浅析Excel软件在液压泵性能实验数据处理中的应用论文
液压泵是液压传动系统中重要的动力元件，其性能好坏直接影响液压系统的工作和可靠性，因此液压泵性能实验是“液压与气压传动”课程中的重要实验，它可让学生进一步理解液压泵的性能，并掌握其影响因素和测试方法。目前许多高等院校都是利用QCS003B 液压实验台进行液压泵的性能实验，该实验台的测量部分主要包括压力表、功率表、流量计、温度计等，实验过程中都是需要人工整理计算数据和绘制曲线图等，这些数据处理工作重复繁琐、费时费力，所以大部分学生在理解了液压泵性能的实验过程后，不注重或者是没有足够的时间认真完成实验数据的处理工作，致使不能很好地完成实验目的。因此，为提高实验效果，提高学生实验数据的处理速度是非常关键的。
为了加快液压泵性能实验数据的处理速度，提高曲线绘制的准确性，采取了利用学生已学过的Excel软件进行实验数据计算和液压泵特性曲线绘制的方法。文章简单分析了液压泵性能的实验原理，重点探讨了利用Excel 软件处理实验数据的具体方法和过程。该方法操作简单，计算和绘图准确，可提高实验效率和实验效果，并可推广到其他实验数据处理中。
1液压泵性能实验
液压泵的性能实验主要是测试被测泵的流量、容积效率、输入功率、总效率等性能参数随压力的变化规律，以便分析其影响因素，并从中寻找合理使用的高效范围，因此理解实验原理并进行各参数的测量、计算、特性曲线的绘制是非常重要的。
1.1实验原理
根据QCS003B 实验台液压元件的布置，在液压泵性能实验中，以定量叶片泵8 作为被测试液压泵，其性能实验原理如图1 液压泵性能实验液压系统原理图所示。为方便实验，图中液压元件序号均为该实验台中的元件标号。
电动机M驱动被试定量液压泵8 为系统供油，输出油液经节流阀10 和流量计20 流回油箱，调节节流阀10 的开度可以改变液压泵8 的供油压力。液压泵8 的出口并联有溢流阀9 和压力表p6，系统最高压力由溢流阀9 确定，压力表p6则显示系统工作压力。
1.2性能参数测量及计算
液压泵性能参数主要有工作压力、供油流量、容积效率、总效率等。结合图1液压泵性能实验液压系统原理图，理解各被测参数的含义及在实验中的测量方法，有助于加深对实验的理解。
1)工作压力p
压力取决于负载，本实验中被试液压泵8 的工作压力通过调节节流阀10 的.开口大小对其加载确定，具体压力大小从压力表p6上直接读出。
2)供油流量q
由于本实验台所用流量计20 是用指针和表盘指示出油液流过的容积，所以进行不同压力下的流量测量时，还需配合秒表来确定。具体方法有两种：
①测量每分钟指针走了多少升直接记为所测流量q;
②测量每走过固定升数所用时间，然后用两数相除算出流量q。
3)输出功率P 出
液压泵输出功率可用液压泵工作压力p 与所对应实际流量q 的乘积计算确定。
4)输入功率P 入
液压泵性能实验液压系统原理图可以看出，液压泵的输入功率即为驱动电机的输出功率。该实验台可用功率表19 测出电动机的输入功率P 表，通过查阅驱动电机的效率功率曲线得出所对应功率下的电动机效率η电，两者乘积即为所求液压泵的输入功率P入。
5)液压泵的总效率η
液压泵的总效率η可以通过液压泵的输出功率P 出与输入功率P 入之比计算获得。
6)液压泵的容积效率ηV
液压泵的实际流量q 与理论流量qt的比值称为液压泵的容积效率[5]。但在实际工作中，由于实验环境及条件的变化，理论流量qt一般不用液压泵设计时运转速度及所得排量来计算，而是以空载流量代替理论流量。本实验中空载流量是在节流阀10 的开度为最大时根据所测得参数计算出的流量。
2实验数据采集
在理解实验原理和每一被测参数的测量和计算方法后，根据实验过程中采集数据和需计算的参数新建Excel工作表，并将实验过程中读取的液压泵的压力p、输出油液容积变化5L所需时间t、电动机的输入功率P 表的原始数据填写在工作表中，相关实验数据记录表中所示。
3实验数据处理
实验记录的原始数据并不是所要的结果，所以进行实验数据处理也是一个非常重要的环节。本实验的数据处理有两项内容，一是计算被试液压泵的流量q、输出功率P 出、输入功率P 入、容积效率ηV、总效率η等，二是绘制液压泵的特性曲线。这两项内容均比较繁琐，费时费力，很难在课堂上人工顺利完成，且人工绘图不太准确。Excel软件提供了强大的数据处理和分析功能，可以方便地计算实验数据、绘制曲线等，学生已有这方面的基础，因此利用Excel知识可以高效、准确地处理和分析实验数据。
3.1计算相关数据
首先，查阅电动机的功率效率曲线，并将对应电动机输入功率P 表的效率记录在表1 中相应位置。然后，按计算要求在相应位置输入泵的流量q、输出功率P 出、输入功率P 入、容积效率ηV、总效率η的运算公式，即可完成一个数据的处理。最后，将光标依次置于需计算单元格的右下角，当出现一个“+”时，横向拖动光标，就很快完成所有数据的处理。
3.2绘制并分析特性曲线
曲线比一连串数字更容易看出参数的变化趋势，所以绘制曲线是多数实验数据处理的一项重要内容。
1)绘制液压泵特性曲线根据实验结果能绘制的液压泵特性曲线主要有液压泵的流量、输入功率、容积效率、总效率随压力的变化曲线等，即q-p、P 入-p、ηV-p、η-p 特性曲线等。为观察每一对应压力下的数值大小并方便分析液压泵的总体性能，可将ηV-p、η-p 两条效率曲线绘制在同一坐标系中，而另两条曲线则分别在各自的坐标系中。
依次点击菜单栏中的“插入”-“图表”，出现“图表向导”，选择“XY散点图”及“子图表类型”，然后导入“泵的压力”一行数据作为X轴，导入要绘制曲线的另一参数值作为Y轴，最后调整坐标轴数值并增加标题，清除网格线和背景等即得到特性曲线。导入“泵的流量”一行数据作为Y轴，可得到图2 液压泵的流量-压力特性曲线;导入“泵的输入功率”一行数据作为Y轴，可得到图3 液压泵的输入功率-压力特性曲线。
液压泵的效率-压力特性曲线的绘制方法与以上类似，还需在点击“图表向导”中再点击“添加系列”，便可在同一坐标系中得到液压泵的总效率和容积效率随压力变化的两条曲线，如图4 液压泵总效率-压力、容积效率-压力特性曲线所示。
2)分析液压泵特性
四条液压泵特性曲线很容易看出：随液压泵工作压力p 的增加，其输入功率P入升高;供油流量q 和容积效率ηV逐渐降低;而液压泵的总效率η 随工作压力p 的升高而升高，在5.5 MPa接近额定压力时总效率最大为65.3%，随后效率总逐渐下降。所以在选择和使用该液压泵时，应保证在压力为3.5MPa～6.1MPa范围内工作总效率较高。这和该液压泵的特性非常吻合。
4应用效果
实践发现，学生已具备Excel 知识，能利用Excel软件完成液压泵性能的数据处理任务，且所需时间约为原始手工方式的1/4。这种方法不仅大大减少了人工计算和描点绘图的人为误差，提高了实验精度;而且可以省时省力地完成实验数据计算和液压泵特性曲线的绘制等数据处理任务，使学生有更多的时间观察实验现象和讨论分析相关问题，极大地激发了学生的实验热情，提高了实验效率和实验效果，得到了实验学生和指导老师的一致认可，而且在其它实验数据处理中也起到了良好的效果。
5结语
利用Excel 软件进行液压泵性能实验数据处理工作，操作简单，方便快速，减少了人为误差，数据计算准确，液压泵特性曲线绘制清晰美观，更好地反映了实验原理和实验结果，激发了学生的学习兴趣，提高了实验效果，可以推广到其它实验数据的处理。
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