液压泵效率与排量特性试验（4）
3 液压泵效率试验
液压泵的效率分为容积效率和机械效率，容积效率是由于存在间隙的泄漏而引起的流量损失。机械效率是由于摩擦而引起的扭矩损失，其中一部分是油液间的黏性摩擦，另一部分是滚动轴承、柱塞与缸体孔、各运动副的固体摩擦。在理论上，影响液压泵效率的因素有很多，但主要有油液的工作黏度、工作压力、转速及变量泵的控制电流。液压泵的容积效率为
式中：ηV为容积效率；Q为理论流量；ΔQ为泄流量；h为泄漏间隙；Δp为间隙两端压差；μ为油液运动黏度；n为转速；β为控制电流；Vmax为最大排量。
液压泵的机械效率为
式中：Ne为泵理论输出功率；ΔN为机械损失功率。
液压泵的总效率为
工作压力对容积效率的影响由式(1）分析可知，工作压力越大容积效率越小。对机械效率来说，在液压泵转速、控制电流、油液运动黏度不变的情况下，工作压力的变化对扭矩损失的影响很小，但对液压泵的有效输出功率影响很大，由式(2）可知，随着工作压力的增大，液压泵的有效输出功率增加，机械效率也随之增大。
转速对容积效率的影响由式(3）分析可知，转速越大容积效率越大。对机械效率来说，随着转速的增加，液压泵的流量将增大，随之油液的黏性摩擦也将增大，同时泵的轴承及其各个运动副的固体摩擦也将增大，扭矩损失增加，由式(2）可知，液压泵的机械效率将降低。
控制电流对容积效率的影响由式(1）分析可知，控制电流越大，容积效率越大。
对机械效率来说，控制电流增大，液压泵流量增大，油液的黏性摩擦也将增大，扭矩损失增大，但同时液压泵的有效输出功率也随之增大，且其增大幅度比扭矩损失ΔN的要大，由式(19）分析可知，机械效率将增大。
从理论上，初步分析了影响液压泵效率的各种因素，但是在实际的工作过程中各个因素的影响权重不一样，不同工况下有的因素起着主要的作用，有的则影响不大，而且不同型号的液压泵的效率特性也存在差别，所以为了实际应用，需要对试验测试的数据进行分析。
通过智能控制平台控制交流电机的转速、液压泵出口的负载压力及液压泵的排量，测试液压泵在恒转速和恒控制电流下的效率变化情况。起始负载压力为8MPa，每次递增2MPa，直到24MPa；起始控制电流为200mA，每次递增40mA，直到600mA；起始转速800r·min-1，每次递增200r·min-1，直到1800r·min-1，部分试验数据如图26所示。
（1）泵的总效率随着转速的增加而降低，1300～1800r·min-1为稳定区间，其范围内效率波动较小。
（2）泵的总效率随着压力的增加先增后减，最优压力范围为13～24MPa。
（3）泵控制电流在400mA以上效率较高，400mA以下效率较低；控制电流越大，泵效率受压力和转速变化影响的波动量越小，泵的大排量工况为高效区。
（4）液压泵总效率随控制电流增大而增大，因此泵的排量控制电流最好控制在400～600 mA范围内，以使泵的总效率高于75%。
从试验的结果来看，液压泵的排量对效率的影响最大，其次是压力，液压泵的转速对效率的影响最小。
注：转载请与作者联系授权，作者：广州市新欧机械有限公司黄志坚教授，020-82333916