第二章 液压泵与液压马达

一、什么是液压泵？
依靠密闭工作容积的改变实现吸、压液体，从而将机械能转换为液压能的装置。

二、液压泵的作用什么？
液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液
压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。

三、液压泵的工作原理是什么？ 当齿轮旋转时，在A 腔，由于轮齿脱开使容积逐渐增大，形成真空从油箱吸油，随着
齿轮的旋转充满在齿槽内的油被带到B 腔，在B 腔，由于轮齿啮合，容积逐渐减小，
把液压油排出 利用齿和泵壳形成的封闭容积的变化，完成泵的功能，不需要配流装
置，不能变量。

四、液压泵的特点是什么？
（1） 必须有若干个密封且可周期性变化的空间。

液压泵的理论输出流量与此空间变
化量及单位时间内变化数量成正比，和其他因素无关。

（2） 油箱内的液体绝对压力恒等于或大于大气压力，为了能正确吸油，油箱必须与
大气相通或采用充气油箱。

（3） 必须有合适的配流装置，目的是将吸油和压油腔隔开，保证液压泵有规律地、
连续地吸、排油。

液压泵机构原理不同，其配流装置也不同。

五、液压泵的主要性能参数有哪些？（见p35）
1.压力与吸入性能
什么是液压泵的工作压力？什么是液压泵的额定压力？什么称为吸入压力？
实际工作时的输出压力为液压泵的工作压力。

液压泵的额定压力是指泵在正常工作的条件下，按实际标准规定能连续运转的最高压
力。

液压泵进油口处的压力称为吸入压力。

2.排量和流量
液压泵的排量是指泵每转一转，所输出的液体体积，用V 表示。

其值是密封容积几何
尺寸变化量。

排量可调的液压泵称为变量泵，不可调的液压泵称为变量泵。

流量是指液压泵在单位时间输出液体的体积。

实际流量是指泵工作时出口实际输出的流量。

额定流量是指泵在正常工作条件下，按实验标准规定所必须保证的流量，用n
q 表
实际流量和额定流量均小于理论流量。

排量与流量的关系：nV q t
V ——液压泵排量
n ——主轴转速（r/min ）
六、功率和效率？
液压泵是靠电动机带动，输入的是转矩和转速即机械能，输出的是液体压力和流量即压
力能。

输入功率 P¡=T ω
输出功率 Pn=pq
T ——转矩
P ——输出压力（Pa ）
ω——角速度
q——输出流量（m2/s）
容积损失主要是液体泄漏造成的功率损失。

因此，液压泵的实际流量q与理论流量q1的比值成为容积效率。

机械效率是由于零件之间摩擦及液体流动时内部摩擦造成的。

七、液压泵的分类？
按流量是否可调节可分为：变量泵和定量泵。

输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。

按液压系统中常用的泵结构分为：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵、内啮合齿轮泵双
级泵、
双联
泵等
等。

八、齿轮泵
齿轮泵的定义：依靠密封在一个壳体中的
两个或两个以上齿轮，在
相互啮合过程中所产生的
工作空间容积变化来输送
液体的泵。

齿轮泵的优缺点：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵
轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。

齿轮泵的工作原理：
外啮合双齿轮泵的结构。

一对相互啮合
的齿轮和泵缸把吸入腔和排出腔隔开。

齿轮转动时，吸入腔侧轮齿相互脱开处
的齿间容积逐渐增大，压力降低，液体
在压差作用下进入齿间。

随着齿轮的转
动，一个个齿间的液体被带至排出腔。

这时排出腔侧轮齿啮合处的齿间容积
逐渐缩小，而将液体排出。

外啮合双齿轮泵有哪几种泄漏？
a 轴向泄漏，齿轮端面与端盖间的泄漏。

b 径向泄漏，齿顶与泵体间的泄漏。

c 啮合线泄漏。

什么是外啮合双齿轮泵的困油现象？
液压系统稳定性主要取决于齿轮泵的供油
平稳性，为此，齿轮啮合的重叠系数必须大于
1，即前一对齿轮脱开前，后一对齿轮开始啮
合。

此时出现了两对齿轮同时啮合的情况，这
叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在
定子内表面上。

这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容
积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两
次吸油与排油。

叶片泵有哪几种泄漏？
a 轴向泄漏，齿配流盘与转子、叶片之间的轴向间隙的泄漏。

b 径向泄漏，叶片顶端与定子内表面的间隙泄漏。

c 侧隙泄漏，叶片与转子槽之间侧面间隙泄漏。

叶片泵机构特点有哪些？
1 叶片泵存在困油现象，为此在左、右配流盘腰型孔端部开有卸荷
三角槽，以消除困油现象。

2 叶片不是沿径向安装，而是倾斜一个角度，即叶片前倾一个
（100~140）角，压力角减少，叶片在槽内运动时摩擦降低，磨
损减少，消除叶片卡住或折断的现象，因此转子决不允许反向转
动。

3 定子内表面连接四段圆弧的过渡曲线应保证叶片在槽内作往复
直线运动是，不允许有空脱现象，冲击要小，往复运动速度要均匀。

单作用叶片泵的工作原理是什么？
与双作用叶片泵明显不同的是，单作用叶片泵的定子内表面是一
个圆形，转子与定子间有一偏心量e，两端的配流盘上只开有一
个吸油窗口和一个压油窗
口。

当转子旋转一周时，每
一叶片在转子槽内往复滑动
一次，每相邻两叶片间的密
封容腔容积发生一次增大和
缩小的变化，容积增大时通
过吸油窗口吸油，容积减小
时通过压油窗口将油挤出。

单作用叶片泵排量与流量
单作用叶片泵的叶片转到吸油区时，叶片根部与吸油窗口连通，
转到压油区时，叶片根部与压油窗口连通。

因此，叶片的厚度对
排量计算无影响。

单作用叶片泵的结构特点
（a）为了调节泵的输出流量，需移动定子位置，以改变偏心距e。

（b）径向液压作用力不平衡，因此限制了工作压力的提高。

单
作用叶片泵的额定压力一般不超过7 MPa；
（c）存在困油现象。

由于定子和转子两圆柱面偏心安置，当相
邻两叶片同时在吸、压油窗口之间的密封区内工作时，封闭容腔
会产生困油现象。

为了消除困油现象带来的危害，通常在配流盘
压油窗口边缘开三角形卸荷槽。

（d）叶片后倾。

单作用叶片泵叶片倾角安装得主要矛盾不在压
油腔，而在吸油腔。

因为单作用叶片泵在压油区的叶片根部通压
力油而在吸油区的叶片根部不通压力油而与吸油口连通，为了使
吸油区的叶片能在离心力的作用下顺利甩出，叶片采取后倾一个
角度安放。

通常后倾角为24°。

限压式变量叶片泵
（A）外反馈式变量叶片泵的工作原理。

下图为外反馈限压式变量叶片
泵工作原理图。

转子2的中心O1是固定的，定子3可以左右移
动，在限压弹簧5的作用下，定子3被推向左端，使定子中心
O2和转子中心O1之间有一初始偏心量e0。

它决定了泵的最大
流量qmax。

定子3的左侧
装有反馈液压缸6，其油腔
与泵出口相通。

变量叶片泵的优缺点有哪些?
变量叶片泵与定变量叶片泵相比，流量可根
据负载大小自动调节，合理地匹配功率，功
率损失小，可减少油液发热，节能能源。

但
结构复杂，体积大，流量脉动较大，有径向
液压力不平衡，泄漏较大，功率较低。

十、柱塞泵（轴向柱塞泵和径向柱塞泵）
柱塞泵的定义：利用柱塞在泵缸体内往复运
动，使柱塞与泵壁间形成容
积改变，反复吸入和排出液体并增高其压力的泵。

柱塞泵的优缺点：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；
但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。

轴向柱塞泵工作原理：
轴向柱塞泵的柱塞轴向安排在缸体中。

轴向柱塞泵按其结构特点，分为斜盘式
和斜轴式两类。

下面以图4.19中的斜盘式为例来说明轴向柱塞泵的工作原理。

泵由斜盘1、柱塞2、缸体3、配流盘4等主要零件组成。

斜盘和配流盘固定
不动。

在缸体上有若干个沿圆
周均布的轴向孔，孔内装有柱
塞。

传动轴5带动缸体3、柱
塞2一起转动。

柱塞2在机械
装置或低压油的作用下，使柱
塞头部和斜盘1靠紧；同时缸
体3和配流盘4也紧密接触，
起密封作用。

当缸体3按图示
方向转动时，使柱塞2在缸体3内
作往复运动，各柱塞与缸体间的密
封容积便发生增大或减小的变化，通过配流盘4上的弧形吸油窗口a 和压油窗
口b 实现吸油和压油。

轴向柱塞泵的排量和流量
若柱塞数目为z ，柱塞直径为d ，柱塞孔的分布圆直径为D ，斜盘倾角为γ ，
当缸体转动一转时，泵的排量为
则泵的实际输出流量为
实际上，柱塞泵的输出流量是脉动的。

当柱塞数为奇数时，脉动率σ较小。

故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数，从结构和工艺性考虑，常取z = 7或z = 9。

径向柱塞泵工作原理：
径向柱塞泵的柱塞径向安排在缸体转子上。

在
转子2（缸体）上径向均匀分布着数个孔，孔
中装有柱塞5。

转子2的中心与定子1的中心
之间有一个偏心量。

在固定不动的配流轴3上，
相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上、下两个
缺口，此两缺口又分别通过所在部位的两个轴
向孔与泵的吸、压油口连通。

当转子2旋转时，
柱塞5在离心力（或低压油）作用下，它的头
部与定子1的内表面紧紧接触，由于转子2与
定子1存在偏心，所以柱塞5在随转子转动时，
又在柱塞孔内作径向往复滑动。

当转子2按图
示箭头方向旋转时，上半周的柱塞皆往外滑动，
柱塞底部的密封工作容腔容积增大，于是通过配
流轴轴向孔和上部开口吸油；下半周的柱塞皆往
里滑动，柱塞孔内的密封工作腔容积减小，于是通过配流轴轴向孔和下部开口
压油。

当移动定子改变偏心量e 的大小时，泵的排量就得到改变；当移动定子
使偏心量从正值变为负值时，泵的吸、压油腔就互换。

因此径向柱塞泵可以做
成单向或双向变量泵。

为使流量脉动率尽可能小，通常采用奇数柱塞数。

径向柱塞泵的径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，并且配
流轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损，这些都限制了它的转速和压力
的提高。

柱塞泵的工作原理：
柱塞泵柱塞往复运动
总行程L 是不变的，
由凸轮的升程决定。

柱塞每循环的供油量
大小取决于供油行程,
供油行程不受凸轮轴
V d D z =πγ42(tan )2(tan )4v q d D zn πγη
=
控制是可变的。

供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。

转动柱塞可
改变供油终了时刻，从而改变供油量。

柱塞泵工作时，在喷油泵凸轮轴
上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成
泵油任务，泵油过程可分为以下三个阶段。

螺杆泵
螺杆泵实质上是一种外啮合式摆线齿轮
泵。

在螺杆泵内的螺杆可以有两根，也可以有三根。

图4.24
是三螺杆泵的工作原理。

在泵体内安装三根螺杆，中间的
主动螺杆3是右旋凸螺杆，两侧的从动螺杆1是左旋凹螺
杆。

三根螺杆的外圆与泵体的对应弧面保持着良好的配
合，螺杆的啮合线把主动螺杆3和从动螺杆1的螺旋槽分
割成多个相互隔离的密封工作腔。

随着螺杆的旋转，密封
工作腔可以一个接一个地在左端形成，不断从左向右移
动。

但其容积不变，因此可以形成均匀而平稳的输出流量。

主动螺杆每转一周，每个密封工作腔便移动一个导程。

最左面的一个密封工作容腔容积逐渐增大，因而吸油；最右面的容积逐渐减小，则将油压出。

螺杆直径愈大，螺旋槽愈深，泵的排量就愈大；螺杆愈长，吸油口和压油口之间的密封层次愈多，泵的额定压力就愈高
螺杆泵优点：
结构简单紧凑，体积小，质量小，运转平稳，输油量均匀，噪声小，容许
采用高转速，容积效率较高（可达0.95），对油液的污染不敏感。

因此，螺
杆泵在精密机床等设备中应用日趋广泛。

螺杆泵的主要缺点是：螺杆齿形
复杂，加工较困难，不易保证精度。

十一、什么是液压马达？
将液压能转变为机械能的能量转换装置，是作连续回转运动并输出转矩的液压执行元件。

十二、
十三、液压马达的种类？
径向柱塞马达
轴向柱塞马达
斜轴式柱塞马达
双斜盘式柱塞马达
轴向球塞式马达
滚柱式液压马达
斜盘式柱塞马达
无连杆式液压马达
摆缸式液压马达
叶片式液压马达
十四、叶片式液压马达：
由于压力油作用，受力不平
衡使转子产生转矩。

叶片式
液压马达的输出转矩与液压
马达的排量和液压马达进出
油口之间的压力差有关，其
转速由输入液压马达的流量
大小来决定。

由于液压马达一般都要求能正反转，所以叶片式液压马达的
叶片要径向放置。

为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通人叶
片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压马达在压力油通人后
能正常启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封，
因此在叶片根部应设置预紧弹簧。

叶片式液压马达体积小，转动惯量小，
动作灵敏，可适用于换向频率较高的场合，但泄漏量较大，低速工作时不
稳定。

因此叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场
合。

十五、液压马达有哪些主要性能参数？
压力、排量和流量
1马达入口油液的实际压力称为马达的工作压力。

马达入口压力和出口
压力的差值称为马达的工作压差。

在马达出口直接连接油箱的情况下，
为便于定性分析问题，通常近似认为马达的工作压力就等于工作压差。

2马达在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为马
达的额定压力。

与泵相同，马达的额定压力亦受泄漏和零件强度的制约，
超过此值时就会过载。

3马达轴每转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的液体体积称
为马达的排量。

4马达密封容腔容积变化所需要的流量称为马达的理论流量。

马达入口
处所需的流量称为马达的实际流量。

实际流量和理论流量之差即为马达
的泄漏量。

转速及容积效率
马达的理论输出转速n 等于输入马达的流量q t 与排量V 的比值，即 因马达实际存在泄漏，由实际流量q 计算转速n 时 ，应考虑到马达的容积效
率ηv 。

当液压马达的泄漏流量为q l 时，则马达的实际流量为q =q t+q l 。

这时，
液压马达的容积效率为：
则马达的实际输出转速为：
转矩和机械效率
设马达的出口压力为零，入口压力即工作压力为p ，排量为V ，则马达的理论
输出转矩T t 有与泵相同的表达形式 ，即
因马达实际上存在着机械摩擦，故在计算实际输出转矩应考虑机械效率ηm 。

当液压马达的转矩损失为T l ，则马达的实际转矩为T =T t-T l 。

这时，液压马达
的机械效率为
则马达的实际输出转矩为：
n q V
t =t l l
v 1q q q q q q q
η-===-v q n V
η=t 2pV T π=t l l m t t t 1T T T T T T T η-===-pV
液压马达功率和总功率
马达的输入功率P i 为：
马达的输出功率P o 为：
马达的总效率η即为：
十六、从能量的观点来看，液压泵和液压马达有什么区别和联系？从结构上来看，液压泵和
液压马达又有什么区别和联系？
A 从能量的观点来看，液压泵是将驱动电机的机械能转换成液压系统中的油液压力
能，是液压传动系统的动力元件；而液压马达是将输入的压力能转换为机械能，
输出扭矩和转速，是液压传动系统的执行元件。

它们都是能量转换装置。

B 从结构上来看，它们基本相同，都是靠密封容积的变化来工作的。

十七、液压泵的工作压力取决于什么？液压泵的工作压力和额定压力有什么区别？
A 液压泵的工作压力取决于负载，负载越大，工作压力越大。

B 液压泵的工作压力是指在实际工作时输出油液的压力值，即液压泵出油口处的压
力值，也称为系统压力。

十八、液压马达与液压泵相同点：
1、 各种液压马达和泵均是利用“密封容腔”的周期性变化来工作的。

工作中均需要
有配流盘等装置辅助。

而且，“密封容腔”分为高压区和低压区两个独立部分。

2、 二者在工作中均会产生困油现象和径向力不平衡，液压冲击，流量脉动和液体泄
漏等一些共同的物理现象。

3、 泵和马达是机械能和压力能互相相转换的动力装置。

转换过程中均有能量损失，
所以均有容积效率、机械效率和总效率。

三者效率之间关系也相同。

计算效率时，
要清楚输入量与输出量的关系。

4、 液压泵和液压马达工作原理是可逆的。

理论上输入与输出量具有相同的数学关系
式。

i P pq =o 2P nT π=o i v v
m v 222P nT nT Vn P pq p T pV ππηηηηηπ=====π2pV T =V
q πω2=πωπ22V q V
T p =
=
5、液压泵和液压马达最重要的结构参数都是排量。

排量的大小反映了液压泵和液压
马达的性能。

十九、液压马达与液压泵的差异：
1、动力不同
2、配流机构
3、自吸性的差异
4、防止泄露形式不同
5、液压马达容积效率比泵低
6、液压马达起动转矩大
二十、如何正确选用液压泵与液压马达？
1）液压泵的选用：
1》确定输出流量
2》确定工作压力
3》液压泵拖动电动机的选择
4》液压泵类型的选用
2）液压马达的选用：
【1】液压马达的起动性能
【2】液压马达转速及低速稳定性
【3】调速范围。