工程實(shí)用計(jì)算公式

為了便于液壓泵的選擇、使用與維護(hù)，下表給出了工程上常用的液壓泵計(jì)算公式。

工程上常用的液壓泵計(jì)算公式

    特性曲線

    液壓泵的特性曲線包括一般特性曲線、全特性曲線和無(wú)因次特性曲線。了解這些特性曲線，有利于液壓泵的分析、研制、使用與維護(hù)工作的進(jìn)行。

    (1) 一般特性曲線液壓泵一般特性曲線是實(shí)際流量q、輸入功率P_i、容積效率η_v、機(jī)械效率η_m、總效率η等性能參數(shù)與工作壓力戶之間的關(guān)系曲線。這種性能曲線是對(duì)應(yīng)一定品種的工作介質(zhì)，在某個(gè)轉(zhuǎn)速和某一溫度下通過(guò)試驗(yàn)得出的，如圖K所示。由圖可見(jiàn)：

    ①在不同的工作壓力下液壓泵的這些參數(shù)值都是不同的。

    ②泵的容積效率η_v，（或?qū)嶋H流量q）隨工作壓力p增大而減小。因?yàn)楣ぷ鲏毫等于零時(shí)，理論輸出功率為零，相應(yīng)的機(jī)械效率為零，當(dāng)壓力升高后，zui初機(jī)械效率η_m。迅速上升，而后變緩，所以總效率始于零，且有一個(gè)zui高點(diǎn)，液壓泵應(yīng)工作在此點(diǎn)附近。

    (2)全特性曲線  為了揭示某種液壓泵在整個(gè)允許工作的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的全特性，常用泵的全特性（通用特性）曲線表示。如圖L所示，通常曲線的橫坐標(biāo)用壓力p（或壓力相對(duì)值p/p_max）表示；縱坐標(biāo)一側(cè)表示流量q（或流量相對(duì)值q/q_max），另一側(cè)表示轉(zhuǎn)速n（或轉(zhuǎn)速相對(duì)值n/n_max）。在圖中要繪出等效率曲線η_i、等功率曲線P_ii以及等容積效率曲線η_vi等。

通用特性曲線的繪制方法是，分別在i個(gè)不同工作轉(zhuǎn)速n_i下，作出i個(gè)如圖K所示的特性曲線，然后找出每張圖中的等功率點(diǎn)和等效率點(diǎn)，繪入圖L中即得。

    (3)無(wú)因次特性曲線流量與容積效率、轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率、功率與總效率等這些液壓泵的基本特性與泵的壓差△p、介質(zhì)黏度μ（動(dòng)力黏度）和轉(zhuǎn)速n等運(yùn)行工況參數(shù)有關(guān)，如果它們之中的任何一個(gè)發(fā)生變化，都將引起泵的流量、轉(zhuǎn)矩、功率和效率等特性曲線的變化，故特性曲線數(shù)不勝數(shù)。

    為了便于采用流體動(dòng)力學(xué)的相似理論對(duì)液壓泵進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)，有時(shí)要用到泵的無(wú)因次特性曲線。這種特性曲線反映了上述泵的基本特性參數(shù)與無(wú)因次變量（△p/μn）之間的關(guān)系，可以代表上述數(shù)不勝數(shù)的特性曲線。作為示例，此處僅給出液壓泵的無(wú)因次效率特性曲線（圖M）。由圖M容易看出液壓泵的容積效率η_v隨泵的壓力差△p的增大而減小，隨油液動(dòng)力黏度μ及轉(zhuǎn)速n的增大而增大；機(jī)械效率η_m隨壓力差△p的增大而增大，隨油液黏度μ及轉(zhuǎn)速n的增大而減小。為了使液壓泵能夠在下運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)特別注意正確選擇和使用泵的工況條件。

   排量與流量

    ①排量v  液壓泵的傳動(dòng)主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)（或一弧度），由其密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得到的排出液體的體積，稱為液壓泵的排量，亦即在無(wú)泄漏的情況下，泵軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能排出的液體體積。排量的法定計(jì)量單位為m³/r（立方米每轉(zhuǎn)），工程實(shí)踐中的常用單位為mL/r（毫升每轉(zhuǎn)）(1mL/r=lOOOmm³/r，1m³/r=10⁶ mL/r)。

GB/T 2347-1980規(guī)定了液壓泵及液壓馬達(dá)公稱排量系列（下表）。

                       液壓泵及液壓馬達(dá)公稱排量系列                 mL·r^-1

    ②理論流量q_t  液壓泵在單位時(shí)間內(nèi)由其密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得到的排出的液體體積，亦即在無(wú)泄漏的情況下單位時(shí)間內(nèi)所能排出的液體體積，稱為液壓泵的理論流量，一般是指不計(jì)液壓泵輸出的液體的脈動(dòng)性的平均理論流量。在工程實(shí)際中，常把零壓差下泵的流量視為理論流量。

    流量（理論流量、瞬時(shí)流量、平均流量、實(shí)際流量和泄漏流量等）的法定計(jì)量單位為m³/s（立方米每秒）。工程實(shí)際中的常用單位為L(zhǎng)/min（升每分）(1L/min= 10⁶ mm³/min， 1m³/s =60000L/min)。

    液壓泵理論流量q_t與泵的排量V之間的關(guān)系如下：

                         q_t=(V_n/60)×l0^-6 (m³/s)                  (1-1)

式中 V——液壓泵的排量，mL/r；

n——液壓泵的轉(zhuǎn)速，r/min。

    ③瞬時(shí)流量q_inst  泵在每一瞬時(shí)的流量稱為液壓泵的瞬時(shí)流量，一般指瞬時(shí)理論（幾何）流量，該流量具有一定的脈動(dòng)性。

    ④平均流量q_av  按平均時(shí)間計(jì)算出的流量稱為液壓泵的平均流量。

    ⑤額定流量q_n  液壓泵在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓泵必須保證的輸出流量。

    ⑥實(shí)際流量q  液壓泵工作時(shí)實(shí)際排出的流量，稱為液壓泵的實(shí)際流量。

    由于液壓泵工作時(shí)存在泄漏及液體受到壓縮等因素而損失部分流量，因此液壓泵的額定流量q_n和實(shí)際流量q都小于泵的理論流量q_t。

    實(shí)際流量q可表示為

                              q=q_t-q₁=V_n-k₁△p                   (1-2)

式中  q₁——液壓泵向外部或低壓腔的泄漏及壓縮等原因而損失的流量；

      k₁——泵的泄漏系數(shù)；

     △p——泵的壓力差，當(dāng)泵的進(jìn)口（表壓力或相對(duì)壓力）壓力近似為零時(shí)，可用泵的出口工作壓力p來(lái)代替，下同。

    其余符號(hào)意義同前。

    由式(1-2)可知，q₁和q都與泵的工作壓力p有關(guān)，工作壓力增大時(shí)，損失流量q₁增大，而實(shí)際輸出的流量q減小。

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