液壓系統用於驅動工程機械(如土方機械)、工廠機械、農業機械,甚至船舶系統。此類系統結構中的兩個重要組成部分包括液壓泵和液壓馬達。
儘管液壓馬達和液壓泵外形相似,且運行在同一迴路中,但它們的功能卻截然不同。了解二者的差異有助於工程師、技術人員或採購人員做出高效率、安全且長遠的績效決策。
為了對兩者進行比較,最好確定每個方面如何對整個水力過程做出貢獻。
液壓泵將機械能轉換為液壓能。它將原動機(例如電動馬達或內燃機)提供的旋轉動力轉換為流體流動能。只有當系統中存在阻力時,這種流動才會產生壓力。
簡單來說,幫浦輸送的不是負載,而是流體。產生的壓力是系統所受阻力的結果,而不是泵浦本身所受阻力的結果。
幫浦的工作原理與液壓馬達相反。它將液壓能轉化為機械能,並產生扭矩和旋轉能。當液壓油被壓入馬達時,它會推動內部零件帶動軸旋轉,從而驅動馬達運轉。
當需要控制高功率動力運動時,例如旋轉傳送帶、驅動絞車或驅動車輪或軌道系統,液壓馬達就不適用了。
雖然這兩個部件都使用液壓油,並且設計可能相似,但它們的功能和性能特徵卻截然不同。
最根本的差異在於能量轉換方向上的尺寸。液壓馬達將流體流動轉換為機械輸出,而液壓馬達則將機械輸入轉換為流體流動,這與泵浦和液壓馬達的情況類似。
水泵啟動系統運行,電機則響應這一運行而工作,做功。
泵浦經過調節,使流量保持恆定。馬達也經過優化,以實現扭矩和速度控制。這使得馬達適用於負載阻力不可預測但又需要平穩運轉的應用場合。
水泵和馬達從外觀上看可能很相似,但根據其功能不同,內部設計也可能有所不同。
液壓馬達採用高強度軸承和軸支撐來承受持續的負載力。流體流經泵體,泵浦幾乎不承受負載扭矩;因此,泵浦的內部機械負載較低。這種差異會影響泵浦的耐用性、使用壽命和維護需求。
幫浦和馬達內部洩漏都是正常現象,儘管馬達的設計使得洩漏不會影響扭力大小。然而,泵浦內部採用嚴格的間隙以確保容積效率。
這就是為什麼泵浦很可能被當作馬達使用,而沒有考慮正確的設計,從而導致性能下降或故障,最終失去效用的原因之一。
一些液壓泵可以用作電機,尤其是齒輪泵。只要將加壓流體強制通過,它們就能旋轉並產生機械輸出。但這並不意味著它們可以完全取代馬達。
泵式馬達通常效率較低,容易發熱,且軸承容易損壞。它們無法承受持續的輸出扭矩和軸上的橫向載荷。在大多數工業和行動應用中,專用液壓馬達更安全、更有效率、更可靠。
了解性能差異有助於解釋在特定情況下應該使用哪個組件。
液壓馬達通常比泵浦系統轉速低,但扭力高得多。這使得它們適用於高佔空比應用場景,在這種場景下,速度不如精確控制運動重要。
系統的速度受液壓泵的間接影響,液壓泵控制流量,並透過馬達將流量轉換為轉速。
液壓馬達在需要對不同大小負載進行精細調速的應用中也表現出色。它們能夠在變化的阻力下保持穩定的運動,因此在拉起、驅動和定位機構中發揮關鍵作用。
這並非二者對立的問題,而是選擇的問題。儘管如此,了解它們的具體特性有助於正確的系統設計。
凡是需要產生液壓動力的地方,都會用到液壓泵,包括:
它們通常安裝在電源附近,並在運行期間持續運行。
工程師在選擇液壓馬達時,會考慮輸出扭力、轉速範圍、額定壓力和效率。而對於泵浦而言,流量、壓力容量以及與原動機的兼容性則更為關鍵。
正確匹配這些參數可以防止能量損失和系統不穩定。
液壓系統中,幫浦、馬達、閥門和執行器最好設計成一個整體。零件尺寸過小或過大都會都會導致過熱、噪音和過早磨損。
軸承和密封件持續承受的負荷力容易導致液壓馬達磨損。污染和氣蝕更容易損壞幫浦的內表面,而且這種情況發生得非常迅速。因此,定期檢查油液和過濾系統至關重要。
扭力輸出下降,馬達有時需要維修或翻新。當流量下降或噪音增加時,通常需要更換水泵。了解這些跡像有助於最大限度地減少停機時間和維護工作。
液壓馬達和液壓泵可以在同一系統中使用;然而,它們的用途卻截然不同。幫浦產生流量並維持壓力,而馬達則將壓力轉換為可控的機械運動。
了解所有部件的工作原理和運行路徑,有助於進行有效的設計、確保合理的操作,並確保系統長期穩定運作。這不僅是選擇合適的液壓馬達或幫浦的技術問題,更是對性能和可靠性的重要投資。