[分享]液压马达实验方法研究

摘 要:介绍了液压试验分类方式，根据其独具的特点对在用液压马达性能试验加载方法进行分析，并分类对工程机械用各种液压马达在泵工况下进行试验的可行性进行了探讨。

1 液压试验的分类
1.1 现行的液压试验分类
(1) 按试验内容分
1) 性能试验旨在获得被试对象的静态和动态性能参数(或指标)。
2) 寿命试验(或耐久性试验)目的在于考核被试对象在额定工况下，连续工作规定的时间之后的性能。
3) 环境试验目的在于考核被试对象对环境变化的适应能力。
4) 耐压试验为了保证产品的安全、可靠性，并考核某些零件在高压下的强度和密封件的密封性能等需要进行此项试验。

(2) 按试验的性质分
1) 科研性试验为某些科学研究的目的而专门进行的一些试验项目。
2) 型式试验主要是对产品进行全面性能的测试和考核，目的在于对产品的鉴定和新产品的定型。
3) 出厂试验主要是针对已定型并且有一定批量的产品。

1.2 在用液压元件使用性能试验
液压元件在使用中由于磨损、变形、过热、老化等原因其状态和技术性能指标在不断变化，当液压系统工作能力不足或丧失工作能力时，常需要对其进行使用性能的测试;当液压元件经过修复之后，也常需对其使用性能进行测试。随着液压技术的广泛应用，这类试验的重要性和广泛性日益凸现出来，对这类试验的需求在快速增长，而目前的液压试验分类中并没有明确包括此类试验。因此我们建议将其作为一类试验，称作在用液压元件使用性能试验，列入按试验的性质分类中。这样的分类有利于对相应实验原理的研究和相应实验装置的开发、推广。此类实验的对象是在使用的液压元件;其测试项目是使用性能;其特点是试验精度要求不高，一般只要给出定性结论;其实验设备要求简单实用、易于操作、价格便宜。

1.3 在用液压马达使用性能试验
与液压泵试验相比较，液压马达试验所需设备及加载方法都要复杂得多。考虑到工程机械在用液压马达使用性能试验的特点，本文着重讨论如何用最简单实用、易于操作、价格便宜的设备，达到测试其使用性能的目的。

2 液压马达性能试验
2.1 液压马达一般性能试验的典型油路
图1所示试验油路是根据测试液压马达一般性能参数而设计的。由供油泵提供油源向被试马达供油。在供油泵出油口与被试马达进油口之间接有压力表。被试马达通过扭矩转速测试仪与加载装置连接。马达出油通过流量计回油箱，在马达与流量计之间也接有压力表。马达壳体回油通过另一流量计回油箱。利用这个试验油路，可直接测量液压马达流量、壳体外漏油量、马达进出口压力，并可求出马达的容积效率、机械效率和在各种工况下的内部漏损。

图片：20151026023830397.png

液压马达有单向、双向、定量、变量等多种形式，液压马达除一般性能试验之外还有特殊性能试验，其试验内容达20多项，所以其试验油路有多种，实验设备亦相当复杂。

2.2 液压马达性能试验的加载方法
(1) 机械加载方法
液压马达试验的机械加载有摩擦测功器加载、扭板弹簧加载、惯性圆盘加载等方法。这些方法一般都简单易行，但由于各种限制均不适合于较大功率的情况，所以不适用于工程机械液压传动用的液压马达试验。液压马达试验的机械加载还包括用液压泵加载和用水力测功器加载等方法，但这些加载设备相对较复杂。

(2) 电的加载方法
液压马达试验的电加载有电力测功机加载 (包直流平衡电机加载、涡流测功机加载、磁粉加载器加载)、直流电激发电机加载以及自动负荷模拟器加载等方法。但一般来说，这些加载设备比较复杂，试验成本较高。

(3) 液压马达背压加载
这种方法不是直接将负载力矩施于被试马达轴上，而是在液压马达的回油路上串联节流阀 (或溢流阀)加载的办法。当试验系统液压油源给被试马达供油时，减小节流口开度，马达背压升高，同时也将导致马达进油口压力升高。以柱塞马达为例，由于进出口压力差很小，使液压马达内部漏损亦很小。由于所有柱塞腔处于高压状态下，而液压马达实际工作状况下，只是与进口相通的那部分柱塞腔为高压，故此时外漏将要增加1倍左右。由此可知用这种方法可粗略测试马达容积效率。但液压马达中的受力零件其负荷也将增加近1倍，例如壳体与端盖的连接螺钉就可能处于超载状态。这种方法不是很安全。

3 液压马达在泵工况下的使用性能试验
3.1 液压泵的性能试验
图2为液压泵试验油路，其中2(a)为开式油路，图2(b)为闭式油路。与液压马达性能试验相比液压泵性能试验油路简单;液压马达性能试验加载设备复杂，而液压泵只需用溢流阀或节流阀即可加载，使设备成本大大降低。

图片：20151026023830397.png

3.2 液压马达在泵工况下的使用性能试验
用于液压传动系统的液压马达的使用性能试验，一般只需作容积效率。所以我们设想用图2的试验油路，用被试马达取代被试泵来作液压马达的使用性能试验。尽管这时其工况与其在实际液压传动系统中的工况不同，但是在液压马达内部亦有高压腔和低压腔，在压差相同的情况下，两者的内漏、外漏亦相同，所以2者的容积效率相同。从这个意义上讲，完全可以用图2的试验油路，用被试马达取代被试泵来作液压马达的使用性能试验。

3.3 液压马达在泵工况下进行试验的可行性
液压马达与液压泵工作过程相反，具体结构相似，从原理上说任何一种容积式液压马达都可以作为容积式液压泵使用。这里我们就工程机械液压传动中常用的各种液压马达的具体结构是否允许在泵工况下运转进行讨论。

3.3.1 齿轮马达
(1) 外啮合齿轮马达 外啮合齿轮马达可以分2类，一类是以齿轮泵为基础的马达，如cb- e型齿轮泵，既可作为齿轮泵用又可作齿轮马达(cm- e型)用。但这类齿轮马达在泵工况下工作时要注意转向一定要相同，否则卸荷槽不能解决困油现象，将有可能损坏马达。另一类是专门设计的齿轮马达，在结构设计中与齿轮泵有所不同，大致可有以下几点：进出油道对称;采用外泄漏油孔;卸荷槽对称开设;多采用滚轴承针等。这些都是因为要考虑马达的一些特殊要求，例如带载起动、正反转等，而无碍其在泵工况下工作。所以外啮合齿轮马达都可以在泵工况下运转。

(2) 内啮合齿轮马达 内啮合齿轮马达又称为内啮合摆线齿轮马达(摆线马达)。它与内啮合齿轮泵在结构上的主要区别为：马达的内齿圈是固定式，与壳体连为一体;其转子在工作时既要沿着与内齿圈的啮合轨迹 滚动 ，又要绕自身的轴线转动，即转子在压力油的作用下进行既有 公转 ，又有自转的复合运动。从动力学原理分析，马达是将泵中的内齿圈和齿轮的同时转动改为齿轮单独的复合转动;从结构看，两者的内齿圈、齿轮结构相同，进、出油路对称，既可正转，也可反转。故将内啮合齿轮马达在泵工况下进行其性能试验是可行的。

3.3.2 叶片马达
叶片马达的结构与叶片泵十分相似，现有的各种叶片马达，几乎全都采用平衡式结构。通常情况下，叶片泵只沿规定方向单向回转，吸油口为低压，所以定量泵常将内泄露油在泵内引回吸油腔，而马达需要双向回转，马达反转时进出油口要对换，原来低压的回油腔将变为高压的进油腔，故不能把泄漏油引到回油腔，而必须从泄露口引出，经外部配置的管路流回油箱。

根据性能范围不同，叶片马达主要分为高速小扭矩马达和低速大扭矩马达。按照叶片顶出压紧机构不同，每类马达又可细分为多种形式，此外还有特殊结构的叶片马达。而影响叶片马达在泵工况下的使用因素，就在于叶片压紧机构和形式，现有的各种形式的叶片马达，绝大多数都可以在泵工况下使用。

但先导油压式叶片马达不能直接在泵工况下使用。这种马达要借助外部先导油使叶片压紧在定子内曲面上，如ym型叶片马达。在泵工况下这种马达不能建立起压力，因而不能在泵工况下使用，因为此种马达的叶片是在液压泵出油管路上加接单向阀，并在单向阀的上游引出先导压力油作用于马达的压力侧板和叶片根部。由于外部单向阀所造成的压力差，才使侧板压紧和叶片顶出。这类马达在泵工况下使用时，由于没有初始压力，侧板不能压紧，叶片不能被顶出，不能形成泵油密封空间，因此马达无法工作。

尽管先导油压式叶片马达不能直接在泵工况下使用，但仍可用本文介绍的方法测定马达的使用性能(容积效率)。先导油压式叶片马达在泵工况下试验时，要用试验台的油源给马达供先导油，油压不能过高，一般在0.4～0.5mpa，过高会促使叶片和马达内曲面的磨损加剧。需指出的是在进行容积效率测定时，要把先导油在马达内的泄漏量考虑在内。在试验台上测试容积效率时，可先测定先导油的泄漏量，最后在计算容积效率时把先导油的泄漏量予以扣除。

叶片马达在泵工况下运行时，通常要按照马达标示的回转方向旋转，除非明确马达可正、反向回转。并且进、出油口要正确联接。

3.3.3 柱塞马达
工程机械液压传动中常用的柱塞马达有单作用和双作用2大类，又分为轴向、径向等多种。对这些柱塞马达具体结构分析的结果，还没有发现有什么结构不允许或防碍其在泵工况下运转。

4 结语
(1) 在用液压件试验因其具有自己的对象、目的、要求、特点，应单独列为一类试验。这类试验主要用于设备维修时对在用液压件使用性能的试验。

(2) 对于在用液压马达，将其在泵工况下进行使用性能试验是一种简单易行、便于操作、费用较低又能满足其精度要求的方法。

(3) 从原理分析上，液压马达在泵工况下运转是可行的;从具体结构分析上，还没有发现不允许或妨碍其在泵工况下运转的情况。

参考文献:
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[4] 宋建安，谷 平.液压泵的电液比例控制[j].筑路机械与施工机械化，2004，21(9)：53 54.
本文作者：阎学文, 徐卫民, 潘 明