静液传动系统机械效率试验研究

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1、70液压与气动2006年第11期静液传动系统机械效率试验研究路华鹏,马彪,李和言,陈漫ExperimentStudyonMechanicalEfficiencyofHydrostaticTransmissionLUHua2peng,MABiao,LIHe2yan,CHENMan(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京100081)摘要:静液传动系统的机械效率同容积效率一样,也是衡量其性能的一项重要指标,是影响其在高速军用车辆上广泛应用的瓶颈。静液传动系统的机械效率主要受工作转速、工作压力和油温的影响。文章通过试验,对这3个影响因素进行了验证;并利用试验数据对系统结构参数进行了确定和修正,后

2、根据修正公式来计算静液传动系统的机械效率,并与试验结果进行了对比。对比结果表明,完全可以采用该文所修正的机械效率公式来计算静液传动系统的容积效率,由此为静液传动系统容积效率的建模及系统控制提供了参考,对静液传动系统在高速军用车辆上的应用将有一定帮助。关键词:静液传动系统;机械效率;试验研究中图分类号:U463.22文献标识码:B文章编号:100024858(2006)11200702030引言Δp·qMt=(1)静液传动系统的效率对于高速军用车辆的性能有2π重要影响,是影响其在高速军用车辆上应用的瓶式中MT———泵或马达的理论转矩颈[1]。弄清静液传动系统效率的影响因素并对其进Δp———

3、泵或马达的工作压力行准确的建模,是对静液传动系统进行准确控制的前q———泵或马达的排量提,是实现静液传动车辆动力传动系统整体优化匹配当计及摩擦转矩ΔM时,泵和马达的实际转矩分及控制的基础。别为:近年来,静液传动系统在工程机械以及部分军用Mp=Mtp+ΔMp(2)车辆上已广泛应用,工程机械领域也已经对其与发动MM=MtM-ΔMM(3)机和负载的匹配开展了一些探索并得到了部分应式中Mp、MM———泵、马达的实际转矩[2～4]用。但在军用车辆领域,这方面的研究还很少,Mtp、MtM———泵、马达的理论转矩尤其是静液传动系统作为车辆主传动与发动机和外界ΔMp、ΔMM———泵、马达的摩擦转矩负载的

4、匹配研究更少。为探索这方面的研究,静液传从而,泵和马达的机械效率分别为:动系统的效率研究作为基础性也是关键一环,都值得Mtp1深入而且准确的分析。静液传动系统的效率分为容积ηmp==(4)MpΔMp效率和机械效率两种,文献[5]对静液传动系统的容积1+Mtp效率进行了试验研究,本文将对静液传动系统的机械MMΔMM效率进行试验研究。ηmM==1-(5)MtMMtM为研究静液传动系统的机械效率,文中通过对由式中ηmp、ηmM分别为泵、马达的机械效率。同种结构的轴向柱塞变量泵和轴向柱塞定量马达组成摩擦转矩ΔM分为滑靴与斜盘、柱塞与缸体之间的闭式系统进行了机械效率试验研究,为静液传动系统机械效率

5、的建模及系统控制提供了参考,对静液传收稿日期:2006204215动系统在高速军用车辆上的应用有一定帮助。基金项目:国家高新工程项目(W00531)[6～9]1理论分析作者简介:路华鹏(1979—),男,山东淄博人,在读博士生,主液压泵和马达轴上的理论转矩:要从事静液传动及其控制方面的研究工作。2006年第11期液压与气动71的油液滑动摩擦转矩ΔM1和轴承摩擦转矩ΔM2两种。油液滑动摩擦转矩ΔM1与油液的动力黏度、工作转速、排量成正比,有:CdμnqΔM1=(6)2π式中Cd———黏阻系数,与泵、马达的结构有关图1油液黏度随油温变化曲线图μ———油液的动力黏度定的情况下,影响静液传动系统

6、的容积效率的三大因n———泵或马达的工作转速。素:工作转速、工作压力、油液温度。以下将通过试验轴承摩擦转矩ΔM2与工作压力、排量成正比,有:来确定泵马达的结构参数Cd、Cf,为静液传动系统的CfqΔpΔM2=(7)建模及控制打基础。2π试验台原理如图2所示,采用均为100mL/r排量式中Cf为摩擦系数,与泵、马达的结构有关。的同种结构的轴向柱塞变量泵和轴向柱塞定量马达组摩擦转矩ΔM为:成静液驱动系统。发动机1为动力源,通过增速箱2qΔM=ΔM1+ΔM2=Cdμn+CfΔp(8)以获得泵所需的高工作转速,并通过转矩转速传感器2π把公式(8)代入公式(4)和(5),从而,泵和马达的3、7来检

7、测泵输入以及马达输出的转矩、转速,静液传机械效率分别为:动系统输出端通过液压加载系统8获得系统负载工作1压力,系统工作压力通过压力传感器5、6来检测,而工ηmp=(9)μnp作油温的检测是通过温度传感器在静液传动系统的回1+Cd+CfΔp油油路来检测,图中未标出。μnMηmM=1-Cd-Cf(10)Δp式中np、nM分别为泵、马达的工作转速。由式(9)、(10)可知,影响泵、马达机械效率的主要因素为工作转速、工作压力、油液温度以及泵