軸向柱塞泵的性能參數

    軸向柱塞泵的主要性能有壓力、排量、轉速、效率和壽命等，主要結構參數有柱塞的直徑、柱塞數、斜盤傾角等。

    (l)壓力  在各種液壓泵中，柱塞泵能達到的T作壓力最高。直軸式和斜軸式柱塞泵的壓力普遍達到了40～48MPa，某些軍品甚至達60MPa;旋轉斜盤式柱塞泵的最高壓力達100MPa。

    (2)排量的估算及范圍  軸向柱塞泵的排量主要取決于柱塞直徑、柱塞的有效行程、斜盤傾角（傳動軸與缸體軸線之間的夾角）以及每個工作循環中各柱塞的作用次數等。

    柱塞泵排量的通用計算公式為

                         V=Kπ/4d²hZ×10^-3 (mL/r)                 (4-1)

式中  K——每個工作循環中各柱塞的作用次數；

      d——柱塞直徑，mm；

      h——柱塞的有效行程，mm；

      Z——柱塞數。

軸向柱塞泵的排量計算公式見下表。

 

軸向柱塞泵排量的計算公式

 

    常用直軸式柱塞泵的排量范圍為1.5～1500mL/r；斜軸式柱塞泵的排量范圍為5～2500mL/r；旋轉斜盤式柱塞泵的排量范圍為2.5～100mL/r。

    (3)轉速柱塞泵的許用轉速均很高，具體數值因排量規格不同而異，例如小排量的轉速可超過10000r/min，中等排量泵的轉速為3000～5000r/min，大規格重系列直軸泵在有預壓的條件下，轉速也可達2000r/min以上。

    (4)效率  在已知的各種液壓泵中，由于柱塞泵的工作容積具有完全連續的密封線（面），故能達到最高的容積效率。又由于各運動副之間的潤滑條件良好，它的機械效率也已達到了很高的水平。目前40MPa壓力級重系列軸向柱塞泵在額定工況點附近的容積效率和機械效率均超過95%，最高總效率高達91%～93%。由于斜軸式柱塞泵缸體的擺角可以較大，工作容積內的“死容積”相對較小，又沒有滑履靜壓支承的漏損項，加之缸體和柱塞的受力情況較好，它的容積效率和機械效率都會比同檔次的直軸式柱塞泵要更高一些。

    由于泄漏和摩擦的緣故，容積效率和機械效率相乘而得的總效率曲線為一種隨壓力和轉速的增加先升高然后又降低的走勢。由于變量機構的支承剛度等因素的影響，變量泵即使在最大排量時的效率也總是略低于同型的定量泵。此外，液壓泵的效率與所采用的工作介質的性狀、品質及溫度也有很大的關系。

圖P所示為一種典型斜軸式定量柱塞泵的全特性效率曲線。

    (5)使用壽命現代柱塞泵的主要工作部件的摩擦副間一般均有良好的液體潤滑層，有的還是基丁靜壓軸承原理設計的，選用的又都是高性能的材料并經過精細加工和熱處理，故在正確的使用條件下（特別是采用了適當黏度的工作介質并保持其足夠的潔凈度），柱塞泵在額定T況下的使用壽命是很長的，例如對于重系列軸向柱塞泵可達10000～12000h以上。一般而言，軸向柱塞泵的壽命要比徑向柱塞泵長，在直軸式柱塞泵中旋轉缸體式泵比旋轉斜盤式泵長。

    (6)流量脈動和噪聲  與其他液壓泵相比，柱塞泵的流量脈動和噪聲較大。而柱塞泵流量脈動是噪聲的主要誘因。在各類柱塞泵中，座閥配流柱塞泵噪聲水平最高，其他柱塞泵的噪聲水平則基本相當。柱塞數對流量脈動高低有很大影響，且柱塞數取為奇數較取為偶數對降低流量脈動更為有利。為此，傳統設計準則是把柱塞數取為奇數，即取為5、7、9、11等。

    (7)功率密度及性價比  柱塞泵的高壓、高轉速的大范圍工作包線使它所能傳輸的功率值很大，在高壓系統中的功率密度可達10kW/kg以上，特別是作為高壓變量泵具有很高的性價比，是其他類型的泵所無法替代的。但由于它是一種殼體非承壓式的元件，按單位結構體積所能得到的排量值卻不如齒輪泵和葉片泵那樣大，故在中低壓液壓系統中和作為定量泵使用時，柱塞泵顯得比較笨重而昂貴。

    (8)主要結構參數柱塞數Z與柱塞直徑d及柱塞孔在缸體上的分布圓半徑R是三個相互制約的參數，且與結構類型、性能、強度、剛度、工藝性有關。柱塞數較大時，可以增大軸向柱塞泵的排量，但過大的柱塞數將增大泵的徑向尺寸及整個泵的體積和重量。為了降低流量脈動，柱塞泵的柱塞數則應為奇數，常取Z=5～9，一般通軸式柱塞泵取Z=9，非通軸式柱塞泵取Z=7。

    直軸式柱塞泵的斜盤傾角一般為γ_max=18°～21°。斜軸式柱塞泵的傳動軸與缸體軸線之間的夾角通常為γ_max=25°～45°。