液壓泵排出的流量理論上正比于泵的轉(zhuǎn)速，而要驅(qū)使泵轉(zhuǎn)動(dòng),就要克服泵的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。泵的負(fù)載轉(zhuǎn)矩正比于泵的排量和出口壓力：排量越大,出口壓力越高，負(fù)載轉(zhuǎn)矩就越大。本文興迪源機(jī)械帶來液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)泵用的原動(dòng)機(jī)的分類、工作原理及應(yīng)用。
一、液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)泵用的原動(dòng)機(jī)分類：
液壓機(jī)驅(qū)使泵的原動(dòng)機(jī),一般有電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩大類。
二、電動(dòng)機(jī)的分類、工作原理及應(yīng)用 ：
1）交流異步電動(dòng)機(jī)：
固定液壓設(shè)備普遍使用交流電動(dòng)，這是因?yàn)楣潭ǖ慕涣麟娋W(wǎng)現(xiàn)在幾乎到處都有。
用于驅(qū)動(dòng)液壓泵的交流電動(dòng)機(jī)至今為止絕大多數(shù)為異步電動(dòng)機(jī),因?yàn)?，異步電?dòng)機(jī)可以通過簡(jiǎn)單的開關(guān)(繼電器)和保護(hù)裝置直接與交流電網(wǎng)想接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)實(shí),能效很高,一般可達(dá)80%~87%。
輸出功率從零點(diǎn)幾千瓦到幾百千瓦，足夠驅(qū)動(dòng)液壓泵。且由于其在全世界大量生產(chǎn),所以價(jià)格也相對(duì)低廉。
交流異步電動(dòng)機(jī)的理論空載轉(zhuǎn)速：
n=120f/P （6-1）
式中f一交流電頻率,中國電網(wǎng)皆為50Hz;
p—極數(shù)，常見的有2極、4極、6極。
電動(dòng)機(jī)極數(shù)越少,轉(zhuǎn)速越高,就可使用較小排量的泵獲得需要的流量，而且電動(dòng)機(jī)價(jià)格相應(yīng)也低。但因?yàn)?從式(6-1)可以算出,在中國,2極電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)速為3000r/min，對(duì)很多液壓泵來說偏高了。而4極電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)速為1500r/min，
因此應(yīng)用較普遍。
交流異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩有關(guān)（見圖6-20）。
圖6-20某4極交流異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)矩特性
n一轉(zhuǎn)速T一負(fù)載轉(zhuǎn)矩A一起動(dòng)工況點(diǎn)B一最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)C一額定工況點(diǎn)D一理論空載工況點(diǎn)
1)D-C-B是正常工作區(qū)。
如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小,轉(zhuǎn)速就增加,最高至空載轉(zhuǎn)速(D點(diǎn)) ；
如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大,轉(zhuǎn)速就降低,在約1300min時(shí)達(dá)到最大允許負(fù)載轉(zhuǎn)矩(B點(diǎn)),約為額定轉(zhuǎn)矩的2.5倍。所以,少量超載是可以的。
2)B-A是不穩(wěn)定區(qū),必須避免。因?yàn)?，如果?fù)轉(zhuǎn)矩超過最大允許負(fù)載轉(zhuǎn)矩的話，轉(zhuǎn)速就會(huì)下降,同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩減小,導(dǎo)致停轉(zhuǎn)。
從式(6-1)也可以看出,如果改變輸入的交流電頻率,就可以改變交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,這被稱為變頻調(diào)速。長期以來,變頻設(shè)備價(jià)格昂貴,限制了變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用,直到20世紀(jì)90年代,技術(shù)上才得到突破,價(jià)格大大下降,現(xiàn)在，甚全被用到了普通家庭空調(diào)。變頻調(diào)速技術(shù)現(xiàn)在也進(jìn)入了液壓行業(yè)。目前已實(shí)現(xiàn): 轉(zhuǎn)速范圍為3000~50r/min,輸出功率在100kW以上。
2）直流電動(dòng)機(jī)：
因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備的蓄電池一股都可以提供12V、24V或48V的直流電源,而微型直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格使宣,所以,在移動(dòng)機(jī)械中,小功率的場(chǎng)合大多使用微型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵(見圖6-21)。有些與控制閥和油箱結(jié)合成小型液壓動(dòng)力站(見圖6-21b),有的甚至把電動(dòng)機(jī)與液壓泵都裝在油箱里(見圖6-21c)。
圖6-21微型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵
a)電動(dòng)機(jī)泵一體化(力士樂)b)小型動(dòng)力站(德國 Fluitronics)c)電動(dòng)機(jī)泵內(nèi)置式(哈威）
1—電動(dòng)機(jī)2一液壓泵3一油箱4一控制閥
從圖6-22所示的某微型直流電動(dòng)機(jī)的特性曲線可以看出,在負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加時(shí)：
圖6-22 微型直流電動(dòng)機(jī) (12V ，額定功率2kW) 的特性曲線
T-負(fù)載轉(zhuǎn)矩P-功率n-轉(zhuǎn)速I-電流A-額定工況
1)轉(zhuǎn)速會(huì)明顯下降,液壓泵出口的流量當(dāng)然也會(huì)隨之下降。
2)電流上升,這會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)線圈發(fā)熱,所以微型直流電動(dòng)機(jī)一般只用于連續(xù)工作。
3） 直流伺服電動(dòng)機(jī)：
如果在電動(dòng)機(jī)中安裝轉(zhuǎn)速傳感器,根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)整輸入電壓,從而使轉(zhuǎn)速保持在希望值,這樣就可以得到希望的流量。轉(zhuǎn)子制成細(xì)長形,這樣轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小， 響應(yīng)較靈敏，以適應(yīng)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量（見圖6-23）。
圖6-23一個(gè)直流伺服電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)變量泵和一個(gè)定量泵（力士樂）
三、內(nèi)燃機(jī)的工作原理及應(yīng)用 ：
在移動(dòng)設(shè)備中,目前普遍用作動(dòng)力源的是內(nèi)燃機(jī):汽油機(jī)或柴油機(jī),汽油機(jī)一般用于小型車輛，大型車輛及工程機(jī)械上普遍使用柴油機(jī)。 圖6-24所示為柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速性能曲線。 從中可以看出,其特性與電動(dòng)機(jī)明顯不同。
圖6-24某柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速性能曲線
n一轉(zhuǎn)速R一輸出單位能量的耗油量Tmax—最大輸出轉(zhuǎn)矩
1)在轉(zhuǎn)速為1100~1200r/min時(shí)，可輸出的最大轉(zhuǎn)矩Tmax值最大。之后，隨著轉(zhuǎn)速增加，Tmax下降。
2)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是由負(fù)載和燃油供應(yīng)量(通過油門)共同決定的。如保持燃料供應(yīng)量不變，則負(fù)載增大時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)下降。在負(fù)載不變時(shí)，增大燃油供應(yīng)量會(huì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)速約為1200r/min時(shí)，輸出單位能量的耗油量R最小。
所以，應(yīng)該根據(jù)目標(biāo)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速：在需要發(fā)揮最高功率時(shí)，應(yīng)工作在高轉(zhuǎn)速；如果要追求最低燃料消耗，則應(yīng)該工作在低轉(zhuǎn)速。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低，噪聲也越低。
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部分文段和圖片摘自：
《白話液壓》
作者：張海平
由興迪源機(jī)械編輯
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