摘要
目前，X、德国、日本三大巨头，几乎垄断了这一领域的高端技术。但是，中国目前不但在技术水平上仍处于落后状态，在测试方面的研究也相对滞后，还缺少一种具有精确测试数据和全面测试功能的专业化、综合性的水力试验平台。目前，我国高校教育与教学水力试验台的研制与生产技术水平还有待提高。而液压基本回路，是现代液压技术的一个重要组成部分，是掌握了液压传动和控制所必需的基本知识。液压回路是液压系统中的一个重要组成部分，而各种液压系统又都是由若干个基本回路组成。而液压基本回路是由几个液压单元和液压辅助单元按照一定的比例所构成，能够实现某些特殊液压作用的油路结构。最常用的基本电路包括：气压调整电路、转速调整电路、方位调整电路、多个执行器控制电路。每个基本线路都有一个特定的动作。为了让学员在液压传动课程的教学中，能够在实验中更好地理解液压控制系统的基本工作原理，进而掌握具有代表性的液压回路控制系统的工作特征及工作原理。本课题选择工程液力中普遍存在的几种液力基础回路为主要测试对象，将该实验台水平放置，并在其整体上安装液力阀门，使其整体油路结构得到优化，从而更好的理解液力要素的基本构成，以及液力与回路之间的转换关系。
关键词：实验台；液压系统；回路控制
第一章前言
1.1历史液压系统的发展
液压传动与气动传动是一种新兴的传动技术，是建立在17世纪帕斯卡液压传动原理基础上的，英国人约瑟夫·布拉曼于1795年在伦敦利用水作为工作介质，将液压传动装置应用到了工业化生产中，由此诞生了世界上首台液压传动装置。1905年，用油取代了工作介质中的水，从而使这项技术更上一层楼[1]。.
1795年，英国人约瑟夫。布拉曼在英国伦敦作为其工作介质，在1749-1814年，他发明了一种液压机械。一九零五年，由于把工作媒体的水改成了石油，这个工艺又有了进一步的改进。在一战之后（1914-1918年），尤其是20年代之后，液压驱动的发展尤其快。然而，19世纪末至20世纪初，液压元件的生产却处于初级阶段。1925年，维克斯开发出一种平衡式的推进器，它为生产现代化的液压部件以及液压驱动系统的进一步发展打下了良好的基础。20世纪初，康斯坦丁尼斯克对电磁波的传输问题做了一些基本的理论与应用上的探讨；一九一零年，国内外对液压传动（液压耦合、扭矩变换等）技术的研究有了长足的进展。
第二次世界大战期间，X军队的机器中，有将近三成是采用液压驱动的。需要指出的是，与欧美等先进国家相比，我们的液压推进器的发展要迟于20多年。在1955年前后，日本XX开始大力发展液压动力，1956年成立了“日本国液压工业协会”。近二三十年来，日本国在液压驱动方面发展迅速，在世界上居前列[2]。
由于液压传动具有许多显著的优点，因此其应用也非常广泛，例如：一般的塑料加工机械，气压机械，机床等；工程机械，建筑工程技术，农业机械，汽车等机械；冶金机械，起重设备，轧辊调整设备，以及其他用于钢铁行业的设备；土木水利工程用的防洪闸及堤防设施、河床提升设施、桥梁控制机构等；用于发电行业的蒸汽涡轮和电压调节设备，核能发电机等；用于造船的甲板吊车（吊车），船头阀，舱壁阀，船尾螺旋桨，等等；大型双偏振天线控制装置，测量浮动平台，移动旋转舞台，以及其他一些特殊技术用途；军用火炮操纵装置，舰船减摇装置，航空模拟器，直升机起落架的接收装置，以及方向舵的操纵装置，都是军用的。当前，液压缸的出厂试验，大部分都是采用人工操作的方法来进行检测。这种方法存在着以下缺陷：对试验标准的掌握不准确、试验方法缺乏一致性、操作人员劳动强度大，从而造成了测试数据不真实，工作效率低下，无法达到对产品质量进行控制和提升的目的[3]。
1.2液压技术的发展趋势
随着主动控制技术、计算机技术、现代微电子技术、碰撞损失技术、可靠性技术以及新的工艺与材料等在中国的液压学科学中的运用，中国的液压学系统及其组件的质量与水平得到了很大的提升。然而，在21世纪，中国的液压科学已经无法取得重大的科学成果，只能依赖于对已有的技术进行升级和扩展，并在一定程度上拓展其应用领域，满足未来的技术要求。
1.2.1减少能耗，充分利用能量
液压技术已经在将机械电能转换为压力能并进行反转换方面取得了重大的进展，但是它也存在着大量的能量，其中最突出的表现就是设备的容量损耗和设备的破坏。若能完全利用全部的高压能，就能显著地提升能源转换的效率[5]。为减少压力能量的损耗，还必须解决下列问题：
①减少设备和设备间的内压损耗，达到减少设备整体功率损耗的目的。主要表现为改变装置内部流道的压力损耗，利用集成化与焊合流道，不仅可以减少管路损耗，也可以减少泄漏损耗。
②减少或消除节流装置对流量、压力的调节，使不需要节流装置对流量、压力进行调节，达到降低不安全需求的目的。
③应用静压工艺，选用密封材料，减少摩阻损耗。
④研制小型化、轻量化、复合化、大规模研制的3-4-直径、4-直径及低能耗的3-直径、4-直径电磁阀。
⑤通过增设负载检测装置、二次调节装置、使用蓄能器回路等方式，提高了液压调节装置的性能。
⑥为有效地保护液压控制系统，防止由于环境污染而降低系统的使用寿命和安全，必须开发出一种新的环境污染检测方法，实现对环境污染的实时监控，使其能够适时地进行调节，不能滞后，以免由于不能及时地进行处理而造成经济损失[6]。
1.2.2主动维护
液压设备维修已经从以前的简单的事故拆修，向事故预防的方向发展，也就是在发现了交通事故的苗头之后，就提前进行检修，从而将交通事故的隐患给清除掉，防止发生一些发生严重的设备恶性事件。要想真正的实施主动维修技术，就一定要强化对液压系统故障诊断技术的科学研究，目前，依靠熟练的维修技术人员的感觉和经验，通过眼看、读、摸、测等方法来进行判断，发现问题已经不适合现代制造业的规模化、持续化和现代化等，同时，还需要对液压系统的故障诊断技术进行信息化，对专业制度进行科学的研究，要对行业的经验进行归纳，形成一个具有知识能力的完整的专业数据库，要使用计算机，以系统的实际状况和数据库中的信息为基础，利用推理机中的逻辑推理，推断出导致问题的原因，并提出相应的修复措施和预防措施。要进一步引起的液压控制系统故障诊断专家系统应用工具软件，对于不同的液压控制系统，只需要调整和增减少量的规则[7]。同时，开发具有自调节、自润滑、自纠偏功能的液力控制系统，并对其进行及时的补偿，这是中国液力工业要努力的目标。
1.2.3机电一体化
电子学与油压驱动技术的组合，使得采用油压驱动的协和驱动模式，极大地提高了油压驱动的功率，扩大了使用范围。通过实施机电一体化，可以极大地提升系统的工作可靠性，还可以让液压控制系统变得更加柔性和智能化，从而有效地改进了液压传动系统的工作效率不高，容易漏油、维修性差的缺点，还可以将液压传动系统的出力大、连续性小、反应速度快的优点充分地发挥出来，其主要发展方向如下：
(1)在国内，将会进一步扩大电-液比例调节技术的适用领域。液压控制系统也将从过去的电液控制和开式控制，转变为闭环比例的伺服系统。为了满足这些发展，压力、流速、位移、温度、速度、加速度等传感器将被标准化。与此同时，计算机的接口将得到统一的设计和整合[8]。
(2)发展用于连接到计算机上的5毫安或更小的低频螺线管阀门，其中包含采用PWM（3毫秒）的高频螺线管阀门。
(3)对液压控制系统的流量、压力、水温、油品的污染等参数进行自动的测量和判定，并且由于电脑的成本逐步下降，监控系统，无论是中央监控还是人工监控，都会得到发展[9]。
(4)使计算机系统的模拟正常化是它的特征，特别是对于准确的、先进的控制系统。
(5)电子器件的操作元件将得到更加广泛的使用，例如通过电子器件操作的液压泵，其操作机制的通用性将成为未来一段时间内必然要研究的课题。
液压工业：
液压元件行业将朝向高性能、高质量、高可靠性和全套控制系统的方向发展；向低能耗、低噪声、小振动、无气体泄漏和其环境污染的控制技术、应用于水基介质，并符合环保的要求等方面的发展；研制出具有高功率密度、高质量、高自动化、与机械一体化等特点的轻型、小型、微型液压元件；主动参与新工艺，新材料，新技术，如光电，传感器等。
目前，液力联轴器正快速扩展到大功率、一体化的液力传动装置，并在高水分含量的液力联轴器及自动控制装置上进行了研究与开发；要想把变矩器推向大功率，就必须完善它的制作工艺，增强它的安全性；同时，还需不断完善，逐步向大功率和高速方向发展，并逐渐向微型化方向发展。
第二章液压缸试验台设计参数
2.1设计要求
在查阅了相关的文献之后，并对此进行了深入的调查研究，并以液压基本回路的结构为基础，设计出了一组液压基本回路实验台，用于对液压专业的本科学生（也可以应用于其他相关人员）进行液压基本回路的测试。该方法包括7-8种基本回路，所确定的基本回路均具有典型的工程实用价值，同类回路仅选取一种，对每一种回路进行测试时均需分别进行测试或专门选取测试回路，测试结果需精确。
2.2设计参数
系统额定压力为6.3MP
课题设计研究内容：
1）由设计要求、设计参数拟定系统方案及回路原理图，
2）系统参数计算机元件的选取
3）集成快及泵站的设计
4）试验回路的分析
第三章液压系统总体方案图设计
3.1制定系统方案
液压基本电路是由若干液压部件和液压辅助部件按照一定的关系所构成，从而实现某些特殊液压功能的油路结构。最常用的控制回路有：力控制系统线，率控制线，方向控制线，执行元件控制回路。每个基础线路都有自己的特点。在液压基本线路试验台上，线路的选取应尽量贴近液压工作实际，选取具有代表性的液压线路。
3.1.1压力控制回路
调压回路是利用调压装置对整个液压系统和液压控制系统中的油路的工作电压进行检测和调整。在稳压电路中，通常有调压电路，缓解压电路，卸荷电路，平衡回路，保压电路等。
1.所述调节回路能够调节或控制所述液压设备的所述最大工作电压，并且在所述控制设备的工作相位的每一级中，所述电压可以有各种不同的改变。这个作用一般由一个泄压阀来实现。
图3.1基本调压回路
2.很多机器在工作时，为了减少动力源和液压控制系统之间的能量消耗，减少液压控制系统产生的热量，就成为了一种自动开关电源。
液压泵的输出功率为压强与流速之乘积，其卸载方法有两种：一种是调节液压阀，使液压泵的出口流量直接进入液压泵，在压力接近零时，液压泵的卸载过程被称为压卸载过程；二是使液压泵在接近于0的出口流量下工作，此时，液压泵实际工作的气压很高，而其出口流速几乎为零，液压输出功率几乎为零，这种卸荷方法称为流量卸荷过程。
图3.2卸荷回路
3.降压回路的作用是，在一定范围内，给系统提供稳定的工作压力，远远低于系统的压力，所以，降压回路在工具箱中，在导轨上，在液压系统中，都需要降压回路，在工具箱中，在导轨上进行润滑，在液压系统中，都需要降压回路。一种用于减压阀门的最普通的线路，将一个固定数值的整流阀串联到要求的低电压线路的每条线路上，如图3.3 a所示。图3.3 b所示为第二级降压管路，其中，调节后的阀门3的压力应比阀门2的压力低。通过安全阀1来调节液压泵的最大操作压力。
图3.3减压回路
4.升压电路为使系统中的某个回路获得高于系统压力的压油源，升压电路中进行油压放大的关键元件是升压器，升压器的过荷比由升压器中大小气缸间移动的气缸容积之比决定[11]
图3.4 a为采用单效应升压机的机械升压回路，该升压回路尤其适用于具有较大的单向力、较短的工作距离和较短的工作周期的工作地点，如刹车，离合器，等等。
图3.4 b表示的是一种机械的加压回路，可以连续输出压力很大的燃油，特别适用于加压时间比较长的情况。
图3.4增压回路
5.稳态调整回路的主要功能，是保证翻油路上的液压机构各组件始终保持与之对应的背压比例，以平衡机构内的重力负荷对液压机构各组件所造成的压力。
图3.5平衡回路
6.保压传输回路的主要功能，是确保当油缸承受较长时间的载荷时，以及因工件的改变而产生的轻微运动时，系统能够维持恒定的压力，同时也能使油泵维持在最大的卸载压力。保压稳定有两个主要的技术指标，一是保压时间的长短，二是压力稳定[12]。
图3.6保压回路
3.1.2速度控制回路
调速的回路：液压控制系统最大的特点就是能够实现速度的无级调节。其中，速度调节问题又是机械加工中的一个基本难点。在液压控制系统中，操作装置的转速通常由供应操作装置的液体流量和操作在操作装置（例如工作缸活塞）上的有效操作体积决定。而由于操作单元的有效工作体积在操作过程中无法改变，因此，若要调整操作单元的操作转速，通常可以通过调整进入液压缸流速来实现。而且，由于液压电动机的每转位移也是可以改变的，因此，对于变量电动机来说，可以通过调节输入流率来变量化，也可以通过改变液压电动机每转位移来改变。通过调整对动部件的流速，达到对动部件的操作效能，也可采用两种方式：一种是采用定量泵，通过节流部件的节流部件来控制对动部件的流速；另外一种则是利用变速泵，利用变速泵的单位体积来调节进给操作装置的流量。前者称为节流速度调节，而后者称为体积调节。另外，还存在一种叫做体积节流调速的技术方法，也就是用能自动改变流速的变量泵与节流装置配合来实现速度的调节。速度调节电路主要是对液压控制系统中的转速调整与变换等问题进行研究，常见的速度调节电路包括了调速回路、速度电路、速度换接与调节电路等。
1.节流调速回路
(1)燃油入口节气门速度调节电路
进油快速传输电路一般是由节流阀直接安装在执行机构的进油路上，它的优势是：因为油缸在回油室和回油管中的电压都比较低，因此可以经过单杆或活塞杆的油缸，将油液送入无杆空腔，工作体积大，推力大，动作速度慢，因此，这种驱动电路经常被应用在对冲击小、负载变化小的液压控制系统[14]。
(2)燃油回流和速度调节环
回油节流式调压回路，是将节流式调压回路安装在油缸返回路上，优点在于，节流式调压回路可在返回路上产生反压，与进油调压相比，工作更平稳，适用于负载波动大、要求平稳运转的液位调压回路。并且在a不变的情况下，转速v会随着负载F的增加而降低，
(3)侧向燃油节流调节环
该电路由定量油泵、安全阀、液压缸、节流阀组成，节流阀布置在副油路上，副油路与液压缸相串接，副油路对节流调压电路具有节流损耗，而无溢出损耗，故其耗能比前两种低，且具有更高的效率。
2.快速回路
为提高生产率，经常需要被加工的零件在闲置状态下（或在空载状态下）快速运动。这时，要求的是大流量，低压。这与实际应用中要求的流速、高压条件是完全不同的。因此，在高速运动时，最大限度地降低所需要的油压，或在油压增加油压后，在实际工作中，不会造成太大的能耗。
作为快慢转换的信号，而在高速的情况下，则采用了一个差分界面的传输环。当换向阀放置在右位时，将液压缸有杆腔的回油流率Δq与液压泵出口的流率qp同时流入液压缸无杆腔，使活塞运动的速度向右移动。该回路结构简单，应用广泛，但受油缸自身结构的制约，其提升速度受到了一定的限制，有时难以实现高速运转，因而必须与其它方法相配合才能实现。
3.速度换接回路
速度变接电路是用来实现移动速度的变换，也就是将原先设置或调节好的各种移动速度中的一种改变成另一种。该回路的基本规则是，速率转换必须是一致的，并且在速率改变的阶段不能有前移（速率突然增加）。
采用了行程控制阀（或电磁阀）的转速换接电路，换向阀达到一定高度时，节流阀不起作用，液压缸活塞处于高速运动状态，快进到设定高度时，与气缸杆刚性连接的行程挡块压下行程阀1（二位二通机械换向阀），关闭行程控制阀，液压缸的右腔油液须通过节流阀二后才流回油缸，并切换为电源流入到回油节流的调压状态，汽缸运动为慢速工进。当换向阀左位接人电路时，高压油从单向阀三进入液压缸的右腔，并使气缸快速地向左撤出，在回流的同时，逐渐地将短行程控制阀一释放。
3.1.3方向控制回路
除了传动速度或转速，传动压力或转矩的规定外，液压传动元件的特征，如运动方向，停止和停止后的位置，都是不一样的。方向控制电路是指通过控制进入执行机构元件液体流动的通、断或改变来实现液压控制系统执行机构部分的起动、终止或改变移动方向的电路。最普通的定向电路包括换相电路，闭锁电路，以及刹车电路。
1.换向回路
采用两个四通（五通）和三个四通（五通）的换向阀门，均可使控制器直接进行换向。二位换向阀能使控制器在同一时间完成正、反向切换；而三位阀不仅能够完成正、反向交换动作，它还具备了中位功能，通过使用不同的滑阀式换向阀中位功能，可以让控制系统同时实现多种的控制功能，比如锁定、卸载、浮动等。
2.锁紧回路
闭锁电路的作用是通过断开执行部件的入油、出油路径，使其在任意位置停止，以防止在停止运动后因外界的影响而出现窜动、下降的现象。锁定液压缸最简单的方法是利用三位换向阀的M型和O型中位，堵塞气缸的二腔，使活塞在冲程范围的任意位置停下来。但由于阀芯换向阀有内部渗漏，不能长时间保持在静止位置，所以锁定精度不高。
3.制动回路
制动回路的作用是实现作动器从动到静的平滑转换。对油路中出现的异常高压、负压状况具有较强的反应性，尽量缩短制动时间，减小撞击幅度。
3.1.4多执行元件控制回路
在某一种液压控制系统中，若采用同一油源对多个工作装置进行供油，则由于供给回路中的压力和流速的变化，使各工作装置的动态性受到影响。通过电压，电流，行程等控制系统，可以实现对多个执行器的预先控制，这种控制回路被称为多个执行器控制回路。
移动行程的序列动态电路：是一种利用一种运行元件在移动到预定距离后，所产生的电子或机械操作信号，来驱动另一种进行装置移动的一种方法。
同步回路的功能是让控制系统中的各运动部件克服载荷、摩擦阻力、泄漏、加工质量以及结构变化上的差异，并维持在运动上的一致。同步模式可分为速度同步模式和位置同步模式。速度同步是指每个动作的速度都是相同的，而状态同步是指每个动作的速度都是相同的，无论是在运动中还是在休息时，每个动作的速度都是相同的。在二条并联液压缸的入（回）油路径上，分别串联有一个单向的调压阀门，经过对二调速阀门的开口大小进行精细的调整，并通过调节流入二个液压缸和从另外二个液压缸排出的流速，使其在某个方向上的转速相等。该线路结构简单，但调整难度较大，且精度较低，不适合在有偏载或负载变化较大的场合使用。以分流集流阀3（同步阀）替代调速控制阀，对二个液压缸的输入或排放的流量进行调整，分流集流阀具有较好的偏载能力，使二个液压缸在受到各种负载时可实现的转速相等。回路中的二个止回阀是用来调整汽缸的降速，而液控止回阀是用来防止二个汽缸在停机时负载的变动，通过转向阀的内部节流孔漏油。因为同步作用是通过转向阀人工调整而实现的，所以使用起来相对简便，但是在运行过程中，效率低，而且有很大的电压损耗，所以不适合在低电压的控制系统中使用。
3.2拟订液压系统图
综合以上方向控制回路、顺序控制回路、压力控制回路、速度控制回路，实验台最终选定的基本实验回路为:
1.二级调压泄荷回路2.变量泵特性回路
3.节流阀调速回路4.顺序动作回路
5.差动回路6.双泵供油回路
7.同步回路8.速度换接回路
各实验回路糅合成总的实验台系统原理图如下：
图3.7液压基本回路实验台原理图
第四章系统主要参数计算及元件选取
4.1系统主要参数计算
因为实验台运行没有额外的外负载要求，依据设计要求：系统额定压力为6.3MPa。
液压缸的结构尺寸：
选定液压缸缸径为：D=63mm、两缸速度比为1.33；则d=32mm；
式中A1是液压缸的无杆室面积，A2是无杆室面积，A3是活塞杆面积，v1是液压缸的无杆室速度；v2表示液压缸具有活塞杆室速度；v3是差动和双泵的高速速度。
管线的选择计算
根据选择的液压元件接口尺寸确定管路尺寸，按液压缸进口、出口管进口、出口最大流量计算。由于系统采用差动和双泵高速回路，油管内通油量最大，液压缸油管、排油管直径d根据产品样品选用钢管内径D=8mm、外径14mm 10号冷拔钢管。
4.2动力源的选取
4.2.1液压泵的选择
根据设计要求，系统额定压力为6.3MPa是。不计算荷载忽略。油泵采用YB-6定量叶片泵和YBX-16变量叶片泵。加载装置使用液压缸加载。
4.2.2电动机功率的确定
根据液压泵的驱动功率和额定速度：YB-6定量叶片泵速度为1500r/min，驱动力为1.5kw，YBX-16型限制变量叶片泵速度为1500 r/min，驱动力为2.6kw。
分别使用JO2-22-4和JO2-31-4交流感应电动机。功率分别为1.5千瓦、2.2千瓦、满载转速分别为1410rpm和1430rpm。
4.2.3联轴器的选择
液压泵连接轴径22mm，电动机连接轴径28mm，选择HL2弹性柱销联轴器22x52GB5014-85和28 x62GB5014-85。
4.3液压元件的选择
由系统工作压力6.3MPA，最高工作流量20 l/min，液压阀的选择如下【5】：
4.4油箱的设计
油箱容积的确定：中低压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的5~7倍，故系统油箱的容积为V=（7×20）L=140L取V=150L
油箱的外形尺寸为长为800mm，宽为600 mm，高为400mm;
经验算系统满足发热和温升要求。
第五章实验回路分析
5.1二级调压泄荷回路
回路选择开关PS旋至1位。压力表开关30旋至P4位。
5.1.1实验油路
泵1→溢流阀5→电磁换向阀42→溢流阀43→油箱
5.1.2工作原理及实验内容
直接调压法：拧紧溢流阀三的调压手柄，将回转开关一W旋到零，将换向阀四十二置于下位，启动泵后，直接用溢流闸五调压，由大到小，反复数次，最大压到P1=4 MPa
远程调压方法：首先拧紧远程调压阀四十三的调压手柄，再拧紧溢流阀三的调压手柄，把转动开关一W拧到一位，把换向阀四十二放在上位，把溢流闸五的调节加压到四MPa，再慢慢地松开远程调压阀四十三的调压手柄，并对温度表三十五读数P1值进行检测，在阀门四十三的调压手柄松到一定的数值之后，温度和压力表的读数就会下降，调压手柄愈松，P一值就愈小，而且调压的平均值并不高于充满五的调节加压为高，溢流闸五则按安全加压进行调节。这样，二次型的电压就被调整好了。
泄荷：将两个功率的自动开关从1 W调到2 W，使3 W调到4 W调到右，使减压阀五通过远距离油管直接通过油罐压力计的压力计读值从P降到最低，双回路达到卸载。
图5.1二级调压泄荷回路
5.2节流调速及加载回路
旋紧泵2的压力调节螺钉，回路选择开关PS旋至2位。压力表开关34、35、36旋至P1、P2、P3位。
5.2.1实验油路
泵1、2→单向阀6、7、电磁换向阀17→液流计23→油箱
→电磁换向阀16→节流阀4→流量计36→油箱
图5.2节流及加载回路
5.2.2工作原理及实验内容
节流加载：拧紧安全阀5调节手柄，安全阀3，起动泵2，调节安全阀3的压力到节流加载法：拧紧安全阀5调节手柄，安全阀3，起动泵二，在安全阀3的压力调整到P2=4 MPa的时候，转动方向开关三W回到原点，打开换向阀16，启动电源。将节流阀的开度调节到P3=2.4 MPa，同时记录P2、P3和流经节流阀的压力（从流量计读数中读出），通过对测试结果的分析，我们可以发现，三个阀十的前、后的压差△P=P2-P3，这是一个随节流区域A增大而变小的过程。这时，试验输出回路中三个减压阀发挥了减压作用，并没有减压。因为节流阀的流速也就是泵的实际出口流速，所以在这种情况下，流速为恒定不变（q不变），并且从公式中可以得到，如果将节流孔的面积调整为A，将会产生的电流变化，这就是节流阀的加载及工作原因。
节流调速：首先，在以上试验中，将节流阀的开口维持不变，然后，逐步地将外溢管三阀门放松，直到电压表的读数P二值已经开始下降，外溢流闸三已开始溢流停止（观察液流计二十三的液流状态），将P2、P3及q的数值记录下来，然后，将P2、P3及q的数值记录下来。
根据实验数据，我们可以知道，P2、P3基本保持了常数，但是经过节流阀的流量q，却因为节流面积A的减小，而逐步降低。在实验中，溢流闸也发挥了定压阀门的作用，它总是有溢流，这样就可以确保了水泵的出口压力与P二常数。若节流口容积A降低，则从流量公式中可知，节流流阀的流速必然也会发生变化，这就是利用节流阀来实现的调速机理。
5.3变量泵特性实验回路
变量泵2供油，通过调速阀4调速，压力传感器31读出压力值，流量计36读出流量值，速度、流量、压力构成变量泵特性曲线。
5.3.1实验油路
泵2→单向阀7→电磁换向阀16、压力表开关26、压力传感器31→节流阀4→流量计36
5.3.2工作原理及实验内容
变量泵2供油，通过调速阀4调出不同流俗，在不同流俗下读出压力传感器31压力值，和流量计36的流量值。
图5.3变量泵特性实验回路
5.4顺序动作回路
回路选择开关旋至5位，压力表开关34、35、36旋至P1、P2、P4位
5.4.1实验油路
缸Ⅰ：泵1→单向阀6→溢流阀3→液流计23→油箱
→电磁换向阀18→电磁换向阀19→液压油缸21大腔→液压油缸21小腔→电磁换向阀12→电磁换向阀18→油箱
缸Ⅱ：泵1→单向阀6→溢流阀3→液流计23→油箱
→单向调速阀8→油缸20大腔→油缸20小腔→电磁换向阀14→1电磁换向阀3→电磁换向阀18→油箱
5.4.2工作原理及实验内容
顺序阀门控制的顺序动作回路：先松开溢流阀三的调压手柄，旋紧溢流闸五和顺序控制阀的调压手柄。启动泵一，接上双电源自动开关4W、5W、9W、10W，使电磁铁结构的4ZT、6ZT得电，然后慢慢旋紧溢流闸三的调压手柄，直到无溢流，缸二十一迅速向前，当缸二十一抵达终点站后慢慢旋开顺序阀八的调压手柄，直到液压缸二十迅速向前，顺序阀的调定压力由压力表二十九读取，为使次序阀门动作安全，溢流闸三的调定压力应该等于次序阀门八的调节压力0.3~0.5MPa。电磁铁结构的三ZT得电，然后缸20、21迅速退回，无顺序动作要求。
图5.4顺序动作回路
5.5差动连接快速回路
回路选择开关PS旋至6位，压力表开关旋至P1、P4、P7位。
5.5.1实验油路
泵1→单向阀6→溢流阀3→液流计23→油箱
泵1→单向阀6→电磁换向阀18左→电磁换向阀15→油缸20大腔→油缸小腔→电磁换向阀14左→电磁换向阀18→箱
5.5.2工作原理及实验内容
非差动快进：旋紧溢流阀5，旋松溢流阀3的调压手柄启动泵1，转换开关4W、5W转到1位接通4ZT、6ZT逐渐旋紧溢流阀3的调压手柄，直到无溢流缸21快速前进，继续调压升高0.8~1MPa，4W接到2位，接通3ZT缸快速后退。重复上述步骤两次测出缸21快进、快退的速度及压力。
差动快速：同步调节，启动泵后接通后，接通4ZT、6ZT、9ZT系统快速前进，实现差动快进。缸后退时转换开关4W转到2位接通3ZT，实现差动快退[18]。
式中流量q=6.9 l/min A1为液压缸无杆腔面积，A2为有杆腔面积，A3为活塞杆面积，v1非差动快进，v3为差动快进。
5.6双泵快速回路
回路选择开关PS旋至7位，压力表开关旋至P1、P4、P7位。
5.6.1实验油路
泵1→单向阀6→溢流阀3→液流计23→油箱
泵2→单向阀7→电磁换向阀17→溢流阀3→液流计23→油箱
泵1、2、单向阀6、7、电磁换向阀17→电磁换向阀18→电磁换向阀19→油缸21大腔→油缸21小腔→电磁换向阀12→电磁换向阀18→油箱
5.6.2工作原理及实验内容
快进与快退实验方法同差动回路，实验时启动泵1、2。
5.7同步回路
回路选择开关PS旋至9位，压力表开关旋至P1、P4、P7位。
5.7.1实验油路
缸Ⅰ：泵1→单向阀6→电磁换向阀18→电磁换向阀15、单向调速阀8→油缸20大腔→油缸20小腔→电磁换向阀14→电磁换向阀13→电磁换向阀18→油箱
缸Ⅱ：泵1→单向阀6→电磁换向阀18→电磁换向阀19→21、11→缸Ⅱ大→缸Ⅱ小→电磁换向阀12→电磁换向阀18→油箱
5.7.2工作原理及实验内容
该电路也是由稳压器控制的同步电路。通过两个调压阀分别调节两缸活塞磨损的运动速度，当两缸有效面积相等时，可调节流速使其一致；两缸面积不同时，可通过改变调节器流速实现相同的运动[19]。调节器控制的同步回路结构简单，可以同时调压，但由于水温变化和调速阀特性差异等因素，同步精度较低，一般在5%~7%之间[20]。
图5.7同步回路
5.8速度换接回路
回路选择开关PS旋至10位，压力表开关旋至P1、P4、P7位。
5.8.1实验油路
泵1→单向阀6→电磁换向阀18→电磁换向阀19→21→缸Ⅱ大→缸Ⅱ小→电磁换向阀12、节流阀10→电磁换向阀18→油箱
5.8.2工作原理及实验内容
旋紧溢流阀五的调压手柄旋松阀体七，开启泵调整系统的压力至四MPA，并接通4ZT、6ZT，液压缸迅速前进，并通过控制换向阀12、19的得失电以完成切换电源及进出油道之间的调速控制。
第六章全文总结
从建立研究主题到收集数据到进行实际的设计工作，让本人对水力系统有了一个更深更广的认识。以往对于水力方面的模糊理解，如今已经理解的很多，水力方面也有更多的亲切感。此水力基本回路测试平台，搜集了几种典型的水力基本回路，并对回路间的变换进行了试验。而设计的关键，就在于测试基础回路的选取，以及将基础回路单独测试，组合成一套完整的台电路系统。该试验台线路之间的换向系统，以电控方式来控制换向阀13,14,15的供电状况，对于接地部分的设计，其难点在于在设计之初，对于典型的回路的选择没有足够的针对性，无法从大量的基础回路中找出所需的回路，同时，对于主题的了解也没有达到很好的程度。目前，实验平台的设计有简化、通用和标准化的趋势。采用模块化的水力部件设计，阀门和管道的快速连接条件，电路的自主性和多样性，扩大了试验台的测试区域。该试验平台的泵站设计为水平布置，阀门的设计是在整体上进行的，因此，如何保证各回路之间的互不干涉操作整体的设计就显得尤为关键。
谢辞
本文是在老师的悉心指导和严格要求下完成的。在论文写作过程中，老师抽出自己的时间来给我们讲解论文该怎么写，并提醒我们论文提交的时间，了解我们写论文的进度，对论文的结构和论文中存在的一些问题，都进行了细致的指导。没有老师对我的指导和帮助，就没有我这篇论文的最终完成，在此表示真诚的感谢。感谢我的朋友和同学，他们在我写论文的过程中给予了我一些宝贵的建议和有用的素材。最后，感谢各位答辩委员会与评阅论文的老师们，您们的指导将使我的论文更加完善，谨向尊敬的老师致以诚挚的谢意！
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