液压与气压传动实验
实验一 油泵性能
一、实验目的
1、通过实验了解油泵的主要技术性能，测定油泵的流量特性、容积效率和总效率。 2.、掌握小功率油泵的测试方法。
3、产生对油泵工作状态的感性认识，如振动、噪声、油压脉动和油温变化等。
二、实验内容
1、油泵的流量特性
油泵运转后输出一定的流量以满足液压系统工作的需要。由于油泵的内泄漏，从而产生一定的流量损失。油泵的泄漏量是随油泵的工作压力的增高而增大的，油泵的实际流量是随压力的变化而变化的。因此需要测定油泵在不同工作压力下的实际流量，即得出油泵的流量特性曲线Q＝ f(P)．
2、油泵的容积效率
油泵的容积效率，是指它的实际流量Q与理论流量Q0之比，即： 式中：Q0可通过油泵的转速和油泵的结构参数计算。
对于双作用叶片泵：
R、r 分别为定子圆弧部分的长短半径 b 为叶片宽度 θ 为叶片的倾角 S 为叶片厚度 Z 为叶片数 n 油泵转速
在实验中，为便于计算，用油泵工作压力为零时的实际流量Qk（空载流量）来代替理论流量Q0，所以
由于油泵的实际流量Q随工作压力变化而变化，而理论流量Q0(或空载流量Qk)不随压力产生变化，所以容积效率也是随油泵工作压力变化的一条曲线。通常所说的油泵容积效率是指油泵在额定工作压力下的容积效率。
3、油泵的总效塞
油泵的总效率?是指油泵实际输出功率Nc与输入功率NR之比即 式中：Nc =
1·P·Q(kw)， 60P——油泵工作压力(MPa)， Q——油泵实际流量(L／min)； NR——104.7M·n(kw)， M——电机输出扭矩(N·m)， n——电机转速(r·p·m)。
由预先测出的电机输入功率NdR与电机总效率?d的关系曲线(见图1-1)，用三相电功率表测出油泵在不同工作压力下电机的输入功率NdR，然后根据电机效率曲线查出电机总效率?d，就可以计算出电机输出功率Ndc，这也就是油泵的输入功率NR。即
NR = Ndc = NdR·?d所以
电机效率曲线如图1—1
图1—1 电机效率曲线
三、实验装置和作用
液压原理图见图1—2中油泵性能实验部分。
图1-2 节流调速性能、油泵性能与溢流阀静动态实验液压原理图 油泵18动力源，节流阀10外负载，溢流阀11调节油泵18的出口压力;
压力表12指示油泵18的出口压力;
流量计指示油泵流出流量的容积(10L／r)，秒表配合流量计测定流量。
四、实验步骤
在本实验中，可测得油泵的三个主要指标：油泵的流量特性、容积效率和总效率。 1、空载起动油泵在其运转一段时间后，当油温不再上升时，便可进行实验。
2、将节流阀10关闭，调节溢流阀11使压力表值为5MPa，此时，用锁母锁紧溢流阀11的调节旋钮。
3、调节节流阀10，使油泵出口压力从4MPa开始，每减少压力为一个测点，共测8个测点，第8个测点压力为，分别记下每个测点的压力、流过一定容积油液的时间和电功率．此过程为减载过程。
4、调节节流阀10的开度为最大，测流量，此流量即为油泵的空载流量(此时压力可能不为零，为什么?)
5、调节节流阀10，使压力从到4MPa，方法同实验步骤3。此过程为加载过程。 6、实验完毕，溢流阀全部打开，压力表开关置“0”位，停车。 注意：实验步骤3和5的数据取平均值，即为所测得数据。
五、实验数据和曲线
1、实验数据填入表1—1。 2、特性曲线。
画出油泵的流量特性曲线，及?v～P和?～P的关系曲线。 (三条曲线可以画在同一张方格纸上)
六、分析和讨论实验结果
1、油泵的流量特性说明什么问题?
2、分析总效率曲线的变化趋势，说明总效率在什么范围内为较高，这在实际应用过程中有什么意义?
V——空载流量(L)，
tk——测定该空载流量所用的时间(sec)。
表1-1 油温t = (℃) 序 号 压力 P （MPa） t (s) 流量 60vQ= t(L/min) 泵输出 功率 Nc（kw） 电机输 入功率 NdR(kw) 电机 效率 电机输出功率 Ndc(kw) 油泵容 积效率 油泵总 效率 ?（%） 1 4 减 载 2 3 3 4 5 2 6 7 1 8 1 2 1 3 加 载 4 2 5 6 3 7 8 4 七、思考题 1、溢流阀11在实验中起什么作用?
2、实验中节流阀10为什么能够给被测油泵加载?
(提示：可用流量公式Q = k·A·?p来分析，k——节流阀的流量系数， A——截流面积，?p——节流阀前后压力差。)
12实验二 溢流阀性能
一、实验目的
1、通过实验加深理解溢流阀的启闭特性和调压偏差。 2、对溢流阀的动态特性取得感性认识，如压力超调量等。 3、测定溢流阀的压力损失和关闭泄漏量。
二、实验内容
1、溢流阀的启闭特性和调压偏差
溢流阀调定压力Pt后，在系统压力将要达到调定压力Pt时，溢流阀就已经开启，我们称溢流阀刚刚开启时的压力为溢流阀的开启压力，用Pk表示。调压偏差?P是指调定压力Pt与开启压力Pk之差，即
实验时，当被测阀通过试验流量为理论流量的1％溢流量时的系统压力值为开启压力Pk，而调压偏差
?P与调定压力Pt之比称为调压偏差率?，即
2、溢流阀的动态特性
溢流量突然变化时，溢流阀所控的压力随时间变化的过渡过程，如图2-I。
图2-1 溢流阀的动态特性(阶跃响应)曲线
①压力回升时间?t1是从开始升压至调定压力Pt稳定时的时间。 ②卸荷时间△t2是从调定压力Pt开始卸荷至压力稳定的时间。 ③压力超调量?pc是最大峰值压力Pmax与调定压力Pt之差。即 而压力超调量?Pc与调定压力Pt之比为压力超调率?，即 3、溢流阀的性能指标
压力损失：溢流阀调压旋钮在全开位置时的压力值。 卸荷压力：溢流阀远控口接油箱时的压力值。
关闭泄漏量：溢流阀调压旋钮拧紧时，在额定压力下，通过溢流阀的溢流量。 压力振摆：额定压力下，一定的持续压力波动叫压力振摆。 压力偏移：额定压力下，在一分钟内的压力变化量叫压力偏移。
三、实验原理与器材
液压原理图见图1-2中溢流阀性能实验部分． 油泵18动力源；
溢流阀11调节实验回路压力； 溢流阀14被测阀；
换向阀13换接被测阀3的油路并提供阶跃信号； 换向阀15用于流量计或量筒的选择， 换向阀16使溢流阀卸荷，并提供阶跃信号； 流量计或量筒用于测定通过流量阀的流过的容积， 秒表配合流量计或量筒测定流量。
溢流阀的动态特性测试所用仪器：见图2-2; 压力传感器 电桥盒 动态应变仪 电源供给器 通用示波器 图2-2 溢流阀动态特性实验仪器连接框图 分流及附加电阻
光线示波器 交流稳压电源 BPR-2／100型电阻式压力传感器一个； Y6D—3A型动态电阻应变仪一台； SCl6型光线示波器一台；
SBE-20A型二踪示波器(或通用示波器)一台； 614B型电子交流稳压电源一台； FF3型分流及附加电阻箱一台； 直流稳压电源一台；
四、实验步骤
1、溢流阀的启闭特性和调压偏差
①空载起动，关闭节流阀10，使换向阀17处于中位位置。
②换向阀13的电磁铁在“I”位置，关闭溢流阀11，调节溢流阀14，使测压点12—2的压力为4MPa，此压力为调定压力Pt。
③用流量计和秒表测定流量，此流量为被测阀的额定流量Qn。
④调节溢流阀11使压力下降，同时注意流量计指针，当流量计指针走动非常慢时(几乎看不出走动时使换向阀15的电磁铁在“I”值，再继续调节溢流阀11使压力下降，当溢流量为较小时，用量筒和秒表测定流量，当流量为额定量Qn的1％时，此时压力为溢流阀的开启压力Pk。
⑤Pk为第一测点，每升高压力为一个测点，升到4MPa，记下每个测点的压力和流量 (大流量时用流量计，小流量时用量筒)此过程为开启过程。
⑥压力从4MPa降到Pk用⑤的方法，记下每个测点的压力和流量，此过程为关闭过程。 2、溢流阀的动态特性
①按图2—2所示，连接好测试仪器的电气线路，选择振子型号，(选择方法参见《光线示波器使用说明书》等有关书籍)。
②用BPR压力传感器组成半桥，平衡动态应变仪的一个通道。
③启动光线示波器，预热后起辉，调节光点位置，用压力校验泵和压力传感器给出标准应变信号，在感光纸上记下零压基准线和3、4、5、6MPa的准线。
④换向阀13在“I”位，关闭溢流阀11，调节被测阀14使压力为4MPa，将换向阀16在“I”位(通电)使主油路卸荷，准备好记录仪器，进行拍摄动态特性曲线，按下光线示波器拍摄按钮，将换向阀16置“0”位(断电)，主油路升压，接着迅速将阀16置“I”位，主油路卸荷拍摄完毕，取下记录纸，进行二次曝光，即得溢流阀的动态特性曲线。
⑤溢流阀11调至5MPa，压力表开关置“I”位，换向阀13置“I”位调节被测阀14压力为4MPa，换向阀13置“0”位，准备好记录仪器，进行拍摄动态特性曲线。将换向阀13置“I”位，主油路升压，再速使阀13置“0”位，主油路卸压，拍摄完毕，取下记录纸，进行二次曝光，即得溢流阀的动态特性曲线。
④和⑤是在两种实验情况下的特性曲线。 3、溢流阀的其它性能指标
①旋开被测溢流阀14的调压旋钮的开度为最大，记下测点12—2的力值，即压力损失。 ②调节溢流阀14，使测压点12—2压力大于，换向阀16置“I”位，记下测压点12—2的压力值，即卸荷压力。
③调节溢流阀11使测压点12—1的压力为5Mpa，拧紧溢流阀14的调压旋钮，使换向13、15都置“I”位，用量筒和秒表测得流量，即关闭卸漏量。
④换向阀13置“I”位，溢流阀14全部打开，关闭溢流阀11，调节溢流阀14，使测压点12—1的压力值为5MPa，记下压力振动幅值的一半，即压力振摆。
⑤实验方法同上，记下一分钟压力变化量，即压力偏移，
五、实验数据和曲线
调压偏差?P?Pt?Pk? (MPa) 调压偏差率?表2-1
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液压与气压传动实验
