液压泵的合理应用

液压泵的合理使用

【摘要】 液压泵是液压系统的重要元件,如何正确、合理使用液压泵,是关系到是否能充分、

有效地发挥液压泵的技术性能,延长液压泵运行寿命,减少故障发生,从而保证系统可靠运行的

重要问题。本文将近年来对液压泵合理使用的研究与实践进行归纳分析,以求使液压泵的使

用达到更好的水平。

关键词　液压泵　润滑　油液过滤

液压泵是液压系统的重要元件,常用的液压泵有叶片泵、齿轮泵、柱塞泵等。下面就常

用的几种液压泵的特性和合理使用简述如下。

叶片泵的合理使用

叶片泵的额定压力为6～16MPa,高水平的达21MPa以上。叶片泵的流量脉动小,噪声较

低,大多数用在固定设备上,如机床、组合机床、部分塑料注射机和自制设备等。当液压系统

需要流量变化时,特别是需要大流量的时间比需要小流量的时间要短时,最好采用双联泵或变

量泵。如机床的进给机构,当快进时,需要流量大,工进时,需要流量小,二者相差几十倍甚至更

多。为了满足快进时液压缸需要的大流量,要选用流量较大的泵,但到工进时,液压缸需要的流

量很小,使绝大部分高压液压油经溢流阀溢流。这不仅消耗了功率,还会使系统发热。为了解

决这个问题,可以选用变量叶片泵。当快进时,压力低,泵排量(流量)最大;当工进时,系统压力升

高,泵自动使排量减小,基本上没有油从溢流阀溢流。也可以采用双联叶片泵,低压时大小2个

泵一起向系统供油,工进高压时,小泵高压小流量供油,大泵低压大流量经卸荷阀卸荷后供油。

又如,机床液压卡盘和卡紧装置,或其他液压卡紧装置,大多数采用集中泵站供油,即用1台泵供

给多台机床使用。该系统的特点是,当卡紧或松卡时希望很快,而且要考虑到所有机床同时卡

紧,所以系统需要流量较大;可一经卡紧后,只要继续保持压力(即卡紧)。即不需要流量的时间

要比装卡过程中需要流量的时间长得多。因此,这种系统中的泵,绝大部分时间在作无用功白

白浪费了功率,造成系统发热;且对泵来说,总是在最高工作压力下工作是很不利的,夏天时,可

能由于系统温度过高,不得不暂时停机。为了解决这一矛盾,可以把油箱加大,利用油箱散热。

但这是个消极的办法,虽能使系统温度保持稳定,但功率仍被浪费,液压泵也在磨损。较好的办

法是采用蓄能器,用蓄能器储存一部分压力油,当系统压力达到最高工作压力时,液压泵卸荷,系

统需要的保压流量由蓄能器供给;当系统压力降到最低工作压力时,液压泵再度工作,这样系统

不发热,故障不易发生,油箱也小,液压泵的寿命也可延长,这种工况就比较合理。

齿轮泵的合理使用

一般所说的齿轮泵,都是外啮合齿轮泵,国产齿轮泵额定压力为10～20MPa。齿轮泵自吸

性能最好,耐污染性强,结构简单,价格便宜。其缺点是不能变量。但能做成三联、四联式实现

分级变量,而且可以制成派生产品齿轮式分流器,可实现数缸同步。也可联成齿轮式增压器,提

高工作压力。因此,并未因其不能变量而影响应用范围。目前,国内齿轮泵大多用在移动式设

备上,如拖拉机、推土机、叉车、自卸车、装载机等。国外齿轮泵的额定压力较高,采用多联

泵和增压的方式能代替一部分轴向柱塞泵,用在挖掘机和汽车起重机等需要多种动作的机器

上。齿轮泵非常通用,除了用在移动式设备上以外,自然也可用于工作压力不太高的固定设备

上,如简易小型油压机,液压千斤顶,以及一些自制的简易液压设备上。齿轮泵可以在低压状态

下用作液压马达,泵体上有单独泄油口的泵可用作双向马达。大多数泵体上没有单独泄油口

的齿轮泵,可以用作单向旋转的马达,即从高压口进油,低压口排油,其转动方向和泵使用时的方

向相反。额定压力为10MPa的齿轮泵,用到2～3MPa,一般没有问题,但不推荐使用2.5MPa级

齿轮泵没有压力补偿式侧板,用作马达时可以不降低压力。轴向柱塞泵的合理使用

这里所说的轴向柱塞泵是指端面配流式的轴向柱塞泵,不包括阀式配流的。常见的有3

种型式:即1种斜轴式和2种斜盘式(通轴式非通轴式)。近年来发展最快的是通轴式。额定压

力斜轴式为16MPa、ZB型和通轴式分别是21MPa和25MPa,CY型最高压力是32MPa。国

外一般水平25MPa,高水平的35～40MPa。国内生产的轴向柱塞泵品种和规格较少,ZB型

的产量大,但大多数是40mL/r的,75mL/r的产量小。因为ZB型配流盘是对称型结构,它既可

以用作液压泵用又可用作液压马达,转向任意,所以采用得较多。如有不少单位自制液压机,系

统工作压力为16～20MPa,若选用ZB40型定量泵,当选用4极电动机时,流量为60L/min,这时

就要选用一台22kW的电动机,如改用6极电动机,泵的流量约为40L/min,则电动机功率也在

14kW以上。最好采用25YCY14-1B型变量泵,用4极电动机,低压时最大流量为25L/min,高

压时为最大流量的13%～14%,电动机功率在7kW以下。也可以用ZBSC型变量泵,把变量杆

提高10mm,使斜盘处于10°左右位置,此时泵的排量约为20mL/r。若用4极电动机,流量约

为30L/min,选用10kW功率电动机。在试车调溢流阀压力值时,建议用钳形电表同时测量电

动机电流。把溢流阀的最高压力调到电动机电流为额定值时为止,如果这个压力值达不到设

计要求值,可把泵的变量杆再往上提一点,使泵的排量再小一些。各种轴向柱塞泵的泵体上都

有泄油口,一般是2个。用在开式系统时,只用位置较高的1个孔,要用油管直接通到油箱,这个

油管不应插到液面以下,应经过1个带磁性块的100目滤网过滤器,露在油箱油面上方。开始

运转阶段要经常检查这个过滤器,可能会出现一些铁末、铜末之类污物,这是因为泵体和其他

零件没洗干净所致。若继续出现,或使用一段时间后又突然出现,很可能是泵出了问题,须及时

检查处理。用在闭式系统时,2个泄油口都要使用,把低压油从底下1个油口引入泵体内,把泵

体的热油从上边1个油口流回油箱,这样可以帮助系统散热。不论是开式或闭式系统,泵和马

达的泄油口最好分别接回油箱。如果合用1个总的泄油回油管,则管子直径要选得大些,以保

证每台泵或马达壳体内的压力不大于0.06MPa(相对压力),壳体内压力过高,可能会造成泵和

马达的轴颈油封漏油。

液压泵工作压力的选定

液压泵的额定压力是液压泵设计时决定的,是指泵连续工作最高许用压力,而它的工作压

力(即系统的最高工作压力)则是系统设计者根据负载所确定的。因为泵的寿命和它的工作压

力有直接关系,因此,工作压力的选定要视使用工况条件而定。如自卸车上的齿轮泵,只在卸车

时用几十秒钟,车槽落下时靠的是自身重力,泵并不工作。在这种情况下,工作压力可以选泵的

额定压力。汽车起重机,一般常用的起重量为最大起重量的1/2左右,而且汽车起重机在超负

载试验时,要超过最大起重量的25%,这样,工作压力也可以把泵的额定压力选为工作压力。

装载机和挖掘机则不然,液压泵经常在最高工作压力下工作。在这种情况下,就要把工作压力

选得比泵的额定压力低1～2个压力级。有些设备24h连续运转,几个月甚至一年半载不停车,

如发电站、石油化工设备等,这就要选比额定压力低得多的工作压力,而且选用的转速比额定

转速要低,排量只用到2/3左右(变量泵),例如30万吨乙烯催化剂用的泵油装置,采用变量轴向

柱塞泵,额定压力为21MPa,实际只用3.5～4.5MPa,变量斜盘角度只用到2/3位置,这同燃气轮

机调速器用的变量泵情况相似。根据上述原则,选用我国生产的几种液压泵的工作压力时,大

体可以这样考虑:额定压力为6MPa的叶片泵应用在机床上时,工作压力约为3～4MPa,不要超

过4.5MPa;某些情况需短暂的高压,可以用到额定压力。齿轮泵在自卸车上和类似工作情况的

设备上用时,可以选额定压力为工作压力。但考虑到产品质量水平的不同,最好将泵的工作压

力选为泵额定压力的70%～80%。装载机上液压泵的工作压力选定,至少要比额定压力降低

一个压力级,泵的使用才较为合理。如额定压力为10MPa的泵,选用的工作压力为

6MPa;14MPa的泵选用的工作压力为8～9MPa;16MPa的泵选用的工作压力为10MPa。额定压力为21MPa的ZB型柱塞泵应用在汽车起重机上,工作压力可以选用额定压力;用于龙门刨

床上,不要超过10MPa;用于压力机上,最好是在16MPa以下。CY型泵只标出最高压力为

32MPa,是指用在油压机上,油压机的系统压力并不总是最高工作压力。因此,在其他设备上采

用CY型泵时,如果经常处于最高压力下工作,工作压力应在20MPa以下。

液压泵流量的选定

泵的流量没有太多的选择余地。选择的原则是泵的流量要满足一个系统中同时动作全部

执行机构所需要的总流量。机床用的各种泵一般是标出泵在1 500r/min的流量,而工程机械

用液压泵则标出1 000r/min时的流量或直接标出排量。用这种标注方式的泵,在计算流量时

要和电动机转速一并考虑。可以调节变量斜盘角度的轴向柱塞泵,还可用斜盘角度或者用变

量杆伸出长度来换算成排量,再结合转速计算流量。例如ZB型泵的斜盘最大角度是20°,泵

变量杆的行程ZB40型是20mm,ZB75型是23mm,排量、斜盘角度及行程基本上成线性关系。

ZBSC型泵变量杆行程中的1mm基本上等于斜盘角度1°,大约相当于5mL/r。不过因为斜

盘角度在5°以下时,泵的容积效率急剧降低,因此,在使用ZB型泵时不要经常在斜盘角度小

于 5°时工作,要考虑当时液压泵的容积效率。

液压泵和液压马达安装使用注意事项

1.油箱和油路

油箱要考虑油箱容量、散热效果、进回油管的安装要求、排除气泡和污物等。在油路中,斜

轴式和斜盘式轴向柱塞泵在额定转速或超过额定转速使用时,泵的进油口均须压力注油,保证

液压泵的进油口压力为0.2～0.4MPa,也就是说需用一个低压补油泵供油,其流量应为主泵流

量的120%以上。在降速使用时,进油允许自吸。径向式柱塞泵在额定转速使用时,可以自吸。

但此时油箱液面应高于液压泵入口处500mm以上,以防吸油不足。斜轴式和斜盘式轴向柱塞

泵是可逆的液压元件,因此,一般可作高速液压马达使用。内曲线液压马达是一种不可逆的液

压元件,此时液压马达的出油口应接背压阀,保证液压马达的出口具有0.5～1MPa左右的背压,

避免滚轮副脱离导轨而引起撞击、产生噪声和损坏零件等故障。液压马达的泄油口应尽可能

安装在最高处,使用前应向壳体内灌满工作油液,且应严格注意油液的清洁。斜轴式和斜盘式

轴向柱塞泵,壳体上均有2个泄油孔,其作用是泄油和冷却,使用方法为:1)使用前将高处的1个

泄油孔接上油管,使壳体内的泄漏油能通畅地流回油箱。对于手动伺服变量结构的液压泵,其

壳体内油压不应超过0.15MPa,否则将对伺服机构的灵敏度有影响,使用时要特别注意。2)把

2个泄油口均接上油管,低处油管输入冷却油,高处油管回油箱。在闭式油路中管路最高处应

装有排气孔,用以排除油液中的空气,避免产生振动和噪声。内曲线液压马达一般都有微调螺

钉,其作用是使配油处于最佳状况,避免产生正、反转速不相等及敲轨现象。该微调螺钉一般

在出厂时已调整好,非特殊情况一般不要随便转动。内曲线液压马达的进、出油管是接在配

流轴上的,由于配流轴本身在配流套内是浮动的,因此,最好用高压软管连接,以防配流轴和配流

套卡死。液压管路必须进行酸洗,高压管路应进行耐压试验,试验压力推荐用2倍的工作压力。

安装液压管路和元件时,须严格保持清洁,管路内不得有任何游离状的杂物,特别是要除尽有一