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一、实验目的
(二) 液压泵的容积效率η容
η容=额定排量(额定转速下)/空载排量(额定转速下)=额定流量×空载转速/(空载流量×额定转速),即
η容=Q额×n空/(Q空×n额)
若电动机的转速在液压泵处于额定工作压力及空载(零压)时基本上相等(n空≈n辗),则
η容=Q额/Q空
(三)液压泵的总效率η总
η总=N出/N入或N出=N入.η总=N入.η机. η容
液压泵的输入功率N入为
N入=M×n/974(kw)
式中M——在额定压力下泵的输入扭矩(kgf·m);
n——在额定压力下,泵的流量(r/min)。
液压泵的输出功率N出为:
N出=p· Q/612 (kw)
式中 P——在额定压力下,泵的输出压力(kgf/cm2);
Q一在额定压力下,泵的流量(l/min)。
液压泵的输入功率可以①扭矩仪、②平衡电机装置、⑧电功率表等方法得出。①和②是测出电动机输入给液压泵轴的M和n,再用公式计算出N入,而③是将电功率表(三相功率表)接入电网与电动机定子线圈之间,功率表指示的数值N表为电动机的输入功率。再根据该电动机的效率曲线,查出功率为N表时的电动机效率η电,则液压泵的输入功率
N入=N表· η电
液压泵的总效率可用下式表示:
η总=N出/N入 =1.59·p·Q /(M×n)
或
η总=N出/N入 = p·Q /(612N表·η电)
三、实验装置的液压系统原理图
本项实验是在秦川机床厂生产的QCS003液压教学实验台上进行,其液压系统原理图如图3—1所示。
四、实验步骤 启动液压泵18(8),使电磁阀17(12)处于中位,电磁阀13(11)处于常态,关闭节流阀10,将溢流阀11(9)的压力调至高于泵(YB---6型)的额定压力一安全阀压力70kgf/m2。 然后调节节流阀10的开度,作为泵的不同负载,对应测出压力9、流量Q、扭矩M和转速n或电动机的输入功率N。注意,节流阀每次调节后,需运转1—2分钟再测有关数据。 压力P:观测压力表P12-1(P 6)。 流量Q:记录椭圆齿轮流量计每分钟流量累积数之差ΔV,也可采用量油箱记每分钟油液容积的变化量ΔV: Q=ΔV/t×60 (l/min) 式中 t一一对应容积变化量ΔV(l)所需的时间(s); 扭矩M:采用电动机平衡法测量扭矩,如图3—2所示M=G·L(kgf·m); 转速n:用机械式转速表测量; 电动机的输入功率N表:观测功率表。(电动机效率曲线由实验室给出。) 上述各项参数测试数据,均重复两次,分别填在表3—2中的a和b栏内。 五、实验报告 _______________________________________ *前者(括号中的编号) 指QCS 003教学实验台的元件编号,后者(括号中的编号)指QCS003B教学实验台元件的编号 根据Q=f1(p)、η容=φ1(P)、η机=φ2(P)和η总=φ(P),用直角坐标纸绘制特性曲线,并分析被试泵的性能。 六、思考题 1、实验油路中溢流阀起什么作用? 2、实验系统中节流阀为什么能够对被试泵进行加载?(可用流量计算公式Q=CA·AT·ΔPφ进行分析。) 3、从液压泵的效率曲线中可得到什么启发?(如合理选择泵的功率,泵的合理使用区间等方面。) 实验三的实验记录表格(参考) 实验内容:液压泵性能测定 实验条件:温度:______°C;杠杆臂:_______m 数据 号序 测试内容 | 1 | 2 | 3 | 4 | a | b | a | b | a | b | a | b | 1 | 被试泵的压力P(kgf/cm2) | | | | | | | | | 2 | 泵输出油液容积变化量ΔV(l) | | | | | | | | | 对应ΔV所需时间t(s) | | | | | | | | | 3 | 泵的流量Q=ΔV/l×60(l/min) | | | | | | | | | 4 | 泵输出功率N出(kw) | | | | | | | | | 5 | 砝码重量G(kgf) | | | | | | | | | 泵的输入扭转M(kgf.m) | | | | | | | | | 泵的转速n(r/min) | | | | | | | | | 5` | 电动机的输入功率N表(kw) | | | | | | | | | 对应于N表电动机效率η(%) | | | | | | | | | 6 | 泵的输入功率N入(kw) | | | | | | | | | 7 | 泵的总效率η总(%) | | | | | | | | | 8 | 泵的容积效率η容(%) | | | | | | | | | 9 | 泵的机械效率η机(5) | | | | | | | | | 说明:1、被试泵的压力P,可在0-70kgf/cm2范围内间隔10 kgf/cm2取一点。建议每点逐项内容测两次,分a、b记入本表内。 2、根椐具体的实验条件,将有关数据记入本表5或5`。 表3—2 数据 测试内容 | 5 | 6 | 7 | 8 | 备注 | a | b | a | b | a | b | a | b | | 1 | 被试泵的压力P(kgf/cm2) | | | | | | | | | | 2 | 泵输出油液容积变化量ΔV(l) | | | | | | | | | | 对应ΔV所需时间t(s) | | | | | | | | | | 3 | 泵的流量Q=ΔV/l×60(l/min) | | | | | | | | | | 4 | 泵输出功率N出(kw) | | | | | | | | | | 5 | 砝码重量G(kgf) | | | | | | | | | | 泵的输入扭转M(kgf.m) | | | | | | | | | | 泵的转速n(r/min) | | | | | | | | | | 5` | 电动机的输入功率N表(kw) | | | | | | | | | | 对应于N表电动机效率η(%) | | | | | | | | | | 6 | 泵的输入功率N入(kw) | | | | | | | | | | 7 | 泵的总效率η总(%) | | | | | | | | | | 8 | 泵的容积效率η容(%) | | | | | | | | | | 9 | 泵的机械效率η机(5) | | | | | | | | | | |
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四、实验步骤 启动液压泵18(8),使电磁阀17(12)处于中位,电磁阀13(11)处于常态,关闭节流阀10,将溢流阀11(9)的压力调至高于泵(YB---6型)的额定压力一安全阀压力70kgf/m2。 然后调节节流阀10的开度,作为泵的不同负载,对应测出压力9、流量Q、扭矩M和转速n或电动机的输入功率N。注意,节流阀每次调节后,需运转1—2分钟再测有关数据。 压力P:观测压力表P12-1(P 6)。 流量Q:记录椭圆齿轮流量计每分钟流量累积数之差ΔV,也可采用量油箱记每分钟油液容积的变化量ΔV: Q=ΔV/t×60 (l/min) 式中 t一一对应容积变化量ΔV(l)所需的时间(s); 扭矩M:采用电动机平衡法测量扭矩,如图3—2所示M=G·L(kgf·m); 转速n:用机械式转速表测量; 电动机的输入功率N表:观测功率表。(电动机效率曲线由实验室给出。) 上述各项参数测试数据,均重复两次,分别填在表3—2中的a和b栏内。 五、实验报告 _______________________________________ *前者(括号中的编号) 指QCS 003教学实验台的元件编号,后者(括号中的编号)指QCS003B教学实验台元件的编号 根据Q=f1(p)、η容=φ1(P)、η机=φ2(P)和η总=φ(P),用直角坐标纸绘制特性曲线,并分析被试泵的性能。 六、思考题 1、实验油路中溢流阀起什么作用? 2、实验系统中节流阀为什么能够对被试泵进行加载?(可用流量计算公式Q=CA·AT·ΔPφ进行分析。) 3、从液压泵的效率曲线中可得到什么启发?(如合理选择泵的功率,泵的合理使用区间等方面。) 实验三的实验记录表格(参考) 实验内容:液压泵性能测定 实验条件:温度:______°C;杠杆臂:_______m 数据 号序 测试内容 | 1 | 2 | 3 | 4 | a | b | a | b | a | b | a | b | 1 | 被试泵的压力P(kgf/cm2) | | | | | | | | | 2 | 泵输出油液容积变化量ΔV(l) | | | | | | | | | 对应ΔV所需时间t(s) | | | | | | | | | 3 | 泵的流量Q=ΔV/l×60(l/min) | | | | | | | | | 4 | 泵输出功率N出(kw) | | | | | | | | | 5 | 砝码重量G(kgf) | | | | | | | | | 泵的输入扭转M(kgf.m) | | | | | | | | | 泵的转速n(r/min) | | | | | | | | | 5` | 电动机的输入功率N表(kw) | | | | | | | | | 对应于N表电动机效率η(%) | | | | | | | | | 6 | 泵的输入功率N入(kw) | | | | | | | | | 7 | 泵的总效率η总(%) | | | | | | | | | 8 | 泵的容积效率η容(%) | | | | | | | | | 9 | 泵的机械效率η机(5) | | | | | | | | | 说明:1、被试泵的压力P,可在0-70kgf/cm2范围内间隔10 kgf/cm2取一点。建议每点逐项内容测两次,分a、b记入本表内。 2、根椐具体的实验条件,将有关数据记入本表5或5`。 表3—2 数据 测试内容 | 5 | 6 | 7 | 8 | 备注 | a | b | a | b | a | b | a | b | | 1 | 被试泵的压力P(kgf/cm2) | | | | | | | | | | 2 | 泵输出油液容积变化量ΔV(l) | | | | | | | | | | 对应ΔV所需时间t(s) | | | | | | | | | | 3 | 泵的流量Q=ΔV/l×60(l/min) | | | | | | | | | | 4 | 泵输出功率N出(kw) | | | | | | | | | | 5 | 砝码重量G(kgf) | | | | | | | | | | 泵的输入扭转M(kgf.m) | | | | | | | | | | 泵的转速n(r/min) | | | | | | | | | | 5` | 电动机的输入功率N表(kw) | | | | | | | | | | 对应于N表电动机效率η(%) | | | | | | | | | | 6 | 泵的输入功率N入(kw) | | | | | | | | | | 7 | 泵的总效率η总(%) | | | | | | | | | | 8 | 泵的容积效率η容(%) | | | | | | | | | | 9 | 泵的机械效率η机(5) | | | | | | | | | | |
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Parker派克PVM系列轴向柱塞泵 Parker派克PVM系列轴向柱塞泵有带标准压力调节器和带遥控压力调节器两种选择。zui大排量从16至92ml/rev,额定工作压力为250bar,zui低转速为每分钟300转,泄油口朝上。型号有:PVM016, PVM020, PVM023, PVM028, PVM032, PVM040, PVM046, PVM063, PVM080, PVM092等。 Parker派克PVP系列轴向柱塞泵 Parker派克PVP系列轴向柱塞泵zui大排量从16至140ml/rev,额定工作压力为250bar,zui低转速为每分钟500转。型号有:PVP016, PVP023, PVP033, PVP041, PVP048, PVP060, PVP076, PVP100, PVP140等。 Parker派克PVS系列变量叶片泵 Parker派克PVS系列变量叶片泵为斜盘式结构,其优点有调节时间短,调节范围宽,噪音低,效率高。排量为8-50 ml/rev,出油口额定压力为140bar,转速范围从1000-1800rpm,适应油液温度为-10至+70摄氏度。粘度范围为22-100mm2/s。型号有:PVS08, PVS12,PVS16, PVS25, PVS32, PVS40, PVS50等。根据调节器功能不同,此系列变量叶片泵有PVS, PVY, PVD, PVH, PVM, PVK, PVL等。 Parker派克P5X系列齿轮泵 Parker派克PX系列齿轮泵是一种性能*、采用流行“衬套单元”式样的齿轮泵。PX系列齿轮泵性能优良、效率高、高压下工作噪声低。该系列产品有4种规格P3X, P5X, P11X, P17X, 排量范围从0.8-52ml/rev。提供各种标准选项,来满足范围内的应用要求。其优点有:1、高达4000psi/276bar连续工作:材料强度高、轴颈直径大、轴承负载小、用于高压下工作。2、噪声低:13齿齿轮轮廓,优化了的流量计量,减小压力脉动,运行平稳安静。3、效率高:压力平衡轴承单元确保在所有工况条件下达到zui率4、应用灵活:认可的安装和连接形式、能够安装集成阀、公用进油口的多联泵配置,提供*的应用多功能性。 Parker派克GP和GP*AN系列齿轮泵 Parker派克GP和GP*AN系列齿轮泵是用于开式回路的齿轮泵,压铸铝壳体,流体静压间隙补偿,滑动轴承,单泵或多联泵。此系列齿轮泵的特点有:高精加工的齿轮副。特殊的生产技术使彼此间的密封间隙zui小。用于静压间隙补偿的端面压力区域带有密封件。通过选择zui佳的齿数使得泵的流量脉动小并且噪音低。高压采用用于高载荷的滑动轴承采用压铸铝的泵体使得泵的重量轻。排量为1.6-87.6ml/rev,额定压力至230bar,zui高压力可达270bar。 Parker派克GP*/GP*系列双联齿轮泵 Parker派克GP*/GP*系列双联齿轮泵是由两台GP*系列齿轮泵组合而成的双联泵。由于GP*系列齿轮泵拥有多种型号可供选择,所以由它组成的双联泵具有极其丰富的选择,可以满足各种不同需要。为了安全起见,所有多联泵必须进行许用总载荷的校核以避免传动轴过载。 Parker派克SD500系列增压器 Parker派克SD500系列增压器。当在液压系统中某一部分的管路需要较高的压力时,如果允许使用初级压力的话,那么会经常使用增压器。对于初级压力至125bar的液压夹紧系统来讲,使用转换比为1:4或1:2的增压器是一个经济的解决方案。为了使高压端快速的充液和迅速的减压,可在增压器的下面法兰式地安装一个液控单向阀。Parker派克SD500系列增压器结构:增压器的重要的功能元件是增压活塞,摆动机构,带定位机构的滑阀,四个将高压端与低压回路隔开的单向阀。
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二、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、额定压力下的流量(稳定流量),容积效率,总效率,压力脉动(振摆)值,噪声,寿命,温升,振动等项。前三项是重要的性能,泵的测试主要是检查这几项。
关于单级定量叶片液压泵各项技术指标(摘自JB2146—77),见表3—1。 表3-1
项目 名称 | 额定压力 kgf/cm2 | 公称排量 ml/r | 容积效率 % | 总效率 % | 压力振摆 kgf/cm2 |
单级定量叶片泵 | 63 | ≤10 | ≥80 | ≥65 | 2 |
16 | ≥88 | ≥78 |
25~32 | ≥90 | ≥80 |
40~125 | ≥92 | ≥81 |
≥160 | ≥93 | ≥82 |
液压泵由原动机输入机械能(M,n)而将液压能(P,Q)输出,送给液压系统的执行机构。由于泵内有摩擦损失(其值用机械效率η机表示),容积损失(泄漏)(其值用容积η容柞表示)和液压损失(其值用液压效率η液表示,该损失较小,通常忽略)。所以泵的输出功率必定小于输入功率,总效率为:
η总=N出/N入=η机. η容. η液=η机. η容
直接测定η机比较困难,一般是测出η容和η总,然后算山η机。
(一)液压泵的流量一压力特性
测定液压泵在不同工作压力下的实际流量,得出流量一压力特性曲线Q=f1(P)。液压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,流量由椭圆齿轮流量计和秒表(或采用量油箱和秒表)确定。
1、空载(零压)流量:在实际生产中,泵的理论流量Q理并不是按液压泵设计时的几何参数和运动参数计算,通常在额定转速下以空载时的流量Q空代替Q理。本实验中应在节流阀10的通流截面积为zui大的情况下测出泵的空载流量Q空(见图3—1)。
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Q。本装置中由节流阀10进行加载。
3、不同工作压力下的实际流量Q:不同的工作压力由节流阀10确定,读出相应压力下的流量Q。