【第四章】

静液压驱动主要

液压元件的特点

静液压驱动技术的成长，在很大程度上得益于柱塞式变量泵和马达的技术进步；

而静液压驱动装置应用范围的扩大，又反过来促进了柱塞式液压元件自身性能的提高。

与其它类型的液压泵和液压马达比较，柱塞式液压泵和液压马达的主要优点是：

通过以机械方式改变柱塞的行程，能够较方便地连续调节排量大小和流量方向；

主要零部件的承载和密封方式均比较有利，润滑和冷却条件良好，可达到较长的使用寿命；

主要缺点：

零部件数量多，结构复杂，造价贵

对工作介质（液压油）的性能指标和洁净度的要求较其他类型的液压泵和马达更为苛刻。

出于成本的原因，一些小功率机械和辅助设备的静液压驱动装置采用了齿轮泵和齿轮液压马达，其中主要是以摆线齿轮液压马达作为输出元件。

当然也有一些实例使用了既轻巧又便宜的多联齿轮泵组代替单个的变量柱塞泵作为输入端元件并获得了成功。

齿轮泵本身没有无级变量的能力，工作压力和寿命也比较低，只有在装用转速可调、转向可逆的电动机作为原动机时才可能被应用于中小功率的无级变速驱动装置中。

在允许采用有级变量的应用场合，一个可行方案是由几个齿轮泵并联构成液压油源，通过阀组的切换选择实时供油的泵的数量，并将不工作的泵的油口短接卸载。

不过市售的齿轮泵绝大多数都是供开式回路系统使用的，进出油口不对称。开式的多联齿轮泵系统在小型和微型液压挖掘机上应用较多。

在静液压驱动装置的闭式回路系统中则只能用渐开线齿轮液压马达变通作为液压泵使用。

而一般齿轮液压马达的径向和轴向间隙补偿不如同级齿轮泵那样周到，容积效率上会打一些折扣，所以这种方式作为功率较大的主驱动系统并不合适。

但可用于一些短时工作的辅助驱动装置中，如某些收获机械的转向轮驱动、某些市政施工和公路养护车辆的特低速“爬行挡”驱动等。

在各种已知的各种液压泵中，所能达到的工作压力以柱塞泵为最高。

工业设备中用于压力机、材料试验机和诸如消防破拆专用工具等装用的座阀配流式柱塞泵的最高压力已逾 160 MPa。

广泛应用于静液压驱动装置的重系列斜盘型和斜轴型泵也普遍达到了40 – 48 MPa，某些军用产品更是高达56 – 60 MPa。

液压工程中不同用途的柱塞泵的排量范围分布极广，从小于 0.1直到大于 3000 mL/r者皆有之。

除了大中规格的座阀配流式泵许用转速较低以外，其它型式的柱塞泵和马达的许用转速均很高：

小排量的可超过10000 r/min, 中等排量（q = 10 – 160 mL/r）的为 3000 – 5000 r/min，排量 300 mL/r左右的大规格重系列斜盘型或斜轴型变量泵和马达在低压侧有适当预压的条件下，转速亦可达 2000 r/min 以上。由此可得到很高的峰值功率密度。

在各种容积式液压元件中，只有带圆柱面和球面柱塞的柱塞泵和马达的工作容积具有完全连续不带拐点的密封线或密封面，并因此能达到最高的容积效率。

又由于各运动副之间的受力和润滑条件良好，它们的机械效率也已达到了很高的水平。

目前 42 MPa 压力级重系列柱塞泵和马达在额定工况点附近的容积效率和机械效率均超过 95%，最高总效率高达 92 – 96%。

静液压驱动装置用柱塞式变量泵和马达的调节响应时间（排量从零调到最大值或反向调节所需要的时间）依规格不同为 0.05 – 0.15 s , 已能适应行走机械的调节和控制的要求。

这使它成为机电一体化的移动设备的良好功率传输元件和执行元件。

现代柱塞式液压元件的主要工作部件的摩擦副之间一般均有良好的液体润滑层，有的还基于静压轴承的原理设计，选用的又都是高性能的材料并经过精细加工和热处理。

因此在采用了适当的运动黏度的工作液并保持其足够的洁净度等正确的使用条件下，柱塞泵的寿命是相当长的，对于重系列轴向柱塞泵可达 5000 – 8000 h 以上。

该寿命主要取决于泵内那些承受赫兹接触应力的部件（如滚动轴承、“点接触”的柱塞头部等）的疲劳强度。

多数柱塞泵特别是座阀配流式的柱塞泵也能适应使用非矿物油基的工作液，当然此时一般均须相应地降低许用压力和转速，而且最好是用矿物油脂对主要的轴承进行单独的润滑。

然而当工作液受到污染时，柱塞泵和马达中的精密配合偶件（配流副、滑履和柱塞 – 缸筒副等）即会被迅速磨损。常用的配流装置抗气蚀能力也较差。

在这些不利条件下使用的柱塞式元件的寿命将可能显著低于对污染和气蚀敏感度均较低的齿轮式等其他类型的液压元件。

目前正在开展的利用陶瓷材料制造柱塞泵的滑动摩擦副零件或在它们的工作表面制成硬化膜的研究，将有助于提高相关部件的抗污染和抗气蚀性能。