液压实验指导书(机械系)2011年6月6日

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1、液压传动实验指导书液压传动实验指导书高佩川 冯向勇南京工程学院二 0 一一年 六月II实验室守则实验室守则1. 轻拿轻放；2. 物归原处；3. 爱护公物；4. 注意安全。III前前 言言当今，液压技术已发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术。对于本科生而言，掌握液压技术的基础知识仍是学习这门课程的首要任务。本指导书紧跟教学大纲的要求，对应于理论教学中的如下基础知识点：流态、压力、液阻、泵、阀和回路，相应布置了共六个实验。通过这些实验，可使学生巩固所学的知识，增强感性认识，培养现场中分析问题和解决问题的能力，掌握液压设备的基本操作技能和一些基本测试仪器、仪表的使用原理和方法，从而

2、为将来走上工作岗位打下良好的基础。本指导书对印于二 0 一 0 年九月的液压传动实验指导书进行了较好的修订，改正了原有的一些错误和论述不当之处，也使条理更加清晰。但因时间非常紧张，书中仍然难免存在不妥之处，请读者不吝指教。编 者二 0 一一年 六月IV目目 录录实验一 液体的流态实验 1实验二 液压系统中工作压力形成的原理 5实验三 液阻特性实验 8实验四 液压泵性能实验 12实验五 溢流阀的特性实验 16实验六 节流调速回路性能实验 201实验一 液体的流态实验一、实验目的 1.观察层流、紊流流态及其转换； 2.测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。二、实验原理（实验装置型号：QCS012

3、流态室验仪） 1883 年，雷诺（Osborne Reynolds）采用类似于如图所示的实验装置，观察到液流中 存在层流与紊流两种流态：流速较小时，水流有条不紊地呈层状有序的运动，流层间没有 质点混掺，这种流态称为层流；当流速增大到一定程度时，流体质点作杂乱无章的无序随 机运动，流层间质点混掺，这种流态称为紊流。图 1.1 雷诺实验装置 1-恒位水箱；2-长直玻璃管；3-调节阀门；4-有色水箱；5-细管；6-量水筒 （a）层流；（b）临界状态；（c）紊流雷诺数： dQd4Re2式中：为液体流速；为圆管直径；为液体运动粘度；为液体密度；为圆管内流dQ量。当流量由零逐渐加大，流态从层流变为紊流，对

4、应一个上临界雷诺数；当流量由Rek大逐渐减小，流态从紊流变为层流时，对应一个下临界雷诺数。上临界雷诺数受外界kRe干扰的影响比较大，数值不稳定，而下临界雷诺数则比较稳定，因此一般以下临界雷诺数作为流态判别的标准。雷诺经反复测试，得出圆管流动的下临界雷诺数数值kRe。当时，管中液流为层流；反之为紊流。2320Re kkReRe 三、实验装置如图所示，进水流量由进水阀门调控使恒位水箱 1 始终保持微溢流的状态，以提高进 口前水体的稳定度。有色水经细管 5 注入长直玻璃管 2 的中心，可根据有色水束散开与否 来判别流态。四、实验方法与步骤1.熟悉仪器设备，记录与实验有关的常数；2.观察层流与紊流两种

5、流态；（1）打开进水阀门使恒位水箱 1 充水至微溢流状态，保持水位稳定；（2）微微开启调节阀门 3，并注入有色水于长直玻璃管 2 内，此时有色水呈一条位 置固定、界限明确的细直流束，管内水流为层流状态；（3）逐步开大调节阀门 3，有色水呈现出由直线-水束摆动-弯曲破裂-出口即 与无色水混掺的变化，流态由层流转变到紊流；（4）逐步关小调节阀门 3，观察由紊流转变为层流的水力现象。3.测定下临界雷诺数；（1）将调节阀门 3 打开，使管中呈现完全紊流，再逐步关小调节阀门 3 以减小流量。 当流量调节到使有色水在大部分管段中刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状 态；（2）待管中出现下临界状态时，用体积法

6、测定流量；（3）根据所测的流量计算下临界雷诺数，并与公认值（）比较，若偏2000Re k离过大，需重测；（4）重新打开调节阀门 3，按照上述步骤（1）（3）重复测量，总共不少于三次。4.测定上临界雷诺数。 逐步开启调节阀门 3，管中水流由层流过渡到紊流，当有色水线刚开始散开时，即为 上临界状态，测定上临界雷诺数 1 到 2 次，与下临界雷诺数比较。 五、注意事项 1.每对调节阀门 3 调节一次，均需等待稳定几分钟后再量测； 2.测下临界雷诺数时，关小调节阀门 3 过程中，只许渐小，不许开大； 3.随着出水流量的减小，应适当调小进水流量，以减小由于溢流引发的扰动；34.不要靠（或摇动）试验台，以

7、减小对水流的扰动； 5.观测流段为距长直玻璃管 2 中进口及调节阀门 3 均有一定距离的中间部分管段； 6.应采用从上至下俯视或用白色书籍挡在实验管道一侧的方法来观测，有色水束显示 得比较明显。 六、实验表注：水的运动粘度与温度 的经验公式可表示为，式t621.775 10 1 0.03370.000221tt中的水温 单位是，的单位是/s。t1.测定下临界雷诺数；kRe圆管直径0.025m=2.5cm； 常温常压下水的运动粘度/s；d6101量水筒 6 的每最小刻度体积=156.8cm3 =0.156810-3 m3 ； 注：当流量调节到使有色水在大部分管段中刚呈现出一稳定直线时，即为下临界

8、状 态。实验 次数体积 V（m3）时间 T（s）流量 Q=V/T(m3/s ）下临界雷诺数 dQd k4Re1 2 3 下临界雷诺数平均值k_ Re2.测定上临界雷诺数Rek圆管直径0.025m=2.5cm； 常温常压下水的运动粘度/s；d6101量水筒 6 的每最小刻度体积=156.8cm3 =0.156810-3 m3 ；注：当有色水线刚开始散开时，即为上临界状态。实验 次数体积 V（m3）时间 T（s）流量 Q=V/T(m3/s ）上临界雷诺数 dQd k4Re1 2 4上临界雷诺数平均值Rek七、问题讨论1.为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判别标 准？

9、你的实验中实测的下临界雷诺数为多少？2.雷诺在实验中得出的圆管流动的下临界雷诺数为 2320，而目前一般工程用教科书中 介绍采用的下临界雷诺数大都是 2000，原因何在？八、附表：水的物理性质温度 t()密度 (Kg/m)运动粘度 (106m/s)0999.91.79221.67441000.0 1.56851000.0 1.51961.47381.38710999.71.308121.239141.17615999.11.141161.118181.06220998.21.007220.989240.91925997.10.897260.877280.83930995.70.80435994

10、.10.72740992.20.6615实验二 液压系统中工作压力形成的原理液压系统中工作压力形成的原理一、实验目的 1.通过几种形式的负载变化，加深理解“液压传动中，工作压力的大小决定于外界负 载，即决定于油液运动时受到的阻力” ； 2.通过实验，学会分析液压系统中某处工作压力和该处负载大小的关系，掌握液压系 统中压力形成和传递的规律。二、实验装置液压系统原理图（装置型号：QCS002）图 2.1 液压系统中工作压力形成的原理 液压系统原理图（装置型号：QCS002）三、实验内容 1.液压缸中摩擦阻力变化对液压缸工作压力的影响； 液压缸的摩擦力指活塞与缸筒内壁和活塞杆与端盖密封处的摩擦阻力。

11、以轴向 机械压紧或放松 V 形橡胶密封圈的方式，可以改变活塞杆与端盖密封处的摩擦阻力。液压缸的工作压力是指其工作腔的压力。 2.单个液压缸的外加负载变化对其工作压力的影响；外加负载指直接加在活塞杆上的负载砝码。实验装置中液压缸呈垂直布局，砝 码可直接作为外载使液压缸做功；施加不同数量的砝码，即可有级的改变负载值。 这样，可以通过增减砝码的数量来研究外载对液压缸工作压力的影响。 3.多缸并联系统中，外加负载不同对系统工作压力的影响。 实验装置采用三个液压缸的并联油路。在摩擦阻力和液压阻力基本相同的情况6下，对三个液压缸分别施加不同的外加负载，观察各缸的运动状态和相应的工作压 力。同时，仔细观察一

12、下各活塞杆启动时、运动中、停止时的瞬间压力变化。四、实验步骤 0.实验前调试： （1）实验油温建议在 20-40范围，如果不符合则开动冷却器 25，本实验采用人 工控制； （2）启动油泵前，先将调速阀 5 关闭、将 6 全开，并使各活塞杆均处于下位，然后 将溢流阀 4 的手柄放松； （3）将节流阀 8、9、10 均开至最大； （4）启动液压泵（按绿色按钮） ； （5）调节溢流阀 4,使压力表 P1 为 5MPa； （6）不加砝码，切换电磁阀 7（0 位或 1 位） ，使活塞杆往复运动数次，以排除系统 内的空气。 1.液压缸中摩擦阻力变化对液压缸工作压力的影响： 考虑到泄露对系统的影响，此实验我

13、们就不再做。 2.单个液压缸的外加负载变化对其工作压力的影响： 从液压缸 11、12、和 13 中任选一个缸（如缸 11）作为实验缸，其它两缸的节 流阀应关闭（如阀 9、10） ，注：也可不关闭； 切换电磁阀 7，使活塞处于下位。在砝码托盘上，挂上所需要加的砝码，再切换 电磁阀 7，使活塞上行，记录下活塞运动时泵出口压力 P1、液压缸工作腔压力 P8、液压缸回油腔压力 P6，填表 1； 切换电磁阀 7，再使活塞处于下位，然后挂上不同的砝码，重复上述（2）的步 骤； 表格填完后，取下砝码，不要停机。 3.多缸并联系统中，外加负载不同对系统工作压力的影响： 把节流阀 8、9、10 均开至最大，切换

14、电磁阀 7，使液压缸 11、12、13 活塞处于 下位； 调节各缸的端盖螺母，使三个缸的摩擦力基本相等； 给三个缸分别挂上不同的砝码重量，如按 0、2、4 个砝码来组合。切换电磁阀 7，使各个活塞向上运动，仔细记录每个活塞向上启动时、运动中、停止时的各 压力表的值，并记下每缸运动的顺序值，填表 2； 改变各缸砝码重量，重复上步； 实验完毕后，使各缸活塞处于下位并取下砝码，调节溢流阀 4 手柄使 P1 为零， 停液压泵（按红色按钮） 。五、实验表格1.实验内容：单个液压缸的外加负载变化对其工作压力的影响； 实验条件：用 号液压油；7序号砝 码一块砝码的重量 10kgf；液压缸下腔面积 5.495

15、cm2；表 1 砝码数泵出口 压力 P1（MPa ）液压缸工 作腔压力 P8（MPa）液压缸回 油腔压力 P6（MPa）备注1232.实验内容：多缸并联系统中，外加负载不同对系统工作压力的影响； 实验条件：用 号液压油；一块砝码的重量 10kgf；液压缸下腔面积 5.495cm2；表 2砝码液压缸工作腔压力 （MPa）序号液 压 缸 号块数重量 （N ）活塞运动 次序泵出口压 力 P1（MPa ）启动 时运动中停止时备注123六、思考题 1液压系统中外界负载体现在哪些方面？ 2当荷重（即有效负载）等于零时，为何液压缸的工作压力不等于零？此时如何理解重测点 数 据据8“压力决定于外界负载”这句话的含义？ 3某一液压缸的活塞杆启动时、运动中和停止时的表压值不同（启动时较高，然后下 降稳定在某值，当所有活塞杆都停止时表压值为溢流阀 4 的调定压力） ，如何分析 上述现象？ 4在实验装置的多缸并联系统中各缸负载不同，为何出现顺序动作？某一液压缸活塞 杆向上运动时，各缸的工作腔压力是否相等，为什么？实验三 液阻特性实验一、实验目的 1.通过对标准型液流阻力的实验，验证理论推导的小孔和缝隙