澄清液压传动的一个模糊概念——内泄漏对液压马达的影响分析.pdf

2 0 0 9年第2期 液压与气动 5 9 澄清液压传 动 的一个模糊概念 一 内泄漏对 液压 马达 的影 响分析 赵 家文 Cl a ri f y i n g a Va g u e Co n c e p t o f Hy d r a u l i c T r a n s mi s s i o n An a L l y s i s t h e I mp a c t o f L e a k a g e o n t h e Hy d r a u l i c Mo t o r s Z HAO J i a w e n 南京工业职业技术学院 机械工程系，江苏 南京2 1 0 0 4 6 摘要 文章通过内泄漏对液压马达的影响分析， 对液压传动文献中长期存在的关于内泄漏使液压马达 的实际流量大于理论流量 ， 以及 实际输入功率大于理论输入功率的模糊概念进行了澄清 ， 明确指出内泄漏影 响液压马达的实际输 出转速， 并重新定义了液压马达的容积效率。 关键词 液压马达；实际流量 ； 理论流量 ； 容积效率 ；内泄漏 ； 转速 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 48 5 8 2 0 0 9 0 2 - 0 0 5 9 - 0 2 0 前 言 液压马达是液压系统中的能量转换元件， 它将输 入的油液压力能转换成输 出的机械能 ， 驱动负载实现 旋转运动。液压马达在实现能量的转换过程中， 存在 机械损失和容积损失 ， 其 中的容积损失是 由于液压 马 达的内部泄漏 以下简称内泄漏 所引起的。在包括 液压工程手册在内的许多液压传动文献中， 关于内泄 漏对液压马达产生的影响以及 由此产生的容积效率的 阐述存在模糊概念。本文通过对液压马达内泄漏的分 析 ， 指出原有阐述 中存在的问题 ， 并重新定义液压马达 的容积效率， 从而澄清关于这方面的模糊概念。 1 关于内泄漏对液压马达的影响及容积效率的传统 阐述 在液压系统中， 液压马达是执行元件 ， 它将输入 的 具有一定压力和流量的油液压力能转换成输出的具有 一 定转矩的机械能 ， 驱动工作机构实现旋转运动。根 据传统 阐述 在不考虑 内泄漏的情况下 ， 液压马达的理 论输入流量 以下简称理论流量 Q 为 Q L V 1 式中n 液压马达的实际转速 液压马达的排量 由于有内泄漏， 为了保证液压马达的实际转速达 到预定要求， 则输人马达的实际输入流量 亦有文献 称有效流量， 以下简称实际流量 Q 为 Q s - 2 式中 叩 为液压马达的容积效率 。 液压马达的容积效率 卵 定义为理论流量 Q 与 实际流量 Q 之比值 v Q t - 9 3 3 v ■ j 根据式 3 可得出结论 实际流量大于理论流量。 Q s Q A Q 4 式中 ,a Q为液压马达的内泄漏量。 根据式 4 可进一步得 出液压马达 的实际输入功 率大于理论输入功率的结论 。 2 实际流量不可能大于理论流量 按照传统阐述， 若实际流量大于理论流量的结论 成立 ， 则只有两种可能 实际流量 Q 因液压马达的内 泄漏而变大； 或理论流量 Q 因液压马达的内泄漏而 变小。下面对这两种可能性进行分析。 流人液压马达的油液来 自于液压系统 。液压马达 的实际流量是指在一定压力和温度的情况下， 进入马 达的流量， 其大小取决于液压系统中的流量控制元件。 当流量控制元件调节好 以后 ， 只要压力和温度不变 ， 即 收稿 日期 2 0 0 8 8 1 1 作者简介 赵家文 1 9 5 6 一 ， 男， 江苏南京人， 副教授， 工程 师， 学士 ， 主要从事液压传动技术方面的科研和教学工作。 液压与气动 2 0 0 9年第2期 负载和外部环境不变 ， 系统输人马达的流量就随之 固 定 ， 不会也无法因液压马达的内泄漏而增加实际流量。 所以， 实际流量不可能因液压马达的内泄漏而变大。 其次， 液压马达的理论流量取决于排量和理论转 速 而非实际转速 。排量 是指驱动马达旋转一圈 所需输入马达的油液体积 ， 它是一个理论设计参数 ， 与 液压马达的内泄漏无关 ； 而理论转速 。 是理想状态下 无内泄漏时 工作机构的预定转速 ， 亦与内泄漏量无 关。所以， 理论流量也不可能因液压马达 的内部泄漏 而减小。 纵上所述可以确定 内泄漏会使液压 马达的实 际 流量大于理论流量的结论是不成立的。 3 内泄漏对液压马达的影响分析 通过液压 回路中的流量控制元件控制的输入液压 马达的实际流量 Q 进人马达后， 从理论上讲 即不考 虑内泄漏 ， 在该流量液压油的作用下， 液压马达可以 输出预定的转速 理论转速 ． 。所 以， 液压马达的实 际流量 Q 就是液压马达的理论流量 Q ， 其实际输入 功率等于理论输入功率。在这方面液压马达与液压泵 不同。液压泵 由于摩擦阻力 的原因 ， 原动机可以增加 实际输入液压泵的转矩 ， 以克服额外增加的摩擦阻力 ， 从而使液压泵 的实际输 入功率大于理论实 际输入功 率 ， 而液压马达如前所述， 不可能因内泄漏增加其实际 输人流量 ， 所 以其实 际输 入功率就是理论 实际输入 功率。 由于内泄漏的存在， 真正用于驱动液压马达转动的 流量要小于实际流量 ， 可以 将其定义为驱动流量 Q n Q 。 Q 一△ QQ 一 △Q 5 这样 ， 液压马达的实际输出转速为 一A - n 6 一 L 一 L o 式中 △ 为由于内泄漏引起的转速损失。 所以， 液压马达的内泄漏影响的是其输出转速， 使 实际输出转速 n小于理论输 出转速 n 结果是内泄漏 使液压马达的实际输出功率减小。 据此， 应将液压马达的容积效率定义为 7 所以， 液压马达的总效率为 叼 M 8 仉 ‰ m l 式中 液压马达的实际输出转矩 p 液压马达的输入压力 液压马达的理论输 出转矩 叼 一 液压马达的机械效率 关于液压马达的机械效率在此就不再赘述了。 4结论 通过上述分析 ， 可以得到 3个结论 1 液压马达的实际流量 即理论流量， 所 以其 实 际输入功率等于理论输入功率； 2 液压马达的内泄漏影响马达的实际输 出转速 而非其输入流量， 内泄漏量将使马达的实际输出转速 小于其理论输出转速； 3 液压马达的容积效率应定义为实际转速与理 论转速的比值 。 澄清关于液压马达理论流量与实际流量之间关系 的认识误区， 重新定义液压马达的容积效率 ， 对正确认 识和理解内泄漏对液压马达的影响 ， 区分液压马达与 液压泵在输入功率上的差异， 是非常必要的。 参考文献 [ 1 ] 路甬祥．液压气动技术手册[ M] ．北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 成大先．机械设计手册第 2 0篇液压传动[ M] ．北京 化 学工业出版社， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 雷天觉． 新编液压工程手册[ M] ．北京 北京理工大学出 版社 ， 1 9 9 8 ． [ 4 ] 刘新德．袖珍液压气动手册[ M] ．北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 4 ． [ 5 ] 赵应樾．液压马达[ M] ．上海 上海交通大学出版社， 2 O O O ． [ 6 ] 马恩．液压与气压传动[ M] ． 北京 电子工业出版社， 2 O O 7 ． [ 7 ] 刘延俊．液压与气压传动[ M] ．北京 机械工业出版社 ， 20 o 6． [ 8 ] 李异河 ， 丁问司， 孙海平．液压与气动技术[ M] ．北京 国防工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 9 ] 李笑．液压与气压传动[ M] ． 北京 国防工业出版社， 2 O O 6 ． [ 1 0 ] 李壮云．液压元件与系统[ M] ．北京 机械工业出版社， 声 明 为适应我国信息化建设的需要 ， 扩大作者学术交流渠道， 本刊已 加入 中国学术期刊 光盘版 和“ 中国期刊网” 、 “ 万方数据． 数字化期刊群” 、 “ 台湾中文电子期刊服务． 思博网 C E P S ” 、 “ 中文科技期刊数据库” 、 “ 书生数字期刊” 。其作者文章著作权使用报 酬 即包括印刷版、 光盘版和网络版各种使用方式的报酬 与本刊稿酬一次付清， 本刊不再另付其他报酬。特此声明。 本刊编辑部