《液压与气压传动》实验指导书
实验一 伯努利方程
一、 实验目的
1．理解液体的静压原理
2．验证伯努利方程
3．验证液体在流动状态下压力损失与速度的关系
二、 实验仪器
伯努利实验仪、量杯、秒表、温度计
三、 实验原理
伯努利方程是流体动力学中一个重要的基本规律，是动能原理在液体流动中的具体应用。主要反映液体在恒定流动时压力能、位能和动能三者之间的关系，即在任一截面上这三种能量形式之间可以互相转换，但三者之和为一定值，即能量守恒。
理想液体的伯努利方程为： 
实际液体的伯努利方程为：
当液体处于静止状态时，液体内任一点处的压力为：
这是液体静力学基本方程式。
四、 实验装置
伯努利试验仪主要由实验导管、稳压溢流槽和三对测压管所组成。实验导管为一水平装置的变径圆管，沿程分三处设置测压管。每处测压管由一对并列的测压管组成，分别测量该截面处的静压头（压力能）和冲压头（压力能、位能和动能三者之和）。
实验装置的流程如图1所示。液体由稳压槽流入实验导管，途径A点、B点、C点直径分别为20mm、30mm、20mm的管子，最后排出设备。液体流量由出口调节阀调节。流量需直接由量杯和秒表测定。
五、 实验步骤
实验前，先缓慢开启进水阀，将水充满稳压溢流水槽，并保持有适量溢流水流出，使槽内液面平稳不变。最后，设法排尽设备内的空气泡，否则会干扰实验现象和测量的准确性。
1．关闭实验导管出口调节阀，观察和测量液体处于静止状态下各测试点（A、B和C三点）的压力，验证液体的静压原理。并设定此处的水位高度为基准面。
2．开启实验导管出口调节阀，保持稳压溢流水槽有适量溢流水流出，观察比较液体在流动情况下的各测试点的压头变化。
3．缓慢调节实验导管的出口调节阀，测量液体在不同流量下的各测试点的静压头、动压头和损失压头，并记录下各项数据。
4．实验结束后，应先关闭进水的总阀门，然后再开大出口调节阀，排尽稳压溢流水槽内的水。
六、 实验数据
液体种类：水 温度： ℃
导管内径：dA= mm dB= mm dC= mm
实验系统的总压力：H=0
七、 整理实验数据，分析并回答问题
1．用伯努利方程解释测点压头变化原因。
2．用数据和图像分析压损—速度平方的关系。
实验二（1） 齿轮泵的性能测试
一、实验目的
了解齿轮泵的主要性能，并学会小功率液压泵的测试方法。
二、实验装置
YZ-1型液压传动综合教学实验装置。
三、实验内容及方案
液压泵的主要性能包括：能否达到额定压力、额定流量，容积效率，总效率，压力脉动值，噪声，寿命，温升，振动等项。前三项是最重要的性能，泵的测试主要是检查这几项。
1．齿轮泵的流量—压力特性
测定齿轮泵在不同工作压力下的实际流量，得出流量—压力特性曲线。齿轮泵因内泄漏将造成流量的损失。油液粘度愈低，压力愈高，其漏损就愈大。本实验中，压力由压力表读出，流量由数显流量表读出。
1）空载流量：在实际生产中，泵的理论流量并不是按泵设计时的几何参数计算，通常在额定转速下以空载（零压）时的流量代替。本实验中应在节流阀的通流面积为最大的情况下测出泵的空载流量。
2）额定流量：指泵在额定压力和额定转速的工作情况下，测出的流量。本装置中由节流阀进行加载。
3）实际流量：指泵在工作时的输出流量。本装置中由节流阀确定不同的工作压力，读出相应压力下的流量。
2.齿轮泵的容积效率
——理论流量
——实际流量
3.齿轮泵的总效率
齿轮泵由原动机输入机械能而将液压能输出，送给液压系统的执行机构。由于泵内有摩擦损失、容积损失和液压损失（此项损失较小，通常忽略），所以泵的输出功率必定小于输入功率。
——泵的输出功率
——泵的输入功率
1）测量点位置
压力测量点：设置在距被测试泵入口、出口的（2～4）d(d为管道通径)处。稳压试验时，允许将测量点的位置移至距被试泵更远处，但必须考虑管路的压力损失。
温度测试点：设置在油箱的一侧，直接浸泡在液压油中。
2）实验用液压油
粘度：40℃时的运动粘度为42～74m m2/s（特殊要求另行规定）。
清洁度等级：固体颗粒污染等级代号不得高于19/16.
四、实验步骤
1．依照原理图的要求，选择所需的液压元件，同时检验性能是否完好。
2．将检验好的液压元件安装在插板件的适当位置，通过快速接头和软管按回路的要求连接。
3．待确认安装和连接无误，将节流阀完全关闭，启动齿轮泵，调节溢流阀使系统压力P上升至额定压力。并用锁紧螺母将溢流阀锁住。
4．完全打开节流阀使被试泵的压力为零（或接近为零），测出空载流量，再逐渐关小节流阀，作为泵不同负载，同时记录相对应的各表的读数。
5．依照回路中各表不同压力的读数，绘制曲线图。
6．实验完备后，放松溢流阀，将泵关闭，待回路中压力为零时，拆卸元件，清理好元件并放入规定抽匣内。
五、实验数据
泵的额定压力=
额定流量=
空载流量=
六、整理实验数据并回答问题
1．画出泵的理论流量、实际流量、容积效率、总效率与工作压力的关系曲线。
实验二（2） 压力形成实验
一、实验目的
了解压力取决于外负载的含义。这里的负载包括有效负载及无效负载，如油液流动时的压力损失，油缸运动时的摩擦损失等，就属于无效负载。
二、实验仪器设备
QCS002液压教学实验台照片
1.实验台按钮布置图及液压原理图
见附页1、附页2。
2.液压系统介绍
从油泵2出来的油液分成三路：一路到压力表P1，一路至溢流阀4，另一路经过精密滤油器3（在体壳内油盘上）再分两路。
第一路经调速阀6后到二位四通电磁阀7，分别流经三只节流阀8、9、10和装在操纵板内（油缸前面）的三只单向阀，到三个油缸11、12、13油缸的下腔，三个油缸上腔回油集中从二位四通电磁阀7后流回油箱，在油缸下腔（节流阀上）分别装三只压力表；油缸上腔也装有压力表P6（在面板上）可以分别观察上、下腔压力变化情况。
第二路经调速阀5后到三只分配转阀14、21和23。转阀14为压力油出油口选择阀，打开此阀可供实验台用油之用。回油可接压力油回油借口，经选择阀15后回油箱。转阀23分别将油分配到细长孔、U型管、短孔、薄壁小孔，各路回油也由此阀集中后通到二位四通选择转阀16。转阀16可选择通过背压阀18或直接回油箱、流量计和量筒，当不需计量或计量暂停时，应将此阀手柄扳到回油位置，此时油液直接引回油箱，可延长流量计的使用寿命。
选择转阀22将分配选择转阀接到细长管、U型管、短孔和薄壁小孔的进出油口的压力油，分别送到压力表开关24的P2和P3处，压力表开关的压力表接口接超压截止阀32的进油口，超压截止阀32的出油口接1MPa面值的0.35级标准压力表。超压截止阀应将阀的关闭点调整到0.95-1MPa左右，这样当进油压力超过1MPa时，此阀将会使压力油自动切断，并使压力表内的油泄回油箱，从而达到保护压力表的目的。
三、实验原理
1．油缸外加负载变化时对工作压力的影响。在活塞杆上加不同的负载（砝码），观察其工作压力随之变化的情况。
2．节流阀开口变化时对工作压力的影响。三油缸使用相同的荷重，但是节流阀开度不同，会产生不同的压力差。
四、实验内容和步骤
实验前使阀20、21、5、14、15、16、17处于0位，打开阀6。
1．油缸吊一块荷重块，调整各油缸起步压力应基本相等，可用调节件51-302螺母来实现，油缸活塞杆不允许成滴滴油。
2．三个油缸下分别载1、2、3块荷重块，吸下阀7。吊1块荷重块先上，记下这时压力，然后吊2块的油缸向上运动，记下这时压力，然后吊3块荷重块的油缸向上运动，记下这时压力。然后再在吊1块荷重块的油缸再加1块，记下这时压力。
3．三油缸荷重相等。关死节流阀。然后再逐渐打开节流阀；调节阀口开度，使各油缸下来速度不等，观察每一缸的压差，应该不同。压差小则速度慢，反之速度快。
4．打开节流阀8、9、10，扳动电磁阀开关，应按一、二、三顺序上升，反之应按照三、二、一的顺序下降，在上升过程中，观察三个压力表的表值应有变化，压力差约为1-2kgf/cm2。例一个砝码油缸上升时约为12kgf/cm2，二个砝码油缸上升时约为14±1kgf/cm2，三个砝码油缸上升时约为16±1kgf/cm2。可以按一个压力表的数值为准。
五、思考题
运用所学知识、结合实验，解释为什么向上运动时，油缸会按照一、二、三（数值指的是砝码的数量）顺序上升；并且压力会等值增加。
附页1 QCS002液压教学实验台 液压原理图
附页2 QCS002液压教学实验台 外形及按钮位置图
实验二（3） 液阻特性实验
一、 实验目的
1.验证液体经细长孔、薄壁小孔、短孔时的液阻特性指数
是否符合理论值。
2.通过实验获得感性认识，了解液体流经任何形式的液阻都有符合理论值的液阻特性指数。
二、 实验仪器设备
QCS002液压教学实验台照片
1．实验台按钮布置图及液压原理图
见附页。
2．液压系统介绍
从油泵2出来的油液分成三路：一路到压力表P1，一路至溢流阀4，另一路经过精密滤油器3（在体壳内油盘上）再分两路。
第一路经调速阀6后到二位四通电磁阀7，分别流经三只节流阀8、9、10和装在操纵板内（油缸前面）的三只单向阀，到三个油缸11、12、13油缸的下腔，三个油缸上腔回油集中从二位四通电磁阀7后流回油箱，在油缸下腔（节流阀上）分别装三只压力表；油缸上腔也装有压力表P6（在面板上）可以分别观察上、下腔压力变化情况。
第二路经调速阀5后到三只分配转阀14、21和23。转阀14为压力油出油口选择阀，打开此阀可供实验台用油之用。回油可接压力油回油借口，经选择阀15后回油箱。转阀23分别将油分配到细长孔、U型管、短孔、薄壁小孔，各路回油也由此阀集中后通到二位四通选择转阀16。转阀16可选择通过背压阀18或直接回油箱、流量计和量筒，当不需计量或计量暂停时，应将此阀手柄扳到回油位置，此时油液直接引回油箱，可延长流量计的使用寿命。
选择转阀22将分配选择转阀接到细长管、U型管、短孔和薄壁小孔的进出油口的压力油，分别送到压力表开关24的P2和P3处，压力表开关的压力表接口接超压截止阀32的进油口，超压截止阀32的出油口接1MPa面值的0.35级标准压力表。超压截止阀应将阀的关闭点调整到0.95-1MPa左右，这样当进油压力超过1MPa时，此阀将会使压力油自动切断，并使压力表内的油泄回油箱，从而达到保护压力表的目的。
三、 实验原理
液体流经被测液阻时产生的压力损失
和流量
之间存在如下关系：
——液阻特性指数
——液阻两端压差
——液阻，与通流面积、形状及液体性质和流态有关
分别令被测液阻通过流量为
，
，测得相应的压差
, 
,则：
，
,
两边同时取对数：
，则有：
液阻特性指数的理论值：细长孔
，薄壁小孔
，短孔
四、 实验内容和步骤
实验前，要首先排除系统内空气，油缸应反复到头移动几次，各部门都应该开关动作几次。
1． 细长孔实验
1）57/6A选择阀（阀号23）、57/7A选择阀（阀号22）手柄转至细长孔位置。
2）57/2A选择阀（阀号16）手柄转至回油位置。57/3A选择阀（阀号17）手柄转至流量计位置。
3）打开节流阀5，调溢流阀压力至0.5MPa左右，开车1分钟后可转入下步（节流阀6关闭，其他阀都处于原位）
4）调整超压截止阀压力小于或等于0.8MPa。调溢流阀，打开调速阀5，调整超压截止阀在0.8MPa±0.1 MPa下起作用，然后固紧，调整好后不再动。
5）调整P泵的压力在1MPa左右，然后调节调速阀5得到不同的五个流量值和对应的五个△P值（△P=P2-P3），注意油温控制在±2℃内。
6）算出的值：
用公式算出并记录，然后取其算术平均值。理论值。
2． 薄壁小孔实验
阀22、23手柄转至薄壁小孔处，调整阀5流量，测量5点记录△P和Q，算出值。理论值。
3．短孔实验
阀22、23手柄转至短孔处，同样方法测量5点记录△P和Q，算出值。理论值。
五、 实验数据
实验数据表
六、 整理实验数据
1、 代入，分别求得细长孔、薄壁小孔、短孔的值。然后求其算术平均值，并与理论值对比。
2、 横坐标为压力，纵坐标为压力差，分别做细长孔、薄壁小孔、短孔的流量——压力曲线。
实验三 液压元件的拆装
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，并且对一些重要零件的材料，工艺及配合要求获得初步的了解，以便在将来的工作实际中能正确选用元件，设计出较合理、较理想的液压系统。
一、实验仪器
各类液压泵、方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀
二、实验用工具
内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、尖嘴钳等
（一）液压泵的拆装
1．实验目的
了解齿轮泵、叶片泵、轴向柱塞泵的外部构型和内部结构，弄清其工作原理及结构特点。
2．实验步骤
1）先观察各泵的外部结构，分清吸、压油口，然后拆下外部螺钉。
2）按顺序拆下外端盖，观察内部结构，弄清密封腔的组成及个数，吸油腔和压油腔容积变化，以及油流途径。
3）分析泵的结构特点，即解决泄漏、困油、液压冲击、噪音等问题在结构上采取的措施。
4）按相反顺序装复。
3．思考题
1）组成齿轮泵的密封工作空间有几个？它们是由哪几个零件表面组成的？
2）外啮合齿轮泵有几个可能产生泄漏的部位？两端盖与泵体之间采用什么形式的密封？
3）齿轮泵的困油是如何产生的？困油现象会产生什么样的后果？如何消除或减小？
4）叶片泵密封工作腔是由哪几个零件的表面组成？密封工作腔有几个？
5）叶片泵有几个配流盘，作用分别是什么？配流盘除开有通油口外，还开有与压油腔相通的环形槽，试分析环形槽的作用。
6）组成轴向柱塞泵的密封工作腔有几个？它们是由哪几个零件表面组成的？
7）简述配流盘、缸体、中心定位弹簧、回程盘、滑履的作用。
（二）方向控制阀的拆装
在液压系统中，方向阀在数量上占有相当大的比重，品种和规格在阀类里是较多的。它的工作原理比较简单，是利用阀芯和阀体间相对位置的改变来实现油路的接通或断开，以满足对油路提出的各种要求。
1．实验目的
了解单向阀、二位四通手动阀、三位四通手动阀、行程阀、电磁换向阀、液动换向阀、转阀的结构和功用，分析其操纵方式、连通方式、回油方式、定位和回位方式及其他特点。
2．实验步骤
1）先观察各阀的外部结构，弄清每个油口的作用，然后拆下外部螺钉。
2）拆下定位和操纵用的零件，分析各个零件的作用。
3）拔下阀芯，观察阀芯的结构，分析阀芯外部台肩的个数及上面开的数量不同的环形槽的作用。
4）观察阀体结构，分析阀芯外部油口的个数，内部沉割槽的个数和外部油口相对应的连通，特别是“L”油口的作用。
5）把阀体和阀芯相配合，分析阀芯在不同位置时的油路通道。
6）按相反顺序装复。
3．思考题
1）画出各阀的职能符号。
2）分析二位四通手动阀、液动换向阀、转阀在结构上的异同。
3）分析行程阀、电磁换向阀“L”油口的结构。
（三）压力控制阀的拆装
压力控制阀都是利用油液压力对阀芯产生推力，此推力与弹簧力平衡，使阀芯位于不同的位置上，从而控制阀口开度，实现压力控制。
1．实验目的
了解先导式溢流阀、减压阀的工作原理、结构和功用。
2．实验步骤
1）拆下先导阀体上的四个螺钉，分开主阀和先导阀。
2）拧下主阀底部的螺母，取出弹簧和阀芯。
3）观察主阀体，分析溢流阀、减压阀P1、P2油口的位置和泄漏口的结构。
4）观察溢流阀、减压阀主阀芯结构，分析上下阻尼孔直径的大小，径向孔，阀芯上的三角小槽的作用。
5）松开先导阀上的紧定螺钉，卸下调压螺母和锁紧螺母。
6）取下锥阀及弹簧，分析该弹簧与主阀弹簧的区别。
7）结合课本上的剖面图，弄懂先导阀的结构。
8）结合课本和实物，分析溢流阀、减压阀的工作原理。
9）按相反顺序装复。
3．思考题
1）何处是溢流阀、减压阀的调压部分，如何调压？
2）“先导式”是什么意思？
3）分析主阀芯的上、下阻尼孔的作用。
4）分析主阀芯弹簧和先导阀弹簧的作用，他们能互换吗？
5）减压阀的泄漏口为何单设？
6）分析减压阀与先导式溢流阀的异同。
（四）流量控制阀的拆装
流量控制阀是通过改变节流口通流面积的大小或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制。
1．实验目的
了解节流阀和调速阀的工作原理，结构及功用，弄清其调节方式，节流口形式及主要优缺点。
2．实验步骤
1）先观察各阀的外部结构，弄清每个油口的作用，然后拆下外部螺钉。
2）取出阀芯，观察节流口的形状，分析其优缺点。
3）分析弹簧的作用及调节方式。
4）分析调速阀的定差减压阀的阀芯的结构和作用。
5）按相反顺序装复。
3．思考题
1）节流阀采用何种形式的节流口？这种节流口形式有何优缺点？
2）调速阀是由哪两种阀组成的？
3）为什么调速阀比节流阀的调速性能好？
实验四 液压（气动）基本回路
（1）液压基本回路
掌握一定数量液压基本回路是本课程的基本要求之一。任何液压系统不外是由一些基本回路组成的，熟悉并掌握其组成、工作原理和性能，对于今后分析和设计液压系统会有很大的帮助。
一、实验目的
1．熟悉常用液压元件的结构、性能及用途。
2．学习正确组接液压系统基本回路。
3．正确分析各种基本回路的工作原理、特点和使用场合。
二、实验装置
YZ-1型液压传动综合教学实验装置、YY-18型透明液压传动演示系统
三、实验内容及方案
常用基本回路
1．方向控制回路
（1）用手动换向阀的换向回路。
（2）用“0”型机能换向阀的闭锁回路。
（3）用液控单向阀的闭锁回路。
2．压力控制回路
（1）压力调定回路
（2）二级压力控制回路
（3）用减压阀的减压回路
（4）用换向阀的卸载回路
3．速度控制回路
（1）调速回路
1）进油节流调速回路
2）回油节流调速回路
(2)速度换接回路
1）流量阀短接的速度换接回路。
2）二次进给回路。
4．顺序动作回路
（1）用压力控制的顺序动作回路
1）用顺序阀的顺序动作回路
2）用压力继电器的顺序动作回路
（2）用行程控制的顺序动作回路
1）用行程开关的顺序动作回路
2）用行程换向阀的顺序动作回路
四、实验步骤
1.从方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和顺序动作回路中各选择2—3种回路，分折其工作原理，绘出所要组接回路的液压系统图。
2.按照实验回路图的要求，取出所要用的液压元件，检查型号是否正确。
3.将检查完毕性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置。通过块换接头和液压软管按回路要求连接
4.调试回路，观察并分析此组接回路的工作过程及原理。
说明：除对上述四大基本功能常用液压控制回路进行搭接实验外，学生还可自行设计、组合并搭接回路。
五、思考题
1．绘出所组接的四种液压基本回路的液压系统原理图，并分析其工作原理。
（2） 气动基本回路
一、实验目的：
1．熟悉常用气压元件的结构、性能及用途。
2．学习正确组接气压系统基本回路。
3．正确分析各种基本回路的工作原理、特点和使用场合。
二、实验装置
气压传动综合教学实验装置。
三、实验内容：
1．了解分水滤气器，减压阀和油雾器统称气源处理三联件的结构和工作原理。
2．了解液压系统和气压系统的共性及不同。
3．参考实验四自行设计一基本气动回路。
四、实验步骤
1．绘出所要组接回路的气压系统图。
2．按照实验回路图的要求，取出所要用的气压元件，检查型号是否正确。
3．将检查完毕性能完好的气压元件安装在实验台面板合理位置。通过块换接头和气压软管按回路要求连接
4．编制PLC程序并输入
5．调试回路，观察并分析此搭接回路的工作过程及原理。
五、思考题
1．绘出所设计的气压基本回路的原理图，并分析其工作原理。
实验五 典型液压回路
一、实验目的：
1．掌握完整的液压传动系统原理图设计。
2．掌握回路的组成、搭接、工作原理。
3．了解PLC控制
二、实验装置
YZ-1型液压传动综合教学实验装置。
三、实验内容
1．设计一液压系统能满足液压缸实现快进—第一次工进—第二次工进—死挡铁停留—快退—原位停止。系统应满足速度换接平稳，进给速度可调且稳定，功率利用合理，系统效率高，发热少的基本要求。
2．学生也可自行设计题目
四、实验步骤
1．按题目要求绘出所设计回路的液压系统原理图。
2．按照实验回路图的要求，取出所要用的液压元件，检查型号是否正确。
3．将检查完毕性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置。通过块换接头 和液压软管按回路要求连接
4．编制PLC程序并输入
5．检查无误后调试回路，观察并分析此回路的工作过程及原理。
6．资料整理，写实验报告，内容包括：
1）系统原理图
2）电磁铁、压力继电器、行程阀等动作顺序表
3）各工作状态的油路通道（进油路、回油路）
4）PLC程序