液气压传动与控制实验指导.

液气压传动与控制实验液气压传动与控制实验液气压传动与控制雷代明编面向21世纪高级应用型人才实验液气压传动与控制实验液气压传动与控制实验液压与气压传动是以流体（液压液或压缩空气）作为工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式，相对机械传动来说，它是一门新技术。液压与气压传动技术广泛应用于工程机械、冶金、军工、农机、汽车轻纺、船舶、石油、航空和机床等。液气压传动与控制实验飞机液气压传动与控制实验船舶液气压传动与控制实验船闸液气压传动与控制实验汽车制动系统液气压传动与控制实验•液压传动的优缺点一、液压传动的优点：液压传动与电气、机械等其他传动方式比较，有如下优点：•1、液压传动可在运行过程中方便地实现大范围的无•级调速，调速范围大，可达2000∶1•2、液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小，•其体积和重量只有同等功率电动机的12%左右，•这是由于液压系统中的压力可比电枢磁场中单•位面积上的磁力大30～40倍。液气压传动与控制实验•3、液压传动易实现快速启动、制动及频繁换向，每分钟换向次数可达500(左右摆动)、1000(往复移动)，工作平稳，换向冲击小。•4、便于实现过载保护(即只要用一安全阀便可实现过载保护)，而且工作油液能使传动零件实现自润滑，故使用寿命较长。•5、操作简单，便于实现自动化(即借助各种阀实现自动控制)，若用电、液联合控制，还可实现遥控。•6、液压元件易实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和扩大应用。液气压传动与控制实验•二、液压传动的缺点：•1、漏由于作为传动介质的液体是在一定的压力下，有时是在较高的压力下工作的，因此在有相对运动的表面间不可避免地要产生泄漏。同时，由于油液并不是绝对不可压缩的，油管等也可产生弹性变形，所以液压传动不宜用在传动比要求较严格的场合，即液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动无法保证严格的传动比。•2、振液压传动中的“液压冲击和空穴现象”会产生很大的振动和噪声。近年来，各国都在研制低噪声的液压泵等以降低液压系统的噪声。液气压传动与控制实验•3、热在能量转换和传动过程中，由于存在机械摩擦、压力损失、泄漏损失，因而易使油液发热，总效率降低，故液压传动不宜用于远距离传动。另外，液压油的粘度随油温而变，这会引起液压执行元件的运动特性的变化，故不宜在很高和很低的温度条件下工作。•4、液压元件中的小孔，缝隙容易堵塞，因此必须特别注意油液的过滤。•5、液压系统出现故障时不宜追查原因，不宜迅速排除。液气压传动与控制实验一、本实验课的性质《液压与气压传动》是机械类各专业的一门专业基础课。该课程具有较强的实践性和应用性，因此实验亦极具重要性。通过实验教学，目的在于加深学生对理论知识的理解，提高学生的动手能力，培养学生分析和解决问题的能力，培养学生自主创新能力。液气压传动与控制实验二、本课程实验教学的地位和作用《液压与气压传动》课程是机械类本科的一门重要专业基础课程。其主要目的是通过各个教学环节，使学生了解流体力学的基本知识，液压元件的结构原理、液压基本回路、典型液压系统及液压系统的设计。实验课是本门课程的重要教学环节，其目的是验证、巩固课堂所学的基本概念和基本理论，使学生了解并掌握液压元件的作用、大型机械液压系统基本结构及系统工作原理。培养学生理论联系实际及实际分析问题的能力及实际动手能力。通过综合设计创新性开放实验，有利于学生个性发展、培养学生自主创新能力，可以使更多优秀学生脱颖而出。液气压传动与控制实验三、实验目的和要求：验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识。使学生对液压传动系统中常见的元件的内部结构、工作原理等有一个更加深刻的理解和认识，并能自行组装液压基本回路。为今后在工程实际中设计性能优良的液压传动系统打下坚实的基础。观察现象，验证理论，熟悉和掌握元件结构、工作原理，液压基本回路及其工作原理。具备正确处理实验数据的能力，培养运用所学理论解决实际问题的能力、分析和综合实验结果以及写实验报告的能力。在实验中要坚持严肃认真的态度和踏实细致、实事求是的作风。液气压传动与控制实验四、学生应达到的实验能力与标准1、通过对液压元件性能测试，了解元件结构、原理、性能等方面知识，消化巩固基础理论。2、学会操作液压与气压传动实验台，熟悉掌握各种仪器仪表的使用方法。3、认真研究实验结果，对实验项目能够正确分析和得出定性、定量的实验结论。4、学会撰写实验报告的能力。液气压传动与控制实验序号实验项目实验学时实验类型实验类别1油路认识实验2学时元件实验基础实验2压力控制回路模拟实验2学时回路实验基础实验3速度控制回路设计模拟实验2时学回路实验基础实验4方向控制回路设计模拟实验2时学回路实验基础实验五、实验项目及学时分配液气压传动与控制实验六、液压综合实验台使用说明：实验台由双面板台架，液压泵站及有机玻璃液压元件，空气压缩机及工业气动原件，可编程控制器及收编器，控制面板，快换接头及软管组成。（一）、双面板台架使用说明液压元件和气动元件分别快速装在两个面板上，原件用快换接头和软管连接。（二）、控制面板使用说明控制面板上有电磁阀和行程开关插孔，PLC输入输出插孔。继电器控制和PLC控制。液气压传动与控制实验电器控制使用说明1、配线应整齐排放备用；2、接线前应确认电源在关状态3、接线按梯型图顺序，请参考电器原理图及电器接线图；4、液压（气动）回路及电器线路接好后，先启动油泵（气泵）电源，确认液压（气动）系统正常后，再启动电路电源。液气压传动与控制实验（三）、液压泵站使用说明1、油泵电机1）、确定电源规范，防止烧毁电机。油泵电机参数为380V,50HE0.75KW1800rpm2）、电机转向检查油泵电机启动后，如转向不正确，油泵无法建压，并有异常噪声，请立即切断电源，将电源极性更改后重新启动电机。3）、电机不正常跳电时，应立即关闭电源，维修后再启动。液气压传动与控制实验2、油泵1）、油泵型号：VPI-12-70最高使用压力：7mpa。流量：12L/min（1800rpm）。2）、油泵避免带载启动。3）、油泵避免油温过低和过高启动。4）、油泵运转不许超过额定转速。液气压传动与控制实验3、油箱1）、油箱容量40L；2）、油箱油面应保持在液位计红线以上；3）、油温应在50度---60度，不允许超过70度。液气压传动与控制实验（四）、液压元件使用说明1、油缸油缸工作前，应排放空气，油缸工作中严禁触碰。2、调压总阀因本系统使用尼龙软管，故调压总阀调整压力，应不超过1.2Mpa,建议在1Mpa以下使用。（五）、实验结束1、实验结束，操作调压总阀，使泵回到无载状态；2、将管路中残压卸掉；3、关闭油泵电源；4、关闭电控箱电源。液气压传动与控制实验1、简单介绍液压与气压传动的工作原理2、液压与气压传动系统的组成及各个元件的原理液气压传动与控制实验液压与气压传动的工作原理：液压系统以液压液作为工作介质，而气动系统以空气作为工作介质。两种工作介质的不同在于液体几乎不能压缩，气体却具有较大的可压缩性。液压与气压传动在基本工作原理、元件的工作机理以及回路的构成等诸方面是极为相似的。下面以液压千斤顶的原理图来介绍它们的工作原理:液压千斤顶示意图动画演示液气压传动与控制实验液压与气压传动系统的组成：一、液压系统主要由以下四部分组成：1）能源装置（动力元件）——把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式是液压泵，它给液压系统提供压力油。2）执行元件——把油液的液压能转换成机械能的元件。有做直线运动的液压缸，或作旋转运动的液压马达。3）控制元件——对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。4）辅助元件——上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、油管等。液气压传动与控制实验1、能源装置1）、能源装置的组成能源装置有两大类：液压能源装置和气源装置。液压能源装置用来向液压系统输送具有一定压力和流量的清洁的工作介质；而气源装置则向气动系统输送一定压力和流量的清洁的压缩空气。液压能源装置可以是和主机分离的单独的液压泵站，也可以是和主机在一起的液压泵组；而气源装置一般都是单独的。液压泵液压泵是一种将机械能转换为液压能的能量转换装置。它为液压系统提供具有一定压力和流量的液压液，是液压系统的一个重要组成部分。液压泵性能好坏直接影响液压系统工作的可靠性和稳定性。液气压传动与控制实验液压泵的工作原理：液压系统中所用的各种液压泵，其工作原理都是依靠液压泵密封工作腔容积大小交替变化来实现吸油和压油的，所以称为容积式泵。以单柱塞式液压泵为例：偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。V=Sπd2/4=eπd2/2动画演示液气压传动与控制实验齿轮液压泵齿轮液压泵是一种常见的液压泵，在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。以外啮合齿轮泵为例：工作原理：右图所示为外啮合齿轮泵，泵由壳体、一对外啮合齿轮和两个端盖等主要零件组成。油箱中的油液在大气压的作用下经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到右侧压油腔去。因右侧压油腔的轮齿逐渐进入啮合，液气压传动与控制实验密封工作腔容积不断减小，齿间槽中的油液被挤出，通过泵的出口输出。吸油区和压油区是由相互啮合的轮齿以及两个端盖分隔开的。泄漏与间隙补偿措施齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力。动画演示液气压传动与控制实验叶片液压泵叶片液压泵有单作用式（变量泵）和双作用式（定量式）两大类，在机床、工程机械、船舶、压铸及冶金设备中得到广泛应用。它具有输出流量均匀、运转平稳、噪声小的优点。叶片泵对油液的清洁度要求较高。单作用叶片泵工作原理：定子内环为圆转子与定子存在偏心e，铣有z个叶片槽叶片在转子叶片槽内自由滑动，宽度为B左、右配流盘，铣有吸、压油窗口。动画演示e123压油吸油1—转子；2—定子；3—叶片液气压传动与控制实验双叶片泵的工作原理：它的作用原理跟单作用叶片泵相似，不同之处只在于定子内表面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过度曲线组成，且定子和转子是同心的。当转子顺时针方向旋转时，密封工作腔容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区；在左下角和右上角逐渐减小，为压油区。在吸油区和压油区之间有一段封油区将它们隔开。泵的转子每转一转，完成两次吸油和压油，所以称双作用叶片泵。动画演示3215CDAB41—转子；2—定子；3—叶片；4—油液液气压传动与控制实验2、执行装置液压与气压传动中的执行元件是将流体的压力能转化成机械能的元件。它驱动机构作直线往复或旋转（或摆动）运动，其输入为压力和流量，输出为力和速度，或转矩和转速。液压缸是实现直线往复运动的执行元件按结构形式分：液压缸柱塞缸活塞缸伸缩缸液气压传动与控制实验活塞式液压缸图示（1）双杆活塞缸上图a所示为缸筒固定的双杆活塞缸，活塞两侧的活塞杆直径相等，它的进、出油口位于缸筒两端。液气压传动与控制实验图b所示为活塞杆固定的双杆活塞缸。它的进、出油液可经活塞杆内的通道输入液压缸或从液压缸流出。也可以用软管连接，进、出口就位于缸的两端。它的推力和速度与缸筒固定的形式相同。但是其工作台移动范围为缸筒有效行程的两倍，故可以用于较大型的机械。液气压传动与控制实验如图所示单杆活塞缸只有一端带活塞杆它有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式。两种方式的运动部件移动范围均为活塞有效行程的两倍。（2）单杆活塞缸单杆活塞缸a)向右运动b)向左运动动画演示A1DA2dp2p1,QF1v1(a)A1DA2dp2p1,QF2v2(b)液气压传动与控制实验柱塞式液压缸单杆塞缸只能实现一个方向运动，反向要靠外力，用两个柱塞缸组合，也能用压力油实现往复运动。如动画所示的双柱塞缸：动画演示伸缩式液压缸伸缩式液压缸由两个或多个活塞套装而成，前一级缸的活塞杆是后一级缸的缸筒。如动画所示的多级缸：动画演示液气压传动