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2025-09-29
液压泵的主要性能参数优化
【摘要】：它取决于液压泵的几何尺寸,又称几何排量。液压泵的实际流量和理论流量之比称为容积效率ηbv,即式中,ηbv 为小于1 的数字,表示液压泵的内在质量的一个重要指标。液压泵的额定压力是指泵在正常工作条件下,按试验标准规定能连续运转的最高压力,它反映了泵的能力。泵的额定压力,受泵本身的零件结构强度和泄漏所限制,主要受泄漏限制。液压泵的总效率为泵的机械效率和泵的容积效率之乘积。
(1)流量和容积效率
液压泵的流量是指泵在单位时间内排出液流的体积,常用单位是升/分(L/min)。液压泵的流量又分为理论流量和实际流量。理论流量qbt 为每转排量Vbt 和单位时间内密封容积变化的次数nb 的乘积,即
式中,Vbt 为在没有泄漏的情况下液压泵轴转一转所排出的油液体积。常用单位为毫升/转(mL/r)。它取决于液压泵的几何尺寸,又称几何排量(简称排量)。
液压泵的理论流量只与排量和转速有关,而与压力无关。工作压力为零时,实际测得的流量可近似作为其理论流量。
由于液压泵的运动副(柱塞及配流装置)中有间隙,工作过程中必然有部分油流从压力腔经这些间隙泄漏到吸油腔(内泄漏)及泵外部(外泄漏),液压泵实际能提供的流量较理论流量小,即
式中 q——液压泵的实际流量;
Δq——液压泵的泄漏量(内泄漏与外泄漏之和)。
液压泵的实际流量和理论流量之比称为容积效率ηbv,即
式中,ηbv 为小于1 的数字,表示液压泵的内在质量的一个重要指标。在一定范围内泄漏量Δq与负载压力p 成正比,泵的容积效率则随负载压力增加而线性下降。
(2)压力
液压泵的工作压力是指泵出口处的实际压力,它取决于外界负载。当然,这种负载是广义的,应该包括管路的阻力、相对运动件间的摩擦阻力等。如果负载是串联的,泵的工作压力是这些负载压力之和;如果负载是并联的,则泵的工作压力与并联负载的总液压阻力以及通过的流量有关。为使问题简化,不考虑液压阻力形成的负载,那么泵的工作压力取决于并联负载中最小的负载压力。
液压泵的额定压力是指泵在正常工作条件下,按试验标准规定能连续运转的最高压力,它反映了泵的能力。在额定压力下运行时,泵有足够的流量(额定流量)输出,并能保证较高的效率和寿命。超过此值将使泵过载。泵的额定压力,受泵本身的零件结构强度和泄漏所限制,主要受泄漏限制。
(3)功率和效率
液压泵是一种能量转换装置,它的理论输出功率为pbqbt,输入功率为2πMn。如不考虑损失,根据能量守恒,有:
式中 pb——液压泵的出口工作压力;
Mbt——驱动液压泵所需理论扭矩。(https://www.chuimin.cn)
将qbt=nbVbt 代入上式,可得:
由于液压泵在进行能量转换时,实际上总有能量损耗,因此输出功率总小于输入功率。根据效率定义,泵输出功率与输入功率的比值,就是泵的总效率ηb,即
式中 Mb——驱动液压泵所需实际扭矩。
将q=qbtηbv 及qbt=nbVbt 代入式(2.7),得:
令
代入上式,得:
式中,ηbJ 称为液压泵的机械效率,它为理论上所需驱动泵的扭矩Mbt 和实际所需扭矩Mb 之比。由于机械摩擦损失的存在,Mb 应大于Mbt,故机械效率也小于1。液压泵的总效率为泵的机械效率和泵的容积效率之乘积。泵的总效率随使用压力p 变化的曲线如图2.2 所示。
液压泵的输入功率可按下式计算:
图2.2 泵的实际流量和效率
图2.3 液压泵的图形符号
(a)定量泵 (b)变量泵 (c)双向变量泵
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