6.3.1　液压泵的性能测试

【知识目标】

1.了解液压泵的主要性能参数。

2.熟悉液压泵性能测试实验设备的结构和工作原理。

3.掌握液压泵的工作原理和基本测试方法,测绘液压泵的性能曲线。

【能力目标】

1.熟悉液压泵的结构及工作原理。

2.能根据工作条件,选用合适的液压泵种类。

3.能根据液压泵性能曲线,评价液压泵的性能。

(1)实验设备

①TC-QGY01 型液压气动PLC 综合教学实验台(含气动元件)。

②液压泵站(含油箱、液压泵、电动机、三位四通阀、溢流阀、液压表)。

③五通接头。

④油管、气管(含快换接头)。

⑤流量传感器。

⑥转速表、流量表。

(2)实验内容

①根据液压原理图,连接好液压回路。

②测试液压泵的性能。

③绘制液压泵的性能曲线。

(3)实验原理

1)液压原理图

如图6.17 所示为液压原理图。

图6.17　液压原理图

1—液压泵;2—溢流阀;3—节流阀;4—流量计;5—温度计;6—过滤器;7—油箱;8—压力表

2)实验设备介绍

①TC-QGP01 型液压传动综合教学实验装置的主要特点

a.该系统全部采用标准的工业液压元件,使用安全可靠,贴近实际。

b.快速而可靠的连接方式,特殊的密封接口,保证实验组装随便、快捷,拆接不漏油,清洁干净。

c.精确的测量仪器,方便的测量方式,操作简单,读数准确。

d.可编程序控制器(PLC)电气控制实验,机电液一体控制实验形式。

②TC-QGP01 型液压传动综合教学实验装置的组成

TC-QGP01 型液压传动综合教学实验装置由实验台架、液压泵站、常用液压元件及电气测控单元等组成,如图6.18 所示。

图6.18　TC-QGP01 型液压传动综合教学实验装置

A.实验台架

实验台架由实验安装面板(铝合金型材)、实验操作台等构成。安装面板为带“T”沟槽形式的铝合金型材结构,可方便、随意地安装液压元件,搭接实验回路。

B.液压泵站

系统额定工作压力:6 MPa。

a.电机-泵装置(1 台)。

变量叶片泵-电机1 台。

泵:低压变量叶片泵,公称排量8.3 mL/r,压力调节范围为1.5~6 MPa。

电机:三相交流电压,功率1.5 kW,转速1 450 r/min。

b.油箱:公称容积25 L;附有液位、油温指示计、滤油器等。

C.常用液压元件

每个液压元件均配有油路过渡底板,可方便、随意地将液压元件安放在实验面板(铝合金型材)上。

油路搭接采用开闭式快换接头,拆接方便,不漏油。

D.电气测控单元

可编程序控制器(PLC):采用日本三菱FX1N,I/O 口60 点,继电器输出形式,电源电压为AC 220 V/50 Hz,控制电压为DC24 V,安全可靠,方便灵活;配有压力表、流量计、转速表及定时器等测量工具。电气面板如图6.19 所示。

图6.19　电气面板

1—上电指示灯;2—开关电源+24 V 输出端口;3—转速表;4—时间继电器+24 V 输入端;5—时间继电器公共端;6—时间继电器;7—时间继电器复位端;8—时间继电器暂停端;9—继电器输入端;10—继电器常闭端;11—继电器公共端;12—继电器常开端;13—不自锁按钮;14—常开触点;15—公共端;16—常闭端;17—保险丝;18—流量表;19—流量信号输入端;20—开关电源0 V 输出端口;21—时间继电器0 V 输入端;22—时间继电器常开端;23—液压泵停止按钮;24—指示灯;25—时间继电器常闭端;26—液压泵启动按钮;27—公共端;28—继电器指示灯;29—继电器0 V 输入端;30—自锁按钮

(4)实验原理

1)液压泵的流量-压力特性

测定液压泵在不同工作压力下的实际输出流量,得出流量-压力特性曲线q=fq(p)。

实验中,压力由压力表直接读出,各种压力时的流量由流量计直接读出。实验中可使溢流阀作为安全阀使用,调节其压力值为7.0~7.5 MPa,用节流阀调节泵出口工作压力的大小,由流量计测得液压泵在不同压力下的实际输出流量,直到节流阀调小使液压泵出口压力达到额定压力6.0 MPa 为止。给定不同的出口压力,测出对应的输出流量,即可得出该泵的特性曲线。

2)液压泵的容积效率-压力特性

测定液压泵在不同工作压力下,它的容积效率-压力的变化特性曲线ηv=fv(p),则

故ηv=q/q理,由q=fq(p),则

式中　qT——理论流量,液压系统中,通常是以泵的空载流量来代替理论流量(或q理=nv,n 为空载转速,v 为泵的排量);

q——实际流量,不同工作压力下泵的实际输出流量;

qo——空载流量。

3)液压泵的输出功率-压力特性

测定液压泵在不同工作压力下,它的实际输出功率和输出压力的变化关系曲线No=f N(p)。

输出功率为(www.daowen.com)

4)液压泵的总效率-压力特性

测定液压泵在不同工作压力下,它的总效率和输出压力之间的变化关系η=fη(p) 曲线,则

式中　Ni——泵的输入功率,实际上Ni 为泵的输入扭矩T 与角速度ω 的乘积,因扭矩T 不易测量,这里用电动机的输入电流功率D 近似表示,该值可从实验台功率表上针对不同的输出压力时直接读出。

(5)实验步骤

①了解和熟悉实验台液压系统的工作原理及各元件的作用,明确注意事项。

②检查油路连接是否牢靠。

③按下述步骤调节及实验。

将溢流阀开至最大,启动液压泵,关闭节流阀,通过溢流阀调整液压泵的压力至7 MPa,使其高于液压泵的额定压力6.0 MPa 而作为安全阀使用。

将节流阀开至最大,测出泵的空载流量,即泵的理论流量qT。

通过逐级关小节流阀对液压泵进行加载,测出不同负载压力下的相关数据,包括液压泵的压力p、泵的输出流量q、泵的输入功率Ni 及泵的输入转速n(参数)。

压力p 通过压力表读出,输出流量q 通过流量计读出,输入功率Ni 通过台面上功率表读出,转速n 通过台面上转速表直接读出。

实验完成后,放松溢流阀,关停电机,待回路中压力为零后拆卸元件,清理好元件并归类放入规定的抽屉内。

(6)思考题

①液压泵的工作压力大于额定压力时能否使用?为什么?

②从η-p 曲线中得到什么启发?(从泵的合理使用方面考虑)

③在液压泵特性试验液压系统中,溢流阀起什么作用?

④节流阀为什么能对被试泵加载?(可用流量公式Q=Kα进行分析)

6.3.2　节流阀的特性测试

【知识目标】

1.学会测试各种节流调速的性能,并作其速度-负载特性曲线。

2.分析并比较节流阀与调速阀的性能优劣。

【能力目标】

1.熟悉节流阀的结构及工作原理。

2.能根据工作条件,选用合适的节流阀种类。

3.能根据节流阀的特性曲线,评价节流阀的性能。

(1)实验设备

①TC-QGY01 型液压气动PLC 综合教学实验台(含气动元件)。

②液压泵站(含油箱、液压泵、电动机、三位四通阀、溢流阀、液压表)。

③五通接头。

④油管、气管(含快换接头)。

⑤流量传感器。

⑥转速表、流量表。

⑦压力表。

(2)实验内容

①根据液压原理图,连接好液压回路。

②测试液压泵的性能。

③绘制液压泵的性能曲线。

(3)实验原理

1)液压原理图

如图6.20 所示为液压原理图。

注:油源的流量要大于被试阀的试验流量,允许回路中增设调节压力、流量或保证试验系统安全工作的元件。

2)测量点的位置

测量压力点的位置:进口测压点应设置被试阀的上游,距被试阀的距离为5d(d 为管道通径);出口测压点应设置在被试阀的10d 处。

注:测量仪表连接时,要排除连接管道内的空气。

测温点的位置:设置在油箱的一侧,直接浸泡在液压油中。

3)实验用液压油的清洁度等级

固体颗粒污染等级代号不得高于19/16。

(4)实验步骤

稳态压力-流量特性实验操作步骤如下:

图6.20　液压原理图

1—溢流阀;2—节流阀;3—流量计;4,5,6—压力表;7—液压泵;8—过滤器;9—油箱;10—温度计

①先关闭节流阀,将溢流阀全部打开,启动泵0.5 min,排出管内的空气。

②关闭溢流阀,调节节流阀,到需要的压力值(如5 MPa)。

③调定好后,完全打开溢流阀,使通过节流阀的流量为零,逐渐关闭溢流阀,同时记录相对应的压力、流量等各表值,据压差与流量的数值绘制曲线图。

(5)思考题

①采用节流阀的进油路节流调速回路,当节流阀的通流面积变化时,它的速度-负载特性如何?

②在进、回油路节流调速回路中,采用单活塞杆液压缸时,若使用的元件规格相同,问哪种回路能使液压缸获得更低的稳定速度?如果获得同样的稳定速度,问哪种回路的节流元件通流面积较大?

③采用调速阀的进油路节流调速回路,为什么速度-负载特性变硬(速度刚度变大)?而在最后,速度却下降得很快?

④比较采用节流阀进、旁油路节流调速回路的速度-负载特性哪个较硬?为什么?

⑤分析并观察各种节流调速回路液压泵出口压力的变化规律,指出哪种调速情况下功率较大?哪种经济?

⑥各种节流调速回路中液压缸最大承载能力各取决于什么参数?