液阻特性实验
发布日期：[08-10-19 15:32:52] 浏览人次：[768]
一、实验目的
液压传动的主要理论基础是液体力学,油液在系统中流动时,因磨擦和各种不同形式的液流阻力，将引起压力损失,它关系到确定系统的供油压力，允许流速,元件辅助装置和管道的布局等,对提高效率和避免温升过高有着重要的意义。另一方面在液压传动中常会遇到油压流经小孔和缝隙的情况，而它们的流量计算公式是建立节流调速和伺服系统等工作原理的基础，同时也是对液压元件和相对运动表面进行泄漏估算和分析的基础。
本实验通过对标准型液流阴力的实验，定量的确定“流量－压力特性”，计算出与液阻特性有关的指数φ，深入理解孔口液流的液阻特性。
本实验通过测量油液流过不同形状管道和液压元件的压力损失，深入了解产生压力损失的主要原因，并分析在实验条件下的压力损失数值的大小，从而建立一定量的概念。
本实验还通过环形缝隙流动的实验，通定流量一压力特性，进而验证；当ε=l时，最大偏心环形缝隙的流量是同心环形缝隙流量的2.5倍。
二、实验内容和方案
(一) 薄壁小孔、细长小孔和短孔的液阻特性(流量一压力特性)
液压系统中，油液流经液压阻力时产生压力损失。流量Q与压力损失Δp之间可有如下表达式：
Q=ΔPφ/R
式中R——液阻，与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流动状态等因素有关；
φ——与液阻特性有关的指数。
上式取对数得：1gQ=1g R -1+φlgΔP
取lgΔP为横坐标，取1gQ为纵坐标，1g R -1为纵坐标轴上的截距，则φ为直线的斜率。理想情况下：
当液阻为薄壁小孔时，φ=0．5
当液阻为细长小孔时，φ=1
当液阻为短孔时，0.5<φ<1
实验装置按理论进行设计，每种标准形式的液阻都分别做成独立的(参数是确定的)装置，以便分别对它们进行实验。测量点的布置及其与标准压力表的连接，其中特别是泄漏等对实验精度有着重要的影响。流量的测量采用椭圆齿轮流量计，用秒表计时，直接观察流量的累积数差。流量的调节范围要注意流量计的量程。本实验用LCR-10型，量程为0.83~8.3L ／min。
1、在油液流动状态不变、油温变化很小的情况下，进行如下实验：改变流经液阻的流量(注意流量的测量方法)，分别用标准压力表测得薄壁小孔、细长小孔和短孔的进出口压力。计算后，分别作出它们的流量—压力特性曲线；求得φ值，并进行分析。
2、根据液阻几何参数和油液的参数，计算薄壁小孔、细长小孔和短孔的流量一压力差对应数值(注意必要的精度)作出曲线，与实验结果对比。(有关参数由实验室给出)。
本实验台中细长小孔、薄壁小孔和短孔装置的结构示意图分别见图2-1、图2-2和图
2-3 。
图2—1细长小孔装置结构示意图
图形符号
图2-2薄壁小孔装置结构示意图图2-3 短孔装置结构示意图
（二）压力损失的测定
液压系统中常见的局部和沿程压力损失形式很多，教学中只需要对几种形式进行实验，触类旁通，本项实验在液压元件方面选取了方向控制阀——单向阀与电磁换向阀、流量控制阀——节流阀；在管路方面选取了U形管段和等直径水平或垂直长直管。(等直径长直管部分，QCS002教学实验台不供，根据情况由实验室自行设计安装)
1、测出U形管段、节流阀、单向阀和二位四通电磁阀(两个通道)的流量－压力差函数值，作出流量－压力的特性曲线，进行分析。
2、测出等径长直管(水平或垂直)各测点的压力，作出管长与压力的分布曲线(见图2－
3)，分析压力损失与等直径长管的关系，以及影响压力损失的主要因素。
根据实验条件(由实验室给出参数)，至少对3个测点进行理论计算并与实验结果对比。
(三)环形缝隙流动的流量(泄漏量)
验证当相对偏心率ε=1时，最大偏心环形缝隙流动的流量为同心环形缝隙流量的2.5倍。分析它在工
本实验利用可调偏心装置，使轴与套之间的缝隙分别出现基本同心和最大偏心的状态。
泄漏量测定：采用量管，以秒表计时，求出平均泄漏量。
本实验台中可调偏心环形缝隙装置的结构示意图见图2-4。
同心时L=30 h=0.05
图2—4可调偏心环形缝隙装置结构示意图
三、实验装置的液压系统原理图
本实验在秦川机床厂生产的QCS 002液压教学实验台上进行，其液压系统原理图如图2-5所示。
四、实验步骤
（一）薄壁小孔、细长小孔和短孔的液阻特性(流量－压力特性)
1、液压系统的压力P1，遍过溢流阀4调至15kgf/cm2，关闭调速阀6，慢慢打开调速阀5，油经阀5到达两只转动分配阀21和23。阀23将压力油分别分配到薄壁小孔、细长小孔和短孔，各路回油也由此阀集中后，通到二位三通转阀16(不经过背压阀18)及三位四通转阀17至流量计31，然后回油箱。其他手柄全部关死。转动分配阀和多位转阀的结构示意图见图2－6和图2－7。
2、用调速阀5调节流量大小，一般流量可在1~4L/min范围进行实验(细长小孔时取1～2.5L/min，薄壁小孔和短孔时取2～4L/min)，在此范围内可任意选择5～6个流量值。
3、实验对象的进口压力p2和出口压力P3的测量，用测压点转动分配阀22分别接通压力表开关24，经24转换，可分两次在标准压力表中直接读出进口压力p2和出口压力p3(注意操作开关和读值精度)。而压力表开关与压力表之间装有保护标准压力表的限压式开关32，32的关闭压力应调到9.5～10kgf/cm2之间，一般已调好，实验时不必再调。
限压式开关的结构示意图见图2—8。
每调节一个流量值，相应读出P2和P3压力值，记录好数据。为使压力值的读数准确和方便，可使P2为整格刻度值，如P2=1.5、2、2.5……(kgf/cm2)。
(二)压力损失的测定
1、测U形管段流量一压力函数值，步骤同上述一。
由于细长小孔和U形管的结构参数除曲率半径不等外，其他参数(L、d和管材等)均相等，因此两者也可作对比分析，即在流量相同的条件下，压力损失各异。
进行步骤可以在做完细长小孔的流量一压力特性后，紧接着做U形管段的流量一压力特性，因为这样便于在相同的条进行进行两者对比分析。
2、测定单向阀、二位四通电磁换向阀的两个通道1(P--A)与2(P—B)和节流阀的压力损失。
a）调节液压系统：关闭转动分配阀23和22，使压力油通过转动分配阀21分别与测试对象的进出油口连接，回油经阀16直通17至流量计31，然后回油箱。用调速阀5调节流量大小，一般流量可在2～8L／min范围内进行实验，在此范围内任意选择4~5个流量值。
各被试阀进出口压力的测量：用转动分配阀20直接对应接通压力表P4(进口压力)和P5(出口压力)测出。因而可求得各被试调进出口压力差Δp。
对节流阀实验时，开度任定，实验中不调节，求出该开度下的进出口压力差。
每调节一个流量值，相应读出各测试对象的P4和P5压力值，记录好数据。
b）在上述a）实验基础上，使回油经阀16及背压阀18，再经阀17至31回油箱。系统压力P1调至____kgf／cm2(实验者确定)，流量可用上步a中最后调定的值不变。调节背压阀18，观察P5。每调节一个P5值，相应读出P4压力值，记录好数据。
将a和b的结果加以对比。
3、*测定等径长直管(水平或垂直)的压力分布曲线(本实验台的扩展实验内容)。
液压系统同上述(一)，关闭转动分配阀20、2l、22和23，将转动分配阀14的出油口与等径实验装置连通。此时，实验装置回油应经阀18、17和流量计31回油箱。调节好流量及装置的出油口背压值后，观测各测压点的压力值。(可用事先统一校准过的一组同级压力表)。记录好数据包括各测点压力值、测点距离、管内径、油的工作温度、平均流量等。
若等
径长直管实验装置的进油与阀14的出油口连接，装置的回油与阀15的外接回油口连接，也能测得压力分布。但这样连接有些参数测不出，所以理论计算可不进行。
(三)环形缝隙流动的流量(泄漏量)
液压系统同上述(二)。检查阀14应处于关闭状态，再将三位四通转阀17接通量筒19，然后调节溢流阀4改变进油压力，当调定后，可用秒表与量筒19测出对应的流量(泄漏量)。
改变压力差ΔP，作出三组数据，分别求出Q最大偏心/Q同心=K，然后对比三个K值，并分析影响环形缝隙流动时流量的各种因素。
注意事项：应在同一温度、同一压力差下，测出一组对应的同心环形缝隙流动与最大偏心环形缝隙流动时的流量(泄漏量)。改变压力差后，又在同一温度下测出另一组对应的流量(泄漏量)。
测试中，温度如有升高，可开冷却器维持温升不超过2℃。
五、实验报告
按本实验目的和内容，分三大项：
(一)薄壁孔、细长小孔和短孔的液阻恃性；
(二)管道及阀的压力损失；
(三)环形缝隙流动的流量(泄漏量)，对实验数据进行整理, 作出特性曲线进行分析。必要时可进行理论计算，与实验结果进行比较。