液压泵的主要特性参数详解

在后续章节中要介绍的齿轮泵等不同类型的液压泵都属于容积式液压泵，其主要特性参数都相同，在此集中进行介绍。

1.压力

1）工作压力p

液压泵工作时排油口的实际压力称为工作压力，用字母p表示。液压泵在原动机的驱动下正常工作时，工作压力的大小取决于外负载的大小和管路上的压力损失。如果把泵的排油口直接接回油箱，由于管路阻力通常很小，排油口压力很低，可以认为泵处于卸荷状态。如果将泵的排油口堵塞，泵输出的油液无法排出，压力会迅速升高，在没有保护措施的条件下会导致电机烧毁或液压泵损坏。

2）额定压力pn

液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为额定压力或公称压力。液压泵铭牌上所标的压力就是额定压力。额定压力受泵本身的结构强度、泄漏等因素的制约，超过此值就是过载，泵的效率下降，寿命缩短，而且容易损坏。常见泵的额定压力从几兆帕到50～60 MPa。某些特殊用途的液压泵，其额定压力甚至可以达到200 MPa以上。

额定压力是液压泵的重要参数，反映了泵的工作能力。对于同种结构类型的液压泵，其额定压力越高，功率密度越大，相应地要求其零部件的刚度和强度也越大，其加工难度也越大。

由于液压系统的用途不同，所需要的液压泵的额定压力也不相同。为了便于液压元件的设计、生产和使用，GB/T 2346—2003规定了流体传动系统及元件公称压力系列（表2.1.1），将压力分为以下几个等级。

表2.1.1　流体传动系统及元件的压力分级

3）最高允许压力pmax

根据试验标准规定，在超过额定压力的条件下允许液压泵短暂运行的最高压力称为最高允许压力。最高允许压力主要取决于泵零部件的刚、强度及摩擦副的最高允许pv值（压力和速度的乘积）。

4）压力差Δp

泵的排油口压力与吸油口压力之差称为液压泵的压力差。通常自然吸油的泵进口压力为大气压或比大气压略低，其相对压力近似为零，故在多数情况下可以用泵的出口工作压力p代替压力差Δp。

2.排量V

液压泵的排量是指泵主轴旋转一周，由其密闭容腔几何尺寸变化计算而得到的排出液体的体积，也就是在无泄漏和不考虑油液可压缩性的情况下，泵轴旋转一周所能排出的液体的体积。排量是个理论计算值，取决于泵的结构参数，而与其工况无关。

图2.1.1中单柱塞泵的排量就是柱塞在单个行程中，柱塞扫过的密闭容腔的体积。排量大小可以改变的液压泵称为变排量液压泵，简称变量泵；排量不能改变的液压泵称为定量泵。

在工程实际中，一般是通过试验来测定液压泵的排量，即在液压泵的进、排油口压力都近似为大气压时，测出单位时间内液压泵排出油液的体积及主轴旋转的转数，用体积除以转数，就得到泵的排量。实际测得的排量通常要比理论值略小。

排量的单位是m3/r，工程实际中的常用单位是cm3/r或mL/r。常见液压泵的排量从小于1 mL/r到数千mL/r的都有。为了实现泵排量的系列化，便于工厂的生产及选用，GB/T 2347—1980《液压泵及马达公称排量系列》中规定了液压泵的公称排量系列，见表2.1.2。

表2.1.2　液压泵及马达公称排量系列（GB/T 2347—1980）单位：mL/r

注：1.括号内公称排量值为非优先选用者；
2.超出本系列9 000 mL/r的公称排量应按《优先数及优先数系》（GB/T 321—2005）中的R10数系选用。

排量是泵的另一个重要参数，它直接反映了泵的体积大小。对于同种结构类型的液压泵，泵的排量越大，其体积也越大，在转速相同的条件下，其输出高压油的能力也越大。

3.转速n

1）额定转速

在额定压力下，液压泵能长时间连续运转的最高转速称为额定转速，常用单位是r/min。

2）最高转速

在额定压力下，为保证使用性能和使用寿命所允许的液压泵短暂运行的最高转速，称为泵的最高转速。泵的最高转速受吸油条件、摩擦副最高允许pv值及离心力等多种因素的限制。

3）最低转速

为保证液压泵使用性能所允许的正常运转的最低转速，称为泵的最低转速。最低转速的规定，一方面是因为转速过低，泵的自吸能力变差，会导致吸油困难；另一方面是为了使液压泵在有外载荷的情况下，其内部各摩擦副表面间能够形成良好的润滑油膜，避免早期磨损。

4.流量q

流量是指单位时间内液压泵排出的液体的体积，即体积流量。流量又可分为理论流量、实际流量和额定流量。

1）理论流量qt

理论流量是指在没有泄漏的情况下，液压泵在单位时间内所排出的液体体积。显然，液压泵的理论流量等于排量和转速的乘积。

理论流量仅与泵的结构参数及转速有关，而与工作压力无本质上的联系。因此，从理论上讲，容积式液压泵能在不同工作压力下以固定不变的流量保证液压执行元件稳定地工作，这也是液压传动中采用容积式液压泵的原因。

由于多数液压泵在工作过程中的瞬时流量是变化的，所以用排量和转速相乘计算出来的流量实际上是个平均值，但这在大多数工业应用中已经足够了。

2）实际流量q

考虑到液压泵在实际工作过程中存在泄漏，其在某一具体工况下单位时间内所排出的液体体积称为实际流量，它等于理论流量减去泄漏流量。(www.xing528.com)

由于泵的工作压力及油液温度都会影响泵的泄漏量，同时由于工作介质存在可压缩性，所以液压泵的实际流量会随着工作压力的升高和温度升高而减小。

3）额定流量qn

液压泵在额定转速和额定压力下运转时，按试验标准规定必须保证输出的流量，称为额定流量。

5.功率P

液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率，其理论值等于输入转矩T和输入转速n（或角速度ω）的乘积。液压泵的输出功率是指液压泵输出的液压功率，其理论值等于泵的进出口压差Δp和流量q的乘积。

1）理论功率Pt

在不考虑液压泵在能量转换过程中各种损失的情况下，液压泵理论上输入的机械功率称为理论功率，理论上产生的液压功率称为理论输出功率。根据能量守恒定律，输入、输出功率相等，即

式中，Tt——液压泵的理论输入转矩，N·m；

ω——液压泵的旋转角速度，rad/s；

n——液压泵的转速，r/min；

Δp——液压泵的进出口压差，Pa；

qt——液压泵的理论流量，m3/s；

V——液压泵的排量，mL/r。

由此可以得到液压泵理论输入转矩与其进出口压差及排量之间的关系，即

2）实际功率

泵在工作时，实际输入的转矩大于理论转矩，其差值用来克服泵各摩擦副之间的摩擦以及旋转部件搅油的转矩损失。泵的实际输入机械功率为

由于存在高压油的泄漏，泵的实际输出流量要小于理论流量，则泵的实际输出液压功率为

式中，Δp——液压泵进出油口间的压力差；

q——液压泵的实际输出流量。

6.效率η

液压泵的功率损失分为容积损失和液压机械损失两部分。

1）容积效率ηV

由于液压泵的内泄漏和外泄漏以及油液的可压缩性等因素的影响，液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量，它们之间的差值称为容积损失。液压泵的容积效率等于液压泵的实际流量q与其理论流量qt之比，即

容积效率反映了液压泵抵抗泄漏的能力，与液压泵的工作压力、摩擦副间的间隙大小、转速及工作介质的黏度有关。在正常工作范围内，液压泵的容积效率随工作压力的升高而降低，随工作介质黏度的减小而降低，随转速的升高而升高，且与液压泵的结构类型有很大关系。

2）机械效率ηm

液压泵在工作过程中，其相对运动部件之间存在机械摩擦损失，同时还存在油膜剪切损失、搅油损失等由于油液的黏性导致的损失，这两种损失统称为液压机械损失。液压机械损失导致泵的实际输入转矩T总是大于理论转矩Tt。液压泵的机械效率实际指的是液压机械效率，其值等于理论转矩Tt与实际输入转矩T之比，其表达式如下

在正常工作范围内，液压泵的液压机械效率随工作压力的升高而升高，随着工作介质黏度的减小而升高，随转速的升高而降低。

液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值，即

由式（2.1.7）可知，液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积。

为了清楚地表达液压泵功率损失与效率的关系，将液压泵运行中的能量转换流程用图2.1.2表示。

图2.1.2　液压泵运行中的能量转换示意图

由图2.1.2可以看出，液压泵的实际输出流量只与容积损失有关，而与机械损失无关；同样，液压泵的进、排油口压差只与机械损失有关，而与容积损失无关。在进行设计计算的时候要注意分清。

按照GB/T 7935—2005《液压元件通用技术条件》的规定，在液压泵的产品铭牌上，除了应标出泵的名称、型号及图形符号外，通常还应标出液压泵的额定压力、排量、额定转速、容积效率、驱动功率（输入功率）等主要技术参数。

为了便于液压泵的选择、使用与维护，表2.1.3给出了工程上常用的液压泵计算公式。

表2.1.3　工程常用的液压泵计算公式