液压泵的关键性能指标主要包括工作压力、运行转速、排量与流量参数以及功率与效率等方面。本篇内容将重点探讨液压泵的工作压力与运行转速这两个核心参数。
1、工作压力
①实际工作压力p 指液压泵在实际运行过程中输出的压力值。在运行过程中,液压泵的工作压力通常呈现两种变化模式:一是随负载变化而动态调整(压力自适应特性)(如图1所示),即负载增大时压力随之升高,负载减小时压力相应降低;二是通过压力控制阀或恒压泵将压力稳定在预设的特定值或多个值上(单级或多级调压模式)(如图2和图3所示)。对于比例压力控制系统,泵的压力会根据比例压力控制阀输入信号(如电流)的变化而实时调整(如图4所示)。
液压泵压力随负载动态调整的特性
②额定压力Pn 指在标准工作条件下,依据试验规范能够持续运行的最高压力值,也称为公称压力。该参数受到泵自身结构强度与泄漏等因素的限制,超过此值即构成过载状态。
③最高允许压力pmax 依据试验规范,允许液压泵在额定压力之上短暂运行的最高压力值。
④压力差△p 指液压泵排油口与吸油口之间的压力差值。由于泵进口压力通常较低,接近于零,因此在许多实际应用中可近似以出口工作压力p代替压力差值进行计算。
我国液压系统及元件所采用的压力计量单位(包括工作压力、额定压力、最高压力等)均以帕斯卡(Pa,即牛顿每平方米)为法定单位,当压力数值较大时,则采用兆帕(MPa,即百万帕斯卡)进行表示(1MPa=10^6 Pa)。压力值应符合GB/T 2346-2003标准中规定的压力系列(详见表1)。
表1
我国历史上曾使用过多种压力计量单位,如公斤力/厘米²(kgf/cm²)、巴(bar)、工程大气压、水柱高度或汞柱高度等;而美国则长期采用英制单位磅力/英寸²(lbf/in²)。为了促进国际技术交流与设备引进,现列出这些压力单位之间的换算关系:
1kgf/cm²≈1 bar=10^5 Pa 1标准大气压=1.01325×10^5 MPa=10.33米水柱高=760毫米汞柱高 1工程大气压=1 kgf/cm²=98066.5 Pa 1 lbf/in²=6894.757293 Pa=0.068工程大气压
在工程实践中,通常将压力划分为若干等级(详见表2),以便于液压泵、液压马达等液压元件以及整个液压系统的设计、制造和运行管理。
表2
2、运行转速
①额定转速nn 指在额定压力条件下,液压泵能够长期稳定运行的最高转速值。
②最高转速nmax 指在额定压力条件下,允许液压泵短暂超速运行的最高转速值。
③最低转速nmin 指液压泵能够正常运行的最低转速值。
液压泵的转速参数(包括额定转速、最高转速、最低转速等)通常以转每分钟(r/min)作为法定计量单位。在某些情况下,也会采用角速度w(单位为弧度每秒rad/s)来表示泵的转速,且两者之间的换算关系为[1r/min=(π/30)rad/s]。