液压泵液压马达和液压缸分析
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n = q /V
T = pV/2π
式中 n ——液压马达的输出转速(r/s)； q ——液压马达的输入流量 (m3/s)； V——液压马达的排量(m3/r)；
T——液压马达的输出转矩(N·m)； p ——液压马达的工作压力(Pa )。
4. 摆动液压马达 屬于另一种叶片式液压马达，其输出是往复摆动。摆动液压马 的结构原理和符号如图6-13所示。
第六章 液压泵、液压马达 和液压缸
在液压系统中，液压泵、液压马达和液压缸都是能量转换装置。图 6-1为用液压图形符号表示的泵、马达和缸三者的作用与关系。
图6-1 液压泵、液压马达和液压缸的作用 1－液压泵 2－液压缸 3－液压马达 4－电动机
第一节 液 压 泵
一、液压泵的基本原理 图6-2是单柱塞液压泵的结构示意图，可以通过它说明液压泵 的基本原理。 液压泵是通过密封容积的变化来实现吸油和压油的。 常用的液压泵有齿轮式、叶片式和柱塞式三种。
图6-13 摆动液压马达 1－缸体 2－隔板 3－轴 4－叶片
第三节 液 压 缸
液压缸能将液压能转换成直线运动形式的机械能，输出速度和推 力。液压缸有两种基本型式，即活塞式液压缸和柱塞式液压缸。
一 、双杆活塞式液压缸 1. 缸体固定式双杆活塞液压缸（其工作原理及应用见图6-2）。 2. 缸体移动式双杆活塞液压缸（其结构与工作原理见图6-14）。
(2) 限压式变量叶片泵的工作原理与特性曲线 见图6-7、 图6-8。
图6-7 限压式变量叶片泵的工作原理 1－最大流量调节螺钉 2－柱塞 3－转子 4－定子
5－限压弹簧 6－限定压力调节螺钉
图6-8 限压式变量叶片泵的特性曲线
四、柱塞泵 （1）轴向柱塞泵的工作原理和滑履结构 见图6-9、图6-10。 (2) 优缺点 优点是结构紧凑，径向尺寸小，能在高压和高转速 下工作，并具有较高的容积效率；缺点是结构复杂，价格昂贵。
图6-9 轴向柱塞泵的工作原理 1－配流盘 2－缸体 3－柱塞 4－斜盘
图6-10 滑履结构 1－缸体 2－柱塞 3－滑履 4－斜盘
五、泵用电动机功率的计算
（1) 泵的输出功率 (见图6-11)
假设系统的能量损失很小可以忽略不计，则得泵的输出功率：
Po=F =pA
因
A = q
故
Po = pq
图6-11 液压泵输出功率的计算
三、叶片泵 1. 双作用式叶片泵 (1) 工作原理 见图6-4。双作用式叶片泵的流量不可调，是 定量泵。 (2) 优缺点 优点是输油量均匀，压力脉动较小，容积效率较 高，工作压力较高（一般为中压，也有用于高压的）；缺点是结构 比较复杂，零件较难加工，叶片容易被油中的脏物卡死。 (3) 双联叶片泵和双级叶片泵 原理示意见图6-5。
液压缸两腔同时接通压力油，有
因为
q总 = q + q回
q总 = A1v3
q回 = A2 v3
所以
A1v3= q + A2 v3
整理后得 v3 = q /(A1-A2) = q /A3
F3 = F1- F 2 = p(A1-A2) = pA3 式中，A3为活塞两端有效作用面积之差，即活塞杆的截面积:
A3 = A1-A2 =πd 2 /4
第二节 液压马达
1. 液压马达的类型 有齿轮式、叶片式和柱塞式三种。 2. 叶片式液压马达的工作原理与优缺点 (1) 工作原理 见图6-12 (2) 优缺点 优点是体积较小，动作灵敏；缺点是泄漏较大， 效率较低。
图6-12 叶片式液压马达的工作原理
2. 液压马达的排量 液压马达的每转排油量称为排量。 排量不可调的马达为定量马达；排量可调的马达为变量马达。 3. 液压马达的转速与转矩
图6-4 双作用式叶片泵的工作原理 1－定子 2－转子 3－Fra Baidu bibliotek片 4－泵体
图6-5 双联叶片泵和双级叶片泵的符号示意 a) 双联叶片泵 b) 双级叶片泵
2．单作用式叶片泵 (1) 基本工作原理 见图6-6。单作用式叶片泵的流量可调, 是变量泵。
图6-6 单作用式叶片泵的工作原理 1－定子 2－转子 3－叶片
(2) 泵的配套电动机功率
式中
P = Po / = pq / P ——配套电动机的功率(W)； Po——液压泵的工作压力(Pa)； q ——液压泵的流量(m3/s)；
——液压泵的总效率。 通常，各种泵的值皆可由实验
给出：齿轮泵 ＝0.6～0.8；叶片泵 ＝0.75～0.85；柱塞泵
＝0.75～0.9O。
由于 A3＜A1 ，所以 v3＞v1 ，得到快速运动；但 F3＜F1 ，推
力减小。
在机床液压系统中，常通过控制阀来改变单杆缸的油路连接，从 而获得快进(差动连接)—工进(无杆腔进油)—快退(有杆腔进油)的进 给工作循环。
图6-14 缸体移动式双杆活塞液压缸
二、单杆活塞式液压缸
1. 单杆液压缸油路的正常连接（见图6-15） 往复运动速度与推力分析说明如下：
设活塞与活塞杆的直径分别为D和d 。
当无杆腔进油、工作台向左运动时，速度、推力分别为
v1 = q /A1 =4q /πD 2
F1 =pA1 = pπD 2 /4
当有杆腔进油、工作台向右运动时，速度、推力分别为
图6-2 液压泵的基本原理 1－偏心轮 2－柱塞 3－泵体
4－弹簧 5、6－单向阀
二、齿轮泵 （一）工作原理
齿轮泵的工作原理如图6-3所示。 齿轮泵由于密封容积变化范围不能改变，故流量不可调，是定 量泵。
图6-3 齿轮泵的工作原理
（二） 优缺点 1.优点 齿轮泵结构简单，易于制造，价格便宜，工作可靠，维护方便。 2. 缺点 1) 工作中存在流量脉动和压力脉动，并产生振动和噪声。 2) 容积效率(指泵的实际流量与理论流量的比值)较低； 3) 所受的径向液压力不平衡。 由于存在上述缺点，齿轮泵一般只能用于低压轻载系统。但工程 实际中也有用于高压的齿轮泵。
v2 = q /A2 =4q /π(D 2-d 2 )
F 2 =pA2 = pπ(D 2 -d 2 ) /4
比较上述各式，因 A1＞A2 ，所以 v1＜v 2 ，F1＞F 2 。这个特
点常用于实现机床的工作进给和快速退回。
图6-15 单杆活塞式液压缸的工作原理
2.单杆液压缸油路的差动连接 (见图6-16)
T = pV/2π
式中 n ——液压马达的输出转速(r/s)； q ——液压马达的输入流量 (m3/s)； V——液压马达的排量(m3/r)；
T——液压马达的输出转矩(N·m)； p ——液压马达的工作压力(Pa )。
4. 摆动液压马达 屬于另一种叶片式液压马达，其输出是往复摆动。摆动液压马 的结构原理和符号如图6-13所示。
第六章 液压泵、液压马达 和液压缸
在液压系统中，液压泵、液压马达和液压缸都是能量转换装置。图 6-1为用液压图形符号表示的泵、马达和缸三者的作用与关系。
图6-1 液压泵、液压马达和液压缸的作用 1－液压泵 2－液压缸 3－液压马达 4－电动机
第一节 液 压 泵
一、液压泵的基本原理 图6-2是单柱塞液压泵的结构示意图，可以通过它说明液压泵 的基本原理。 液压泵是通过密封容积的变化来实现吸油和压油的。 常用的液压泵有齿轮式、叶片式和柱塞式三种。
图6-13 摆动液压马达 1－缸体 2－隔板 3－轴 4－叶片
第三节 液 压 缸
液压缸能将液压能转换成直线运动形式的机械能，输出速度和推 力。液压缸有两种基本型式，即活塞式液压缸和柱塞式液压缸。
一 、双杆活塞式液压缸 1. 缸体固定式双杆活塞液压缸（其工作原理及应用见图6-2）。 2. 缸体移动式双杆活塞液压缸（其结构与工作原理见图6-14）。
(2) 限压式变量叶片泵的工作原理与特性曲线 见图6-7、 图6-8。
图6-7 限压式变量叶片泵的工作原理 1－最大流量调节螺钉 2－柱塞 3－转子 4－定子
5－限压弹簧 6－限定压力调节螺钉
图6-8 限压式变量叶片泵的特性曲线
四、柱塞泵 （1）轴向柱塞泵的工作原理和滑履结构 见图6-9、图6-10。 (2) 优缺点 优点是结构紧凑，径向尺寸小，能在高压和高转速 下工作，并具有较高的容积效率；缺点是结构复杂，价格昂贵。
图6-9 轴向柱塞泵的工作原理 1－配流盘 2－缸体 3－柱塞 4－斜盘
图6-10 滑履结构 1－缸体 2－柱塞 3－滑履 4－斜盘
五、泵用电动机功率的计算
（1) 泵的输出功率 (见图6-11)
假设系统的能量损失很小可以忽略不计，则得泵的输出功率：
Po=F =pA
因
A = q
故
Po = pq
图6-11 液压泵输出功率的计算
三、叶片泵 1. 双作用式叶片泵 (1) 工作原理 见图6-4。双作用式叶片泵的流量不可调，是 定量泵。 (2) 优缺点 优点是输油量均匀，压力脉动较小，容积效率较 高，工作压力较高（一般为中压，也有用于高压的）；缺点是结构 比较复杂，零件较难加工，叶片容易被油中的脏物卡死。 (3) 双联叶片泵和双级叶片泵 原理示意见图6-5。
液压缸两腔同时接通压力油，有
因为
q总 = q + q回
q总 = A1v3
q回 = A2 v3
所以
A1v3= q + A2 v3
整理后得 v3 = q /(A1-A2) = q /A3
F3 = F1- F 2 = p(A1-A2) = pA3 式中，A3为活塞两端有效作用面积之差，即活塞杆的截面积:
A3 = A1-A2 =πd 2 /4
第二节 液压马达
1. 液压马达的类型 有齿轮式、叶片式和柱塞式三种。 2. 叶片式液压马达的工作原理与优缺点 (1) 工作原理 见图6-12 (2) 优缺点 优点是体积较小，动作灵敏；缺点是泄漏较大， 效率较低。
图6-12 叶片式液压马达的工作原理
2. 液压马达的排量 液压马达的每转排油量称为排量。 排量不可调的马达为定量马达；排量可调的马达为变量马达。 3. 液压马达的转速与转矩
图6-4 双作用式叶片泵的工作原理 1－定子 2－转子 3－Fra Baidu bibliotek片 4－泵体
图6-5 双联叶片泵和双级叶片泵的符号示意 a) 双联叶片泵 b) 双级叶片泵
2．单作用式叶片泵 (1) 基本工作原理 见图6-6。单作用式叶片泵的流量可调, 是变量泵。
图6-6 单作用式叶片泵的工作原理 1－定子 2－转子 3－叶片
(2) 泵的配套电动机功率
式中
P = Po / = pq / P ——配套电动机的功率(W)； Po——液压泵的工作压力(Pa)； q ——液压泵的流量(m3/s)；
——液压泵的总效率。 通常，各种泵的值皆可由实验
给出：齿轮泵 ＝0.6～0.8；叶片泵 ＝0.75～0.85；柱塞泵
＝0.75～0.9O。
由于 A3＜A1 ，所以 v3＞v1 ，得到快速运动；但 F3＜F1 ，推
力减小。
在机床液压系统中，常通过控制阀来改变单杆缸的油路连接，从 而获得快进(差动连接)—工进(无杆腔进油)—快退(有杆腔进油)的进 给工作循环。
图6-14 缸体移动式双杆活塞液压缸
二、单杆活塞式液压缸
1. 单杆液压缸油路的正常连接（见图6-15） 往复运动速度与推力分析说明如下：
设活塞与活塞杆的直径分别为D和d 。
当无杆腔进油、工作台向左运动时，速度、推力分别为
v1 = q /A1 =4q /πD 2
F1 =pA1 = pπD 2 /4
当有杆腔进油、工作台向右运动时，速度、推力分别为
图6-2 液压泵的基本原理 1－偏心轮 2－柱塞 3－泵体
4－弹簧 5、6－单向阀
二、齿轮泵 （一）工作原理
齿轮泵的工作原理如图6-3所示。 齿轮泵由于密封容积变化范围不能改变，故流量不可调，是定 量泵。
图6-3 齿轮泵的工作原理
（二） 优缺点 1.优点 齿轮泵结构简单，易于制造，价格便宜，工作可靠，维护方便。 2. 缺点 1) 工作中存在流量脉动和压力脉动，并产生振动和噪声。 2) 容积效率(指泵的实际流量与理论流量的比值)较低； 3) 所受的径向液压力不平衡。 由于存在上述缺点，齿轮泵一般只能用于低压轻载系统。但工程 实际中也有用于高压的齿轮泵。
v2 = q /A2 =4q /π(D 2-d 2 )
F 2 =pA2 = pπ(D 2 -d 2 ) /4
比较上述各式，因 A1＞A2 ，所以 v1＜v 2 ，F1＞F 2 。这个特
点常用于实现机床的工作进给和快速退回。
图6-15 单杆活塞式液压缸的工作原理
2.单杆液压缸油路的差动连接 (见图6-16)