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液压泵和液压马达流量脉动产生的机理及设计依据

  • 来源:榆次锋特行液压
  • 作者:榆次锋特行液压
  • 时间:2016-01-20 10:16
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    流量脉动的机理
 
    液压泵和液压马达在吸油和压油过程中,在转子或齿轮角度变化的瞬时流量是不均匀的,在液压泵和液压马达连续转动时,每转中各瞬时的流量按同一规律重复变化,产生的这种现象称为流量脉动。即液压泵或液压马达在设计时就不可避免的存在流量脉动。
 
    1、由于液压泵是由一系列的机械部件组成,运动的机械部件在容积发生变化或相互碰撞时会发生一定的自激振动,这些振动会成为流量脉动源和噪声源。
 
    2、液压泵机械部件制造加工的精度偏差也会对流量脉动产生影响,容积式液压泵或马达在吸油排油过程中,其密闭容积腔由于制造偏差因素会加速瞬时流量不均匀状态,而且会造成每转的瞬时流量规律变化的不同一性。
 
    3、在设计分析液压系统时,通常把液压油看成不可压缩流体,而实际工作油液的压缩性是不容忽视的。油液具有一定压缩性,尤如液体弹簧储存和释放能量,对流体的压力脉动常常起着推波助澜之作用。下图是实际流体和理想流体的流量脉动曲线图(虚线为实际流体,实线为理想流体)。
实际流体和理想流体的流量脉动曲线图
    流量脉动的危害
 
    1、流量脉动会引起压力脉动,将导致工作执行装置的输出会瞬时变化,直线运动的部件会发生输出力及运动速度的瞬时变化,回转部件则会产生输出扭矩及角速度的瞬时变化,如果管道或元件的刚度大、振动阻力大且无缺陷时,压力脉动将逐渐衰减趋于稳定的压力流。而当脉动流体的压力振荡频率与元件或系统的固有频率一致或接近时,将会出现振幅不稳定的共振现象,使系统无法工作,甚至使元件遭到破坏。因此在精密的液压传动系统中要尽量减小流量脉动。
 
    2、流量脉动必然引起转速脉动,转速脉动影响最低稳定速,如果转速脉动率过大,会引起“爬行”现象。
 
    流量不均匀系数的计算分析
 
    液压系统工作质量的好坏与泵或马达的瞬时流量有直接关系,如果瞬时流量脉动大,不仅使工作端元件的平稳性、均匀性变差,而且使管道,阀门乃至整个系统振动,发出很强的噪声,这对轴和轴承的强度,对管接头和密封都有破坏性影响。因此必须对泵的瞬时流量进行分析,找出影响流量脉动的因素,作为设计选型的参考依据。
 
    为了评价瞬时流量的品质,一般用流量不均匀系数来衡量。
   
    轴向柱塞泵无论采用奇数个柱塞还是偶数个柱塞,流量的曲线都能相互搭接。奇数个柱塞波峰较远,搭接处的瞬时流量相互叠加,和波峰平齐,产生波动小。偶数个柱塞波峰较近,形成更大的脉冲,流量更不均匀。
 
    奇数个柱塞的流量脉动系数大大低于偶数个柱塞的流量脉动系数,这也就是为什么大多数柱塞泵采用奇数个柱塞的原因。
 
    (1)、负载压力和转速相同时,斜盘倾角越大,流量脉动越大,流量脉动率也越大。
 
    (2)、在转速相同的情况下,流量平均值基本上是恒定的;
 
    (3)、泵每转动一周就发生2z次流量脉动。表明对同一柱塞而言,无论吸油过程还是压油过程都会发生流量脉动;
 
    (4)、泵流量增大时,流量脉动增大,压力脉动也随之增大。
 
    通过本文描述可以知道,液压泵或液压马达都不同程度地存在流量脉动,通过对内部参数的优化可以降低流量不均匀系数。在选用液压泵或液压马达时,如果系统对稳定性要求较高,流量脉动是必须考虑的因素。柱塞泵的不均匀系数小于齿轮泵,说明柱塞泵的流量脉动小于齿轮泵。而摆线液压马达的流量脉动较小,可以应用在一些要求较高的低速大扭矩的场合。

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