液压变量泵主要性能参数详解

液压变量泵的主要性能参数是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。

1.开式泵的主要性能参数

（1）工作压力 指泵实际工作时的压力，对泵来说，工作压力是指它的输出压力。实际工作压力取决于相应的外负载大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。

（2）额定压力 指泵在额定工况条件下，按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。但在间歇工作时，额定压力值可以适当提高。例如：A10VO系列泵额定压力为28MPa，在间歇工作且负载时间为10%时，压力可允许达到31.5MPa。

（3）最高允许压力 也称峰值压力。在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压变量泵的最高允许压力。例如：A10VO系列泵的额定压力为28MPa，峰值压力则为35MPa。

（4）允许的壳体压力 指泵壳体内允许的绝对压力值或相对吸油口的压力值，又称作壳体泄油压力或泄漏油口最大允许压力。一般最高压力可比吸油口的进口压力高0.05MPa，但不得高于0.2MPa（绝对压力）。

（5）吸油压力（用绝对压力表示） 带辅助吸油泵时：p_absmin≥0.08MPa，p_absmax=3MPa，吸油口处的进口压力p_abs与转速和排量有关，参见图1-11所示的泵的吸油压力与转速和流量的关系（A10VO系列泵）。

图1-11 泵的吸油压力与转速和流量的关系

（6）峰值压力 峰值压力与单位运行时间内的最大工作压力相对应。单位运行时间的总和不得超过总运行时间，其中总运行时间t=t₁+t₂+…+t_n，如图1-12所示。

（7）最小压力（高压侧） 为防止轴向柱塞泵损坏所需的高压侧最小压力。

（8）压力变化速率 压力在整个压力范围内变化时所允许的最大增压和减压率，如图1-13所示。

图1-12 峰值压力

图1-13 压力变化速率

（9）排量 泵轴每转一周，由其密封容腔几何体积变化所排出液体的体积，亦即在无泄漏的情况下，泵轴转动一周时油液体积的有效变化量。样本给出的泵的排量是不考虑机械效率和容积效率的理论值。

（10）理论流量 指在不考虑液压泵泄漏流量的情况下，在单位时间内由其密封容腔几何体积变化而排出的液体体积。泵的流量为其转速与排量的乘积。最大流量指的是在最大允许转速下泵所输出的流量。

（11）额定流量 指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下泵输出的流量。因为泵存在内泄漏，油液具有可压缩性，所以额定流量和理论流量是不同的。

（12）实际流量 液压变量泵在某一具体工况下，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。

（13）功率和效率 液压变量泵由原动机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体的压力和流量；如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它们的理论功率是：

P=pq=2πT_tn （1-16）

式中 T_t、n——液压变量泵的理论转矩（N·m）和转速（r/min）。

p、q——液压变量泵的压力（Pa）和流量（m³/s）。

泵的效率为

实际上，液压变量泵在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率。两者之间的差值即为功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。

最大功率是指泵输出最大流量、压力为额定工作压力时的功率。

容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失，输出压力增大时，泵实际输出的流量q减小。设泵的流量损失为q_l，则理论流量q_t=q+q_l。而泵的容积损失可用容积效率η_V来表征：

机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。泵的驱动转矩总是大于其理论上需要的驱动转矩，设转矩损失为T_f，理论转矩为T_t，则泵的实际输入转矩T=T_t+T_f，用机械效率η_m来表征泵的机械损失，则

液压变量泵的总效率_η是其输出功率和输入功率之比，由式（1-18）、式（1-19）可得

η=ηVη_m （1-20）

液压泵的总效率等于各自容积效率和机械效率的乘积。(www.xing528.com)

事实上，液压变量泵容积效率和机械效率在总体上与油液的泄漏和摩擦副的摩擦损失有关，而泄漏及摩擦损失则与液压泵、液压马达的工作压力、油液黏度、泵转速有关，为了更确切地表达效率与这些原始参数之间的关系，以无因次压力p/ρνn为变量来表示液压泵的效率。图1-14给出了液压泵和液压马达无因次压力p/ρνn与效率之间的关系，其中ρ、ν分别为油液的密度和运动黏度，其余符号意义同前。由图1-14可见，在不同的无因次压力下，液压泵和液压马达的这些参数值相似但不相同，而在不同的转速和黏度下，液压变量泵和液压马达的效率值也不相同，可见液压变量泵的使用转速、工作压力和传动介质均会影响使用效率。

图1-14 液压泵、马达的特性曲线

a）液压泵 b）液压马达

（14）C_p值——性能价格比 用排量V开立方根再乘以最大转速来衡量，此值越大越好。以德国Rexroth公司生产的A4VSO变量泵为例，其不同排量和转速时的C_p值见表1-13。

表1-13 A4VSO变量泵的C_p值

注：C_p=V¹/³n。

从表1-13中可以看出，常用的排量为125～500cm³/r的泵的C_p值很高。

（15）转速

1）工作转速是指泵或马达在工作时的实际转动速度。

2）额定转速是指在额定压力下，能连续长时间正常运转的最高转速，泵工作于此限制值下能确保元件的使用寿命。若泵超过额定转速工作将会造成吸油不足，产生振动和大的噪声，零件会遭受气蚀损伤，寿命降低。

3）最高转速指的是在额定压力下，超过额定转速而允许短暂运行的最大转速，超过最大允许转速将缩短元件使用寿命，降低静液传动能力及制动性能，应确保在任何工况下泵转速低于此限定值。

4）最低转速是指泵正常运转所允许的最低转速。若泵由发动机驱动，最低转速为泵在发动机怠速情况下推荐的最低允许输入速度，低于此速度时泵将无法提供合适的液压油以满足系统润滑及能量传递需求。

2.闭式泵的主要性能参数

（1）输入转速 在发动机怠速工况下，推荐的最低允许输入转速。低于最小转速，泵将不能提供并保持足够的流量用于润滑和动力传输。

（2）额定转速 在满负荷工作时推荐的最大允许输入转速。等于或低于这个转速工作能获得产生令人满意的产品寿命。

（3）最大转速 允许的最高运行速度。超过最大允许转速会降低产品的使用寿命，并可能导致静液压动力和制动能力的损失。在任何工作情况下，都不要超过最大的速度极限。若工作条件是在额定转速和最大速度之间，则应限制泵低于满功率输出或者限制工作时间。对于大多数驱动系统，在下坡制动或能量再生的情况下泵会出现最大转速。

在液压制动和下坡期间，为了避免泵超速，原动机必须能够提供足够的制动转矩，这一点对涡轮增压发动机尤其重要。

超过最大允许转速可能会导致静液传动系统动力和制动能力的丧失。通常会无意识地导致车辆或机器不能有效制动，因此必须提供一个额外的制动系统，此时不再需要静液传动，在流体静力驱动功率损失的情况下仍足以阻止和保持车辆或机器制动停止，即使在满功率时制动系统也必须具有足够的能力保持车辆或机器在适当位置。

（4）系统压力 泵两个高压油口之间的压差。它是影响液压泵使用寿命的主导因素。高的系统压力（由大负载产生）会导致期望寿命缩短。液压元件的使用寿命取决于速度和正常操作或两者的加权平均，系统压力可以通过对一个工作周期内的工作循环进行分析来确定。

（5）使用压力 泵的型号代码中通常定义的高压溢流阀或压力限制器的设定值。这是系统的实际压力，在此压力下，在实际应用中动力传动系统会产生最大计算拉力或转矩。

（6）最大工作压力 在任何条件下允许的最高使用压力。最大工作压力不是一个想要的连续的压力。若超过最大工作压力使用，则只能用于持续负载分析并应得到厂家认可。在检验最大工作压力时压力峰值是必须加以考虑的。

在所有工作条件下最低的低压侧压力必须被保持以避免气蚀。所有压力限定值为基于系统低压侧（补油）压力的压差，即表测压力减去低压侧压力来计算的压差值。

（7）伺服压力 伺服系统所需的定位和保持对泵的排量控制所需要的压力。其大小取决于主泵系统的压力和速度。

在最小的伺服压力情况下，应能产生足够的控制能力使泵减小排量，其也取决于主泵系统的速度和压力。在主泵角功率（最大功率）输出时，最小的伺服压力也应能保持泵在最大转速和最大压力下满排量输出。最大伺服压力通常是补油压力阀设定的最高压力。

（8）补油压力 内部补油溢流阀调节的补油压力。补油压力可作为控制压力操控泵的斜盘，并保持在传输回路低压侧最低压力。样本上补油压力设定值一般是指泵在中位，工作在某一转速和一定的流体黏度下（如1800r/min，并具有32mm²/s），补油溢流阀的设定压力。补油压力参考壳体压力设定，其值高于壳体压力的压差。

（9）最低补油压力 允许在回路的低压侧保持安全工作条件的最低压力。最小控制压力要求是速度、压力和斜盘角度的函数，并且可能是高于工作参数表中所列的最低补油压力。

（10）最大补油压力 由补油溢流阀调节的可允许的最大压力，用以保证元件的正常寿命。升高补油压力，可以缩短泵的响应时间。

（11）补油泵入口压力 在正常工作温度下补油泵入口压力不得低于额定补油入口压力（真空）。

最低补油入口压力仅在冷起动的条件下才被允许。在一些应用中，建议在起动发动机之前加热流体（如在油箱内），然后在受限的速度下运行发动机。

（12）壳体压力 在正常工作条件下，额定壳体压力必须不能被超过。在冷起动时壳体压力必须被保持在低于最大间歇壳体压力，根据此来决定泄漏油管的尺寸。

（13）外部轴封压力 在某些应用中，输入轴密封（轴封）可能受到外部压力。轴封设计可承受的外部压力一般高于壳体压力一个数值（如0.04MPa）。壳体压力的限制也必须跟随外部压力以确保轴封不损坏。