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1、2003年第12期液压与气动43柱塞泵效率特性的分析和研究12薛晓虎,杜金凤AnalysisandStudyontheEfficiencyCharacteristicsofPistonPumps12XueXiao-hu,DuJin-feng(11石油大学(北京)机电工程学院,北京102249;21郑州煤机集团有限公司技术中心,河南郑州450007)摘要:提出了综合考虑工作压力、温度及混入空气量诸因素影响时柱塞泵容积效率的数学模型,绘出了柱塞泵容积效率和泄漏量的影响系数随压力、温度及混入空气量诸因素而变化的曲线,并对其作了定性分析。关键词:容积效
2、率;泄漏;影响系数;峰值中图分类号:TH13715文献标识码:B文章编号:1000-4858(2003)12-0043-04柱塞泵是常用的液压元件之一,它是依靠柱塞在式中CST)))紊流泄漏系数3缸体内作往复运动,使密闭工作腔的体积发生变化而Q)))液压油的密度,kg/m实现吸油和压油作业的,由于柱塞与缸体内孔属于轴因此,柱塞泵的容积效率为:孔配合,密封性好,泄漏小,容积效率高,因此,广泛使$Q$QGV=1-=1-QthnV用于冶金、超硬材料合成等压力、温度较高的行业。关于其效率特性一直是人们研究的重点之一。然而,在$p2$p/Q1/2=1-C
3、SV+CSTV(4)2PLnn研究其效率特性时,大多将液压油视为不可压缩,忽略式中n)))柱塞泵的转速,r/min油液的黏度和密度的变化,并且不考虑混入空气的影2容积效率的影响因素分析响,实质上,当温度、压力较高时,这些因素的影响比较式(4)为不考虑液压油的黏度、密度变化,并忽略显著,甚至对效率产生较大的影响,本文将重点讨论温油液的压缩性和混入空气量影响时柱塞泵容积效率的度、压力及混入空气量对容积效率的影响。表达式。在工程实际中,油液的黏度和密度在压力较1柱塞泵的容积效率高、温度较高时都会发生变化,同时还由于柱塞泵工作对于柱塞泵,产生泄漏的地方
4、,是缸体和配流盘或中不可避免地会有空气混入。综合考虑这些因素的影配流轴之间以及柱塞和缸孔之间的间隙处,根据液压响,泄漏量可能发生较大的变化,进而对容积效率产生流体力学的理论,可以导出其泄漏流量的表达式:显著的影响,下面分别讨论。V$p$Q=CSV(1)2PL211液压油的动力黏度及影响因素分析$p=p1-p2(2)在一般情况(p<15MPa)下,压力对液压油动力黏度的影响较小。对大多数流体而言,随着液压油所受式中CSV)))层流泄漏系数3压力的增加,分子间距减小,而分子间作用力增大,因V)))泵的理论排量,m/rad2而黏度增加。当压力p>20
5、MPa时,液压油的动力黏L)))液压油的动力黏度,N#s/m2度随着压力的变化而渐趋显著,压力持续增加,黏度的$p)))缝隙两侧的压差,N/m2变化率也随之增加。当压力增至数个GPa时,黏度的p1)))缝隙高压侧的压力,N/m变化可达几个数量级。因此在工作压力较高时,必须2p2)))缝隙低压侧的压力,N/m考虑压力对黏度的影响,压力与黏度的关系,长期以若考虑紊流引起的泄漏损失时,总的泄漏量可表示为:收稿日期:2003-06-25V$p2$p3/2作者简介:薛晓虎(1965)),男,河南焦作人,教授级高级工$Q=CSV+CSTV(3)2PLQ程师
6、,博士研究生,主要从事流体工程与设备方面的工作。44液压与气动2003年第12期来,一直是液压工程界关注的焦点之一。中,另一种则以气泡的形式悬浮于液压油中。溶解于温度对液压油的动力黏度有较大的影响,这主要油中的空气对液压油的动力黏度和体积弹性系数几乎是由于液体分子间的性质所决定的。液体的黏度主要不产生影响;以气泡形式存在于液压油中的空气大多取决于分子间的内聚力,温度升高时,其内聚力减小,以直径0125~015mm的小泡分散于其中,对液压油的致使其黏度随温度的升高而降低。关于液压油的黏温动力黏度和压缩性产生很大的影响。特性,人们已做了大量的研究,
7、并提出了各种各样的黏1)液压油中空气的溶解度分析温关系式。在实际工程中,以气泡形式存在于油液中的空气液压油中混入的空气量也对液压油的动力黏度产和溶解于油液中的空气以工况下的溶解度为分界点而生影响,人们通过大量的实践,近似回归出了液压油中达到动态平衡,并且随着工作参数的不同而变化。根的气泡量对油液动力黏度的影响关系式。据工程实践经验,常温常压下空气在液压油中的溶解综合考虑压力、温度及混入空气量的影响时液压度可达5%~10%(体积比),因此在工作初态混入油油的动力黏度,在一定的压力、温度范围(p<200MPa,液中的气泡量会随温度和压力的不同而发生
8、变化,假T<200e)内,可采用以下关系式:定在压力p、温度T时空气在液压油中的溶解度为G,LC=L(1+01015A)exp[ap-B(T-T0)]
