轴向柱塞泵的性能参数

创建于05.17

轴向柱塞泵的性能参数

轴向活塞泵的主要性能包括压力、排量、速度、效率和使用寿命。主要结构参数包括柱塞直径、柱塞数量、斜盘角度等。

(l) 各种液压泵的压力，柱塞泵可以达到最高的工作压力。直轴和斜轴柱塞泵的压力一般达到40 ~ 48MPa，一些军用产品甚至达到60MPa；旋转斜盘柱塞泵的最大压力达到100MPa。

(2) 轴向柱塞泵的排量主要取决于柱塞的直径、柱塞的有效行程、斜盘的倾斜角度（传动轴与缸轴之间的角度）以及每个工作循环中每个柱塞的动作次数。

柱塞泵位移的一般计算公式是

V=Kπ/4d2hZ×10-3 (mL/r)                 (4-1)

每个工作周期中每个活塞的动作次数 K;

D -- 活塞直径，毫米；

H -- 活塞的有效行程，毫米；

Z -- 活塞的数量。

轴向活塞泵的排量计算公式如下面的表所示。

轴向柱塞泵排量的计算公式

类型	排量（mL/r）计算式	说明
直轴式柱塞泵	V=π/4d2ZDtanγ×10-3	d-柱塞直径，mm；Z-柱塞数；D-柱塞分布圆直径，mm；γ-斜盘倾角，（°）
斜轴式柱塞泵	V=π/4d2ZDsinγ×10-3	d-柱塞直径，mm；Z-柱塞数；D-传动轴驱动盘上连杆球窝的分布圆直径，mm；γ-传动轴与缸体轴线之间的夹角，（°）

普通直轴活塞泵的排量范围为 1.5 ~ 1500ml / R；倾斜轴活塞泵的排量范围为 5 ~ 2500ml / R；斜盘活塞泵的排量范围为 2.5 ~ 100ml / R。

(3) 旋转活塞泵的允许转速非常高，具体值因排量规格而异。例如，小排量泵的转速可以超过10000 R / min，中排量泵的转速为3000 ~ 5000 R / min，而大型重型系列直轴泵在预加载条件下的转速可以达到2000 R / min以上。

(4) 在所有已知的液压泵中，柱塞泵的工作容积具有完全连续的密封线（表面），因此可以实现最高的容积效率。由于运动副之间良好的润滑条件，其机械效率已达到非常高的水平。目前，40 MPa重型系列轴向活塞泵在额定工作点附近的容积效率和机械效率均超过95%，最高总效率为91% ~ 93%。由于倾斜轴活塞泵的缸体摆动角度可以更大，工作容积中的“死容积”相对较小，并且滑靴静压轴承没有泄漏项。此外，缸体和柱塞的应力条件更好，其容积效率和机械效率将高于同等级的直轴活塞泵。

由于泄漏和摩擦，通过将容积效率和机械效率相乘得到的总效率曲线随着压力和速度的增加呈现出先增加后减少的趋势。由于可变排量机构的支撑刚度的影响，可变排量泵的效率始终略低于恒定排量泵。此外，液压泵的效率与工作介质的特性、质量和温度有很大关系。

图P显示了典型倾斜轴定量活塞泵的总特性效率曲线。

(5) 服务寿命 现代活塞泵主要工作部件的摩擦副一般具有良好的液体润滑层。其中一些是基于科丁静压轴承原理设计的，所有这些都采用高性能材料，并经过精细加工和热处理。因此，在正确的使用条件下（特别是使用适当粘度的工作介质并保持其足够的清洁度），活塞泵易于操作。在额定条件下，服务寿命非常长，例如，对于重型系列轴向活塞泵，可以达到10000 ~ 12000小时以上。一般来说，轴向活塞泵的服务寿命长于径向活塞泵，而旋转缸泵的寿命长于斜盘泵。

(6) 与其他液压泵相比，柱塞泵的流量脉动和噪音更大。活塞泵的流量脉动是噪音的主要原因。在各种活塞泵中，座阀活塞泵的噪音水平最高，而其他活塞泵的噪音几乎相同。柱塞的数量对流量脉动有很大影响，奇数柱塞比偶数柱塞更能减少流量脉动。因此，传统设计标准是将柱塞数量设为奇数，即5、7、9、11等。

(7) 功率密度和成本性能 高压、高速和宽范围的工作包络使柱塞泵能够传递较大的功率值。高压系统中的功率密度可以达到10kW / kg以上，特别作为高压变量泵，具有高性价比，无法被其他类型的泵所替代。然而，由于它是一种非承压壳体元件，单位结构体积的位移值不如齿轮泵和叶片泵大，因此柱塞泵在中低压液压系统和作为定量泵时体积庞大且成本高。

(8) 主要结构参数 Z、D 和 R 是三个相互制约的参数，与结构类型、性能、强度、刚度和可加工性有关。当柱塞数量较大时，轴向活塞泵的位移可以增加，但如果柱塞数量过多，泵的径向尺寸以及整个泵的体积和重量将会增加。为了减少流量脉动，柱塞泵中的柱塞数量应为奇数，通常 z = 5 ~ 9，z = 9 用于通过轴柱塞泵，z = 7 用于非通过轴柱塞泵。

直轴活塞泵的摆盘倾斜角一般为18 °到21 ℃。倾斜轴活塞泵的传动轴与气缸轴之间的角度通常为γ max = 25 °到45 °。

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