行走机械液压传动理论(液压传动的效率)

（ ）失效机理分类 % 产品失效时观察到的某种失效现象称为失效模 式。失效模式表明失效的程度及对工作产生的影 响，但不能反映产品失效的实质原因，因此必须研 究失效机理。失效机理往往以磨损、腐蚀、氧化等 简单形式表现出来，在实际工作中，往往不能明确 区分失效模式和失效机理。有时失效机理也可能归 入失效模式中，如金属材料的塑性变形（模式）与 疲劳（机理）往往归为一类。 在寿命试验中，规定的失效判据与导致产品失 效的机理是一致的。因此，研究失效机理，对正确 地确定产品失效判据以及选择分布律都是必要的。 ）失效判据 （ ( 液压元件的工作能力受极限状态的限制，一般 说来极限状态由其损伤程度或输出参数的变化确 定。由于输出参数较易检测，因此常用输出参数的 变化规定液压元件的工作能力范围。这些输出参数 的变化，可以是逐渐增大的，如压力；也可以是逐 渐减小的，如容积效率。 当产品达极限状态出现故障时，可分为功能故 障和参数故障。前者使产品不能继续工作，后者使 性能指标降低但仍可使用。但按照产品技术指标来 衡量，这些产品的工作能力是不满足要求的。 目前国内外对液压元件的极限状态，是依据元 件功能、继续使用的危险性、对周围环境的影响、 修复的工作量等因素综合考虑的。表%列出一些液 压元件的失效判据。
轴向柱塞泵
（未完待续）
姚怀新，长安大学工程机械学院筑路机械系， . ! & & * + 收稿日期： % & & ! / ! & / % &
建筑机械 万方数据 " # # "（ $）
" !
来自百度文库
表" 液压元件失效判据 元件名称 失效判据 产品不能连续换向，有卡滞现象； 电磁换向阀 产品在连续换向过程中有啸叫声和抖 动；换向过程时间大于 % 倍复位时间； 零件有损坏 容积效率下降 !’ "；主要摩擦副 （柱塞—缸体、缸体—配油盘、滑靴— 斜盘）粘 结 或 烧 伤；零 部 件 有 损 坏； 变量机构失灵 齿轮泵 泵容积效率下降’ "；零件有损坏
表! 液压传动装置各类失效比 失效的性质原因 发生原因 # $ 设计性失效 生产性失效 运行性失效 ) $参数变化性质 渐发失效 突发失效 , $表现特征 不密封 参数不符合规定要求 丧失功能 动态稳定性被破坏 动力元件损坏 元件失效 $ 管路和软管 换向阀 控制元件 辅件 动力元件 失效百分比" % & ’ & ( & * & + & + ’ ! ’ ! ’ ! & ! ’ ( ’ % & ! & % ’ ! &
专题讲座
行走机械液压传动理论 （连载 !）
姚怀新 " 液压传动装置的可靠性寿命与传动效率 的影响因素
高效、可靠、低成本发挥液压传动元件的工作 性能是车辆液压传动系统设计的核心内容。目前在 这方面存在的问题是，使用人员对液压元件的工作 寿命、可靠性与工作参数、使用条件之间的关系不 清楚或不重视，只简单的按照元件样本给出的额定 参数进行负荷匹配设计机器，结果使液压传动的优 点不能在行走车辆上得到充分发挥。在某种意义上 讲，这已成为牵引型液压车辆发展的障碍。 当液压传动装置的结构形式（泵和马达组成的 回路形式）和控制方式确定之后，应着重考虑液压 元件（主要指泵和马达）性能参数的选择与匹配。 由于液压传动系统和发动机、外部工作负荷之间存 在着相互影响、相互制约的关系，因此在进行泵和 马达性能参数的选择与匹配时，应结合发动机性能 和外部负荷特性（这一特性根据作业机械的不同而 异）来综合考虑。液压系统合理的参数匹配首先应 保证发动机— — —液压系统— — —工作负荷这一负荷驱 动系统有最佳的动力性、经济性和作业生产率，其 次应保证液压元件有满意的工作寿命和可靠性，最 后还应保证系统合理的制造成本，而成本往往与寿 命和可靠性要求相矛盾。如提高元件的工作压力和 转速即提高功率配置可减小液压元件的规格，从而 降低成本，但同时也降低了工作寿命和可靠性。因 此，液压元件性能参数的匹配实质是在工作性能、 寿命与可靠性、成本之间进行综合平衡。液压系统 的工作性能和成本除受元件参数匹配影响外，还受 液压系统的控制方式和泵、马达回路组成方式的影 响。而液压系统的工作寿命和可靠性问题则较复杂， 从使用角度考虑，影响液压元件工作寿命和可靠性 的因素可以分为四类：第一类为负荷特性，是静态 稳定负荷还是周期变化负荷或随机负荷；第二类为 元件使用参数，即压力、转速、排量及其负荷的匹 配状态；第三类为工作条件，主要为油液过滤精度、 粘度、补油压力；第四类为元件的结构形式。 负荷特性由作业机械的工况决定，如为静态稳 定负荷，则液压元件与之匹配非常简单，按定义的 额定参数与负荷对应或降额匹配即可。问题是工程 机械的负荷特性并非一静态稳定过程，对某一机型 的负荷特性定量描述本就困难，而对整个工程机械 的负荷特性进行全面综合描述则难有可能；其次， 动态负荷对液压元件寿命和可靠性影响方面的研 究，可提供的报告资料甚少。因此在进行液压元件 的压力、转速、排量及其与负荷匹配的讨论时对负 荷特性的因素只能定性考虑。本文将根据上述想法 对负荷特性及液压元件性能参数的选择与匹配与其 寿命和可靠性的关系进行讨论。 " # $ 液压元件性能参数及可靠性寿命 ! " # " # 性能参数定义 按照! ／ — 《液压轴向柱塞泵技术条 " #$ % & ’ ( ’ 件》规定，工程机械液压传动装置常用的柱塞泵 （马达）有关参数定义如下： 额定压力：在规定转速范围内连续运转、并能 保证设计寿命的最高输出压力； 最高压力：允许短时运转的最高输出压力； 额定转速：在额定压力、规定的进油条件下， 能保证设计寿命的最高名义转速； 额定工况：在最大排量、额定压力、额定转速 下的工况。 由上述定义可知，额定压力! # " 和额定转速 " 是保证元件期望寿命下的静态持续参数，是元件工 作能力的一种指标。技术条件虽未对额定压力和额 定转速时元件的排量加以明确，但由后述的试验方 法标准以及额定工况的定义可以理解为是全排量 （不妨称之为额定排量） 。即额定工况是一种 $) * + 静态稳定工况，元件的压力、转速、排量同时达到 保证元件期望寿命的最大值，额定工况对应之功率 为最大持续功率。元件在额定工况下运行时，油液 温度、粘度、进油压力必须符合要求。 元件的期望寿命是用元件不发生故障和损坏以
建筑机械 " % % "（ &）
" !
万方数据
专题讲座
及容积效率满足规定要求（是一种磨损标志）来衡 量的。 合格的元件可以在上述静态额定工况下满足期 望寿命，设计者可以在该工况下按额定参数选配液 压元件。那么当负荷的大小和形态发生变化，元件 使用转速发生变化，且并非总是在全排量下工作时， 元件的性能指标如何，可靠性寿命如何，传动效率 如何，如何选配液压元件进行车辆设计，即如何在 非额定工况下使用液压元件是必须讨论的问题。 ! " # " ! 液压元件的失效 在失效状态下，元件丧失了规定的功能。为了 判断元件是否失效，必须先确定失效判据。 ）失效的分类 （ ! 根据失效产生的原因，可以分为设计性失效、 生产性失效和运行性失效。设计性失效是由于元件 或系统设计中的错误造成的；生产性失效是生产不 当造成的；运行性失效是由于液压元件要求的使用 条件得不到满足造成的。一般而言，设计性失效和 生产性失效多产生于工厂的试验阶段或产品运行初 期，而运行性失效则发生于工作的整个过程。液压 元件的寿命指标，主要是反映液压元件在正常运行 条件下正常工作的能力。 表!列举了液压传动装置各类失效百分比，可 供失效分析参考。