- 相關(guān)推薦
淺析Excel軟件在液壓泵性能實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用論文
液壓泵是液壓傳動系統(tǒng)中重要的動力元件，其性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)的工作和可靠性，因此液壓泵性能實驗是“液壓與氣壓傳動”課程中的重要實驗，它可讓學生進一步理解液壓泵的性能，并掌握其影響因素和測試方法。目前許多高等院校都是利用QCS003B 液壓實驗臺進行液壓泵的性能實驗，該實驗臺的測量部分主要包括壓力表、功率表、流量計、溫度計等，實驗過程中都是需要人工整理計算數(shù)據(jù)和繪制曲線圖等，這些數(shù)據(jù)處理工作重復(fù)繁瑣、費時費力，所以大部分學生在理解了液壓泵性能的實驗過程后，不注重或者是沒有足夠的時間認真完成實驗數(shù)據(jù)的處理工作，致使不能很好地完成實驗?zāi)康�。因此，為提高實驗效果，提高學生實驗數(shù)據(jù)的處理速度是非常關(guān)鍵的。
為了加快液壓泵性能實驗數(shù)據(jù)的處理速度，提高曲線繪制的準確性，采取了利用學生已學過的Excel軟件進行實驗數(shù)據(jù)計算和液壓泵特性曲線繪制的方法。文章簡單分析了液壓泵性能的實驗原理，重點探討了利用Excel 軟件處理實驗數(shù)據(jù)的具體方法和過程。該方法操作簡單，計算和繪圖準確，可提高實驗效率和實驗效果，并可推廣到其他實驗數(shù)據(jù)處理中。
1液壓泵性能實驗
液壓泵的性能實驗主要是測試被測泵的流量、容積效率、輸入功率、總效率等性能參數(shù)隨壓力的變化規(guī)律，以便分析其影響因素，并從中尋找合理使用的高效范圍，因此理解實驗原理并進行各參數(shù)的測量、計算、特性曲線的繪制是非常重要的。
1.1實驗原理
根據(jù)QCS003B 實驗臺液壓元件的布置，在液壓泵性能實驗中，以定量葉片泵8 作為被測試液壓泵，其性能實驗原理如圖1 液壓泵性能實驗液壓系統(tǒng)原理圖所示。為方便實驗，圖中液壓元件序號均為該實驗臺中的元件標號。
電動機M驅(qū)動被試定量液壓泵8 為系統(tǒng)供油，輸出油液經(jīng)節(jié)流閥10 和流量計20 流回油箱，調(diào)節(jié)節(jié)流閥10 的開度可以改變液壓泵8 的供油壓力。液壓泵8 的出口并聯(lián)有溢流閥9 和壓力表p6，系統(tǒng)最高壓力由溢流閥9 確定，壓力表p6則顯示系統(tǒng)工作壓力。
1.2性能參數(shù)測量及計算
液壓泵性能參數(shù)主要有工作壓力、供油流量、容積效率、總效率等。結(jié)合圖1液壓泵性能實驗液壓系統(tǒng)原理圖，理解各被測參數(shù)的含義及在實驗中的測量方法，有助于加深對實驗的理解。
1)工作壓力p
壓力取決于負載，本實驗中被試液壓泵8 的工作壓力通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥10 的開口大小對其加載確定，具體壓力大小從壓力表p6上直接讀出。
2)供油流量q
由于本實驗臺所用流量計20 是用指針和表盤指示出油液流過的容積，所以進行不同壓力下的流量測量時，還需配合秒表來確定。具體方法有兩種：
①測量每分鐘指針走了多少升直接記為所測流量q;
�、跍y量每走過固定升數(shù)所用時間，然后用兩數(shù)相除算出流量q。
3)輸出功率P 出
液壓泵輸出功率可用液壓泵工作壓力p 與所對應(yīng)實際流量q 的乘積計算確定。
4)輸入功率P 入
液壓泵性能實驗液壓系統(tǒng)原理圖可以看出，液壓泵的輸入功率即為驅(qū)動電機的輸出功率。該實驗臺可用功率表19 測出電動機的輸入功率P 表，通過查閱驅(qū)動電機的效率功率曲線得出所對應(yīng)功率下的電動機效率η電，兩者乘積即為所求液壓泵的輸入功率P入。
5)液壓泵的總效率η
液壓泵的總效率η可以通過液壓泵的輸出功率P 出與輸入功率P 入之比計算獲得。
6)液壓泵的容積效率ηV
液壓泵的實際流量q 與理論流量qt的比值稱為液壓泵的容積效率[5]。但在實際工作中，由于實驗環(huán)境及條件的變化，理論流量qt一般不用液壓泵設(shè)計時運轉(zhuǎn)速度及所得排量來計算，而是以空載流量代替理論流量。本實驗中空載流量是在節(jié)流閥10 的開度為最大時根據(jù)所測得參數(shù)計算出的流量。
2實驗數(shù)據(jù)采集
在理解實驗原理和每一被測參數(shù)的測量和計算方法后，根據(jù)實驗過程中采集數(shù)據(jù)和需計算的參數(shù)新建Excel工作表，并將實驗過程中讀取的液壓泵的壓力p、輸出油液容積變化5L所需時間t、電動機的輸入功率P 表的原始數(shù)據(jù)填寫在工作表中，相關(guān)實驗數(shù)據(jù)記錄表中所示。
3實驗數(shù)據(jù)處理
實驗記錄的原始數(shù)據(jù)并不是所要的結(jié)果，所以進行實驗數(shù)據(jù)處理也是一個非常重要的環(huán)節(jié)。本實驗的數(shù)據(jù)處理有兩項內(nèi)容，一是計算被試液壓泵的流量q、輸出功率P 出、輸入功率P 入、容積效率ηV、總效率η等，二是繪制液壓泵的特性曲線。這兩項內(nèi)容均比較繁瑣，費時費力，很難在課堂上人工順利完成，且人工繪圖不太準確。Excel軟件提供了強大的數(shù)據(jù)處理和分析功能，可以方便地計算實驗數(shù)據(jù)、繪制曲線等，學生已有這方面的基礎(chǔ)，因此利用Excel知識可以高效、準確地處理和分析實驗數(shù)據(jù)。
3.1計算相關(guān)數(shù)據(jù)
首先，查閱電動機的功率效率曲線，并將對應(yīng)電動機輸入功率P 表的效率記錄在表1 中相應(yīng)位置。然后，按計算要求在相應(yīng)位置輸入泵的流量q、輸出功率P 出、輸入功率P 入、容積效率ηV、總效率η的運算公式，即可完成一個數(shù)據(jù)的處理。最后，將光標依次置于需計算單元格的右下角，當出現(xiàn)一個“+”時，橫向拖動光標，就很快完成所有數(shù)據(jù)的處理。
3.2繪制并分析特性曲線
曲線比一連串數(shù)字更容易看出參數(shù)的變化趨勢，所以繪制曲線是多數(shù)實驗數(shù)據(jù)處理的一項重要內(nèi)容。
1)繪制液壓泵特性曲線根據(jù)實驗結(jié)果能繪制的液壓泵特性曲線主要有液壓泵的流量、輸入功率、容積效率、總效率隨壓力的變化曲線等，即q-p、P 入-p、ηV-p、η-p 特性曲線等。為觀察每一對應(yīng)壓力下的數(shù)值大小并方便分析液壓泵的總體性能，可將ηV-p、η-p 兩條效率曲線繪制在同一坐標系中，而另兩條曲線則分別在各自的坐標系中。
依次點擊菜單欄中的“插入”-“圖表”，出現(xiàn)“圖表向?qū)А保x擇“XY散點圖”及“子圖表類型”，然后導(dǎo)入“泵的壓力”一行數(shù)據(jù)作為X軸，導(dǎo)入要繪制曲線的另一參數(shù)值作為Y軸，最后調(diào)整坐標軸數(shù)值并增加標題，清除網(wǎng)格線和背景等即得到特性曲線。導(dǎo)入“泵的流量”一行數(shù)據(jù)作為Y軸，可得到圖2 液壓泵的流量-壓力特性曲線;導(dǎo)入“泵的輸入功率”一行數(shù)據(jù)作為Y軸，可得到圖3 液壓泵的輸入功率-壓力特性曲線。
液壓泵的效率-壓力特性曲線的繪制方法與以上類似，還需在點擊“圖表向?qū)А敝性冱c擊“添加系列”，便可在同一坐標系中得到液壓泵的總效率和容積效率隨壓力變化的兩條曲線，如圖4 液壓泵總效率-壓力、容積效率-壓力特性曲線所示。
2)分析液壓泵特性
四條液壓泵特性曲線很容易看出：隨液壓泵工作壓力p 的增加，其輸入功率P入升高;供油流量q 和容積效率ηV逐漸降低;而液壓泵的總效率η 隨工作壓力p 的升高而升高，在5.5 MPa接近額定壓力時總效率最大為65.3%，隨后效率總逐漸下降。所以在選擇和使用該液壓泵時，應(yīng)保證在壓力為3.5MPa～6.1MPa范圍內(nèi)工作總效率較高。這和該液壓泵的特性非常吻合。
4應(yīng)用效果
實踐發(fā)現(xiàn)，學生已具備Excel 知識，能利用Excel軟件完成液壓泵性能的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，且所需時間約為原始手工方式的1/4。這種方法不僅大大減少了人工計算和描點繪圖的人為誤差，提高了實驗精度;而且可以省時省力地完成實驗數(shù)據(jù)計算和液壓泵特性曲線的繪制等數(shù)據(jù)處理任務(wù)，使學生有更多的時間觀察實驗現(xiàn)象和討論分析相關(guān)問題，極大地激發(fā)了學生的實驗熱情，提高了實驗效率和實驗效果，得到了實驗學生和指導(dǎo)老師的一致認可，而且在其它實驗數(shù)據(jù)處理中也起到了良好的效果。
5結(jié)語
利用Excel 軟件進行液壓泵性能實驗數(shù)據(jù)處理工作，操作簡單，方便快速，減少了人為誤差，數(shù)據(jù)計算準確，液壓泵特性曲線繪制清晰美觀，更好地反映了實驗原理和實驗結(jié)果，激發(fā)了學生的學習興趣，提高了實驗效果，可以推廣到其它實驗數(shù)據(jù)的處理。
【淺析Excel軟件在液壓泵性能實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用論文】相關(guān)文章：
Excel中公式與函數(shù)的應(yīng)用教案設(shè)計參考06-14
Excel應(yīng)用技巧歸納07-22
Office辦公軟件在電子商務(wù)中的應(yīng)用09-16
excel中如何計算工齡07-22
工齡在excel中如何計算07-22
Excel中if函數(shù)使用的方法06-16
excel實驗學習心得范文通用10-23
《Excel中圖表的使用》的教學反思06-17
excel中驗算公式使用實例介紹12-08