液压与气动技术实验室介绍

液压与气动技术实验室介绍

液压与气动实训室简介

“液压与气动实验实训室”是集实验实训教学和科研为一体的综合实验室。目前主要有FESTO液压气动控制实验台和电脑等设备。该液压气动实训台采用了铝合金及高密度板材料。美观大方，坚固耐用，操作方便。基本配置为：气动实验元件1套；气动实验PLC电气控制系统1套；气动实验继电器控制模块3套；低噪音空压机1台；液压实验元件1套，液压实验PLC电气控制系统1套；液压实验继电器控制模块1套；液压实验泵站1台。配备计算机10台。液压气动实训台采用专用独立液压实验泵站，配直流电机无级调速系统，而且电机速度控制系统内部具有安全限速功能，可以对输出的最高速度进行限制。同时配有数字式高精度转速表，实时测量泵电机组的转速。并且配有油路压力调定功能，可以调定输出压力油的安全工作压力。泵站配有多路压力油输出及回油，可同时对多路液压回路进行供油回油。并采用闭锁式快速接头，以利于快速接通或封闭油路。实现油箱、油泵、直流电机、直流电源及控制系统、转速测控一体化设计。

利用气动与液动综合控制实训台既可分别独立地进行气动控制、液压控制相应的基本回路及其应用实验，以及PLC编程及控制实验；同时，也可综合地进行相互配合的实验：如实现气-电控制，气-液控制，电-液控制，以及气-电-液综合控制等。具体技术参数及实验项目如下：一、技术参数

1.电源：AC：220V50HZ

2.实验台外形尺寸：木桌：1500mmＸ1000mmＸ760mm3.实验支架尺寸：铝槽支架1140mmＸ600mmＸ920mm

4.PLC可编程序控制器：松下FX1s-14MR型PLC(可根据客户要求选择），8输入、6输出

5.低噪音空气压缩机（WY5.2双头静音气泵）：电源AC220V功率：175W×2只气罐容积：18L6.实验专用齿轮泵站工作电源：AC220V电机功率：750W

电机调速范围：0-1500转/分油箱容积：25L

安全限速范围：1000-1500转/分，油泵输出最高工作压力：2.5MPa安全压力设定范围：0.3-2.5MPa

液压泵工作时离液压台1.5M远处噪声≤58dB二、实验项目

（一）气动基本控制回路实验

1.单作用气缸的换向回路2.双作用气缸的换向回路3.单作用气缸速度控制回路4.双作用气缸单向调速回路5.双作用气缸双向调速回路6.速度换接回路7.缓冲回路8.二次压力控制回路9.高低压转换回路10.计数回路11.延时回路12.过载保护回路13.互锁回路14.单缸单往复控制回路15.单缸连续往复动作回路16.直线缸、旋转缸顺序动作回路17.多缸顺序动作回路18.双缸同步动作回路19.四缸联动回路20.卸荷回路21.或门型梭阀的应用回路22.快速排气阀应用回路23.与门型梭阀的应用回路。

（二）液压传动基本回路实验

1.用换向阀的换向回路2.用“O”型机能换向阀的闭锁回路3.用液控单向阀的闭锁回路4.压力调定回路5.二级压力回路6.用减压阀的减压回路7.用增压缸的增压回路8.用换向阀的卸载回路9.进油节流调速回路10.回油节流调速回路11.调速齿轮泵调速回路12.调速齿轮泵和调速阀的复合调速回路13.流量阀短接的速度换接回路14.二次进给回路15.用顺序阀的顺序动作回路16.用压力继电器的顺序动作回路17.用行程开关的顺序动作回路18.用行程换向阀的顺序动作回路。

扩展阅读：液压与气动技术实验指导书

《液压与气动技术》

实验指导书

XXX编写

适用专业：机械设计制造及其自动化

XXXXXXX机械与电气工程系机械实验室

二OO七年八月

前言

液压与气动实验是学习掌握《液压与气动技术》课程的一个重要环节，将帮助加深理解本课程中的理论概念和原理，加强感性认识，掌握基本的实验方法、实验技能及测试仪表的使用方法，熟悉实验数据的处理过程。同时，帮助学生学习和运用理论处理实际问题，验证、消化和巩固基础理论，为了使实验取得预期的效果，实验前要求每个同学都能认真阅读以下几点说明：一、实验方式：

本课程实验的宗旨是要充分培养、发挥学生的分析问题、解决问题和动手的能力，因此，每个实验只提出实验内容、要求，给定实验设备，仪器，由学生根据实验内容和要求，自行设计或选用液压回路，拟定相应的实验步骤。

学生须接受老师的提问，所拟定的实验方案须经实验指导老师审阅后方能开始实验。学生在实验中要认真观察各种现象，记录有关参数，实验结果，写出实验报告，并对思考题进行讨论（实验报告格式参见附录1）二、实验中的注意事项：

必须服从教师的安排，严格遵守实验室条例。

实验中的所有仪器装置在没有弄清楚前不得任意启动或拨动，出现异常情况，要及时报告指导老师。

实验以小组进行，各人按分工完成自己的工作。

实验前不做准备或实验中违反条例者，指导教师有权停止其实验。

实验结束后须切断电源，使实验台各装置恢复原状，归还所借实验仪器、工具，做好有关的清理工作。

实验成绩作为本科最终成绩之一。

实验一液压元件的拆装实验

（液压泵和液压马达拆装实验）

液压元件是液压系统的重要组成部分，通过元件的拆装实验，不但可以搞清楚结构图上难以表达的复杂结构和空间油路，还可以感性地认识各个元件的外形尺寸及有关零件的安装部位，并对一些重要零件的材料、工艺及配合要求获得初步的了解，以便在将来的实践中能正确选用元件，设计出较合理、较理想的液压系统。

拆装实验主要分为：泵、缸和阀门三大类，由于液压元件的各类型号很多，这里仅挑选一些常用的元件进行拆装，液压系统的其他装置，如辅助元件等，可在实验中加以认识。

一．实验目的

液压元件是液压系统的重要组成部分，通过对液压泵和液压马达的拆装，可加深对泵和马达结构及工作原理的了解。

二．实验内容

拆装：齿轮泵、单作用变量叶片泵、叶片马达。

三．实验用工具及材料

内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、相关液压泵、液压马达。

四．实验要求

1.通过拆装，掌握液压泵和马达内每个零部件构造，了解其加工工艺要求。2.分析影响液压泵和马达正常工作及容积效率的因素，了解易产生故障的部件并分析其原因。

3.如何解决液压泵的困油问题，从结构上加以分析。4.通过实物分析液压泵的工作三要素（三个必须的条件）。5.了解如何认识液压泵和马达的铭牌、型号等内容。

6.掌握液压泵和马达的职能符号（定量、动量、单向、双向）及选型要求等。

7.掌握拆装油泵和马达的方法和拆装要点。

五．液压泵和马达结构

1．定量泵型号：CB-B型齿轮泵，结构图见图11

图2－1

拆卸步骤：

1）松开6个紧固螺钉，分开端盖1和4；从泵体3中取出主动齿轮及轴、从动齿轮及轴；

2）分解端盖与轴承、齿轮与轴、端盖与油封。此步可不做。装配顺序与拆卸相反。主要零件分析：

1）泵体3泵体的两端面开有封油槽，此槽与吸油口相通，用来防止泵内油液从泵体与泵盖接合面外泄，泵体与齿顶圆的径向间隙为0.13～0.16mm。

2）端盖1与4前后端盖内侧开有卸荷槽（见图中虚线所示），用来消除困油。端盖1上吸油口大，压油口小，用来减小作用在轴和轴承上的径向不平衡力。

3）齿轮2两个齿轮的齿数和模数都相等，齿轮与端盖间轴向间隙为0.03～0.04mm，轴向间隙不可以调节。

2．变量泵型号：YBN型单作用变量叶片泵，结构图见图12

图图21-2－2

拆卸步骤：

1）松开固定螺钉，拆下弹簧压盖，取出弹簧4及弹簧座5；2）松开固定螺钉，拆下滑块压盖，取出支撑滑块等；

3）松开固定螺钉，拆下传动轴左右端盖，取出定子、转子传动轴组件和配流盘；

4）分解以上各部件。

拆卸后清洗、检验、分析，装配与拆卸顺序相反。主要零件分析：

1）定子和转子定子的内表面和转子的外表面是圆柱面。转子中心固定，定子中心可以左右移动。定子径向开有13条槽可以安置叶片。

2）叶片该泵共有13个叶片，流量脉动较偶数小。叶片后倾角为240，有利于叶片在惯性力的作用下向外伸出。

3）配流盘图所示，配流盘上有四个圆弧槽，其中一个为压油窗口a，另为吸油窗口c，其他两个b、d是通叶片底部的油槽。a与b接通，c与d接通。这样可以保证，压油腔一侧的叶片底部油槽和压油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部油槽与吸油腔相通，保持叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。

4）滑块支撑滑块3用来支持定子，并承受压力油对定子的作用力。5）压力调节装置压力调节装置由调压弹簧5、调压螺钉6和弹簧座组成。

调节弹簧的预压缩量，可以改变泵的限定压力。

6）最大流量调节装置调节左侧螺钉可以改变定子4的原始位置，也改变了定子与转子的原始偏心量，从而改变泵的最大流量。

7）压力反馈装置泵的出口压力作用在活塞上，活塞对定子产生反馈力。

3．液压马达型号：YM型叶片式液压马达，结构图见图13

1一壳体；2一定子；3一后盖；4一转子、叶片；5一压力侧板(配流盘)；6－摇摆弹簧；

7－轴承；8一轴封；9一轴承；10一轴；11一销子

图2－3

图2－4

六．实验报告内容

1．在齿轮油泵、单作用叶片泵（变量）、叶片马达中选一种，画出工作原理简图，说明其主要结构组成及工作原理；2．叙述拆装的步骤；3．拆装中主要使用的工具；

4．拆装过程的感受。

试验二、液压泵的性能测试

一、实验目的：

1.1了解液压泵主要特性(功率特性、效率特性)和测试装置；1.2掌握液压泵主要特性测试原理和测试方法

二、测试装置及实验原理

2.1测试装置液压原理图

1－电机2－被试液压泵3－电磁溢流阀4－节流阀5－截止阀

6－压力表7－压力传感器8－流量传感器9－温度计

10－功率变换器和转速传感器

2.2实验原理

2.2.1液压泵的空载性能测试

液压泵的空载性能测试主要是测试泵的空载排量。

液压泵的排量是指在不考虑泄漏情况下，泵轴每转排出油液的体积。理论上，排量应按泵密封工作腔容积的几何尺寸精确计算出来；工业上，以空载排量取而代之。空载排量是指泵在空载压力（不超过5％额定压力或0.5MPa的输出压力）下泵轴每转排出油液的体积。

测试时，将节流阀4全关和截止阀5全开，溢流阀3调至高于泵的额定工作压力，启动被试液压泵2，待稳定运转后，压力传感器6显示数值满足空载压力要求，测试记录泵流量q（L/min）和泵轴转速n(r/min)，则泵的空载排量V0可由下式计算：

V0q1000n（m3/r）

2.2.2液压泵的流量特性和功率特性测试

液压泵的流量特性是指泵的实际流量q随出口工作压力p变化特性。液压泵的功率特性是指泵轴输入功率随出口工作压力p变化特性。测试时，将截止阀5全关，溢流阀3调至高于泵的额定工作压力，用节流阀4给被试液压泵2由低至高逐点加载。测试时，记录各点泵出口压力p、泵流量q（L/min）、电机功率(KW)和泵轴转速n（r/min），将测试数据绘制泵的效率特性曲线和功率特性曲线。

2.2.3液压泵的效率特性(机械效率、容积效率、总效率)测试

液压泵的效率特性是指泵的容积效率、机械效率和总效率随出口工作压力p变化特性。

测试时，将截止阀5全关，溢流阀3调至高于泵的额定工作压力，用节流阀4给被试液压泵2由低至高逐点加载。测试时，记录各点泵出口压力p（MPa）、泵流量q（L/min）、电机输入功率P(KW)和泵轴转速n(r/min)。实测的电机效率（motor）特性数据已存入文件，供计算时调用。

液压泵的实际排量：Vq1000n（m3/r）

液压泵的容积效率：VVV0

液压泵轴输入功率：PpumpPmotor液压泵的总效率：pq60Pmotor

液压泵的机械效率：mV

将测试数据绘制泵的效率特性曲线。

三、实验软件操作功能

软件的操作功能：显示液压原理图、测试泵的空载排量、测试泵的基本性能、实验数据表显示、实验曲线显示、实验报告输出（HTML格式）、删除实验记录、实验结果查询、电机效率查询等。

实验软件界面如下图所示。

四、实验步骤

4.1空载排量4.1.1在[测试项目选择]选择[测试泵的空载排量]；

4.1.2将截止阀5全松，关闭节流阀4，使液压泵处于空载状态；4.1.3启动液压系统,液压泵转动;液压泵出口压力p应小于5MPa；4.1.4按[测试项目选择]中[项目运行]键,空载排量的测试值记录在[空载排量测试结果显示]栏内；

4.1.5一般测试5次,计算其平均值,并填写在[性能测试操作]的编辑框[空载排量设定值内；

4.1.6关闭截止阀。4.2液压泵性能测试:

4.2.1在[测试项目选择]选择[测试泵的基本性能];根据泵的工作压力测试区间,由小至大设置若干个测压点；

4.2.2将节流阀4全松,使液压泵处于压力最小状态；

4.2.3在[性能测试操作]栏控件编辑框中,填写[测试次数]、[测试数据文件]、[扭矩零点]和[空载排量设定值]；

4.2.4按[测试项目选择]中[项目运行]键,[AD卡]指示灯变为绿色,表明测试系统工作正常；

4.2.5按[性能测试操作]中[数据记录]键,第一个测试数据记录在[实验数据表]的第一行内；

4.2.6小心将节流阀2旋紧一点,使液压泵工作压力升至下一个测压点；4.2.7按[性能测试操作]中[数据记录]键,下一个测试数据记录在[实验数据表]的下一行内；

4.2.8重复(4.2.6-4.2.7)的操作,直至预设的全部测压点完成测试；*测试操作必须按预设的测压点由小到大进行操作；

**若想在已设的数据文件名下增加测试数据,可重复上面操作；

***若想在已设的数据文件名下删除某一记录数据,可在[实验数据修改]栏中进行操作；

****数据采集接线说明

1.本实验使用AD通道4个,DO通道0个；2.AD起始通道--压力传感器；

AD起始通道+1--流量传感器（空载用固定的传感器）；AD起始通道+2功率传感器；AD起始通道+3转速传感器；

3.AD卡共有16个通道可供使用，即0～15，默认AD起始通道--0通道；4.DO通道共有8个通道可供使用，设置必须按2进制格式输入，如1001；默认

DO设置0；

5.转速传感器和功率传感器按说明书连接好。

五、实验报告

1、本次试验目的是什么，试验所用到的设备，元件有哪些？2、搭建出换向回路，写出搭建步骤和实验过程。

3、记录泵的空载排量测试数据，绘制其测试曲线。

4、泵的流量特性、功率特性及效率特性测试.绘制表格及曲线。

试验项目试验次数泵出口压泵轴输入泵实际流泵轴转速力功率量12345678910

试验三节流调速回路性能（功率特性）实验

一实验目的

一以进口节流调速回路为例了解节流调速回路的组成及调速原理；二掌握变负载工况下，速度－负载特性和功率特性曲线特点和测试方法；三掌握恒负载工况下，功率特性曲线特点和测试方法；四分析比较变负载和恒负载节流调速性能特点。

二测试装置及实验原理

2.1测试装置液压原理图

1.调速回路电磁溢流阀2.加载回路电磁溢流阀

2.2实验原理

2.2.1变负载速度－负载特性和功率特性的测试

测试装置液压原理图中,工作缸和节流阀J1构成进口节流调速回路,负载缸用于给工作缸施加负载，它们分别由两个泵驱动。

变负载速度－负载特性和功率特性是指当工作缸的负载变化时，工作缸的速度v随负载F的变化特性及回路功率参数（有用功率、节流损失、溢流损失、泵

输入功率）随工作缸工作压力p2变化特性。

测试时，调节溢流阀1为一个系统设定压力，锁紧手柄；调节节流阀J1为一个设定开度，锁紧手柄；设定若干个压力测量点,由小至大调节溢流阀2(即调节负载缸的工作压力,调节工作缸的负载),测量记录各测量点的压力值（MPa）p1,p2,p3,p4,p5、流量q(L/min)及位移L(mm)，并由下面公式计算相关参数：

液压缸线速度：vLt（mm/s）

液压缸的摩擦力：Ff(p2A1p3A2p4A1p5A2)106/2（N）液压缸的机械效率：m1Ff106/(p2A1p3A2)液压缸的负载：F(p4A1p5A2)m106(N)液压缸的有用功率：P1Fv/1000(W)节流损失功率：P2(p1p2)q103/60(W)调速回路输入功率：Pp1qp103/60(W)式中，A1：液压缸无杆腔有效面积

A2：液压缸有杆腔有效面积

由上述测试计算数据，绘制变负载工况下速度v－负载F曲线和功率－p2曲线。

2.2.2恒负载功率特性的测试

恒负载功率特性是指当工作缸的负载不变时，回路功率参数（有用功率、节流损失、溢流损失、泵输入功率）随工作缸输入流量q（或工作缸速度v）变化特性。

测试时，调节溢流阀1为一个系统设定压力，锁紧手柄；调节溢流阀2为一个设定压力(即调节工作缸负载恒定)，锁紧手柄；设定若干个流量测量点，由小至大调节节流阀J1的开度，测量记录各测量点的压力值（MPa）p1,p2,p3,p4,p5、流量q(L/min)及位移L(mm)，并由和变负载工况相同公式计算出相关参数，由测试计算数据，绘制恒负载工况下功率参数－p2曲线。

三实验软件功能

软件的操作功能：显示液压原理图、变负载速度－负载特性和功率特性的测试、恒负载功率特性的测试、实验结果表显示、变负载实验曲线显示、恒负载实验曲线显示、变负载输出实验报告（HTML格式）、恒负载输出实验报告（HTML格式）、删除实验记录、实验结果图查询、实验结果表查询等。实验软件界面如下图所示。

四实验操作步骤

4.1.变负载功率特性(速度负载特性)测试

4.1.1按液压原理图连接好回路,电磁铁1YA和2YA由计算机自动控制,电磁铁3YA和4YA由手动控制;

4.1.2启动两个液压泵,调节Py1为系统最高压力(7MPa),Py2系统最低压力,按最高工作压力,由小到大预设若干个加载点(加压点);4.1.3手动调整节流阀J1的开度,使工作缸的速度合适;4.1.4手动开启电磁铁3YA,使负载缸左行至终点;

4.1.5在[变负载速度-负载/功率特性测试]栏填写[测试次数]、[测试数据文件]等;4.1.6在[实验项目选择]栏选中[变负载速度负载/功率特性测试],按[项目运行]键,[AD卡]指示变为绿色,说明测试系统工作正常;

同时弹出一个[开始下次测试]的对话框;

4.1.7鼠标按对话框上的[OK]键,工作缸右行;当速度平稳时,按[变负载速度-负载/功率特性]栏的[数据记录]键,

测试数据显示在[实验数据表(BF)]一行内,工作缸左行返回;此时弹出一个[工作缸停止返回]的对话框;

4.1.8当工作缸左行至末端,鼠标按对话框上的[OK]键,该测压点测试结束;同时又弹出一个[开始下次测试]的对话框;

4.1.9调整Py2至下一个加压点,重复1.7-1.8操作,直至测试全部完成4.2.恒负载功率特性测试

4.2.1按液压原理图连接好回路,电磁铁1YA和2YA由计算机自动控制,电磁铁3YA和4YA由手动控制;

4.2.2启动两个液压泵,调节Py1为系统最高压力(7MPa),Py2为期望的加载压力;4.2.3手动调整节流阀J1的开度最小,使工作缸有最小但不爬行的速度;并按泵的最大流量,由小到大预设若干个流量测量点(测速点);4.2.4手动开启电磁铁3YA,使负载缸左行至终点;

4.2.5在[恒负载功率特性测试]栏填写[测试次数]、[测试数据文件]等;

4.2.6在[实验项目选择]栏选中[恒负载速度功率特性测试],按[项目运行]键,[AD卡]指示变为绿色,说明测试系统工作正常;同时弹出一个[开始下次测试]的对话框;

4.2.7鼠标按对话框上的[OK]键,工作缸右行;当速度平稳时,按[恒负载功率特性]栏的[数据记录]键,测试数据显示在[实验数据表(HF)]一行内,工作缸左行返回;此时弹出一个[工作缸停止返回]的对话框;

4.2.8当工作缸左行至末端,鼠标按对话框上的[OK]键,该测压点测试结束;同时又

弹出一个[开始下次测试]的对话框;

4.2.9小心调整节流阀J1,观察[流量(L/min)]显示值,使至下一个测速点,重复

10.4.2.7-2.8操作,直至测试全部完成

*测试操作必须按预设的加载点(或测速点)由小到大进行操作;**若想在已设的数据文件名下增加测试数据,可重复上面操作;

***若想在已设的数据文件名下删除某一记录数据,可在[实验数据修改]栏中进行

操作;

****数据采集接线说明

1.本实验使用AD通道7个,DO通道2个;2.AD起始通道--节流阀入口压力传感器p1

AD起始通道+1--节流阀出口压力传感器p2(工作缸无杆腔)AD起始通道+2--工作缸有杆腔压力传感器p3AD起始通道+3--负载缸有杆腔压力传感器p4AD起始通道+4--负载缸无杆腔压力传感器p5AD起始通道+5--流量传感器qAD起始通道+6--位移传感器L3.DO通道默认设置:

工况2YA(DO1)1YA(DO0)工作缸右行01工作缸左行10

3.AD卡共有16个通道可供使用，即0～15，默认AD起始通道--0通道4.DO通道共有8个通道可供使用，设置必须按2进制格式输入，如1001；5.电磁铁3YA和4YA用手动控制，以驱动负载缸动作。

五、实验报告

1、本次试验目的是什么，试验所用到的设备，元件有哪些？2、搭建出换向回路，写出搭建步骤和实验过程。

3、变负载速度－负载特性测试，记录测试数据并做出相应曲线。

测点压力试验次数P1P2P3P4P512345678910

4、恒负载速度－负载特性测试，记录测试数据并做出相应曲线

测点压力试验次数P1P2P3P4P512345678910

实验四双作用气缸换向回路

一、实验目的

理解气动系统中换向阀的作用及气动换向阀、电磁换向阀的动作条件，掌握双作用气缸伸出与返回的条件。

二、实验设备

1、模块化创意气动实验台（配相应空压机一台）；2、PC机或编程器一台；3、通讯电缆一根

三、实验内容

1、参考气动原理

1.1单作用气缸换向回路原理图

1.2系统所用元件空压机1台；二联件1个；

三位五通电磁换向阀1个；

单向节流阀2个；双作用气缸1个；连接管道5根2、控制要求

2.1按下S2按钮，气缸向前伸出；2.2按下S4按钮，气缸向后退回；2.3按下S6按钮，气缸任意位置停止；

2.4气缸在前进和后退过程中有相应指示灯显示。3、I/O口分配及电磁铁动作顺序表

输入按钮状态X000S2前进X002S4后退X004S6停止

输出状态Y002前进灯亮Y002前进1YA+Y003后退2YA+Y003后退灯亮Y004停止灯亮其中1YA、2YA互锁

四、PLC参考程序

梯形图：

语句表：

00LDX00008ANIX00401ORY00209OUTY00302ANIX00210LDX00403ANIX00404OUTY00211ORY00412ANIX00005LDX00213ANIX00206ORY00314OUTY00407ANIX00015END

五、调试并运行程序，检查运行结果。六、实验报告

1、本次试验目的是什么，试验所用到的设备，元件有哪些？2、搭建出换向回路，写出搭建步骤和实验过程。

3、记录节流阀工作调节前后压力值；并测试当时气缸的运动速度。

思考与练习

1、设计全气控双作用气缸换向回路或改用继电器控制单元，并比较气动换向阀的特点、PLC控制单元与继电器控制单元的特点。

2、节流阀在系统中起什么作用，调节后气缸速度有何变化？

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