分析了低速大扭矩液压马达的国内外产业现状,明确了该产品在最大工作压力、最大输出扭矩、转速范围、使用寿命等重要性能指标存在的国内外技术差距;梳理了现行有效的低速大扭矩液压马达的国家和行业标准,提出了产品的基础性指标、核心指标和先进性指标,并对比分析了在机械行业标准和船舶行业标准中产品核心指标的检测方法的技术差异。指出现有行业标准在适用范围、试验方法和技术指标方面存在的问题,提出标准化工作建议,为后续行业标准的制修订工作提供参考和借鉴。

本文对新版ISO 66052017《Hydraulic fluid power—Test methods for hoses and hose assemblies》标准与老版ISO 66052002(被国家标准GB/T 7939-2008《液压软管总成试验方法》修改采用)进行了比对,并在实验室对标准中的关键指标进行了检测验证。结果表明,新版标准的变化以及关键指标的检测验证方法在我国产品中具有较好的可行性。因此,在第二次国家标准修订中等同采用了新版ISO标准,为该产品质量评价和检测验证提供依据。

采用数值模拟方法研究液压滑阀内的高压空化流动特性,分析了进口压力的改变对液压滑阀内的高压空化流动特性的影响。结果表明:在高压入口条件下,液压滑阀节流槽区域内及其出口处存在多个空化区域。随着进口压力的增加,液压滑阀内的空化流场会从稳态向非稳态转变;当液压滑阀内的空化流场处于非稳态时,其空化流动结构的变化具有明显的周期性,可明显区分出空化初生、发展和衰退阶段。进口压力越高,节流槽出口处的空化区域和强度越高,空化流动周期性变化的时间越短,且会出现云空化脱落现象。

搭建一套大功率液压马达型式试验台,主要包括硬件系统、测控系统和测试软件。试验台的最高试验压力为40 MPa、最大试验流量为1000 L/min、最高试验转速为3000 r/min、最大试验转矩为45000 N·m,系统的测试精度等级为A级,可基本满足不同规格型号液压马达的型式试验要求。利用该试验台分别对10种不同规格型号的低速大转矩液压马达和摆线液压马达的容积效率、总效率、最低转速和起动效率进行测试,结果表明:有多个低速大扭矩液压马达和摆线液压马达的总效率和最低转速不符合行业标准要求,产品质量有待提升。该试验台已经用于液压马达产品的第三方检验检测。

采用具有A级测试精度的液压泵综合性能试验台,按液压轴向柱塞泵的型式试验要求,分别测试在不同进出口压差、转速下泵的出口流量。基于测试数据,分别采用零压力截取法、一步TOET法和两步TOET法计算泵的空载排量,并进行对比分析。结果表明:采用零压力截取法计算得到的泵的空载排量受转速的影响较大,特别是在低速测试工况下,与泵的公称排量存在较大差异;而采用TOET法计算得到泵的空载排量更接近其公称排量。超过被测泵额定压力或额定转速下测得的数据可能会导致较大的数据偏差。

设计搭建了一套大功率液压泵、液压马达噪声试验台,完成了配套测试和数据处理软件的开发。该试验台噪声测试的精确度等级可满足液压泵、液压马达产品标准型式试验的要求。通过泵源、动力系统、加载系统和半消声室的设计,试验台的最大功率为500 kW,最大流量为1000 L/min,最高压力等级为40 MPa,半消声室的隔音量大于50 dB(A)。对于转速低于2800 r/min的液压泵以及转速低于3000 r/min且扭矩低于4000 N·m的液压马达,均可满足噪声测试要求。目前,该试验台已用于液

设计了一套液压泵、液压马达高低温试验台，完成了配套测试处理软件的开发。该试验由由高/低温试验箱、高/低温油源、试验驱动装置、测控系统、循环及冷却系统等五部分组成。试验台最大流量为360 L/min，最高压力等级为40 MPa，液压油油温的控制范围为（-25~100）℃，环境控制温度为（-25~100）℃，油温和环境温度控制稳定性为±2℃，基本能够满足中、小流量液压泵、液压马达的高、低温测试需求。目前，该试验台已用于液压泵、液压马达高、低温性能的第三方检验检

采用数值模拟和实验研究相结合的方法，研究阀芯行程对角座阀流量特性的影响。将阀芯行程为10 mm和14 mm时阀内介质流量的测试数据和数值计算结果进行对比，验证了数值模拟的准确性。在此基础上，对不同行程条件下阀内的速度场、压力场和流动旋涡进行分析。结果表明：随着阀芯行程的增加，阀门出口处的低压区域逐渐向下游移动，阀内的高流速区域更集中，流动旋涡更规则；因此，在较大的行程条件下，阀内介质的流动稳定性更好，流动阻力更小，具有更高的流量系数；在阀芯弹簧受力允许的条件下，应尽可能增加阀芯行程，提高阀门流通能力。

针对不同连接方式下角座阀内介质的流动特性开展数值模拟和实验研究。采用RNGkε湍流模型结合标准壁面函数法计算阀内流场。通过流量系数的实验数据和计算结果对比验证了数学模型和计算方法的准确性。在此基础上对正接和反接方式下角座阀内的流动核心区域、速度场和压力场进行对比分析。结果表明:正接方式下角座阀具较高的流通能力阀芯附近流动核心区域的面积更大并且在阀门出口下侧存在较大的漩涡会导致流阻增加。两种连接方式下阀芯中央截面处均出现二次流其中正接方式具有更高的流动不稳定性。

采用计算流体动力学方法研究阀杆倾角对角座阀流量特性的影响。分别采用数值模拟和实验测试获得了在不同阀门进出口压差条件下阀杆倾角为45°55°和60°时阀内介质体积流量对比验证了数值计算的准确性。在此基础上对不同阀杆倾角条件下阀内的流场和阀门的通流能力进行分析。结果表明阀内的最高流速及速度场分布对阀门的通流能力具有重要影响:当阀杆倾角为45°时阀内介质的流速最高流量系数最大流阻系数最小;阀杆倾角处于45°~60°范围时随着角度的增加角座阀的流量系数随之降低流阻系数相应增加。对于该流道结构的角座阀阀杆倾角推荐采用45°~50°的设计范围。