液压泵、液压马达与液压缸的工作原理、区别及应用

是为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是泵的一种。是一种能量转换装置，它的功能是把驱动它的动力机(如电动机和内燃机等)的机械能转换成输到系统中去的液体的压力能。

左图为单柱塞泵的工作原理图。凸轮由电动机带动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时，柱塞和缸体形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤出，经单向阀排到需要的地方去。当凸轮旋转至曲线的下降部位时，弹簧迫使柱塞向下，形成一定真空度，油箱中的油液在大气压力的作用下进入密封容积。凸轮使柱塞不断地升降，密封容积周期性地减小和增大，泵就不断吸油和排油。

液压泵的分类

1、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。

2、按液压系统中常用的泵结构分为：齿轮泵、叶片泵和柱塞泵 3种。

（1）齿轮泵：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。泵一般设有差压式安全阀作为超载保护，安全阀全回流压力为泵额定排出压力倍。也可在允许排出压力范围内根据实际需要另行调整。但是此安全阀不能作减压阀长期工作，需要时可在管路上另行安装。该泵轴端密封设计为两种形式，一种是机械密封，另一种是填料密封，可根据具体使用情况和用户要求确定

左图为外啮合齿轮泵的工作原理图。壳体、端盖和齿轮的各个齿槽组成了许多密封工作腔。当齿轮按如图所示的方向旋转时，右侧左侧吸油腔由于相互啮合的齿轮齿轮逐级分开，密封工作腔容积增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸进来，将齿槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到右侧压油腔中；右侧因为齿轮在这面啮合，密封工作腔容积缩小，油液便被挤出去——吸油区和压油区是由相互啮合的轮齿以及泵体分开的。

（2）叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。

（3）柱塞泵：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。

一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等，但应用不如上述3种普遍。

液压马达

液压马达习惯上是指输出旋转运动的,将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置，对外做功的执行原件。

工作原理：

径向柱塞马达

1—柱塞 2—定子 3—缸体 4—配油轴

径向柱塞式液压马达工作原理见上图。当四柱液压机压力油经固定的配油轴4的窗口进入缸体3内柱塞1的底部时，柱塞向外伸出，紧紧顶住定子2的内壁，由于定子与缸体存在一偏心距e。在柱塞与定子接触处，定子对柱塞的反作用力为Fn。液压机力可分解为Ff 和Ft 两个分力。当作用在柱塞底部的油液压力为p，柱塞直径为d，力Ff和Fn之间的夹角为φ时，它们分别为：

Ff=pπdd/4 Ft=Ff tanφ

力Ft对缸体产生一转矩，使缸体旋转。缸体再通过端面连接的传动轴向外输出转矩和转速。

液压马达的应用

生活中，要实现机械旋转运动，采用电动机价格便宜，供应方便。所以，一般只有在电动机不能满足要求的特殊场合，如需要进行大范围的无级变速，或结构要求紧凑的地方，才采用液压马达。液压马达亦称为油马达，主要应用于注塑机械、船舶、起扬机等。

应用低速大扭矩马达的6000t/h斗轮取料机

液压缸

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。

缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。

液压缸的类型：

根据常用液压缸的结构形式，可将其分为四种类型：

1.活塞式

单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出油口A 和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。

1——缸筒 2——活塞 3——活塞杆 4——端盖 5——活塞杆密封件

液压缸的工作原理如上图。缸筒固定，左腔连续地输入压力油，当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速度v1连续向右运动，活塞杆对外界做功。反之，往右腔输入压力油时，活塞以速度v2向右运动，活塞杆也对外做功。这样，完成了一个往复运动。这种液压缸叫缸筒固定缸。

若活塞杆固定，左腔连续地输入压力油时，则缸筒向左运动，当往右腔连续地输入压力油时，则缸筒右移。这种液压缸叫活塞杆固定缸。

由此可知，输入液压缸的油必须具有压力p和流量q。压力用来克服负载，流量用来形成一定的运动速度。输入液压缸的压力的流量就是给缸输入液压能；活塞作用于负载的力和运动速度就是液压缸输出的机械能。

2.柱塞式

（１）柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；

（２）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压

缸；

（３）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；

（４）柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。

如左图，就是一个最简单的柱塞式液压缸，也是一个简单的千斤顶，只能靠液压单方向运动。提起手柄1使小活塞2向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管从油箱10中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀5打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸的下腔，迫使大活塞7向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀9，举升缸下腔的油液通过管道、截止阀流回油箱，重物就向下移动。

应用

双作用单杆活塞式液压缸，是液压系统中作往复运动的执行机械。具有结构简单，工作可靠，装拆方便，易于维修，且连接方式多样等特点。适用于工程机械，矿山机械，超重运输机械、冶金机械及其它机械

左图为一般的小型挖掘机

图中通过内燃机提供原动力带动液压泵，将机械能转换成油液的压力能，通过导管输送到柱塞式液压缸中，通过车内驾驶员的操纵不同液压操纵杆，使挖掘机完成各种复杂的作业。

3.伸缩式

伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。

4.摆动式

摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。

区别

从工作原理上讲，液压马达是把容积式泵倒过来使用，即向泵输入压力油，输出的是转速和转矩。对于不同类型的液压马达，其具体的工作原理有所差别；从理论上讲，容积式泵和其相应的液压马达是可逆的，即向泵输入压力泊，输出的就是转速和转矩。但由于功用不同，有的泵(如齿轮泵)是可逆的(即通人压力油后就可以旋转)，有的泵是不可逆的，它们(泵和相应的液压马达)的实际结构也有一定的区别：

1、。液压泵是将电动机的机械能转换为液压能的转换装置，输出流量也压力，希望容积效率高；液压马达是将液体的压力能转换为机械能的装置，输出转矩和转速，希望机械效率高。因此说，液压泵是能源装置，而液压马达是执行元件。

2、液压马达输出轴的转向必须能正传和反转，因此其结构呈对称性；而有的液压泵（如齿轮泵、叶片泵等）转向有明确的规定，只能单向转动，不能随意改变旋转方向。

3、液压马达除了进、出口外，还有单独的泄漏油口；液压泵一般只有进、