作为液压系统工程师，功率匹配和转速匹配是闭式变量柱塞泵选型的核心难点。这两者直接关系到系统能否稳定运行、能耗是否合理，以及设备寿命的长短。

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今天，我们从实际设计角度，结合具体公式、计算案例和常见误区，详细解析功率与转速匹配的关键要点。

1、理论功率计算

闭式变量柱塞泵的理论功率计算公式为：

其中：

P系统：系统最大工作压力（需包含压力波动余量，通常取设计压力的1.1~1.2倍）

Q流量：泵的实际输出流量（需结合容积效率修正）

案例：

某挖掘机液压系统设计压力为300 bar，流量需求为150 L/min，容积效率为92%。

实际流量需求=150L/min÷0.92≈163 L/min

理论功率 =[(300×1.1)×163]/600≈89.5 kW

2、实际功率修正

实际功率需考虑机械效率和系统附加损失：

η 机械 ：泵的机械效率（一般为0.85~0.95）

η 传动：传动效率（直连取0.98，皮带传动取0.95，齿轮箱取0.90~0.93）

案例：

若机械效率为0.9，传动方式为齿轮箱（η=0.92）

实际功率=89.5 / (0.9×0.92) ≈107.8 kW

3、驱动源匹配的实战要点

发动机/电机选型：

驱动源额定功率需≥P实际×1.1（留10%余量）。

瞬态过载能力：工程机械中频繁启停和冲击负载常见，需确保驱动源的短时过载能力（例如柴油发动机可短时超载20%）。

功率-转速曲线匹配：

发动机的功率输出随转速变化，需确保在泵的工作转速范围内，发动机能提供足够功率。

1、额定转速的确定

闭式变量柱塞泵的额定转速由以下公式决定：

但实际需结合以下因素修正：

（1）驱动源转速限制：柴油发动机的经济转速通常为1500~2200 rpm，电机则可能为1500/1800/3000 rpm。

（2）泵的最低允许转速：大多数柱塞泵要求转速≥600 rpm，否则会因润滑不足导致异常磨损。

（3）案例：

某起重机需要流量80 L/min，泵排量为65 cc/rev；

理论转速 = (80×1000) / 65≈1230 rpm

若发动机额定转速为2000rpm，则需通过减速箱调整速比；

速比=发动机转速/泵转速=2000/1230≈1.626

选择标准减速箱速比1.6:1，实际泵转速为1250 rpm。

2、转速匹配的隐性陷阱

（1）低速工况的流量不足：

若系统需要在低转速下运行（如起重机微动操作），需检查泵在低转速时的容积效率。例如某泵在600 rpm时容积效率仅80%，实际流量可能无法满足需求。

（2）转速波动对控制的影响

电液比例控制的泵对转速稳定性敏感。若发动机转速波动±5%，可能导致流量波动±3%，需在控制算法中补偿。

3、传动方式的选择

1、已知条件

系统需求：最大压力350 bar，流量200L/min

发动机：额定功率130kW@2200rpm，最大扭矩650Nm@1600rpm

工作环境：频繁启停，冲击负载常见

2、选型步骤

（1）理论排量计算：

选择标准排量90 cc/rev的泵（如力士乐A4VG90）

（2）功率验证

理论功率= (350×1.1)×200/600≈128.3kW

实际功率（机械效率0.9，直连传动）=128.3/0.9≈142.5kW

矛盾点：发动机额定功率130kW不足！

解决方案：

优化系统设计，降低压力至320 bar

或选择更高效率泵（机械效率≥0.93）

（3）转速-扭矩校验

泵所需扭矩

发动机在2200rpm时扭矩

结论：发动机扭矩不足，需降低转速至1600rpm（此时发动机扭矩650 Nm）或更换更大扭矩发动机。

（4）曲线验证（更直观）

在泵的整个工作转速范围内，绘制发动机/电机的功率-扭矩曲线与泵的需求曲线，确保无交叉点。

• 在同一坐标系中绘制发动机和泵的功率-扭矩曲线。

• 确保泵的需求曲线始终位于发动机曲线的下方，且两者无交叉点。

• 若出现交叉点，说明在某些转速下发动机无法满足泵的需求，需重新选型或调整速比。（实际设计与选型过程中，不太容易实现，所以需要做到有取舍）

比如说：

• 发动机在1600 rpm时扭矩为650 Nm，泵在1600 rpm时需求扭矩为620 Nm → 匹配。

• 发动机在2200 rpm时扭矩为564 Nm，泵在2200 rpm时需求扭矩为619 Nm → 不匹配，需调整。

  
  

误区1：直接按样本参数选型，忽略效率修正 → 实际功率超载

误区2：未考虑低速工况 → 微动操作时流量不足

误区3：忽略传动损耗 → 皮带打滑导致系统效率下降20%

直播课1：S90泵基本特征介绍

0. 整体概况

• 开式系统与闭式系统对比

• 丹佛斯闭式系统基本回路

• 丹佛斯闭式系统液压原理

• S90外观与铭牌
  

1. S90泵技术参数

• 压力（吸油压力，额定压力，最高工作压力，壳体压力）

• 转速（最高转速，最低转速，转速与吸油压力关系）

• 功率（最大功率/角功率）

2. S90泵内部结构

• 旋转组件

• 配流盘

• 变量机构

• 速度传感器

• 冲洗阀

• 补油泵

3.S90泵选型过程

• 变量模块

• 选型细节

  
  

4. S90泵元件与技术细节

• 1）补油溢流阀

* 补油溢流阀的结构

* 冷启动阀

• 2）多功能阀

* 多功能阀的功能

      * 多功能阀的结构

      * 设定注意事项

• 3）响应时间&恢复时间

• 4）集成过滤器

      *过滤器的种类

      *过滤器的要求

5. S90泵独特之处总结

开课时间

02月11号（周二），晚上20:00~21:30

直播课2：S90柱塞泵的变量控制方式（上）

闭式回路原理与各类阀介绍

闭式系统回路元件和控制元件对比

S90控制列表总结

1.S90机械伺服控制MDC

• 机械伺服控制原理和过程

• 机械伺服控制液压原理

• 机械伺服控制曲线

• 机械伺服控制连接

• 机械伺服控制与直接控制对比

1.1 S90机械伺服控制中的中位启动开关

• 中位启动开关的原理和结构

1.2 S90机械伺服控制中的快速回中开关

• 液压比例控制原理和过程

• 快速回中机构的原理和结构

• 快速回中机构的实现方式对比

• Automation studio展示MDC控制完整过程

2.S90液压比例控制

• 液压比例控制原理和过程

• 液压比例控制液压原理

• 液压比例控制曲线

• 液压比例控制连接

3.S90电控比例控制

• 电控比例控制原理和过程

• 电控比例控制液压原理

• 电控比例控制曲线

• 电控比例控制连接

3.1 S90电控比例控制手动越权

• 电控比例控制手动越权原理和过程

• 电控比例控制手动越权液压原理

• 电控比例控制手动越权注意事项

直播课3：S90柱塞泵的变量控制方式（下）

闭式回路原理与各类阀介绍

S90控制列表

冲洗流量的确定

4. S90电控三点控制压力切断

• 电控三点控制原理和过程

• 电控三点控制液压原理

• 电控三点控制曲线

• 电控三点控制连接

5. S90无反馈电比例控制

• 无反馈电比例控制原理和过程

• 无反馈电比例控制液压原理

• 无反馈电比例控制曲线

• 无反馈电比例控制连接

   

6. S90闭式系统功能阀调节总结

• 补油溢流阀调节方式与注意

• 压力限制阀调节方式与注意

• 液压中位调节方式与注意

• 最大排量调节方式与注意

7. S90闭式系统常见故障总结

• 中位不准

• 温度过高

• 单方向或双方向无动作

• 马达扭矩或转速不足

• 系统振动或噪音

• 系统反应迟钝

S90泵应用介绍

原文始发于微信公众号（液压贼船）：闭式变量柱塞泵选型实操指南：功率匹配与转速匹配计算