第2章　液压泵和液压马达

2.1　概述

在液压系统中，液压泵和液压马达都是能量转换元件，液压泵用于将机械能转换为液体的压力能，是动力元件；液压马达是液压泵的逆装置，可将液体的压力能转换为机械能并输出运动，是执行元件。图2.1（a）、（b）表示了液压泵和液压马达的能量转换关系。

液压系统中使用的液压泵和液压马达都是容积式的，其工作原理是利用密封容积变化来产生压力能（液压泵），或输出机械能（液压马达）。

2.1.1　液压泵和液压马达的工作原理

图2.2是容积式液压泵的工作原理图。凸轮1旋转时，柱塞2在凸轮1和弹簧3的作用下左右移动，柱塞向右移动时，柱塞2和缸体组成的密封容积4变大，形成真空，油箱中的油液在大气压的作用下经单向阀5和油管吸入，当凸轮推动柱塞向左运动时密封空间变小，已吸入的油液受到挤压，经单向阀6排到液压系统中去。凸轮不断地运动，密封容积周期性变小和增大完成排油和吸油。

由此可见，容积式泵的工作原理是：

必定有一个或若干个周期变化的工作容积，密封工作容积变大时，形成一定真空完成吸油，密封空间变小时，油液受到挤压排到系统中。

为了使密封工作容积变大时和吸油管相连，密封工作容积变小时和排油管相连，需要有相应的配油机构。

吸油口和排油口不得连通。

液压马达是产生连续旋转运动的执行元件，通过输入一定压力的油液，输出转矩和转速。从原理上讲，液压马达和液压泵是互逆的，但结构上大多不相同，因此一般不能互逆使用。

2.1.2　液压泵与液压马达的性能参数

液压泵（液压马达）的基本性能参数主要有压力、排量、流量、效率和功率。

1.工作压力和额定压力

工作压力：液压泵和液压马达的工作压力是指泵（马达）实际工作时的压力，对泵来说工作压力是指它的输出油液压力；对马达来说，则是指它的输入压力。在实际工作中，泵的压力是随负载而定的。

额定压力：液压泵（液压马达）的额定压力是指泵（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，超过此值就是过载。

2.排量和流量

液压泵（液压马达）的排量有每转排量（用V表示）和每弧度排量（用Vd表示）之分。

每转排量V：泵（马达）每转一圈，由其几何尺寸计算而得到的排出（或吸入）液体的体积（即在无泄漏的情况下，其每转一圈所能输出的液体体积），称为泵的每转排量，简称为排量（m3/r）。

每弧度排量Vd：泵（马达）每转一弧度，由其几何尺寸计算而得到的排出（或吸入）液体的体积，称为泵（马达）的每弧度排量（m3/rad）。

理论流量qt：在不考虑泄漏的情况下，泵（马达）在单位时间内排出（输入）的液体体积称为泵（马达）的理论流量。设泵（马达）的角速度为ω（转速为n），则qt=V×n=Vd×ω。

实际流量q：泵工作时实际排出的流量称为泵的实际流量。它等于泵的理论流量qt减去泄漏流量（含压缩损失）ql，即q=qt-ql。ql为容积流失，它与工作油液的黏度，泵的密封性及工作压力p等因素有关。对于马达，实际流量与理论流量的关系为：q=qt+ql。

额定流量qn：指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下泵输出（或输入到马达中去）的实际流量。

3.效率和功率

（1）液压泵的效率

①液压泵的容积效率：液压泵的容积效率为实际流量与理论流量的比值，用ην表示，即

图2.3反映了液压泵的实际流量及理论流量与压力的关系。

②液压泵的机械效率：由于液压泵存在机械摩擦（相对运动零件之间及液体黏性摩擦），因此它的输入转矩T必然大于理论转矩Tt，则理论转矩

Tt=T-ΔT

式中：ΔT——转矩损失。

液压泵的机械效率是理论转矩和实际输入转矩的比值，用ηm表示。

（2）液压马达的效率

①液压马达的容积效率：对液压马达来讲，其输入流量q要大于其理论流量qt，因为工作时有泄漏流量ql，故液压马达的容积效率为

②液压马达的机械效率：由于液压马达运转时相对运动件之间的机械摩擦引起的转矩损失，使液压马达输出的转矩T要小于其理论转矩值Tt，转矩损失为ΔT，故液压马达的机械效率为

（3）液压泵与液压马达的功率

液压泵由电动机（或其他原动机）驱动，输入量是转矩和转速（角速度），输出量是液体的压力和流量。液压马达则刚好相反，输入量是液体的压力和流量，输出量是转矩和转速（角速度）。如果不考虑液压泵（液压马达）在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它们的理论功率是

P=pqt=Ttω

（4）液压泵与液压马达的总效率

液压泵与液压马达的总效率是其输出功率和输入功率之比，用η表示为

η=ηνηm

2.1.3　液压泵和液压马达的分类

1.液压泵的分类

液压泵通常可按结构不同分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。

2.液压马达的分类

液压马达按转速及结构不同分为：

（1）高速液压马达。高速液压马达按结构不同又可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三种。

（2）低速大转矩液压马达。低速大转矩液压马达按结构不同又可分为轴向式和径向式两类。

液压泵和液压马达的图形符号如图2.4所示。