1、教 案（20132014學年第二學期）課程名稱 液壓與氣動實驗 課程編號 111100109 課程性質 學科基礎課 教學時數 6 教學對象 11級機械設計制造及自動化、熱能與動力工程、材料成型及控制工程 授課教師 戴正強 職 稱 講師 邵陽學院機械與能源工程系2014年2月實驗一 實驗室：動力機械實驗室 教師姓名：戴正強 課程名稱液壓與氣壓傳動授課專業及班次11級機械設計制造及自動化、熱能與動力工程、材料成型及控制工程授課內容液壓泵的性能測試實驗授課方式及學時90分鐘目的要求1、教學目的通過介紹實驗目的、實驗原理、實驗要求及實驗方法，使學生掌握自行設計實驗方案與系統連接方法，了解液壓閥的原理與

2、結構，達到驗證換向回路實驗的目的。2、教學要求通過本講，使學生了解液壓閥的結構，掌握液壓閥的原理，掌握換向回路實驗原理；重點掌握根據實驗原理方法設計實驗方案與系統連接；了解實驗目的、實驗要求及注意事項。重點與難點1、教學重點：實驗原理及實驗方法。2、教學難點：實驗原理及根據原理設計實驗方案與系統連接。講授內容及時間分配1、實驗目的；（2分鐘）2、實驗原理；（10分鐘）3、實驗系統與設備；（5分鐘）4、實驗步驟方法；（10分鐘）5、注意事項；（3分鐘）教 具板書、實驗臺及各種元件參考資料教材液壓與氣壓傳動 許福玲主編指導書動力機械基礎實驗指導書陳志剛、鄧清方主編一、實驗目的1、通過實驗，觀察壓力

3、與流量、效率、容積效率、輸入功率大小之間的關系。2、利用液壓實驗臺，記錄壓力表數值，根據測得的流量、功率，計算效率，找出其與壓力之間的關系，掌握液壓泵的靜態特性；了解液壓泵的動態特性。3、了解本實驗系統中各元件的性能，并掌握各元件的連接方法及測量儀表、測試軟件使用方法，與測試技能，學習小功率液壓泵性能測試方法及測試儀器使用。4、通過自行設計測試回路及實驗，訓練學生自我設計測試回路的能力。二、實驗原理1. 測試定量葉片泵靜態性能（1）qp特性測試液壓泵實際流量q指液壓泵在某一具體工況下,單位時間內所排出的液體體積,它等于理論流量qi減去泄漏流量q，即：其中泄漏流量q與液壓泵的負載壓力p成正比，即

4、q=kp，k為比例系數，即有：(2)vp特性測試液壓泵的功率損失有容積損失和機械損失兩部分，容積損失是指液壓泵流量上的損失,液壓泵的實際輸出流量總是小于其理論流量,其主要原因是由于液壓泵內部高壓腔的泄漏、油液的壓縮以及在吸油過程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液壓泵轉速高等原因而導致油液不能全部充滿密封工作腔。液壓泵的容積損失用容積效率來表示,它等于液壓泵的實際輸出流量q與其理論流量qi之比即： 其中q泵額定轉速下的實際流量(m3/s)qi泵額定轉速下的理論流量(m3/s)，實驗中為泵額定轉速下的空載流量(3) Pp、Pip特性測試液壓泵的功率有輸入功率Pi和輸出功率P。輸入功率Pi 液壓泵

5、的輸入功率是指作用在液壓泵主軸上的機械功率,當輸入轉矩為T0，角速度為時,有：或 Pi=mn（KW）式中，m電機輸出轉矩，n電機轉速也可以寫成 Pi=P表電（KW）式中，P表三相功率表測得的電機功率，電為P表對應的電機效率。輸出功率P 液壓泵的輸出功率是指液壓泵在工作過程中的實際吸、壓油口間的壓差p和輸出流量q的乘積,即： 在實際的計算中,若油箱通大氣,液壓泵吸、壓油的壓力差往往用液壓泵出口壓力p代入。故輸出功率寫成式中p為泵實際工作壓力（N/m2），q泵額定轉速下的輸出流量（m3/s）(4)p特性測試液壓泵的總效率 液壓泵的總效率是指液壓泵的實際輸出功率與其輸入功率的比值,即： 其中pqi為

6、理論輸入轉矩Ti。液壓泵總的效率故液壓泵的總效率等于其容積效率與機械效率的乘積，所以液壓泵的輸入功率也可寫成： 液壓泵的各個參數和壓力之間的關系如圖所示。 液壓泵的特性曲線2. 測試定量葉片泵的動態特性(1)泵過渡過程品質測試當泵輸出流量瞬時突變時，泵工作壓力會隨之發生改變，故要測量壓力隨時間變化的過渡過程品質，畫特性曲線，求壓力超調量、壓力穩定時間、壓力回升時間。(3)泵工作壓力脈動特性測試泵工作壓力脈動的影響原因復雜，如流量脈動變化，負載變化，壓力損失變化等，忽略其它因素的影響，考察不同流量下壓力脈動的規律，測泵輸出壓力脈動特性，畫特性曲線，求壓力脈動頻率和幅值。實驗原理如下圖所示：123

7、45678910111213PTM三、實驗系統與設備1、所需設備：SYT/SD-600L-90全功能液壓性能測試系統 1套被測對象：軸向柱塞泵。型號：SY-160SCY14-1EL一臺。 SY-63YCY14-1B一臺SY-25YCY14-1B一臺 生產廠家：邵陽維克液壓股份有限公司。其中Y-63YCY14-1B、SY-25YCY14-1B為返修泵。測試系統系統的安裝簡圖參見右圖。2、測試方法和測試標準的說明測試標準：國家標準液壓軸向柱塞泵，標準號：JB/T7043-20066.2.1 排量空載排量應在公稱排量的95%110%范圍內。6.2.2 容積效率和總效率在額定工況下，定量泵的容積效率和

8、總效率應符合表2的規定。變量泵指標科比相同排量的指標低1個百分點。表2 軸向柱塞泵的容積效率和總效率斜盤式柱塞泵斜軸式柱塞泵公稱排量V（mL/r）2.510V2525V50010V<2525V500容積效率%8091929495總效率%7586878485四、實驗步驟方法1. 靜態特性測試（根據國家標準液壓軸向柱塞泵JB/T7043-2006中7.3.2表10的規定，在最大排量（25ml/r）、額定轉速（1450r/min）下，使被試泵的出口壓力逐漸增加至額定壓力的25%（7.88MPa），待測試狀態穩定后，測試與效率有關的數據； 按上述方法，使被試泵的出口壓力為額定壓力的40%（12.

9、6MPa）、55%（17.3MPa）、70%（22MPa）、80%（25.2MPa）、100%（31.5MPa）時，分別測量與效率有關的數據。轉速約為額定轉速的100%（1450r/min）、85%（1233r/min）、70%（1000r/min）、55%（798r/min）、40%（580r/min）、30%（435r/min）、20%（290r/min）、10%（145r/min）時在上述各試驗壓力點，分別測試被試泵與效率有關的數據測得的流量、功率、電流填入表1表1 被試泵測試參數表（轉速n、壓力p2e、流量qv2e、功率VA、電流A）容積效率、總效率計算及分析根據國家標準容積效率計算：

10、 根據國家標準總效率計算： 其中忽略輸入壓力對效率的影響，上式變為式中：V2e試驗壓力時的排量，單位是ml/r；V2i空載排量，單位為ml/r；qv2e試驗壓力時的輸出流量，單位為L/min；ne試驗壓力時的轉速，單位為r/min；ni空載壓力時的轉速，單位為r/min；qv2i空載壓力時的輸出流量，單位為L/min；p2e輸出試驗壓力，單位為kPa；p1e輸入壓力大于大氣壓為正，小于大氣壓為負，單位為kPa;T1輸入轉矩，單位為Nm；qv1e試驗壓力時的輸入流量，單位為L/min。功率、流量、效率等參數隨壓力變化的計算及分析根據以上公式計算，得出最大排量、額定轉速下容積效率隨壓力變化的值如下

11、表。最大排量（25ml/r）、額定轉速下（1450r/min）的容積效率壓力（MPa）7.8812.617.32225.231.5容積效率繪出最大排量、額定轉速下容積效率隨壓力變化特性曲線圖根據以上公式計算，得出最大排量、額定轉速下總效率隨壓力變化的值如下表。最大排量（25ml/r）、額定轉速下（1450r/min）的總效率壓力（MPa）7.8812.617.32225.231.5總效率繪出最大排量、額定轉速下總效率隨壓力變化特性曲線圖根據表1，得出最大排量、額定轉速下流量隨壓力變化的值如下表。最大排量（25ml/r）、額定轉速下（1450r/min）的流量壓力（MPa）07.8812.617

12、.32225.231.5流量（L/min）繪出最大排量、額定轉速下流量隨壓力變化特性曲線圖根據表1，得出最大排量、額定轉速下功率隨壓力變化的值如下表。最大排量（25ml/r）、額定轉速下（1450r/min）的功率壓力（MPa）07.8812.617.32225.231.5功率（KW）繪出最大排量、額定轉速下功率隨壓力變化特性曲線圖根據國家標準，在額定工況下，定量泵的容積效率和總效率應符合表2的規定。變量泵指標科比相同排量的指標低1個百分點。表2 軸向柱塞泵的容積效率和總效率斜盤式柱塞泵斜軸式柱塞泵公稱排量V（mL/r）2.510V2525V50010V<2525V500容積效率%809

13、1929495總效率%7586878485某 （型號）柱塞泵為斜盤式變量柱塞泵，當壓力高于 （某值）MPa時，容積效率能否達到國家標準的91%，而總效率最高不到 %（按標準測試點最大 %），能否達到國家標準的86%。最后得出結論2. 動態特性測試1）泵過渡過程品質測試（1）調定參數溢流閥2壓力調定為7MPa，做安全閥用。（2）設定參數a. 節流閥6前設定壓力為0.6MPa；b. 節流閥7前設定壓力為6MPa；（3）測試參數a. 關閉電磁閥4，打開電磁閥5，讓泵在0.6MPa工作壓力下，油通過節流閥6回油箱；b. 突然關閉電磁閥5，泵油經節流閥7流出，由壓力傳感器3測出泵工作壓力。2）泵工作壓力

14、脈動特性測試（1）調定參數溢流閥2工作壓力調定在7MPa，做安全閥。（2）設定參數節流閥前壓力設定為1MPa和5MPa。（3）測試參數在每一設定壓力下，由壓力傳感器3，測出泵壓力脈動。五、注意事項1、一人負責調節溢流閥，開關機；一人負責調節節流閥，開關電磁閥；一人負責觀察壓力表、傳感器數據，記錄數據。三人即要明確分工，又要密切配合，嚴格按要求正確操作，決不魯莽從事。2、無論是壓力調大還是調小，注意緩慢平穩，不能過大。不能在高速下關掉電源，轉速下降過快，對電機不利。3、各設備、儀器要有良好的接地，一是為了防止外界干擾，二是預防觸電。4、正式測試前，注意檢查系統連接是否正確，測試結束時，切勿忘記溢

15、流閥打開。5、實驗過程中，若設備、儀器有異常現象及時向指導教師報告，便于妥善處理。6、嚴格控制實驗時間，各組在規定時間內抓緊完成實驗，實驗結束，待指導教師驗收完畢方能關機離開實驗室。六、實驗報告要求1、實驗前必須認真預習實驗指導書，明確實驗任務，初步了解實驗方法，為正式測試作好準確。2、畫出測試液壓泵靜態動態特性回路的液壓系統圖，將記錄數據簡單列表，根據采集的實驗數據及計算處理結果，并于實驗報告紙上畫出液壓泵的qp特性曲線、v p特性曲線、 p特性曲線、Pi p特性曲線、P0 p特性曲線圖，分析液壓泵的靜態特性曲線。3、根據采集的實驗數據得到的動態特性實驗結果，畫過渡過程曲線，求壓力超調量、壓

16、力穩定時間、壓力回升時間；畫泵壓力脈動曲線，求壓力脈動頻率、壓力脈動幅值。并分析液壓泵的動態特性。4、根據參數表與特性曲線分析比較液壓泵不同壓力下靜態特性及不同流量下動態特性，并回答影響靜態動態特性的主要因素。5、畫出自我設計的測試液壓泵靜態動態特性回路的液壓系統圖，根據實驗結果分析說明回路的不同特點。 hvqiqhmTThTT、q、hp液壓泵的靜態特性曲線七、思考題（1）實驗油路中溢流閥起什么作用？（2）在實驗系統中調節節流閥為什么能對被試泵進行加載？（3）從液壓泵的效率曲線中可得到什么啟發？實驗二 實驗室：動力機械實驗室 教師姓名：戴正強 課程名稱液壓與氣壓傳動授課專業及班次11級機械設計

17、制造及自動化、熱能與動力工程、材料成型及控制工程授課內容壓力控制回路（調壓回路）實驗授課方式及學時90分鐘目的要求1、教學目的通過介紹實驗目的、實驗原理、實驗要求及實驗方法，使學生掌握自行設計實驗方案與系統連接方法，達到驗證調壓回路實驗的目的。2、教學要求通過本講，使學生掌握壓力控制回路（調壓回路）實驗原理；重點掌握根據實驗原理方法設計實驗方案與系統連接；了解實驗目的、實驗要求及注意事項。重點與難點1、教學重點：實驗原理及實驗方法。2、教學難點：實驗原理及根據原理設計實驗方案與系統連接。講授內容及時間分配1、實驗目的；（2分鐘）2、實驗原理；（10分鐘）3、實驗系統與設備；（5分鐘）4、實驗步

18、驟方法；（10分鐘）5、注意事項；（3分鐘）教 具板書、實驗臺及各種元件參考資料教材液壓與氣壓傳動 許福玲主編指導書動力機械基礎實驗指導書陳志剛、鄧清方主編一、實驗目的1、觀察載荷力大小與所調壓力之間的關系及過載現象。2、記錄壓力表數值，找出其與載荷力之間的關系。3、了解本實驗系統中各元件的性能，并掌握各元件的連接方法及測量儀表、測試軟件使用方法，與測試技能。4、自行設計壓力控制回路及實驗，訓練學生自我設計壓力控制回路的能力。二、實驗原理液壓泵工作在系統的調定壓力時，要通過溢流閥調節并穩定液壓泵的工作壓力。在變量泵系統中或旁路節流調速系統中用溢流閥(當安全閥用)限制系統的最高安全壓力。當系統在

19、不同的工作時間內需要有不同的工作壓力，可采用二級或多級調壓回路。圖81-1調壓回路原理圖1.單級調壓回路 如上圖81-1(a)所示。通過調節溢流閥的壓力，可以改變泵的輸出壓力。當溢流閥的調定壓力確定后，液壓泵就在溢流閥的調定壓力下工作。從而實現了對液壓系統進行調壓和穩壓控制。2.二級調壓回路 如上圖81-1(b)所示為二級調壓回路。由先導型溢流閥2和直動式溢流閥4各調一級，當二位二通電磁閥3處于圖示位置時系統壓力由閥2調定，當閥3得電后處于右位時，系統壓力由閥4調定，但要注意：閥4的調定壓力一定要小于閥2的調定壓力，否則不能實現；當系統壓力由閥4調定時，先導型溢流閥2的先導閥口關閉，但主閥開啟

20、，液壓泵的溢流流量經主閥回油箱，這時閥4亦處于工作狀態，并有油液通過。3. 三級調壓回路 如上圖81-1(c)所示為三級調壓回路，三級壓力分別由溢流閥1、2、3調定，當電磁鐵1YA、2YA失電時，系統壓力由主溢流閥調定。當1YA得電時，系統壓力由閥2調定。當2YA得電時，系統壓力由閥3調定。在這種調壓回路中，閥2和閥3的調定壓力要低于主溢流閥的調定壓力，而閥2和閥3的調定壓力之間沒有什么一定的關系。當閥2或閥3工作時，閥2或閥3相當于閥1上的另一個先導閥。三、實驗系統與設備所需設備：液壓傳動綜合實驗臺所需元件：壓力表3塊；溢流閥3個，其中帶遙控口的1 個；3位4通O型電磁換向閥1個（或手動閥）

21、；2位2通電磁換向閥1個；2位4通電磁換向閥2個；2位3通電磁換向閥2個；節流閥1個；單向閥1個；液壓缸1個。系統連接：（如下圖）（1）兩級調壓回路實驗液壓原理圖見下圖81-4，是單泵雙向調壓，溢流閥2和3調定兩種不同壓力，分別滿足液壓缸雙向運動所需不同壓力。工作過程見電磁鐵動作表。系統連接圖及電磁鐵動作表（2）兩級遠程調壓回路實驗用先導式溢流閥1及兩個直動式溢流閥2和3，二位四通電磁閥4，可組成兩級遠程調壓回路。液壓原理圖見下圖81-5， 閥1的調整壓力，大于閥2及閥3的調整壓力。工作過程見電磁鐵動作表。 系統連接圖及電磁鐵動作表（3）三級遠程調壓回路實驗系統連接圖及電磁鐵動作表用先導式溢流

22、閥1，兩個直動式溢流閥2和3，及三位四通電磁換向閥4可組成三級遠程調壓回路，其液壓原理圖見上圖81-6，閥1調定壓力大于閥2和閥3調定壓力。工作過程見電磁鐵動作表。四、實驗內容及操作步驟1、按照實驗回路圖的要求，取出所要用的液壓元件并檢查型號是否正確。2、將檢查完畢性能完好的液壓元件安裝到插件板的適當位置上，每個閥的聯結底板的兩側都有各油口的標號，通過快速接頭和軟管按回路要求聯結。3、電磁鐵編號，如圖所示，把電磁鐵插頭插到相應的輸出孔內。4、放松溢流閥，啟動泵，調節先導式溢流閥的壓力為4MPa。5、遠程調壓回路實驗中把電磁鐵控制板的電源打開，將電磁鐵開關接通，調節溢流閥（遠程調壓閥）的壓力低于

23、4MPa，調整完畢，將電磁鐵開關斷開。6、三級遠程調壓回路實驗調節另一溢流閥（遠程調壓閥）的壓力低于4MPa，調整完畢，將電磁鐵開關斷開。7、調整完畢回路就能達到三種不同壓力，重復上述循環，按電磁鐵動作表運行回路，觀察各壓力表數值。8、根據老師的要求，選擇不同的液壓元件，設計、連接成多級壓力控制回路，畫出其實驗原理圖及聯接圖，經指導老師檢查無誤后，重復上述實驗步驟。9、實驗完畢后，首先要旋松回路中的溢流閥手柄，然后將電機關閉。當確認回路中壓力將為零后，方可將膠管和元件取下放入規定的抽屜內，以備后用。五、實驗結論1、畫出各調壓回路的液壓系統圖，于實驗報告紙上復制負載壓力圖，并將打印記錄數據簡單列

24、表。2、指出回路所控制的壓力是多少及執行元件最大負載，說明達最大負載時執行元件動作變化。3、說明壓力控制回路出現故障時的現象，說明過載時，執行元件動作有何變化，為什么？4、畫出自我設計的多級壓力控制回路的液壓系統圖，根據實驗結果分析說明回路的不同特點。六、注意事項實驗中連接好回路后，一定要經指導老師檢查無誤后，方可開機運行。實驗時一人負責調節溢流閥，開關機；一人負責觀察壓力表數據變化，邊操作邊分析現象與原因。參與者即要明確分工，又要密切配合，嚴格要求正確操作。實驗三 實驗室：動力機械實驗室 教師姓名：戴正強 課程名稱液壓與氣壓傳動授課專業及班次11級機械設計制造及自動化、熱能與動力工程、材料成

25、型及控制工程授課內容速度控制回路（節流調速回路）性能實驗授課方式及學時90分鐘目的要求1、教學目的通過介紹實驗目的、實驗原理、實驗要求及實驗方法，使學生掌握自行設計實驗方案與系統連接方法，達到驗證節流調速回路性能的實驗目的。2、教學要求通過本講，使學生掌握速度控制回路（節流調速回路）實驗原理；重點掌握根據實驗原理方法設計實驗方案與系統連接；驗證回路性能，了解實驗目的、實驗要求及注意事項。重點與難點1、教學重點：實驗原理及實驗方法。2、教學難點：實驗原理及根據原理設計實驗方案與系統連接。講授內容及時間分配1、實驗目的；（2分鐘）2、實驗原理；（10分鐘）3、實驗系統與設備；（5分鐘）4、實驗步驟

26、方法；（10分鐘）5、注意事項；（3分鐘）教 具板書、實驗臺及各種元件參考資料教材液壓與氣壓傳動 許福玲主編指導書動力機械基礎實驗指導書陳志剛、鄧清方主編一、實驗目的1、通過實驗，觀察負載大小與所調速度大小及相互之間的關系。2、利用液壓實驗臺，記錄壓力表數值，找出其與速度之間的關系，即節流調速回路的速度負載特性。3、了解本實驗系統中各元件的性能，并掌握各元件的連接方法及測量儀表、測試軟件使用方法，與測試技能。4、通過對節流閥進油節流調速回路實驗，分析回路的速度負載特性。5、比較節流閥的節流調速回路與調速閥的節流調速回路的速度負載特性。6、通過自行設計節流調速回路及實驗，訓練學生自我設計節流調速

27、回路的能力；學習節流調速回路性能實驗方法。二、實驗原理節流調速回路由定量泵、流量閥、溢流閥、執行元件組成。按流量閥不同可分為用節流閥的節流調速回路和用調速閥的節流調速回路。節流調速回路中，流量閥的通流面積調定后，油缸負載變化對油缸速度的影響程度可用回路的速度負載特性表征。節流閥進油節流調速回路的速度負載特性vFA節1A節2A節3A節1 > A節2 > A節3回路的速度負載特性方程式中，v油缸速度A1油缸有效工作面積A節節流閥通流面積p泵油泵供油壓力 F 油缸負載 圖82-1進油節流調速回路速度負載特性曲線圖h機油缸機械效率按不同的節流閥通流面積作圖，可得一組速度負載特性曲線，如上圖82-1。由特性方程和特性曲線看出，油缸運動速度與節流閥通流面積成正比，當泵供油壓力p泵調定后，節流閥通流面積A節調好后，活塞速度v隨負載F增大按以j為指數的曲線下降。當F=A1p泵時，油缸速度為零，但無論負載如何變化，油泵工作壓力不變，回路的承載能力不受節流閥通流面積變化的影響，圖中各曲線在速度為零時都交匯于同一負載點。三、實驗系統與設備所需設備：液壓傳動綜合實驗臺所需元件：壓力表3塊；2位2通電磁換向閥1個；3位4通O型中位機能電磁換向閥1個；先導式溢流閥2個；節流閥1個；單向閥2個；液壓缸1個。系統連接：（如下圖）124358891067