Danfoss 4T User guide [zh]
MAKING MODERN LIVING POSSIBLE
产品样本
4T
轴向柱塞变量泵
powersolutions.danfoss.com
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
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2008年3月 - - AB
11042668 • AB • Mar 20083-2
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
目录
概述
技术规格
工作参数
系统设计参数
基本设计 ....................................................................................................................................................... 3-6
系统示意图 .................................................................................................................................................. 3-7
系统原理图 .................................................................................................................................................. 3-8
系统规格 ....................................................................................................................................................... 3-9
系统参数 ....................................................................................................................................................... 3-9
液压油参数 ................................................................................................................................................3-10
系统需求 .....................................................................................................................................................3-11
独立制动系统 ......................................................................................................................................3-11
油箱 .........................................................................................................................................................3-11
系统参数 .....................................................................................................................................................3-11
转速限制 ................................................................................................................................................3-11
吸油口压力 ...........................................................................................................................................3-11
理论输出 ................................................................................................................................................3-11
壳体压力 ................................................................................................................................................3-12
系统压力 ................................................................................................................................................3-12
液压油参数 ................................................................................................................................................3-13
液压油 .....................................................................................................................................................3-13
温度及粘度 ...........................................................................................................................................3-13
选型公式 .....................................................................................................................................................3-14
油液和过滤 ................................................................................................................................................3-15
过滤配置 .....................................................................................................................................................3-15
安装法兰负载 ............................................................................................................................................3-16
悬臂负载估算 ......................................................................................................................................3-16
壳体回油 .....................................................................................................................................................3-16
外部主轴负载及轴承寿命 ...................................................................................................................3-17
液压元件寿命 ............................................................................................................................................3-18
效率曲线 .....................................................................................................................................................3-18
4T 轴向柱塞变量泵
11042668 • AB • Mar 2008 3-3
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
目录
特征及可选项 补油泵 ..........................................................................................................................................................3-19
补油泵选型计算举例 ........................................................................................................................3-19
补油溢流阀 ................................................................................................................................................3-20
过压保护 .....................................................................................................................................................3-20
旁通阀 ..........................................................................................................................................................3-21
排量限制器 ................................................................................................................................................3-21
主轴选项 .....................................................................................................................................................3-22
辅助安装法兰盘 .......................................................................................................................................3-22
中间连接花键套 .......................................................................................................................................3-23
控制选项 .....................................................................................................................................................3-24
手动排量控制(MDC) ...............................................................................................................................3-25
手动排量控制特征及优点 ..............................................................................................................3-25
输入控制信号 ......................................................................................................................................3-26
响应时间 ................................................................................................................................................3-26
控制手柄 ................................................................................................................................................3-27
紧急越权回中位带制动释放压力油口 ......................................................................................3-28
越权回中位电磁阀 ............................................................................................................................3-28
中位启动开关(NSS) ...........................................................................................................................3-29
中位启动开关带倒车报警(BUA)开关 ........................................................................................3-29
电气接头 ................................................................................................................................................3-29
液压比例无反馈(NFPH)控制 ...............................................................................................................3-31
液压比例无反馈控制特征及优点 ...............................................................................................3-31
电气接头及油口方位 ........................................................................................................................3-31
11042668 • AB • Mar 20083-4
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
目录
安装图纸 安装图纸 .....................................................................................................................................................3-32
油口描述(MDC) ...................................................................................................................................3-32
尺寸(MDC) .............................................................................................................................................3-34
油口描述(NFPH) ..................................................................................................................................3-36
尺寸(NFPH) ............................................................................................................................................3-38
主轴选项 .....................................................................................................................................................3-40
排量限制器 ................................................................................................................................................3-41
旁通阀 ..........................................................................................................................................................3-42
控制模块 .....................................................................................................................................................3-43
手动排量控制选项(MDC) ................................................................................................................3-43
辅助安装法兰盘 .................................................................................................................................3-44
泵型号代码 ................................................................................................................................................3-46型号代码
4T 轴向柱塞变量泵
11042668 • AB • Mar 2008 3-5
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
概述
基本设计
42系列集成串泵(4T)是基于最前沿技术设计的中等功率静液压元件，其最高应用压
力为415 Bar[6020 psi](41cm3)及350 Bar[5075 psi](51cm3)。该系列泵可配合本公司马达
或其他产品组成系统，完成液压能量的传动及控制。
4T系列变量泵结构紧凑，是高功率密度元件。设计概念采用平行布置轴向柱塞及滑
靴并通过一可倾斜式斜盘实现泵排量改变。
4T系列泵排量及油液输出方向随变量斜盘角度变化而改变，在正反双向都可实现泵
的排量从零至最大之间无级变量。
4T系列泵采用摇架式变量斜盘带液压伺服油缸的设计，通过一紧凑型伺服控制系统
推动伺服变量活塞工作进而实现泵斜盘角度改变。4T变量泵有两种控制方式可选：
手动伺服控制及液压比例无反馈控制。这些控制具有低滞环及高响应特性。
剖视图
柱塞 斜盘
11042668 • AB • Mar 20083-6
滚柱轴承
配油盘
球轴承
4525055
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
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伺服控制油缸
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散热器
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变量泵
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P106 147E
回路冲洗阀
马达 减速器马达 减速器
回路
冲洗阀
输入轴
㸹⊍
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制动释放控制阀 马达排量切换控制阀
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概述
系统示意图
4T 轴向柱塞变量泵
11042668 • AB • Mar 2008 3-7
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
4410335J01
M4
M2
M1M1 M2
M6
BCDA
M5
L2
M6
前泵 后泵
M5
减速箱减速箱 马达马达
M4
L1
概述
系统原理图
4T 轴向柱塞泵
上面示意图给出了一个4T轴向柱塞泵的典型应用。系统油口A,C及B,D连接工作高压油
管并与所连接的马达组成闭环驱动回路。泵油液输出方向由变量斜盘位置决定。油
口M1及M2为系统高压测压口。泵带有两个壳体泄油口(L1及L2)已确保系统存在足够
的润滑液压油。图示泵为手动排量控制泵。其他控制方式见控制章节相关页。
11042668 • AB • Mar 20083-8
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
技术规格
系统规格
概括
泵型式
输入轴旋向
安装位置
其他系统要求
轴向柱塞伺服控制变量泵
带摇架式斜盘
顺时针或逆时针
安装时推荐控制模块在顶部或侧面，如安装时有特殊要
求请联系萨澳－丹佛斯代表处。壳体应充满液压油
独立制动系统
合适体积油箱及散热器
硬件特征
泵配置
排量 cm
重量 kgf [lbf] MDC: 76 [168]
转动惯量
kg•m
前安装法兰
(SAE 法兰标准 SAE J744)
主油口型式
系统压力调节范围
bar [psi]
排量限制器
输入轴配置
辅助安装法兰盘
(SAE 法兰盘 SAE J744)
控制方式
冲洗回路
3
/rev [in3/rev]
2
[lbf•ft2]
集成式串泵
41 [2.50] x 2 51 [3.11] x 2
NFPH: 72 [158]
0.0072 [0.0054] 0.0076 [0.0056]
2螺栓 SAE C, (可选带4个辅助螺栓安装孔的法兰）
SAE-同侧，径向油口
210-415 [3045-6020] 210-325 [3045-4715]
可选
花键
SAE A (9齿 ,11齿，13齿)
SAE B (13齿)
MDC, NFPH
无
4T 轴向柱塞变量泵
系统参数
壳体压力
持续 bar [psi] 3.4 [50]
最高压力 (冷启动时) bar [psi] 10.3 [150]
压力限制
排量 cm3/rev 41 51
额定压力 bar [psi] 350 [5075] 325 [4713]
最高压力 bar [psi] 415 [6017] 350 [5075]
11042668 • AB • Mar 2008 3-9
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
技术规格
系统参数(续)
转速限制
排量 cm3/rev 41 51
最低转速 min
最大排量时额定转速 min
最大排量时最高转速 min
-1
(rpm) 500
-1
(rpm) 3200 2900
-1
(rpm) 3450 3400
补油泵排量及设定压力
补油泵
内置式 cm3/rev [in3/rev] —
补油溢流阀设定 bar [psi]
标准
可选
41 51
无 无
20 [290]
14-24 [203-340]
理论流量
排量 cm3/rev 41 51
额定转速下理论流量 l/min [US gal/min] 131 [34.6] 148 [39.1]
单向/高压溢流阀
可选
设定 bar [psi] -
无高压溢流阀/ 仅单向阀 高压溢流阀/单向阀
210-415 [3045-6020]
可选设定：210, 250, 280, 300, 325, 345, 360, 385, 415
液压油参数
液压油温度范围
最低
持续最高
最高
液压油清洁度等级
推荐液压油清洁度等级
液压油粘度
最低
推荐工作范围
最高
-40 °C [-40 °F]
104 °C [220 °F] -
115 °C [240 °F]
ISO 4406 Class 22/18/13
2
7.0 mm
/s (cSt)
12-60 mm
1600 mm
2
/s (cSt) -
2
/s (cSt)
间歇，冷启动时
间歇
间歇
间歇，冷启动时
11042668 • AB • Mar 20083-10
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
工作参数
系统需求
独立的制动系统
W 警告
机器/车辆滑动危害
任何工作情况（前进、中立、倒退）下，静液压传动功率的损失都可能引起静液压
制动能力的减弱。从安全角度考虑，除静液压传动系统外还必须有一套冗余的制动
系统，充分保证当静液压传动的功率损失时能制动车辆。
油箱
油箱的设计应满足整个系统在各种工况下油液容积的最大变化量，在油液经过油箱
时，便于油液中的空气分离出来。
推荐油箱的最小容积为补油泵每分钟最大流量的5/8，其中油液的容积最小不得低于
补油泵每分钟最大流量的1/2。这样在最大回流时，可以保证油液在油箱中停留30
秒，以清除混入的空气。对大多数闭式回路（不带透气孔的油箱）应用已足够了。
与补油泵入口相连的油箱出口应高于油箱底部，利用重力分离作用防止大颗粒杂质
进入补油泵。推荐在油箱的出油口安装
油箱入油口（回油管）的位置应低于正常液面，使油液直接进入油池中，增加停留
时间，有效地分离油液中的空气。在油箱的进出口之间加一块隔板有助于除气并降
低油液的波动。
100-125μm
的滤网。
4T 轴向柱塞变量泵
系统参数
转速限制
额定转速为泵全功率输出时，确保使用寿命前提下允许的泵最高转速。
瞬间最高转速为泵所允许的最高输入转速。超过此转速将缩短泵使用寿命，增加故
障发生时的危害性以及引起传动回路能量损失（可能导致安全事故）。对于行走机
械驱动应用确保泵输入转速不要超过此最高值。推荐系统配备有一套独立制动系
统，以便确保系统存在液压能量损失时车辆安全制动。具体见文献 BLN-9884《压力
与速度限制》
吸油口压力
为确保液压元件使用寿命及性能，补油泵吸油口连续吸油压力不要小于0.8bar绝对压
力（127mmHg真空度）。真空度低于0.7bar绝对压力(254mmHg真空度)时，表明系
统吸油路设计存在问题或过滤器选择不恰当。系统冷启动时可能出现吸油口压力短
时间低于0.7bar绝对压力(254mmHg真空度)，但当系统完成预热时，吸油条件应迅
速改善。确保吸油口压力不要低于最高允许真空度。
理论输出
额定转速下，泵理论输出最大流量与泵排量与转速有关。这也是选择相匹配马达的
重要依据，理论值基于忽略泵内部泄漏及排量变化给出。
11042668 • AB • Mar 2008 3-11
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
技术规格
系统参数(续)
壳体压力
正常工作条件下，确保壳体压力不要超过额定（持续）压力。在冷启动工况下允许
瞬间壳体压力超过额定压力，但必须低于最高壳体允许压力。壳体压力超过限定值
可能损坏泵密封件或壳体进而引起外泄漏。
系统压力
系统压力指 A与B 或C与D油口之间的相对压力，它是影响液压元件使用寿命的主导因
素，大负载引起的高压力将缩短元件的期望寿命。液压元件使用寿命取决于由负载
周期实验得出的转速和正常工作工况下的平均加权压力。
系统设定压力指型号代码中高压溢流阀或压力限制阀的标准设定压力，据此压力，
可以计算出此时系统可产生的最大牵引力或扭矩。
额定压力为泵设计压力。工作于持续压力及其以下可确保元件的使用寿命。额定压
力不等同于持续压力。高于额定压力的应用，请咨询萨澳－丹佛斯代表处，需首先
分析负载周期寿命。
最高压力指不管在何种工况下，都绝对不能超过的最高应用压力。
最低低压侧压力在任何工况下都要保持最低低压侧压力，以避免吸空。
所有压力限制值均为相对于低压（补油）侧的相对压力,由表测压力减去低压侧压力
所得.
11042668 • AB • Mar 20083-12
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
工作参数
液压油参数
液压油
所有等级及性能参数都是基于工作介质为含抗氧化剂，防锈添加剂和抗起泡剂的合成
液压油给出。液压油必须具备良好的热稳定性与水解稳定性，以防止对泵内元件造成
磨损和腐蚀。在特定工作环境下，可选用抗燃液压油。更多信息请参阅萨澳－丹佛斯
产品样本 ,520L0463 《液压油及润滑》。
推荐使用优等级的抗磨液压油以确保使用性能。
不要混合使用不同品牌的液压油。具体咨询萨澳－丹佛斯代表处。
可选用下列液压油：
液压油 ISO 11 158 - HM (如需兼容油封或满足叶片泵耐磨度，需满足标准 DIN 51
524-2)
液压油 ISO 11 158 - HV ( 如需兼容油封或满足叶片泵耐磨度，需满足标准DIN 51
524-3)
液压油 DIN 51 524-2 - HLP
液压油 DIN 51 524-3 - HVLP
自动变速器用油 ATF A 后缀 A (GM)
自动变速器用油
自动变速器用油 M2C33F 和 G (Ford)
机油 API 分类 SL, SJ (汽油发动机)；CI-4, CH-4, CG-4, CF-4 ； CF (柴油发动机)
优质拖拉机通用油 (STOU) , 特种农用拖拉机用油
Dexron II (GM), 满足 Allison C-3 和 Caterpillar TO-2 测试
4T 轴向柱塞变量泵
温度及粘度
确保应用场合能同时满足流体的温度和粘度要求。在“液压流体参数”文献第10页所
示表格中，所有数据均基于石油基流体给出。
最高温度为系统所允许的最高温度允许值，它通常发生在壳体泄油口处。应始终确保
泵工作在不高于这一允许的持续温度下，绝不能超过该值。
冷液压油一般不会影响传动元件的使用寿命，但它可能降低油液的流动性及传递能量
的能力。因此应保持油液温度高于液压油倾点16 °C [30 °F]。最低温度基于元件材料物理
特性给出。
为了使泵具有最大工作效率及最长的轴承寿命，液压油应工作于推荐的范围之内。 确
保在最大环境温度及最恶劣工况下，液压油最低粘度仅在短时间发生。最高粘度往往
发生在系统冷启动时，应在启动时限制发动机转速直到系统预热完成。
选择合适的热交换器以确保液压油温度保持在这些限定范围内，推荐通过测试来验证
温度保持在允许范围之内。
11042668 • AB • Mar 2008 3-13
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
系统设计参数
选型公式
流量
力矩
功率
变量
对于特定应用场合，可利用下面公式选择合适排量液压泵。
公制：
Vg • n •
输出流量 Q =
输入力矩 M = (N•m)
输入功率 P = = (kW)
20 • •
M • n •
30 000
1000
Vg • p
v
m
Q • p
600 •
(l/min)
t
美制：
输出流量 Q = (US gal/min)
输入力矩 M = (lbf•in)
输入功率 P = = (hp)
公制【英制】
Vg = 排量/转 cm3/rev [in3/rev]
pO = 输出压力 bar [psi]
pi = 输入压力 bar [psi]
p = pO - pi (系统压力) bar [psi]
n = 转速 min-1 (rpm)
v = 容积效率
m = 机械效率
t = 总效率 (v • m)
Vg • n •
2 • •
M • n •
198 000
231
Vg • p
v
m
Q • p
1714 •
t
11042668 • AB • Mar 20083-14
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
系统设计参数
油液和过滤
为防止磨损，向系统内补充清洁的液压油至关重要。推荐使用的滤油器在正常的况
下应能有效地控制油液清洁度。达到ISO 4406 等级 22/18/13 (SAE J1165).
滤油器可安装在吸油管路的进油口或补油泵的出油口。4T系列泵提供吸油和补油压
力过滤这两种过滤方式。
过滤器的选择与一系列因素有关，包括进入系统的污染源、系统产生的污染、所需
的流体清洁度要求和所期望保养间隔。应根据过滤器的效率和容量的额定值来选择
过滤器，以满足上述要求。
过滤器效率可用x值来评价。对仅带吸油过滤的闭式回路或带回油过滤的开式回路，
选用过滤器x范围在β
=75(10≥2)或更高，能获得好的使用效果。对一些需要给油
35–45
缸供油且共用同一油箱的开式和闭式系统，推荐使用更高效率的滤油器。这类滤油
器的典型推荐x值范围为
=75 (10≥10)。
15–20
由于每种系统应用工况不同，对滤油器要求不尽相同。只有通过详尽的测试和评估
程序才能全面地评估过滤系统是否有效。详细信息请参阅《液压油及润滑手册》
520L0463及《液压油过滤设计指导手册》520L0467。
4T 轴向柱塞变量泵
过滤配置
过滤器布置在外置补油泵的吸油口（吸油过滤）或外置补油泵出油口（补油压油过
滤）。
吸油过滤
油箱
滤网
4410335J08
至回路低压侧及
伺服控制模块
至泵壳体
过滤器
补油泵
补油
溢流阀
内部
压油过滤，全流量
过滤器
至回路低压侧及
伺服控制模块
补油泵
补油
溢流阀
至泵壳体
11042668 • AB • Mar 2008 3-15
内部
油箱
滤网
4410335J09
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
系统设计参数
安装法兰负载 由于串接辅助泵或由于泵受到冲击载荷的影响，可能使安装法兰承受过大的负载。
原则上，泵的使用应该在允许的冲击负载力矩和连续工作负载力矩范围之内。
冲击负载力矩MS是由于系统受瞬时冲击所导致的。 额定（持续）负载力矩MR 一般由
机器振动所产生。
对一些典型应用情况下，估计的最大和连续加速度因子如图表所示：
G-典型应用中加速度因子
对于有可能产生共振的应用需要辅助支
承。当负载超过下表限定值时需要辅助
支承。
应用
滑移装载机
挖沟机
(轮式)
沥青摊铺机
料堆整形机
草皮整形机
振动压路机
允许最大力矩
额定力矩 (MR) 冲击负载力矩 (MS)
1441 N•m [12750 in•lbf ] 3413 N•m [30200 in•lbf]
持续
(振动)
加速
(GR)
4 10
3 8
2 6
2 5
1.5 4
6 10
最大
(冲击)
加速
(Gs)
壳体回油
多级串泵的悬臂负载力矩可按下式估算
MR = GR• (W1L1 + W2L2 + ..... + WnLn)
MS = GS• (W1L1 + W2L2 + ..... + WnLn)
MR = 额定负载力矩 N•m [lbf•in]
MS = 冲击负载力矩 N•m [lbf•in]
GR = 额定（振动）加速度(G-因子：无纲量)
GS = 最大冲击加速度(G-因子：无纲量)
W = 泵重量 N [lbf]
L =安装法兰到泵重心的距离 mm [in]
悬臂负载力矩
安装法兰
L1
泵１重心
泵２重心
L2
通过壳体上的铸件孔将前后泵壳体串通。补油压力溢流阀泄油至前泵壳体。为了
确保壳体内液压油主动流经两个壳体，请务必采用后泵壳体泄油口连油箱。仅当
4T泵作为车辆的回油枢纽（所有回油连接泵壳体，再经过壳体回油总管回油箱）
时才能采用前泵壳体回油。此时外部回油进入后泵壳体后经前泵泄油口流出。
4410266B1
11042668 • AB • Mar 20083-16
产品样本 4T轴向柱塞变量泵
系统设计参数
外部主轴载荷
和轴承寿命
轴承寿命与速度、压力、斜盘角和外部载荷有关，也与其它因素诸如油液牌号和粘
度等有关。
在无外部轴向、径向载荷的车辆驱动系统中，速度、压力和斜盘角将经常变化，通
常轴承的B10 寿命（90%概率的完好率）将超过液压件寿命。
在非行走驱动系统中，如传输带和风扇驱动装置，运行速度和压力通常接近恒定。
相比行走驱动装置而言，轴承的载荷周期有明显的规律性。在这些类型的应用中，
建议核算轴承寿命。4T系列轴向柱塞泵能承受一定的外部径向和轴向载荷。然而任
何外载荷都将缩短轴承的期望寿命。
允许的径向轴载荷与载荷作用点、作用方向，以及液压件的工作压力有关。在那些
外部轴载荷不可避免的场合，可以通过使载荷作用在0° 或180°的方向来减小对轴承
寿命的影响。
最大允许径向载荷计算公式: Re = Me / L
其中:
L = 安装法兰到载荷作用点的距离
M
= 最大力矩
e
Re = 最大径向载荷
T
= 轴向载荷
out
FB = 旋转组件负载
尽量避免 T
方向轴向负载
in
容许的轴载荷
排量 cm
M
N•m [in•lbf ]
T
N [lbf]
3
e
out
41 51
111
[982]
1100
[250]
90
[800]
1100
[250]
4T 轴向柱塞变量泵
外部轴载荷作用方向
L
R
e
T
out
T
in
0 Re
90 Re
180 Re
F
B
如持续外部径向载荷达到最大允许值的
25%或可能会有轴向载荷，请同萨澳丹佛斯代表处联系，以便重新评估轴承
使用寿命。
当径向载荷存在时，建议用“梅花型”
联轴器。
根据最大外部力矩(Me)和负载至安装法
兰的作用距离(L)，使用上述图表确定最
大允许径向负载 (Re)。
270 Re
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11042668 • AB • Mar 2008 3-17
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