变量液压泵该如何控制

    压力

    ①工作压力p液压马达实际工作时的输入压力称为液压马达的工作压力。液压马达的工作压力取决于负载转矩及排油压力（背压力）的大小。

    ②额定压力p_n在正常工作条件下，按试验标准规定能连续运转的zui高压力，称为液压马达的额定压力，额定压力又称为公称压力。液压马达的额定压力受马达本身的结构强度、泄漏等因素的制约，超过此值就是过载。

    ③zui高允许压力p_max按试验标准规定，超过额定压力允许短暂运行的zui高压力，称为液压马达的zui高允许压力（简称zui高压力）。

    ④压力差△p马达的进油口压力与出油口压力之差称为液压马达的压力差。当马达的排油压力近似为零时，可用马达的进口工作压力p来代替△p。

    ⑤zui低回油背压为避免出现脱空现象，液压马达排油腔必须保持的zui低压力。

    液压马达压力的计量单位、压力系列及压力分级与液压泵相同。

    (2)转速

    ①额定转速n_n  在额定压力下，能够长时间正常运转的zui高转速，称为液压马达的额定转速。

    ②zui高转速n_max  在额定压力下，超过额定转速允许短暂运行的转速，称为液压马达的zui高转速。

    ③zui低转速nmin  正常运转所允许的zui低转速，称为液压马达的zui低转速。

    (3)排量与流量

    ①排量V  液压马达轴每转一转（或一弧度），由其密封容腔几何尺寸变化计算而得到的流人液体的体积，称为液压马达的理论排量（简称排量），亦即在无泄漏的情况下，马达轴转一转所能进入的液体体积。

    ②理论流量q_t  液压马达在单位时间内由其密封容腔几何尺寸变化计算而得到的输入的液体体积，亦即在无泄漏的情况下单位时间内所能输入的液体体积，称为液压马达的理论流量，一般是指不计液压马达输入的液体的脉动性的平均理论流量。

    马达流量的计量单位与液压泵相同。

    液压马达理论流量qt与排量V之间的关系式如下：

                          q_t=(v_n/60) ×10^-6(m³/s)                (1-20)

式中  V——液压马达的排量，mL/r；

      n——液压马达的转速，r/min。

    ③瞬时流量q_inst  马达在每一瞬时的流量称为液压马达的瞬时流量，一般指瞬时理论（几何）流量，该流量具有一定的脉动性。

    ④平均流量q_av  按平均时间计算出的流量称为液压马达的平均流量。

    ⑤额定流量q_n  在额定压力和额定转速下运转时，按试验标准规定，液压马达必须保证的输人流量。

    ⑥实际流量q  液压马达工作时实际输入的流量，称为液压马达的实际流量。

    液压马达工作时由于泄漏等要损失部分流量，故液压马达实际流量q大于马达的理沦流量q_t。实际流量可表示为

                                   q=q_t+q₁                      (1-21)

式中  q₁——液压马达向外部或低压腔的泄漏等原因而损失的流量。

(4)功率与效率

液压马达用于驱动负载实现回转运动，输入的是液压能，表现为液体的压力p和流量q；输出的是机械能，表现为转矩和转速n（或角速度w）。液压马达运行中的能量转换流程可用图W所示的方块图表示。

    ①理论功率（理论输入功率与理论输出功率）  不考虑液压马达在能量转换过程中的损失，液压马达理论上输入的液压功率称为理论输入功率；理论上所产生的机械功率称为理论输出功率。

    理论输入功率与理论输出功率相等，故可用同一符号P_t表示，其表达式为

             (1-22)

·

式中  △p——液压马达的进出口压力差，Pa；

       q_t——液压马达的理论流量，m³/s；

       n——液压马达的转速，r/min；

       V——液压马达的排量，mL/r；

      T_t——液压马达的理论输出转矩，N·m；

     ω——液压马达的转动角速度，rad/s。

    ②实际功率（实际输入功率P_i和实际输出功率P₀）  液压马达实际输入的液压功率称为液压马达的实际输入功率，其表达式为

                               P_i=△pq (W)                      (1-23)

式中  △p——液压马达的压力差，Pa；

        q——液压马达的实际输入流量，m³/s。

    液压马达轴的实际输出的机械功率称为液压马达的实际输出功率，其表达式为

                            P₀=T_ω=T（2πn/60）(W)                (1-24)

    ③理论转矩T_t、实际转矩T不计液压马达在能量转换过程中的能量损失时，液压马达的输出转矩（理论输出转矩）称为液压马达的理论转矩，根据反映能量守恒关系的式(1-22)，有

                       △pq_t=△pV_n/60×10^-6=T_tω=T_t2πn/60        (1-25)

    所以                     Tt=△pV/2π×l0^-6 (N·m)           (1-26)

    式中符号意义及单位与式(1-22)相同。

    在工作过程中，液压马达的实际输出转矩称为实际转矩。由于液压泵工作时会因摩擦造成转矩损失T₁，使实际转矩T小于其理论输出转矩T_t，即液压马达的实际输出转矩为

                                T=T_t-T_l                        (1-27)

    ①效率由于液压马达在实现能量转换的工作过程中有流量损失（容积损失）和机械摩擦损失，故马达的输出功率小于输入功率，两者之间的差值即为功率损失。功率损失表现为流量损失和转矩损失两部分，功率损失的大小也用效率来表示。

    a．容积效率η_v  液压马达的理论流量q。与实际流量q之比称为马达的容积效率，即

                                η_v=q_t/q                        (1-28)

    将式(1-21)代入式(1-28)有

                           η_v=q_t/q=q_t/(q_t+q₁)                   (1-29)

式中q₁——因存在容积损失，为了保证液压马达的输出转速符合要求而多输入的流量。

    容积效率表示液压马达抵抗泄漏的能力。

    b．机械效率η_m  实际输出转矩T与理论转矩T_t之比称为液压马达的机械效率，即

                                η_m=T/T_t                        (1-30)

    将式(1-27)代入式(1-30)有

                            η_m=T/T_t=(T_t-T₁)/T_t                  (1-31)

    将式(1-26)代入式(1-31)有

                        η_m=(2πT/△pV) ×10⁶               (1-32)

c——总效率η液压马达输出的机械功率与输入的液压功率之比，称为液压马达的总效率，即

  (1-33)

·

即液压马达的总效率等于容积效率与机械效率的乘积。

按照GB/T 7935-1987《液压元件通用技术条件》的规定，在液压马达的产品铭牌（装于产品明显部位）上，除了应标出马达的名称、型号及图形符号外，通常还应标出液压马达的排量、额定压力、zui高压力、额定流量、额定转速、容积效率、总效率、输出转矩等主要技术参数。

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    变量方法及变量控制方式

    (1)变量基本原理及常用方法  由液压泵的理论流量计算公式[见式(1-1)]可知，液压泵的流量可以通过改变泵的转速，2或排量V（几何参数）的方法进行调节。

    ①通过改变液压泵的转速n调节流量。此种调节方法因液压泵的驱动原动机不同而有油门调节和变频调节两种方案。

    a．油门调节方案主要用于以内燃机为原动机的液压泵，通过调节内燃机的油门大小，改变发动机的转速（即液压泵的转速），从而达到改变液压泵输出流量的要求。但此种方案的调节范围受到发动机zui低转速的限制。

    b．变频调节方案用于以变频器控制的交流异步电动机作为原动机的液压泵，通过改变电动机亦即泵的转速从而改变泵的输出流量。此种调节方案，液压泵的动、静特性良好，对于排量不能改变的定量泵实现流量调节具有显著的实用意义。随着变频调速器价格的降低，此种调节方案日益受到重视和广泛应用。

    ②通过改变液压泵的排量V（几何参数）调节流量。依据这一原理，叶片泵和柱塞泵均能做成变量泵：单作用叶片泵采用改变偏心量，轴向柱塞泵采用改变斜盘倾角以调节流量的方法等均属于改变排量的范畴。此种调节方法具有损失小、效率高的显著特点，应用zui多。

(2)变量控制方式及其特性  通过改变液压泵的排量V（几何参数）调节流量时，在泵的转速恒定时，泵的排出流量发生变化，可形成流量控制泵。由于泵的出口总有阻力负载存在，故泵出口流量的变化将影响泵的出口压力。有时控制泵的排量还能控制泵的工作压力，形成压力控制变量泵。可见变量控制方式种类繁多。工程实际中，轴向柱塞泵在结构上zui适宜安装各种变量控制机构，故变量控制方式zui多。叶片泵也可安装若干变量控制机构。一些典型的变量控制方式见下表。