《液压与气压传动》课程教学实验指导书（共五个实验）

液压与气压传动实验指导书GUIDEBOOKFORCOURSEDESIGNesignVnd'anufacture中国农业大学工学院张敏、宋正河、谢斌编写二00九年十月

GUIDE BOOK FOR COURSE DESIGN 中国农业大学工学院 编写 esign nd anufacture 液压与气压传动实验指导书 张敏、宋正河、谢斌 二 OO 九年十月

液压与气压传动实验指导书液压传动实验报告实验名称：年月日实验指导教师（签名）：实验日期：系专业班姓名：学号报告内容1．实验预习报告。包括实验内容、实验目的、实验方案和实验步骤。（并说明实验条件、所用仪器、仪表和设备等）2.实验数据的记录。包括测试曲线和数据记录表等。3．实验数据的整理。包括计算依据、计算结果、实验曲线、表达式等。4.实验结果分析。5.问题和建议。实验纪律1.《液压与气压传动》实验课是学生学习《液压与气压传动》课程的一个重要环节，它有助于加深理解课程中的基本概念、基本知识，巩固理论教学成果，使理论与时间有机结合。因此，要求学生必须认真对待。2.未写实验预习报告的同学，不得进行实验。实验结束后初步整理好实验数据，将实验预习报告交实验指导教师签字后方可离开实验室。3.对实验装置和测试装置在未经了解之前，不准私自启动设备。4.进入实验室后要严肃认真、集中精力、分工合作、完成本实验内容。与本实验无关的一切设备，不准擅自启动。5.实验前后都要检查设备的完好性。实验后应使设备处于正常关闭状态（压力表要回零），做好必要的维护。6．实验中所用物品，实验结束后，需作必要的维护，并及时归还。7.室内不准吸烟。8如违反上述纪律，经劝告仍不改者，实验指导教师有权取消其实验资格。如因违纪律和不遵守操作规程而损坏仪器设备时，应追究责任并按规章制度赔偿。9.实验过程中的表现和实验报告的完成质量作为课程考试成绩的一部分。无辜不参加实验者，不得参加课程考试

液压与气压传动实验指导书 1 液压传动实验报告 实验名称： 实验指导教师（签名）： 实验日期： 年 月 日 系 专业 班 姓名： 学号 报告内容 1．实验预习报告。包括实验内容、实验目的、实验方案和实验步骤。（并说明实验条件、所 用仪器、仪表和设备等） 2．实验数据的记录。包括测试曲线和数据记录表等。 3．实验数据的整理。包括计算依据、计算结果、实验曲线、表达式等。 4．实验结果分析。 5．问题和建议。 实验纪律 1．《液压与气压传动》实验课是学生学习《液压与气压传动》课程的一个重要环节，它有 助于加深理解课程中的基本概念、基本知识，巩固理论教学成果，使理论与时间有机结合。因 此，要求学生必须认真对待。 2．未写实验预习报告的同学，不得进行实验。实验结束后初步整理好实验数据，将实验预 习报告交实验指导教师签字后方可离开实验室。 3．对实验装置和测试装置在未经了解之前，不准私自启动设备。 4．进入实验室后要严肃认真、集中精力、分工合作、完成本实验内容。与本实验无关的一 切设备，不准擅自启动。 5．实验前后都要检查设备的完好性。实验后应使设备处于正常关闭状态（压力表要回零）， 做好必要的维护。 6．实验中所用物品，实验结束后，需作必要的维护，并及时归还。 7．室内不准吸烟。 8．如违反上述纪律，经劝告仍不改者，实验指导教师有权取消其实验资格。如因违纪律和 不遵守操作规程而损坏仪器设备时，应追究责任并按规章制度赔偿。 9．实验过程中的表现和实验报告的完成质量作为课程考试成绩的一部分。无辜不参加实验 者，不得参加课程考试

液压与气压传动实验指导书目录实验一液阻特性实验(3)实验二液压泵性能实验(7)(11)液压泵拆装实验实验三溢流阀静态性能实验(14)(17)液压阀拆装实验实验四节流调速回路性能实验(21)实验五(27)双作用气缸的速度控制回路实验2

液压与气压传动实验指导书 2 目 录 实验一 液阻特性实验―――――――――――――――――（3） 实验二 液压泵性能实验―――――――――――――――――（7） 液压泵拆装实验―――――――――――――――――（11） 实验三 溢流阀静态性能实验―――――――――――――――（14） 液压阀拆装实验―――――――――――――――――（17） 实验四 节流调速回路性能实验――――――――――――――（21） 实验五 双作用气缸的速度控制回路实验――――――――――（27）

液压与气压传动实验指导书实验一液阻特性实验81实验目的通过对标准型液流阻力的实验，定量地确定“流量一一压力特性”，计算出与液阻特性有关的指数，即中，深入理解孔口液流的液阻特性。通过对环形缝隙流动的实验，确定流量一一压力特性，验证：当=1时，最大偏心环形缝隙的流量是同心环形缝隙流量的2.5倍。82实验内容和方案一、薄壁小孔和细长小孔的“流量一一压力特性”测试液压系统中，油液流经液压阻力时产生压力损失，流量O与压力损失Ap之间可以用如下表=Apa达式：=R式中：R一一液阻，与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流动状态有关；—一与液阻特性有关的指数。上式取对数得：IgQ=lgR-+plg4p=-lgR+plgp取lgAp为横坐标，取IgQ为纵坐标，lgR-为纵坐标上的截距，则β为直线的斜率。理想情况下：当液阻为薄壁小孔时，β=0.5；当液阻为细长小孔时，Φ=1。实验装置按理论进行设计，每种标准形式的液阻都分别做成独立的（参数是确定了的）装置，以便分别对它们进行实验。测量点的布置及其与标准压力表的连接，其中特别是泄漏等，对实验精度有着重要的影响。流量的测量采用椭圆齿轮流量计，用秒表计时，直接观察流量的变化。在油液流动状态不变、油温变化很小的情况下，进行如下实验：改变流经液阻的流量，分别用精密压力表测得薄壁小孔、细长小孔的进出口压力。二、环形缝隙流动的流量（泄漏量）测试1.当相对偏心率6=1时，验证最大偏心环形缝隙流动的流量是否为同心环形缝隙流量的2.5倍，并分析其在工程实际中的意义。2.本实验利用可调偏心装置，使轴与套之闻的缝隙分别出现基本同心和最大偏心的状态。3.使用量简，以秒表计时，测出泄漏量。3

液压与气压传动实验指导书 3 实验一 液阻特性实验 §1 实验目的 通过对标准型液流阻力的实验，定量地确定“流量——压力特性”，计算出与液阻特性有关 的指数，即φ，深入理解孔口液流的液阻特性。 通过对环形缝隙流动的实验，确定流量——压力特性，验证：当ε＝1 时，最大偏心环形 缝隙的流量是同心环形缝隙流量的 2.5 倍。 §2 实验内容和方案 一、薄壁小孔和细长小孔的“流量——压力特性”测试 液压系统中，油液流经液压阻力时产生压力损失，流量 Q 与压力损失 p 之间可以用如下表 达式： 1 Q p R  =  式中： R ——液阻，与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流动状态有关；  ——与液阻特性有关的指数。 上式取对数得： 1 lg lg lg lg lg Q R p R p   − = +  = − +  取 lgp 为横坐标，取 lg Q 为纵坐标， 1 lg R − 为纵坐标上的截距，则  为直线的斜率。理想 情况下： 当液阻为薄壁小孔时，  ＝0.5； 当液阻为细长小孔时，  ＝1。 实验装置按理论进行设计，每种标准形式的液阻都分别做成独立的（参数是确定了的）装 置，以便分别对它们进行实验。测量点的布置及其与标准压力表的连接，其中特别是泄漏等， 对实验精度有着重要的影响。流量的测量采用椭圆齿轮流量计，用秒表计时，直接观察流量的 变化。 在油液流动状态不变、油温变化很小的情况下，进行如下实验：改变流经液阻的流量，分 别用精密压力表测得薄壁小孔、细长小孔的进出口压力。 二、环形缝隙流动的流量（泄漏量）测试 1．当相对偏心率  =1 时，验证最大偏心环形缝隙流动的流量是否为同心环形缝隙流量的 2.5 倍，并分析其在工程实际中的意义。 2．本实验利用可调偏心装置，使轴与套之闻的缝隙分别出现基本同心和最大偏心的状态。 3．使用量筒，以秒表计时，测出泄漏量

液压与气压传动实验指导书三、实验装置的液压系统原理图易环形缝隙CO010*1p5p4E2332T细长孔！80-0r0gp2 424薄壁孔P2A2222123直181726163311171.3滤油器2液压泵4溢流阀5.6调速阀7电动机8.9.10.11压力传感器16二位三通转阀17三位四通转阀18背压阀19量杯20,22测压点转动分配阀21.23测试对象转动分配阀24压力表开费冷却器26电加热器30温度计31流量计32限压式开关83实验步骤（参考）一、薄壁小孔和细长小孔的“流量一一压力特性”测试1、液压系统的压力p,的测定：关闭调速阀5和调速阀6，通过溢流阀4调至3～4MPa，再慢慢打开调速阀5，液压油经阀5到达两只转动分配阀21和23。阀21和23将压力油分配到薄壁小孔或细长小孔，各路回油也由此阀集中后，通过二位三通转阀16（不经过背压阀18）及三位四通转阀17至流量计31，然后回油箱。2、用调速阀5调节流量大小，一般流量可在1～41/min范围进行实验，在此范围内任意选择5~6个流量值。3、实验对象的进口压力p,和出口压力p，的测量：用测压点转动分配阀22分别接通压力表开关24，经24转换，可分两次在标准压力表中直接读出进口压力P，和出口压力P3（注意观察方法和读值精度）。二、环形缝隙流动的流量（泄漏量）测试液压系统同上述一。三位四通转阀17接通量筒19，然后调节溢流阀4改变进油压力，当压力调定后，可用秒表与量筒19测出对应的流量（泄漏量）。改变压力差Ap，做出三组数据，分别求出K=Q最大偏心/Q同心，然后对比三个K值，并分析影响环形缝隙流动时流量的各种因素

液压与气压传动实验指导书 4 三、实验装置的液压系统原理图 §3 实验步骤（参考） 一、薄壁小孔和细长小孔的“流量——压力特性”测试 1、液压系统的压力 1 p 的测定：关闭调速阀 5 和调速阀 6，通过溢流阀 4 调至 3～4MPa，再 慢慢打开调速阀 5，液压油经阀 5 到达两只转动分配阀 21 和 23。阀 21 和 23 将压力油分配到薄 壁小孔或细长小孔，各路回油也由此阀集中后，通过二位三通转阀 16（不经过背压阀 18）及三 位四通转阀 17 至流量计 31，然后回油箱。 2、用调速阀 5 调节流量大小，一般流量可在 1～4 l/min 范围进行实验，在此范围内任意选 择 5～6 个流量值。 3、实验对象的进口压力 2 p 和出口压力 3 p 的测量：用测压点转动分配阀 22 分别接通压力表 开关 24，经 24 转换，可分两次在标准压力表中直接读出进口压力 2 p 和出口压力 3 p （注意观察 方法和读值精度）。 二、环形缝隙流动的流量（泄漏量）测试 液压系统同上述一。三位四通转阀 17 接通量筒 19，然后调节溢流阀 4 改变进油压力，当 压力调定后，可用秒表与量筒 19 测出对应的流量（泄漏量）。 改变压力差 p ，做出三组数据，分别求出 K Q Q = 最大偏心 / 同心 ，然后对比三个 K 值，并分析 影响环形缝隙流动时流量的各种因素

液压与气压传动实验指导书注意事项：本实验应在同一温度，同一压力差下，测出一组对应的同心环形缝隙流动与最大偏心环形缝隙流动时的流量（泄漏量）。改变压力差后，又在同一温度下测出另一组对应的流量（泄漏量）。测试中，温度如有升高，可开冷却器维持温升不超过土2℃。84实验记录表格实验内容：细长小孔和薄壁小孔的液阻特性℃;实验条件：液压油牌号：；油温：d=细长小孔：L=mm；薄壁小孔：L=mm;mm;d=mm;表 1-1液阻流量力压系统油压力差特性温出口压力压力Pi进口压力△p=P2 -psAVq=AVITT指数(s)(L/min)(L)(MPa)(℃)(MPa)(MPa)P2 (MPa)P39细长小孔薄壁小孔实验要求：用双对数坐标纸或直角坐标纸画出薄壁小孔、细长小孔的Q-Ap特性曲线，求a，式中a、b可用米尺在图中直接测量。出薄壁小孔和细长小孔的液阻特性指数，=tga=实验内容：环形缝隙流动的流量（泄漏量）实验条件：液压油牌号：；油温：℃；系统压力：-(MPa)轴径 d=mm；同心时缝隙h=mm；流动长度L=mm;5

液压与气压传动实验指导书 5 注意事项：本实验应在同一温度，同一压力差下，测出一组对应的同心环形缝隙流动与最 大偏心环形缝隙流动时的流量（泄漏量）。改变压力差后，又在同一温度下测出另一组对应的流 量（泄漏量）。测试中，温度如有升高，可开冷却器维持温升不超过±2℃。 §4 实验记录表格 实验内容：细长小孔和薄壁小孔的液阻特性 实验条件：液压油牌号： ； 油温： ℃； 细长小孔：L= mm； d= mm；薄壁小孔： L = mm； d = mm； 表 1-1 系统 压力 1 p （MPa） 油 温 （℃） 流 量 压 力 压力差 2 3  = − p p p （MPa） 液阻 特性 指数  V （L） T （s） q V T =  / （L/min） 进口压力 2 p （MPa） 出口压力 3 p （MPa） 细 长 小 孔 薄 壁 小 孔 实验要求：用双对数坐标纸或直角坐标纸画出薄壁小孔、细长小孔的 Q −p 特性曲线，求 出薄壁小孔和细长小孔的液阻特性指数  ， a tga= b  = ，式中 a、b 可用米尺在图中直接测量。 实验内容：环形缝隙流动的流量（泄漏量） 实验条件：液压油牌号： ；油温： ℃；系统压力： （MPa）； 轴径 d= mm；同心时缝隙 h= mm；流动长度 L= mm；

液压与气压传动实验指导书表 1-2压力流量压力差K序备出口压力工作状态进口压力1AVQ最大偏心/Q同P4- Ps号注(s)Ps (MPa)(MPa)(mL)q (ml/min)P4 (MPa)最大偏心同心最大偏心2同心最大偏心同心实验要求：分别求出每组的K=Q最大偏心/Q同心值

液压与气压传动实验指导书 6 表 1-2 序 号 工作状态 压 力 压力差 流 量 K 备 注 进口压力 4 p （MPa） 出口压力 5 p （MPa） 4 5 p p − （MPa） V （mL） t （s） q （ml/min） Q Q 最大偏心 / 同心 1 最大偏心 同心 2 最大偏心 同心 3 最大偏心 同心 实验要求：分别求出每组的 K = Q Q 最大偏心 / 同心 值

液压与气压传动实验指导书实验二液压泵性能实验s1实验目的了解液压泵的主要性能，学会小功率液压泵的测试方法。82实验内容及方案液压泵的主要性能包括：能否达到额定压力、额定压力下的流量（额定流量）、容积效率、总效率、压力脉动（振摆）值、噪声、寿命、温升、振动等项。前三项是最重要的性能，泵的测试主要是检查以下几项。关于单级定量叶片液压泵的各项技术指标（摘自JB2146-77），见表2-1。表 2-1项目容积效率压力振摆额定压力公称排理总效率%%名称(MPa)ml/r(MPa)≤10≥80≥65单位级定量叶片泵16≥786.3≥88±0.2≥90≥8025~32液压泵由原动机械输入机械能（M，n），将液压能（p，Q）输出，送给液压系统的执行机构。由于泵内有摩擦损失（其值用机械效率n机表示），容积损失（泄漏）（其值用容积效率n容表示）和液压损失（其值用液压效率Ⅱ表示，此项损失较小，通常忽略。）所以泵的输出功率必定小于输入功率，总功率为：n总=（N/N）=n机n客n液~n机容要直接测定n机比较困难，一般是测出n客和n总，然后再算出n机。一、液压泵的流量一压力特性测定液压泵在不同工作压力下的实际流量，得出流量一压力特性曲线Q=(p)。液压泵因内泄漏将造成流量的损失。油液粘度愈低，压力愈高，其漏损就愈大。本实验中，压力由压力表读出，流量由椭圆齿轮流量计和秒表确定。1、空载（零压）流量：在实际生产过程中，泵的理论流量Q并不是按液压泵设计时的几何参数和运动参数计算，通常在额定转速下以空载（零压）时的流量Q代替Q理。本实验中应在节流阀10的通流截面积为最大的情况下测出泵的空载流量Q空。2、额定流量：是指泵在额定压力和额定转速的工作情况下，测出的流量Q额。本设备中由7

液压与气压传动实验指导书 7 实验二 液压泵性能实验 §1 实验目的 了解液压泵的主要性能，学会小功率液压泵的测试方法。 §2 实验内容及方案 液压泵的主要性能包括：能否达到额定压力、额定压力下的流量（额定流量）、容积效率、 总效率、压力脉动（振摆）值、噪声、寿命、温升、振动等项。前三项是最重要的性能，泵的 测试主要是检查以下几项。关于单级定量叶片液压泵的各项技术指标（摘自 JB2146-77），见表 2-1。 表 2-1 项目 名称 额定压力 （MPa） 公称排理 ml/r 容积效率 ％ 总效率 ％ 压力振摆 （MPa） 单 位 级 定 量 叶 片 泵 6.3 ≤10 ≥80 ≥65 16 ≥88 ≥78 土 0.2 25～32 ≥90 ≥80 液压泵由原动机械输入机械能（ M ，n ），将液压能（ p ，Q ）输出，送给液压系统的执行 机构。由于泵内有摩擦损失（其值用机械效率 η机 表示），容积损失（泄漏）（其值用容积效率 η容 表示） 和液压损失（其值用液压效率η液表示，此项损失较小，通常忽略。）所以泵的输出功 率必定小于输入功率，总功率为： η总= N /N = （ 出 入）η机 η容 η液  η机 η容 要直接测定 η机 比较困难， 一般是测出 η容 和 η总 ，然后再算出 η机 。 一、液压泵的流量－压力特性 测定液压泵在不同工作压力下的实际流量，得出流量－压力特性曲线 1 Q f p = ( ) 。液压泵因 内泄漏将造成流量的损失。油液粘度愈低，压力愈高，其漏损就愈大。本实验中，压力由压力 表读出，流量由椭圆齿轮流量计和秒表确定。 1、空载（零压）流量：在实际生产过程中，泵的理论流量 Q理 并不是按液压泵设计时的几 何参数和运动参数计算，通常在额定转速下以空载（零压）时的流量 Q空 代替 Q理 。本实验中应 在节流阀 10 的通流截面积为最大的情况下测出泵的空载流量 Q空 。 2、额定流量：是指泵在额定压力和额定转速的工作情况下，测出的流量 Q额 。本设备中由

液压与气压传动实验指导书节流阀10进行加载。3、不同工作压力下的实际流量Q：不同的工作压力由节流阀10确定，读出相应压力下的流量Q。二、液压泵的容积效率n容额定排量（额定转速下）=实际流量×空载转速9实际xn容积效率=即容空载排量(领定转速下)空载流量×实际转速O空n实际若电动机的转速在液压泵处于额定工作压力及空载（零压）时基本上相等（n额~），则9额.溶=空三、液压泵的总效率n总或N由=N入·n总=N入·机溶总=N入M·n(Kw)液压泵的输入功率N入：NX=9550式中：M一在额定压力下，泵的输入扭矩（N·m）；n一在额定压力下，泵的转速（r/min）P.Q(KW)液压泵的输出功率N出：N=60式中：P一在额定压力下，泵的输出压力（MPa）Q一在额定压力下，泵的流量（L/min）NNP.Q=159P·或1总液压泵的总效率可用下式表示为n总NAM·nNA60·N表·电四、实验装置的液压系统原理图130春p12-1(p6]首11(9] 32018(8]Q031(M23①25[22]24188]液压泵23电动机11[9]溢流阀31流量计13.32压力传感器图2-2液压泵性能实验液压系统原理图8

液压与气压传动实验指导书 8 节流阀 10 进行加载。 3、不同工作压力下的实际流量 Q ：不同的工作压力由节流阀 10 确定，读出相应压力下的流 量 Q 。 二、液压泵的容积效率 η容 容积效率= 空载流量 实际转速 实际流量 空载转速 空载排量 额定排量 （额定转速下） （额定转速下）   = 即 Q n Q n  =  实际 空 容 空 实际 若电动机的转速在液压泵处于额定工作压力及空载（零压）时基本上相等 （n额  n空） ，则 空 额 容 Q Q  = 。 三、液压泵的总效率 总 出 入 总 入 机 容 入 出 总 = 或N = N  = N   N N 液压泵的输入功率 N入 ： 入 （KW） M n N 9550  = 式中：M－在额定压力下，泵的输入扭矩（N·m）； n－在额定压力下，泵的转速（r/min） 液压泵的输出功率 N出： 出 （KW） P Q N 60  = 式中：p－在额定压力下，泵的输出压力（MPa） Q－在额定压力下，泵的流量（L/min） 液压泵的总效率可用下式表示为 入 表 电 出 总 入 出 总 或       = =   = = N P Q N N M n p Q N N 60 159 四、实验装置的液压系统原理图 图 2-2 液压泵性能实验液压系统原理图

液压与气压传动实验指导书L=0.5m3图2-3电动机平衡法测量转矩示意图1-平衡重块2-电动机轴3-杠杆4-硅码挂钩5-础码注：（）为QCS003B教学实验台元件编号S3实验步骤（参考）启动液压泵18（8），使电磁阀17（12）处于中位，电磁阀13（11）处于常态，（参看实验台上原理图），关闭节流阀10，将溢流阀11（9）的压力调至高于泵（YB-6型）额定压力的10%一安全阀压力7.0MPa。然后调节节流阀10的开度，作为泵的不同负载，对应测出压力p、流量Q、扭矩M和转速n。注意，节流阀每次调节后，需运转1一2分钟再测有关数据。压力p：观测压力表Pi2-(P）流量Q：用椭圆齿轮流量计测量，利用单位时间油液容积的变化量来计算流量。Q=△V/tx60(1/min)式中：t一对应容积变化量△V()所需的时间（s)，△V-油液容积的变化量。转矩M：采用电动机平衡法测量转矩M，如图2-3所示。电机壳体两端由滚动轴承支撑在轴承座中，因此，壳体（定子）可以自由摆动，壳体上固定一杠杆，可借助杠杆和码产生的平衡转矩M，M-GL（2-3）来测量电动机转子作用在定子上的反转矩（此时工作电动机壳体应保持平衡）。式（2-3）求得的M就是电动机轴的输出转矩。从图2-3中可知，在实验前，利用平衡重块可以初调杠杆水平零位，因而测试精度可以提高。转速n：可采用手持式光电测速仪或机械转速表测量，也可采用电磁式数字测量仪测量

液压与气压传动实验指导书 9 注：（ ）为 QCS003B 教学实验台元件编号 §3 实验步骤（参考） 启动液压泵 18（8），使电磁阀 17（12）处于中位，电磁阀 13（11）处于常态，（参看实验 台上原理图），关闭节流阀 10，将溢流阀 11（9）的压力调至高于泵（YB-6 型）额定压力的 10% －安全阀压力 7.0MPa。 然后调节节流阀 10 的开度，作为泵的不同负载，对应测出压力 p 、流量 Q 、扭矩 M 和转速 n 。注意，节流阀每次调节后，需运转 1－2 分钟再测有关数据。 压力 p ：观测压力表 P P 12 1 6 − ( ) 流量 Q ：用椭圆齿轮流量计测量，利用单位时间油液容积的变化量来计算流量。 Q =   V / t 60 l/min ( ) 式中：t－对应容积变化量 V 1( ) 所需的时间（s）， V-油液容积的变化量。 转矩 M ：采用电动机平衡法测量转矩 M ，如图 2-3 所示。电机壳体两端由滚动轴承支撑在 轴承座中，因此，壳体（定子）可以自由摆动，壳体上固定一杠杆，可借助杠杆和砝码产生的 平衡转矩 M ， M=GL 2-3 ( ) 来测量电动机转子作用在定子上的反转矩（此时工作电动机壳体 应保持平衡）。式（2-3）求得的 M 就是电动机轴的输出转矩。 从图 2-3 中可知，在实验前，利用平衡重块可以初调杠杆水平零位，因而测试精度可以提高。 转速 n ：可采用手持式光电测速仪或机械转速表测量，也可采用电磁式数字测量仪测量