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變量液壓泵該如何控制
點擊次數：1991 發布時間：2016-11-22
壓力
①工作壓力p液壓馬達實際工作時的輸入壓力稱為液壓馬達的工作壓力。液壓馬達的工作壓力取決于負載轉矩及排油壓力（背壓力）的大小。
②額定壓力pn在正常工作條件下，按試驗標準規定能連續運轉的zui高壓力，稱為液壓馬達的額定壓力，額定壓力又稱為公稱壓力。液壓馬達的額定壓力受馬達本身的結構強度、泄漏等因素的制約，超過此值就是過載。
③zui高允許壓力pmax按試驗標準規定，超過額定壓力允許短暫運行的zui高壓力，稱為液壓馬達的zui高允許壓力（簡稱zui高壓力）。
④壓力差△p馬達的進油口壓力與出油口壓力之差稱為液壓馬達的壓力差。當馬達的排油壓力近似為零時，可用馬達的進口工作壓力p來代替△p。
⑤zui低回油背壓為避免出現脫空現象，液壓馬達排油腔必須保持的zui低壓力。
液壓馬達壓力的計量單位、壓力系列及壓力分級與液壓泵相同。
(2)轉速
①額定轉速nn 在額定壓力下，能夠長時間正常運轉的zui高轉速，稱為液壓馬達的額定轉速。
②zui高轉速nmax 在額定壓力下，超過額定轉速允許短暫運行的轉速，稱為液壓馬達的zui高轉速。
③zui低轉速nmin 正常運轉所允許的zui低轉速，稱為液壓馬達的zui低轉速。
(3)排量與流量
①排量V 液壓馬達軸每轉一轉（或一弧度），由其密封容腔幾何尺寸變化計算而得到的流人液體的體積，稱為液壓馬達的理論排量（簡稱排量），亦即在無泄漏的情況下，馬達軸轉一轉所能進入的液體體積。
②理論流量qt 液壓馬達在單位時間內由其密封容腔幾何尺寸變化計算而得到的輸入的液體體積，亦即在無泄漏的情況下單位時間內所能輸入的液體體積，稱為液壓馬達的理論流量，一般是指不計液壓馬達輸入的液體的脈動性的平均理論流量。
馬達流量的計量單位與液壓泵相同。
液壓馬達理論流量qt與排量V之間的關系式如下：
qt=(vn/60) ×10-6(m3/s) (1-20)
式中 V——液壓馬達的排量，mL/r；
n——液壓馬達的轉速，r/min。
③瞬時流量qinst 馬達在每一瞬時的流量稱為液壓馬達的瞬時流量，一般指瞬時理論（幾何）流量，該流量具有一定的脈動性。
④平均流量qav 按平均時間計算出的流量稱為液壓馬達的平均流量。
⑤額定流量qn 在額定壓力和額定轉速下運轉時，按試驗標準規定，液壓馬達必須保證的輸人流量。
⑥實際流量q 液壓馬達工作時實際輸入的流量，稱為液壓馬達的實際流量。
液壓馬達工作時由于泄漏等要損失部分流量，故液壓馬達實際流量q大于馬達的理淪流量qt。實際流量可表示為
q=qt+q1 (1-21)
式中 q1——液壓馬達向外部或低壓腔的泄漏等原因而損失的流量。
(4)功率與效率
液壓馬達用于驅動負載實現回轉運動，輸入的是液壓能，表現為液體的壓力p和流量q；輸出的是機械能，表現為轉矩和轉速n（或角速度w）。液壓馬達運行中的能量轉換流程可用圖W所示的方塊圖表示。
①理論功率（理論輸入功率與理論輸出功率） 不考慮液壓馬達在能量轉換過程中的損失，液壓馬達理論上輸入的液壓功率稱為理論輸入功率；理論上所產生的機械功率稱為理論輸出功率。
理論輸入功率與理論輸出功率相等，故可用同一符號Pt表示，其表達式為
(1-22)
·
式中 △p——液壓馬達的進出口壓力差，Pa；
qt——液壓馬達的理論流量，m3/s；
n——液壓馬達的轉速，r/min；
V——液壓馬達的排量，mL/r；
Tt——液壓馬達的理論輸出轉矩，N·m；
ω——液壓馬達的轉動角速度，rad/s。
②實際功率（實際輸入功率Pi和實際輸出功率P0） 液壓馬達實際輸入的液壓功率稱為液壓馬達的實際輸入功率，其表達式為
Pi=△pq (W) (1-23)
式中 △p——液壓馬達的壓力差，Pa；
q——液壓馬達的實際輸入流量，m3/s。
液壓馬達軸的實際輸出的機械功率稱為液壓馬達的實際輸出功率，其表達式為
P0=Tω=T（2πn/60）(W) (1-24)
③理論轉矩Tt、實際轉矩T不計液壓馬達在能量轉換過程中的能量損失時，液壓馬達的輸出轉矩（理論輸出轉矩）稱為液壓馬達的理論轉矩，根據反映能量守恒關系的式(1-22)，有
△pqt=△pVn/60×10-6=Ttω=Tt2πn/60 (1-25)
所以 Tt=△pV/2π×l0-6 (N·m) (1-26)
式中符號意義及單位與式(1-22)相同。
在工作過程中，液壓馬達的實際輸出轉矩稱為實際轉矩。由于液壓泵工作時會因摩擦造成轉矩損失T1，使實際轉矩T小于其理論輸出轉矩Tt，即液壓馬達的實際輸出轉矩為
T=Tt-Tl (1-27)
①效率由于液壓馬達在實現能量轉換的工作過程中有流量損失（容積損失）和機械摩擦損失，故馬達的輸出功率小于輸入功率，兩者之間的差值即為功率損失。功率損失表現為流量損失和轉矩損失兩部分，功率損失的大小也用效率來表示。
a．容積效率ηv 液壓馬達的理論流量q。與實際流量q之比稱為馬達的容積效率，即
ηv=qt/q (1-28)
將式(1-21)代入式(1-28)有
ηv=qt/q=qt/(qt+q1) (1-29)
式中q1——因存在容積損失，為了保證液壓馬達的輸出轉速符合要求而多輸入的流量。
容積效率表示液壓馬達抵抗泄漏的能力。
b．機械效率ηm 實際輸出轉矩T與理論轉矩Tt之比稱為液壓馬達的機械效率，即
ηm=T/Tt (1-30)
將式(1-27)代入式(1-30)有
ηm=T/Tt=(Tt-T1)/Tt (1-31)
將式(1-26)代入式(1-31)有
ηm=(2πT/△pV) ×106 (1-32)
c——總效率η液壓馬達輸出的機械功率與輸入的液壓功率之比，稱為液壓馬達的總效率，即
(1-33)
·
即液壓馬達的總效率等于容積效率與機械效率的乘積。
按照GB/T 7935-1987《液壓元件通用技術條件》的規定，在液壓馬達的產品銘牌（裝于產品明顯部位）上，除了應標出馬達的名稱、型號及圖形符號外，通常還應標出液壓馬達的排量、額定壓力、zui高壓力、額定流量、額定轉速、容積效率、總效率、輸出轉矩等主要技術參數。
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變量方法及變量控制方式
(1)變量基本原理及常用方法 由液壓泵的理論流量計算公式[見式(1-1)]可知，液壓泵的流量可以通過改變泵的轉速，2或排量V（幾何參數）的方法進行調節。
①通過改變液壓泵的轉速n調節流量。此種調節方法因液壓泵的驅動原動機不同而有油門調節和變頻調節兩種方案。
a．油門調節方案主要用于以內燃機為原動機的液壓泵，通過調節內燃機的油門大小，改變發動機的轉速（即液壓泵的轉速），從而達到改變液壓泵輸出流量的要求。但此種方案的調節范圍受到發動機zui低轉速的限制。
b．變頻調節方案用于以變頻器控制的交流異步電動機作為原動機的液壓泵，通過改變電動機亦即泵的轉速從而改變泵的輸出流量。此種調節方案，液壓泵的動、靜特性良好，對于排量不能改變的定量泵實現流量調節具有顯著的實用意義。隨著變頻調速器價格的降低，此種調節方案日益受到重視和廣泛應用。
②通過改變液壓泵的排量V（幾何參數）調節流量。依據這一原理，葉片泵和柱塞泵均能做成變量泵：單作用葉片泵采用改變偏心量，軸向柱塞泵采用改變斜盤傾角以調節流量的方法等均屬于改變排量的范疇。此種調節方法具有損失小、效率高的顯著特點，應用zui多。
(2)變量控制方式及其特性 通過改變液壓泵的排量V（幾何參數）調節流量時，在泵的轉速恒定時，泵的排出流量發生變化，可形成流量控制泵。由于泵的出口總有阻力負載存在，故泵出口流量的變化將影響泵的出口壓力。有時控制泵的排量還能控制泵的工作壓力，形成壓力控制變量泵。可見變量控制方式種類繁多。工程實際中，軸向柱塞泵在結構上zui適宜安裝各種變量控制機構，故變量控制方式zui多。葉片泵也可安裝若干變量控制機構。一些典型的變量控制方式見下表。
