【第四章】
静液压驱动功率传输元件的
分类及发展沿革
了解轴向柱塞变量泵
总效率的比较
作为静液压驱动装置输入元件的各品牌斜盘型变量泵的主要结构目前已趋于同质化。
产品性能的优劣更多地取决于其制造品质的高低，而较少受制于结构设计，虽然结构设计上也有一些足以决定成败的细节。
让我们继续一起研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第四章第八节：
不同结构类型的静液压动力传输元件的综合比较，了解轴向柱塞变量泵总效率的比较。
几种轴向柱塞变量泵总效率的横向比较
按照与前一部分同样的原则，我们摘取了相关研究人员发表的一篇论文中一幅插图，作为比较同一制造厂商自身的3种不同型式的重系列轴向柱塞变量元件在泵工况时的总效率的依据，见图4-27。
该图所示的效率曲线对应的两种斜轴型元件的最大偏角分别为45°和32°，作为对比的还有一种最大倾角为18°的斜盘型变量泵。
这3种元件估计分别属于Sauer Danfoss公司的ICVD、SMV51和SPV90系列元件或它们的变型。
图中供对比用的变量元件规格的最大排量均约为160 mL/r。
从图4-27中可以看出，运行于不存油的“干”壳体中的最大偏角45°的斜轴型元件的总效率明显高于最大偏角较小的斜轴型元件和常用的斜盘型元件。
即使考虑到大偏角斜轴型元件壳体内充油后附加的搅油损失（约占输入功率的2-2.5%）以及测试时所未计入的补油系统消耗的功率（约3 %），其总效率仍然要高出4-10个百分点，高效区的分布也比较平坦。
在同一制造者同等工艺和质量水平下，这3种元件核心部件的密封状态的区别不会很大。
剩下影响柱塞式元件容积效率的因素主要有两个，第一是的缸筒内“死容积”与有效容积之比，第二是和柱塞系统受力后的机械变形量与其有效行程之比。
柱塞与驱动轴之间的偏角较大、柱塞行程较长长的元件在这两方面都占便宜。
当作为马达运行时，它们在传力构件所受摩擦力的分布方面也较有利。
因此在各种传统结构的柱塞元件中，大偏角斜轴型元件在效率方面的优势是比较明显的的。
而最大偏角为45°的斜轴型元件即使在图4-27所示半排量的测试条件下的实时偏角也有约22°，比同台测试的斜盘型元件的最大斜盘倾角18°还要大了不少。
但是在下面我们会看到，新研发的数控配流元件的效率较之斜轴型元件又有了进一步的，在部分排量时甚至是台阶性的提高。
图4-27 Sauer Danfoss自产的几种轴向柱塞变量泵总效率的对比
测试条件：液压油运动黏度11mm2/s，输入转速1800r/min，元件实时排量为最大排量的50 %
较新的文献中提供的对于斜轴型和斜盘型变量液压马达的测试数据也给出了相似的结果。
无论是在全排量还是在部分排量时，同等压力下斜轴型马达的总效率都明显高于斜盘型的，而且后者受转速的影响较大，高效区较窄（图4-28 ）。
图4-28 斜轴型和斜盘型变量液压马达在不同变排比εm时的效率
数控配流径向柱塞泵与
几种轴向柱塞变量泵总效率的横向比较
图4-29的数据和曲线引另一篇论文。所示信息应该具有比较客观的可比性。
由图中数控配流变量泵、斜轴泵和斜盘泵3条总效率曲线可知，在全排量和五分之一排量时数控配流变量泵的总效率都无可争议地位居榜首，
比后两者分别超出5 – 10个百分点。尤其是在部分排量时，三者的差距更为明显，此时的数控配流变量泵仍能保持90%上下的高效率。
斜轴型元件的降到了80%以下尚可堪用，而斜盘型的则在超过2000r/min的较高转速时勉强高于60%，降低转速后急剧下滑到1000r/min时的不到40%。
考虑到今后采用节能技术的静液压驱动装置中的液压泵可能更多地在恒转速、恒压力工况下运转。
同一来源的图4-30 给出了上述3种变量泵在转速1500r/min，压力30MPa时的总效率随实时排量变化的曲线。
此处数控配流变量泵表现得也十分优秀，实时排量低至约全排量的15%时的总效率仍能超过90%。
图4-29 数控配流变量液压泵与斜轴型和斜盘型柱塞泵总效率随转速变化的对照比较
a) 全排量工况 b) 20%排量工况
测试条件：系统压力30MPa，最大输入功率175kW
图4-30 恒定转速下数控配流变量液压泵与斜轴型和斜盘型柱塞泵总效率随变排比变化的对照比较
测试条件：转速 1500r/min，系统压力30MPa
数控配流变量泵的
主要优点有哪些？
2022/12
注明
以上内容引用或改编自王意先生著作《车辆与行走机械的静液压驱动》化学工业出版社，2014.
原文始发于微信公众号（波克兰液压）：第41课 I 了解轴向柱塞变量泵总效率的比较
原创文章，作者：iHydrostatics静液压，如若转载，请注明出处：https://www.ihydrostatics.com
