如何计算功率范围？

变量泵与标准定量泵的主要区别是输出功率不同，变量泵的输出功率范围是随负载的变化而变化的，而定量泵的输出功率相对恒定，在小流量动作情况下，变量泵的输出功率很低，而定量泵的输出功率基本恒定。如果在系统中配备高响应变量泵系统，可以令液压系统输出与系统整机运行所需功率匹配，无高压节流溢流能量损失，可达到很好的节能效果。同时，相同电动机功率可配用更大排量的泵，可令整机速度加快。

图8-1 YCY14-1型轴向柱塞泵的调节特性

在大型液压系统中，应多使用变量泵，以满足节能的需要。下面以我国生产的YCY14-1型轴向柱塞泵为例，来说明其功率范围的计算过程。YCY14-1型轴向柱塞泵由主体部分和变量机构两大部分组成，其变量机构为压力补偿式，即采用双弹簧控制泵的流量和压力特性，使两者近似恒功率关系变化，其调节特性如图8-1所示。

由图8-1可以看出，液压泵的使用参数可以在一定的范围内变化，即在不超出其临界线的情况下，泵可以在任意点处工作。变量泵的这种特性提供了灵活、方便的使用条件。可以根据系统的要求，计算出一个特定的功率，并选择适当的电动机与泵相配。这样，一种泵就可以由不同功率的电动机来带动，从而节约了能源。

对开式回路，计算变量泵的功率范围时可以取两个特定的值：①最大流量：功率拐点时的功率值（图8-1中曲线a的1点）；②最大工作压力：流量拐点（国产泵为q×40%）时的功率值（图8-1曲线a的2点）。

另外，对变量泵驱动功率的计算不一定按额定流量计算，应分别计算液压系统在一个工作循环中各工况所消耗的功率，然后以消耗的最大功率来计算泵的驱动功率。泵的轴功率=泵的有效功率/泵的总效率，而电动机功率=泵的轴功率×电动机功率储备系数（1.05～1.2）。

图8-2 某型号泵的转速与总效率的关系曲线

图8-2所示为某型号泵的转速与总效率的关系曲线，该曲线是在温度为49℃、全流量和进油口压力为0.1MPa时测得的。图8-2说明，在不同的压力和转速下泵的效率是不同的，这一点在实际使用中应当注意。

对于闭式回路静压驱动情况，在选择合适的泵（马达）的功率时，首先需要计算车辆或机器所需的驱动功率，然后选择泵（马达）功率大于或等于所计算的功率。如果液压马达和负载之间的齿轮减速比是未知的，或者用户希望自己选择最终的驱动速比，可以使用这种方法来选择泵和马达。

常见的几种主要闭式回路工况下的车辆或机器的驱动功率计算如下：

1）在正常的工作速比范围内，当最大车辆牵引力和最大车辆速度给定时，车辆的驱动功率可以用以下公式计算：

式中 P_E——车辆的功率（kW）；

F_E——在正常的速比范围内的最大车辆牵引力（N）；

v_max——最大车辆速度（km/h）；

C₁——转换系数，若转换成kW，则C₁=3600；

η_r——最终的传动速比效率。

2）当在工作范围内车辆牵引杆最大拉力和最大车辆速度明确给定时，车辆的驱动功率可以用下式计算：

F_R=ρG_VW

式中 F_D——车辆牵引杆的最大拉力（N）；

ρ——滚动阻力系数；

G_VW——车辆总重（N）。

滚动阻力系数ρ值与地面接触条件及与车辆是轮式驱动还是履带驱动有关，列在表8-1中。

表8-1 滚动阻力系数ρ

3）假如最大车辆爬坡能力和最大车辆速度在工作范围内被明确指定，车辆的驱动功率可用以下公式计算：

F_e=G_VWsinθ+F_Rcosθ

θ=arctan（G/100）

式中 F_e——需要爬坡车辆的牵引力（N）；

θ——坡度角（°）；(www.xing528.com)

G——爬坡能力（以百分数表示的数值中百分号前的数字）。

很明显，在车轮上可用的牵引力必须大于所遇到的总阻力。若不是如此，传动装置应当减小齿轮速比以增加牵引力。爬坡能力可用式（8-4）计算：

式中 102000——转换系数；

T_m——液压马达转矩（N·m）；

i_D——包括轴和传动机构的总减速比；

r——被加载驱动轮胎的半径（mm）；

G_VW——车辆的总重（N）；

ρ——用百分比表示的滚动阻力系数。

举例：

马达转矩为117N·m，总的速比为12∶1，轮胎半径为400mm，车辆总重为45000N，在混凝土路面上爬坡行驶，那么爬坡能力为

4）假如不知道牵引力、牵引杆拉力，也可以用式（8-1）来计算机器的功率（沥青压实机或载人车辆除外）。其中F_E的计算公式为

F_E=μW_da （8-5）

式中 F_E——移动驱动轮（或轨道）的车辆牵引力（N）；

W_da——驱动轮（或轨道）承受的车辆重力（N）；

μ——轮子（或轨道）和地面之间的摩擦因数。

μ值与地面接触条件和选用的车辆行走方式有关，见表8-2。

表8-2 黏附性摩擦因数μ

5）假如输出轴的转矩和转速已知，机器的驱动功率可以用下面的公式计算得到：

式中 P_T——机器的功率（kW）；

T_max——轴的最大转矩（N·m）；

n_max——轴的最大转速（r/min）；

C₂——功率单位转换系数，C₂=9549.3。

更换电动机时应使用最大的制动转子力矩（静态力矩）。

6）若提升力和绳速在正常的工作范围内是已知的，对一台绞车的驱动功率可以用式（8-7）计算：

式中 P_P——绞车的功率（kW）；

F_P——提升力（N）；

v_s——绳速度（m/s）；

C₃——转换系数，C₃=1000。