液压传动
实验一 液压泵的特性实验
一、实验准备知识
预习思考题
1．液压泵的功能和种类 2．液压泵的特性
3．液压泵的动态特性和静态特性分别指的是什么？
实验基础知识
液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，供液压系统使用。
液压泵（液压马达）按其在单位时间内所能输出（所需输入）油液体积可否调节而分为定量泵（定量马达）和变量泵（变量马达）两类；按结构形成可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。
液压泵或液压马达的工作压力是指泵（马达）实际工作时的压力。对泵来说，工作压力是指它的输出压力；对马达来说，则是指它的输入压力。液压泵（液压马达）的额定压力是指泵（马达）在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。
液压泵（液压马达）的排量（用V表示）是指泵（马达）轴每转一转，由其密封容腔几何尺寸变化所算得的排出（输入）液体体积，亦即在无泄漏的情况下，其轴转一转所能排出（所需输入）的液体体积。
液压泵（液压马达）的理论流量（用qt表示）是指泵（马达）在单位时间内由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出（输入）的液体体积。泵（马达）的转速为n时，泵（马达）的理论流量为 qt=Vn。
实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的．因此输出功率小于输入功率。两者之间的差值即为功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。
容积损失是因内泄漏、气穴和油液在高压下的压缩（主要是内泄漏）而造成的流量上的损失。对液压泵来说，输出压力增大时，泵实际输出的流量q减小。设泵的流量损失为qt，则泵的容积损失可用容积效率ην来表征。
q1qqt?q1??1? ην = qtqtqt泵内机件间的泄漏油液的流态可以看作为层流，可以认为流量损失q1和泵的输出压力P成正比，即
q1 = k1P
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式中，k1为流量损失系数。 因此有
ην =
1?k1p Vn上式表明：泵的输出压力愈高，系数愈大，或泵的排量愈小，转速愈低，则泵的容积效率也愈低。
机械损失是指用摩擦而造成的转矩上的损失。对液压来说，驱动的转矩总是大于其理论上需要的转矩的，设转矩损失为 T1，则表示实际输入转矩为
T=Tt十 T1
用机械效率ηm来表征泵的机械损失时，有
ηm=
?t??1 ?11??t液压泵的总效率η是其输出功 率和输入功率之比，
η= ην/ηm 泵的静态特性主要有三项，即 说明实际流量与工作压力之间关 系的Q—P曲线；
说明效率与工作压力之间关系ην 一P和η一P曲线；
以及说明输入功率与工作压力之 图7-1 泵的特性曲线 间关系的P1－P曲线。
它们的形状如图7一1所示。
二、实验目的
1．深入理解定量叶片泵的静态特性。 着重测试液压泵静态特性中：
1）实际流量q与工作压力P之间的关系即q一P曲线；
2）容积效率η容、总效率η与工作压力P之间的关系，即η容一P和η一P曲线； 3）输入功率P入与工作压力P之间的关系即P入一P曲线。 2．了解定量叶片泵的动态特性。
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液压泵输出流量的瞬间变化引起其输出压力的瞬间变化，动态特性就是表示两种瞬时变化之间的关系。
3．通过实验，学会小功率液压泵的测试方法和本实验所用的仪器和设备。
三、实验仪器
QCS003B液压实验台、秒表
四、实验原理
实验原理见图1-2
1）通过对液压泵空载流量、额定流量及电动机输入功率的测量，可计算出被试泵的容积效率?容=
Q额Q空；?总=
P*Q；
612*N表*?电2）通过测定液压泵在不同工作压力下的实际流量，可得到流量—压力特性曲线 Q=f(P).
五、实验内容
1．液压泵的压力脉动值； 2．液压泵的流量——压力特性； 3．液压泵的容积效率——压力特性；
4．液压泵的总效率——压力特性。
表1列出了中压叶片泵的主要技术性能指标，供学生参考。
中压叶片泵 表1 项目 名称 单级 定量 叶片泵 额定压力 kgf/cm2 63 公称排量 容积效率 ml/r % ≤10 16 25~32 40~125 ≥160 ≥80 ≥88 ≥90 ≥92 ≥93 总效率 % ≥65 ≥78 ≥80 ≥81 ≥82 ±2 压力脉动 kgf/cm2 六、实验方法
1．液压泵的压力脉动值
把被试泵的压力调到额定压力，观察记录其脉动值，看是否超过规定值。测时压力表P6不能加接阻尼器。
2．液压泵的流量——压力特性
通过测定被试泵在不同工作压力下的实际流量，得出它的流量一压力特性曲线Q一
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P。调节节流阀10即得到被试泵的不同压力，可通过压力表P6观测。不同压力下的流量用椭圆齿轮流量计和秒表确定，压力范围从零开始（此时对应的流量为空载流量）到被试泵额定压力的1．1倍为宜。
3．液压泵的容积效率——压力特性
容积效率=
实际流量
理论流量在实际生产中，泵的理论流量一般不用液压泵设计时的几何参数和运动参数计算，通常以空载流量代替理论流量。
容积效率=
实际流量
空载流量Q实Q空
即：ηpν =
4．泵的总效率——压力特性
总效率=
泵的输出功率
泵的输入功率泵的输出功率Po =
P*Q（kW） 612式中：p－泵在额定压力下的输出压力（kgf/cm2）
Q－泵在额定压力下的流量（L/min）
泵的输入功率P i =N表*?电
即：η = Po /P i =
P*Q（实验可用此公式）
612*N表*?电 另有计算公式： Pi = T ? n / 974(kW) 式中： T－泵在额定压力下的输入转矩（kgf·m） n－泵在额定压力下的转速（rpm）
液压泵的输出功率 Po： Po = p ? qv / 612（kW） 式中：p－泵在额定压力下的输出压力（kgf/cm2） qv－泵在额定压力下的流量（L/min） 液压泵的总效率可用下式表示：
η = Po / Pi =1.59 ? p ? qv / (T ? n)
七、实验步骤
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参照图7—2，附图附1一1、附1一2进行实验。
图7－2为QCS003B型液压实验台测试液压泵的液压系统原理图。图中8为测试泵，它的进口装有线隙式滤油器22，出油口并联有溢流阀9和压力表P6，被试泵输出的油液经节流阀10和椭圆齿轮流量计20流量回油箱。用节流阀10对被试泵加载。
图7–2 液压泵的液压系统原理图
1．电磁阀12的控制旋纽置于“0”位，使电磁阀12处于中位；电磁阀11的控制旋纽置于“0”位，阀11断电处于下位。全部打开节流阀10和溢流阀9．接通电源，让被试泵8空载运转几分钟，排空系统内的空气。
2．关闭节流阀10，慢慢关小溢流阀9，将压力P调制70 kgf/cm2，然后用锁母将溢流阀9锁住。
3．逐渐开大节流阀 10的通流我面，使系统压力 P 降至泵的额定压力63kgf/cm2，观看被试泵的压力脉动值（做两次）。
4．全部打开节流阀10，使被试泵的压力为零（或接近零），测出此时的流量，此时为空载流量。再逐渐关小节流阀10的通流截面，作为泵的不同负载，对应测出压力P、流量Q和电动机的输入功率N表（或泵的输入扭矩与转速）。
注意，节流阀每次调节后，须转一~二分钟后，再测有关数据。 压力P一—从压力表P6上直接数。
流量Q－—用秒表测量椭圆齿轮流量计指针旋转一周所用时间。 根据公式：
Q=
?V×60 （L/min） t 27 - -