所以 H≈（pd-ps）/ρg

水的密度ρ=103kg/m3；当pd、ps单位为MPa时，H=（pd-ps）3102（m） 当pd、ps单位为kgf/cm2时，H=（pd-ps）310（m） 2．流量Q

液体流经孔板流量计前后的压力降△p与流量Q存在以下关系：

m3/s

式中：△p——液体流经孔板前后的压差，Pa； ρ——被测液体的密度，清水ρ=103kg/m3；

A0——孔板的孔口面积，m2；

a——流量系数。

本实验台所用孔板流量计d=26mm，Q与压差计汞柱高度差h（mm）的关系为：

m3/s

3．轴功率P

电机输入功率 Pg=U2I（W）

式中：U——电压（V）； I——电流（A）。 泵的轴功率 P=Pg2ηg（W）

式中：ηg——电机的效率，近似取0.80 泵的效率 η= Pe/Ｐ3100%

式中：Pe为泵的有效功率，Pe =ρgＱＨ（Ｗ）

五 实验报告

1．绘出不同流量下的特性曲线Q-H、Q-P、Q-η。

2．说明离心泵和往复泵的性能有什么不同？起动方法有什么不同？ 3．实验中是否发生什么问题，写出自己的体会。 六．直流调速原理

为了便于对离心泵的转速进行控制，本试验采用直流电动机带动离心泵， 直流电源由可控硅电路提供，可控硅电路原理如图1-2，为了更方便的说明该电路的工作过程，我们按照图1-2画出电路的工作流程图1-3，如下面所示：

1．主电路采用单向桥式半控线路，由3CT1，3CT2两个可控硅和两个与之串联的整流二极管组成，当交流电压正半周时，电流由3CT1经过电机到9Z流动，形成正半周回路；当电压正半周结束时，3CT1阻断，交流电压负半周开始后，电流经过3CT2、电机到8Z形成负半周回路，这样电机得到直流电源。

2．可控硅控制电路如下：由第一个二极管桥，经DW设定大小后的直流给定信号与电压负反馈和电流正反馈相加以后，送到直流放大电路，经1T放大以后送到触发回路，由2T、3T、5T组成触发电路，控制可控硅的触发极。改变触发角的大小，就可以改变输出直流电源的大小。

3．为了增加电机的特性硬度，并获得一定的调速范围，采用5DW组成的电流正反馈和4DW组成的电压负反馈来提高系统的调速精度。

4．为了有效的限制过大的起动电流和其他意外过载电流，系统接入了由3DW、4T组成的过流截止单元，根据线电流大小发出截止封锁动作，以保证系统正常运行。

5.由第三个二极管桥为直流电机提供励磁电源。

实验二 液压控制阀性能实验

一. 实验内容

1. 溢流阀静态特性实验和卸荷实验； 2. 节流阀和调速阀的调速性能实验。 二. 实验目的

1. 通过实验练习识读液压系统图，熟悉电磁换向阀、溢流阀、节流阀、调速阀，掌握有关阀的调节方法。

2. 通过溢流阀静态特性实验加深对溢流阀静态特性的认识。 3. 了解溢流阀作卸荷阀使用的方法及其卸荷性能。

4. 通过节流阀及调速阀的调速实验，比较负载变化时二者调速性能的差异。 三. 实验步骤

1．溢流阀的启闭特性实验。实验管路如图2-1(其控制电路原理见图2-2)，以溢流阀14为实验阀。

图2-2 液压阀实验控制原理图

（1）实验流量测定：旋松阀11使泵18起动时处于轻载，压力表12转换开关置I 位（此时压力表测量A点的压力），起动泵18，调节阀11提高系统压力，使压力表12读数为7MPa；开关13转到I 位，使二位三通电磁阀13通电，右旋阀14，使压力表12读数为6.3MPa并锁紧其紧固螺丝，此时用秒表测出一分钟内流过流量计的油即溢流阀14的实验流量。

（2）闭合特性实验：为了使阀14前的油压逐渐减小直至阀14闭合，慢慢调松阀11，使压力表12读数（即A点压力）依次为6.3MPa、6.2MPa、6.1MPa、6.0MPa、5.8MPa、5.6MPa、5.4MPa，并记下每个压力对应的溢流量（注意：当流量减小到一定量时，把开关15转到I 位，使二位三通电磁阀15通电，用量杯和秒表测取溢流量），将结果填入表2-1。当溢流量减小到实验流量的1%时，压力表12读数即溢流阀14的闭合压力。

（3）开启特性实验：反向调节阀11（使阀14前的油压逐渐升高直至阀开启），使压力表12读数依次为5.4MPa、5.6MPa、5.8MPa、6.0MPa、6.1MPa、6.2MPa、6.3MPa，并记下每个压力对应的溢流量，将结果填入表2-1。当溢流量增加到实验流量的1%时，压力表12读数即溢流阀14的开启压力。 2．测溢流阀内漏泄量：关闭溢流阀14，调节阀11使系统压力保持在6.3MPa，使电磁阀15通电，用秒表和量杯测出溢流阀14的内漏泄量。

3．溢流阀的卸荷实验：当压力在6.3MPa时，开关16转向I 位，使二位三通电磁阀16通电，阀14的远控口通过阀16直通油箱，此时溢流阀14处在卸荷状态，压力表12指示压力即溢流阀14的卸荷压力（这里忽略了回油管路的阻力和由A点至阀14前的管路阻力，为近似值）。 4．溢流阀的动态特性实验：将压力传感信号送到示波器，使其显示被测阀14的压力信号；将开关16转到0位（断电），此时溢流阀14突然加载，观察此时示波器所示压力的瞬时变化波形，估计其动态压力超调量能否低于整定值的20%。 5．节流阀调速实验。

（1）将开关13转到0位（断电），调节阀11使压力为0.8MPa，将开关17转向左，

使二位三通电磁阀右端通电，让加载缸的活塞杆伸出顶到工作缸的活塞杆上。这样，当工作缸活塞向右运行时，加载缸活塞对其进行加载（加载压力通过阀11设定）。

（2）左旋阀2，右旋关闭阀6、9、7，全开阀8，把阀调到节流阀调速的初始状态，然后左

旋阀7一圈半， 压力表4开关转到“I ”位，此时压力表4测量B点压力（即泵1的排出压力）。起动泵1，右旋阀2使压力表4指示压力为3MPa，然后左旋开关3，电磁阀3右端线圈通电，工作缸活塞向左运行收回。准备下一步工作缸活塞向右运行时测量其运行速度。

（3）调节阀11，使加载压力依次为0.8 MPa 、1.0 MPa 、1.5MPa，用秒表测出不同加载时

活塞从一端运行到另一端的时间，填入表2-2。这样通过工作缸的运行速度的变化，可以知道节流阀7在不同负载时流量的变化。

6． 调速阀调速：左旋关闭阀7，将阀6右旋2圈，调节阀11使加载压力依次为0.8 MPa 、1.0 MPa 、1.5MPa，用秒表测出不同加载时活塞从一端运行到另一端的时间，填入表2-2。 表2-1 先导式溢流阀启闭特性测试记录：

开启过程 系统压力P 溢流量Q ml/min 6．3 MPa ml/min 6．2 MPa ml/min 6．1 MPa ml/min 6．0 MPa ml/min 5．8 MPa ml/min 5．6 MPa ml/min 5．4 MPa 闭合过程 系统压力P 溢流量Q ml/min 5．4 MPa ml/min 5．6 MPa ml/min 5．8 MPa ml/min 6．0 MPa ml/min 6．1 MPa ml/min 6．2 MPa ml/min 6．3 MPa 表2-2 负载变化对节流阀调速和调速阀调速的影响

加载压力 0．8 MPa 1．0 MPa 1．5 MPa 四. 实验报告

1. 根据实验测的的数据,以系统压力p和相应的溢流量Q为纵横坐标绘出溢流阀的闭合特性曲线和开启特性曲线.

2. 根据实验数据,分析节流阀调速和调速阀调速在负载变化时有何不不同?

3. 为什么加载缸压力仍小于工作缸压力时,工作缸活塞已无法推动加载缸活塞? 五．控制电路工作原理

1．电机的驱动

380V交流电为电机M1、M2提供工作电源，同时也为交流接触器1C、2C提供工作电源。热继电器1RJ/2RJ用做过电流保护器，当主回路电流过大，热继电器动作，其常闭触点（串联在1C/2C回路中）动作断开，使交流接触器1C/2C的线圈断电，主触头断开切断相应电机电源。

当按下绿色按钮1QA时，交流接触器1C通电，其自锁常开触点闭合，同时主回路的常开触点闭合，电机M1通电运行，使泵18运转起来。如按下红色按钮1TA时，交流接触器线圈断电，其闭合触点断开，使电机停止运转。

活塞单行程所需的时间(s) 节流阀调速 调速阀调速 同样，按下2QA交流接触器2C通电，M2起动，泵1投入工作。 2．电磁阀的控制

（1）“1K”控制三位四通电磁换向阀3的工作，1K转向右端时，下面的触点闭合，阀3左端的

线圈通电，由泵1排出的液压油通过电磁阀、经调速阀6（或节流阀7）到工作油缸19，推动活塞右行，而活塞右端的油经阀8（阀8全开），经电磁阀流回油箱，当加载缸20的活塞伸出顶在工作缸活塞上，测量其运行速度，就达到间接的测量调速阀（或节流阀）在不同载荷下的流量变化。

（2）“2K”位三位四通电磁阀17的控制旋钮，当2K转向左端时，上面的触点闭合，阀17右端

线圈通电，加载缸活塞伸出，达到给工作缸加载的作用。

（3）“3K”为电磁换向阀13的控制旋钮，当3K转到“I ”位时，二位三通电磁换向阀13通电

换向，由泵18排出的油经电磁阀13、溢流阀14、电磁阀16、流量计，流回油箱。准备测量溢流阀14的工作特性。

（4）“4K”控制电磁换向阀15，在溢流阀11压力逐渐调低，溢流阀14接近关闭时，从流量计

上就看不出流量的变化，必须用量杯来测量其流量值，这时将4K转到“I ”位，阀15通电换向，油通过阀15流向量杯。

（5）“5K”控制电磁换向阀16，当5K转到“I ”位时电磁阀16通电换向，溢流阀14的远程控

制口由于阀16的换向与油箱接通，溢流阀14完全打开， 处在“卸荷”状态，此时测得的压力即卸荷压力。

实验三 油马达容积调速及油马达性能实验

一. 实验内容

1. 变量泵——定量油马达容积调速实验；

2. 油马达性能实验：性能曲线测绘和最低稳定转速测定。 二. 实验目的

1. 了解半闭式液压系统的基本组成和容积调速的方法；

2. 通过变量泵——定量油马达容积调速实验，验证在不同加载情况下油马达的转速、输出扭矩和功率与变量泵流量的关系；

3. 通过油马达性能实验，了解油马达在转速不变时，负载改变，流量、容积效率、输入功率、输出功率和总效率如何变化。认识油马达的爬行现象，测出最低稳定转速。 三. 实验步骤

1. 溢流阀整定：实验管路如图3-1(其控制电路原理见图3-2)。

(1) 压力表Ⅰ开关置P1位（用压力表1测量溢流阀10前A点压力），左旋松开阀5（使主泵1起动时轻载），松开阀10（使辅泵4起动时轻载），松开阀8、14（使加载泵3起动时轻载），起动泵4，右旋阀10，使补油压力上升为1.0MPa；

(2)调节变量泵、变量油马达的变量机构手轮,使γp、γm为0（注：γp/γm为变量泵/变量马达的调节参数,表示实际设定排量占最大排量的百分数，1表示10%，10表示100%）。 将压力表Ⅰ转换开关调至P3位（此时压力表Ⅰ测量溢流阀6前B点

压力），起动泵1，右旋其变量机构手轮使γp =5，调整阀6，使回油压力为0.6MPa。

(3) 将压力表Ⅱ转换开关调至P3位（此时压力表Ⅱ测量图中C点压力，在油马达γm为0时，C点压力与溢流阀5前压力相等），右旋调紧溢流阀5，使安全阀开启压力升为7MPa。

(4) 将压力表Ⅲ转换开关调至P1位（此时压力表Ⅲ测量图中E点压力，即加载泵的加载压力），右旋马达变量机构手轮使γm =7，右旋阀14，使加载压力为0.6MPa.。将压力表Ⅲ转换开关调至P3位（此时压力表Ⅲ测量图中F点压力），左旋泵变量机构手轮使γp = -5（泵反向排油），右旋阀8，使加载压力为0.6MPa。

2. 变量泵——定量油马达容积调速。

当泵的变量机构γp分别为8、6、4、-4、-6、-8时测出对应的油马达进出口油压，加载泵吸排油压、油马达转速和通过油马达的液压油流量，将数据填入表3-1。 注：油马达进油压力pm1 (由压力表Ⅱ--p1或p3读出)； 油马达出油压力pm2(由压力表Ⅱ--p3或p1读出)； 加载泵吸油压力pL1 (由压力表Ⅲ--p1或p3读出)； 加载泵吸油压力pL2 (由压力表Ⅲ--p3或p1读出)； 油马达流量Qm (由流量计11和秒表测算出)。 3. 油马达性能实验

(1) 油马达性能曲线的测定：

① 调节油马达，使γm =10，全松溢流阀8、14（使马达轻载运行）。 ② 调节主泵排量γp，使油马达转速nm=1000r/m。在空载条件下(加载泵出口压力pL2=0)测出油马达空载流量Qm0，然后再用溢流阀8(或14)加载，使油马达进油压力(用表Ⅱ测得)依次为:1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa，每次改变负载后调节γp，使nm保持1000r/m不变。相对每一种负载测出pm1、pm2、pL1、pL2和油马达流量Qm，将所测值填入表3-2 中。

(2) 最低稳定转速实验：

油马达最低稳定转速nmin是指油马达不产生显著转速脉动时的最低转速，测定步骤如下： ① 调节油马达使γp =10。

② 调节主泵1使其以中等排量排油驱动油马达转动， 然后用溢流阀8（或14）加载，使油马达进油压力达到额定压力pmH=6MPa。

③ 调节主泵1，使γp逐步减小，直到油马达的转速出现脉动现象。记下发生这种现象前油马达的最低稳定转速nmin ，填入表3-2。 ④ 停掉主泵，切断电源。

四. 实验结果整理与分析

1. 转速特性

在变量泵—定量油马达回路中设qp=γp2qpmax , 式中:

qpmax ---变量泵的最大排量

γp ---变量泵的调节参数,表示实际设定排量占最大排量的百分数，1表10%，10表示100%。

则：

--------------（1）

式中kn1 为常数，所以， 可知道马达的转速nm与泵的调节参数γp呈线性关系。

2．扭矩特性

马达的输出扭矩Mm与负载扭矩ML相等，加载泵的负载扭矩由摩擦扭矩MLf和液压扭矩M组成，即

Mm=ML= MLf +M ------------------------（2）

近似认为MLf 为常数，而

----------------（3）

若近似认为pL2=0，则pL1与加载方式有关。

当溢流阀加载时，pL1 为常数，由（3）式可得M为常数，将M为常数带入（2）式可得：

Mm=ML=常数 ----（4）

（4）式说明，当用溢流阀加载时，马达的输出扭矩应是一个常数。而实际上，MLf 不是常数，而是转速的函数(如图3-3)，所以，Mm 也不是一个常数。 3．功率特性：

功率Nm Nm=Mm2nm 五． 控制电路工作原理

1． “1C”为辅泵电机起动运行的交流接触器，它与“2C”（接通主回路电机M2的交流接触器）串联，只有辅泵起动运行为主油路补进油之后才能起动“2C”，否则“2C”不能通电，电机M2无法起动，防止先起动M2使主泵运转时没有液压油而造成“干摩”，损坏主泵。

2．“3QA”为加热器 DR的控制开关，一般液压系统最适合的温度为30~50℃，所以在冬季油温过低时。通过3QA接通加热器DR对液压油进行加温，避免粘度过大造成运转部件的磨损。 3．热继电器1RJ/2RJ： 当电机M1或M2通过电流过大时，1RJ或2RJ断开，使交流接触器1C、2C线圈断电，主触头动作切断电机电源，从而达到保护电机的作用。

4．“ 1TA”为紧急停止按钮，在系统出现故障或异常时，可直接按下1TA使系统停止工作。 六. 实验报告

1. 根据表3-1中的数据，做出变量泵---定量油马达系统容积调速的转速特性曲线、不同加载条件下的转据特性曲线和功率特性曲线，即nm-γp 、mm-γp 、Pm-γp关系图。

2．根据表3-2中的数据，做出油马达的性能曲线（以pm1 为横坐标，以ηv、Qm 为纵坐标）。 3．思考：（1）.实际工作中，油马达的输出扭矩Mm和进油压力pm1哪个是自变量，哪个是因变量？式分析重物起升系统油马达的负载接近于哪种加载方式？

（2）.为什么油马达负载增加时其容积效率降低？油马达的液压系统在实际运行中如果泵和油马达均不变量，当负载变化时马达的转速是否变化？ 为什么？用油缸做执行机构时其移动速度受负载变化的影响为什么较小？

实验四 液压舵机调试实验

一．实验内容

1．伺服油缸舵机控制系统的调试； 2．操舵实验； 3．安全阀的整定； 二．实验目的

1．熟悉泵控型液压舵机和伺服油缸舵机遥控系统的基本组成，掌握其操作使用方法； 2．了解液压舵机校舵的要求和方法；

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