第三章 液压泵和液压马达
液压泵 液压马达
第三章 液压泵和液压马达
目的任务
了解液压泵主要性能参数分类
掌握泵原理、必要条件、排流量、齿泵原理、困油
液压泵和液压马达
重点难点, 容积式泵工作原理、必要条件齿轮泵
工作原理、排流量 计算容积式泵的共
同弊病,困油现象的实质,
提问作业,3— 1 3— 2
3,1 液压泵和液压马达概述
功 用
液压泵, 将电动机或其它原动机输入
的机械能转换为液体的压力
能,向系统供油。
液压马达：将泵输入的液压能转换为机
械能而对负载做功。
液压泵和液压马达的功用
液压泵, 将电动机或其它原动机输入
的机械能转换为液体的压力
能,向系统供油。
液压马达：将泵输入的液压能转换为机
械能而对负载做功。
液压泵与液压马达关系
功用上 — 相反
结构上 — 相似
原理上 — 互逆
3,1,1 液压泵和液压马达的工作原理及分类
液压泵的基本原理
动画演示
吸油：密封容积增大，产生真空
> 容积式
压油：密封容积减小，油液被迫压出
液压泵 基本工作条件 （必要条件）
1 形成密封容积
2 密封容积变化
3 吸压油腔隔开（配流装置 ）
液压泵和液压马达分类
按输出流量能否调节,定量 变量
按结构形式,齿轮式 叶片式 柱塞式
按输油方向能否改变,单向 双向
按使用压力,低压 中压 中高压 高压
3,1,2 液压泵和液压马达的的主要工作参数
工作压力和额定压力
排量和流量
功率和效率
效率
工作压力和额定压力
工作压力
额定压力 （公称压力、铭牌压力）
最高允许压力
工作压力
指泵（或马达）实际工作时输出（或
输入） 油液的压力，其值取决于外界
负载：管阻、摩擦、外负载 *）
额定压力
指泵（或马达）在正常工作条件下，按
实验标准规定能够连续运转的最高压力
（受 泵（或马达）本身泄 漏和结构强度限制）
p > pn 即泵过载
最高允许压力
泵（或马达）在短时间内允许超载
使用 (p max) 的极限压力
p ≤ pn ≤ pmax
排量和流量
排量 V
理论流量 qt
实际流量 q
额定流量 qn
瞬时流量 qm
排量 V
排量 — 在没有泄漏的情况下，泵
（或马达）每转一周所排出
的液体的体积。
理论流量 qt
不考虑泄露的情况下，单位时
间内所排出的液体的体积。
qt = Vn
实际流量 q
指泵（或马达）工作时实际输出的流量
q = qt-qs
额定流量（公称流量、铭牌流量） qn
指泵在正常工作条件下，按试验
标准 规定 必须保证的输出流量。
q ≤ qn ≤ qt
瞬时流量 qm
瞬时流量 — 泵在某一瞬 时的几何流量
功率和效率
理论功率
输入（或输出）功率
输出（或输入）功率
结 论
理论功率
Pt = pqt
输入 （或输出） 功率
即泵轴的驱动功率或马达的输出功率
PI = ω T = 2π nT
输出（或输入）功率
PO = pq
结 论
液压传动系统液体所具有的功率，即液压功率等于
压力和流量的乘积 若忽略能量损失，则 PO = PI
即 Pt = pqt = pVn = ωTt = 2πnTt
∵ 实际上有能量损失 ∴ PO < PI
效 率
容积效率
机械效率
总效率
容积效率
液压泵：实际流量与理论流量之比值
η v = q/qi =（ qi-qs） /qi = 1-qs/qi
液压马达：理论流量与实际流量之比值
ηv = qi/q = 1-qs/q
机械效率
液压泵,理论转矩与实际输 入转矩之比值
η m = Ti / T = 1+ Ts / Ti
液压马达：理论转矩与实际输 入转矩之比值
ηm = T/Ti =（ Ti-Ts ） /Ti = 1 -Ts /Ti
总效率
输出功率与输入功率之比值
η= P0/Pi = Pq/2π nT = Pvnη v/2π nT = η vη m
结论：总效率等于容积效率与机械 效率之乘积。
3.2 齿轮泵
分类、组成、工作原理、
参数计算、结构特点
齿轮泵的分类
内啮合外啮合
3.2 齿轮泵
3,2,1 外啮合齿轮泵的工作原理
3,2,2 齿轮泵的流量计算
3,2,3 齿轮泵的结构
3,2,4 提高外啮合齿轮泵压力的措施
* 3,2,5 内啮合齿轮泵
*3,2,6 螺杆泵
3,2,1 外啮合 齿轮泵的工作原理
组成, 前, 后泵盖, 泵体, 一对齿
数, 模数, 齿形完全相同
的渐开线外啮合 。
结构图动画
3,2,1 外啮合 齿轮泵的工作原理
工作原理：
密封容积形成 — 齿轮, 泵体内表面, 前后泵盖围成
齿轮退出啮合,容积 ↑吸油
密封容积变化 <
齿轮进入啮合,容积 ↓压油
吸压油口隔开 — 两齿轮啮合线及泵盖
工作原理动画
3,2,2 外啮合 齿轮泵的流量计算
∵ 齿轮啮合时, 啮合点位置瞬间变化,
其工作容积变化率不等
∴ 瞬时流量不均匀 — 即脉动, 计算瞬时
流量时须积分计算才精确, 比较麻烦,
一般用近似计算法 。
齿轮泵的流量计算
排量计算
流量计算
瞬时流量
排量计算
假设,齿槽容积 =轮齿体积
则 排量 =齿槽容积 +轮齿体积
即相当于有效齿高和齿宽所构成的平
面所扫过的环形体积,
则 V=πdhb=2πzm2b
实际上 ∵ 齿槽容积 >轮齿体积
∴ 取 V=6.66zm2b
流量计算
理论流量,qt=Vn=6.66zm2bn
实际流量,q=qtηv=6.66zm2bnηv
结 论
1 齿轮泵的 qt是齿轮几何参数和转速的函数
2 ∵ 转速等于常数, 流量等于常数
∴ 定量泵
3 理论流量与出口压力无关
瞬时流量
∵ 每一对轮齿啮合时, 啮合点位置变
化引起瞬时流量变化
∴ 出现流量脉动
流量脉动结果：引起系统的压力脉动,
产生振动和噪声, 影
响传动的平稳性 。
3,2,3 外啮合齿轮泵结构要点
困油现象及其消除措施
径向作用力不平衡
泄漏
困油现象及其消除措施
困油现象
产生原因
引起结果
消除困油的方法
困油现象产生原因
∵ 为保证齿轮连续平稳运转，又能够使
吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度
必须大于 1
∴ 有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，
故 在齿向啮合线间形成一个封闭容积
困油现象产生原因
a→b 容积缩小
困油现象产生原因
b →c 容积增大
困油引起的结果
a→b 容积缩小 p↑
高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴
和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无
功损耗增大，油液发热。
b→c 容积增大 p↓
形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、
汽蚀等
总之,由于困油现象, 使泵工作性能不稳定, 产生
振动, 噪声等, 直接影响泵的工作寿命 。
消除困油的方法
原则, a→b 密封容积减小, 使之通压油口
b→c 密封容积增大, 使之通吸油口
b 密封容积最小, 隔开吸压油
方法：在泵盖 （ 或轴承座 ） 上开卸荷槽以消除困
油, CB-B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平
移一段距离, 效果更好
消除困油的方法
径向作用力不平衡
径向不平衡力的产生：液压力
液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔,压力
沿齿轮外圆逐齿降低。 p↑，径向
不平衡力增大齿轮和轴承受到很
大的冲击载荷，产生振动 和噪声。
改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。
增大泵体内表面和齿顶间隙
开压力平衡槽，会使容积效率减小
如图所示
径向不平衡力图示
泄 漏
齿侧泄漏 — 约占齿轮泵总泄漏量的 5%
径向泄漏 — 约占齿轮泵总泄漏量的 20%~25%
端面泄漏 *— 约占齿轮泵总泄漏量的 75%~80%
总之：泵压力愈高, 泄漏愈大 。
3,2,4 提高外啮合齿轮 泵压力措施
问题,齿轮泵存在间隙, p↑ △ q↑ ηv↓
径向不平衡力也 ∝ p p↑ 径向力 ↑
提高 齿轮 泵压力的方法：
浮动轴套 补偿原理：将压力油引入轴套背面，
使之紧贴齿轮 端面，补
偿磨损，减小间隙。
弹性侧板式 补偿原理：将泵出口压力油引至
侧板背面，靠侧板自身
的变形来补偿端面间隙。
浮动轴套式
外啮合 齿轮泵的优点
1 结构简单，制造方便，价格低廉
2 结构紧凑，体积小，重量轻
3 自吸性能好，对油污不敏感
4 工作可靠，便于维护
外 啮合 齿轮泵的缺点
流量脉动大
噪声大
排量不可调
小 结
工作原理（三个必要条件）
流量计算
结构要点（四个共同弊病）
*3,2,5 内啮合齿轮泵
渐开线齿形内啮合齿轮泵
摆线齿形内啮合齿轮泵 （摆线转子泵）
*3,2,5 内啮合齿轮泵
渐开线齿形
分类 <
摆线齿形
渐开线齿形内啮合齿轮泵
组成,小齿轮、内齿环、月牙形隔板等
渐开线齿形内啮合齿轮泵
工作原理,小齿轮带动内齿环同向异速旋
转,左半部分轮齿退出啮合，
形成真空吸油。右半部分轮齿
退出啮合，容积减小，压油。
月牙板同两齿轮将吸压油口隔
开。
摆线齿形内啮合齿轮泵（ 摆线转子泵）
组成
工作原理
特点
摆线齿形内啮合齿轮泵组成
组成,内外转子相差一齿且有一偏心距
摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理
吸油 — 左半部分，轮齿脱开啮合容积 ↑
工作原理 <
压油 — 右半部分，轮齿进入啮合容积 ↓
摆线齿形内啮合齿轮泵特点
特点,结构紧凑，尺寸小，重量轻，
运转平稳，噪声小 流量脉动
小。但齿形复杂，加工困难，
价格昂贵
*3,2,6 螺杆泵
组成
工作原理
特点
螺杆泵 组成
一根主动螺杆 —— 双头、右旋,凸螺杆
<
两根从动螺杆 —— 双头、左旋,凹螺杆，
装在泵体内，和其它零
件组成螺杆泵。
螺杆泵 工作原理
V密 形成
V密 变化
吸压油口隔开
V密 形成
必须满足四个密封条件，才能形成空
间八字形密封容积：
1 主从动螺杆共扼
2 螺杆根数和螺纹头数必须满足一 定关系
3 泵体最小长度应大于螺杆的导程
4 保证最小径向间隙
V密 变化
当主动螺杆逆时针方向旋转时：
左面吸油
右面压油
吸压油口隔开
满足上述四个密封条件
特 点
结构简单，体积小，重量
轻，运转平稳，噪声小，寿命
长，流量均匀，自吸能力强，
容积效率高，无困油现象；但
螺杆齿形复杂，不易加工，精
度难以保证。
液压泵 液压马达
第三章 液压泵和液压马达
目的任务
了解液压泵主要性能参数分类
掌握泵原理、必要条件、排流量、齿泵原理、困油
液压泵和液压马达
重点难点, 容积式泵工作原理、必要条件齿轮泵
工作原理、排流量 计算容积式泵的共
同弊病,困油现象的实质,
提问作业,3— 1 3— 2
3,1 液压泵和液压马达概述
功 用
液压泵, 将电动机或其它原动机输入
的机械能转换为液体的压力
能,向系统供油。
液压马达：将泵输入的液压能转换为机
械能而对负载做功。
液压泵和液压马达的功用
液压泵, 将电动机或其它原动机输入
的机械能转换为液体的压力
能,向系统供油。
液压马达：将泵输入的液压能转换为机
械能而对负载做功。
液压泵与液压马达关系
功用上 — 相反
结构上 — 相似
原理上 — 互逆
3,1,1 液压泵和液压马达的工作原理及分类
液压泵的基本原理
动画演示
吸油：密封容积增大，产生真空
> 容积式
压油：密封容积减小，油液被迫压出
液压泵 基本工作条件 （必要条件）
1 形成密封容积
2 密封容积变化
3 吸压油腔隔开（配流装置 ）
液压泵和液压马达分类
按输出流量能否调节,定量 变量
按结构形式,齿轮式 叶片式 柱塞式
按输油方向能否改变,单向 双向
按使用压力,低压 中压 中高压 高压
3,1,2 液压泵和液压马达的的主要工作参数
工作压力和额定压力
排量和流量
功率和效率
效率
工作压力和额定压力
工作压力
额定压力 （公称压力、铭牌压力）
最高允许压力
工作压力
指泵（或马达）实际工作时输出（或
输入） 油液的压力，其值取决于外界
负载：管阻、摩擦、外负载 *）
额定压力
指泵（或马达）在正常工作条件下，按
实验标准规定能够连续运转的最高压力
（受 泵（或马达）本身泄 漏和结构强度限制）
p > pn 即泵过载
最高允许压力
泵（或马达）在短时间内允许超载
使用 (p max) 的极限压力
p ≤ pn ≤ pmax
排量和流量
排量 V
理论流量 qt
实际流量 q
额定流量 qn
瞬时流量 qm
排量 V
排量 — 在没有泄漏的情况下，泵
（或马达）每转一周所排出
的液体的体积。
理论流量 qt
不考虑泄露的情况下，单位时
间内所排出的液体的体积。
qt = Vn
实际流量 q
指泵（或马达）工作时实际输出的流量
q = qt-qs
额定流量（公称流量、铭牌流量） qn
指泵在正常工作条件下，按试验
标准 规定 必须保证的输出流量。
q ≤ qn ≤ qt
瞬时流量 qm
瞬时流量 — 泵在某一瞬 时的几何流量
功率和效率
理论功率
输入（或输出）功率
输出（或输入）功率
结 论
理论功率
Pt = pqt
输入 （或输出） 功率
即泵轴的驱动功率或马达的输出功率
PI = ω T = 2π nT
输出（或输入）功率
PO = pq
结 论
液压传动系统液体所具有的功率，即液压功率等于
压力和流量的乘积 若忽略能量损失，则 PO = PI
即 Pt = pqt = pVn = ωTt = 2πnTt
∵ 实际上有能量损失 ∴ PO < PI
效 率
容积效率
机械效率
总效率
容积效率
液压泵：实际流量与理论流量之比值
η v = q/qi =（ qi-qs） /qi = 1-qs/qi
液压马达：理论流量与实际流量之比值
ηv = qi/q = 1-qs/q
机械效率
液压泵,理论转矩与实际输 入转矩之比值
η m = Ti / T = 1+ Ts / Ti
液压马达：理论转矩与实际输 入转矩之比值
ηm = T/Ti =（ Ti-Ts ） /Ti = 1 -Ts /Ti
总效率
输出功率与输入功率之比值
η= P0/Pi = Pq/2π nT = Pvnη v/2π nT = η vη m
结论：总效率等于容积效率与机械 效率之乘积。
3.2 齿轮泵
分类、组成、工作原理、
参数计算、结构特点
齿轮泵的分类
内啮合外啮合
3.2 齿轮泵
3,2,1 外啮合齿轮泵的工作原理
3,2,2 齿轮泵的流量计算
3,2,3 齿轮泵的结构
3,2,4 提高外啮合齿轮泵压力的措施
* 3,2,5 内啮合齿轮泵
*3,2,6 螺杆泵
3,2,1 外啮合 齿轮泵的工作原理
组成, 前, 后泵盖, 泵体, 一对齿
数, 模数, 齿形完全相同
的渐开线外啮合 。
结构图动画
3,2,1 外啮合 齿轮泵的工作原理
工作原理：
密封容积形成 — 齿轮, 泵体内表面, 前后泵盖围成
齿轮退出啮合,容积 ↑吸油
密封容积变化 <
齿轮进入啮合,容积 ↓压油
吸压油口隔开 — 两齿轮啮合线及泵盖
工作原理动画
3,2,2 外啮合 齿轮泵的流量计算
∵ 齿轮啮合时, 啮合点位置瞬间变化,
其工作容积变化率不等
∴ 瞬时流量不均匀 — 即脉动, 计算瞬时
流量时须积分计算才精确, 比较麻烦,
一般用近似计算法 。
齿轮泵的流量计算
排量计算
流量计算
瞬时流量
排量计算
假设,齿槽容积 =轮齿体积
则 排量 =齿槽容积 +轮齿体积
即相当于有效齿高和齿宽所构成的平
面所扫过的环形体积,
则 V=πdhb=2πzm2b
实际上 ∵ 齿槽容积 >轮齿体积
∴ 取 V=6.66zm2b
流量计算
理论流量,qt=Vn=6.66zm2bn
实际流量,q=qtηv=6.66zm2bnηv
结 论
1 齿轮泵的 qt是齿轮几何参数和转速的函数
2 ∵ 转速等于常数, 流量等于常数
∴ 定量泵
3 理论流量与出口压力无关
瞬时流量
∵ 每一对轮齿啮合时, 啮合点位置变
化引起瞬时流量变化
∴ 出现流量脉动
流量脉动结果：引起系统的压力脉动,
产生振动和噪声, 影
响传动的平稳性 。
3,2,3 外啮合齿轮泵结构要点
困油现象及其消除措施
径向作用力不平衡
泄漏
困油现象及其消除措施
困油现象
产生原因
引起结果
消除困油的方法
困油现象产生原因
∵ 为保证齿轮连续平稳运转，又能够使
吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度
必须大于 1
∴ 有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，
故 在齿向啮合线间形成一个封闭容积
困油现象产生原因
a→b 容积缩小
困油现象产生原因
b →c 容积增大
困油引起的结果
a→b 容积缩小 p↑
高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴
和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无
功损耗增大，油液发热。
b→c 容积增大 p↓
形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、
汽蚀等
总之,由于困油现象, 使泵工作性能不稳定, 产生
振动, 噪声等, 直接影响泵的工作寿命 。
消除困油的方法
原则, a→b 密封容积减小, 使之通压油口
b→c 密封容积增大, 使之通吸油口
b 密封容积最小, 隔开吸压油
方法：在泵盖 （ 或轴承座 ） 上开卸荷槽以消除困
油, CB-B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平
移一段距离, 效果更好
消除困油的方法
径向作用力不平衡
径向不平衡力的产生：液压力
液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔,压力
沿齿轮外圆逐齿降低。 p↑，径向
不平衡力增大齿轮和轴承受到很
大的冲击载荷，产生振动 和噪声。
改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。
增大泵体内表面和齿顶间隙
开压力平衡槽，会使容积效率减小
如图所示
径向不平衡力图示
泄 漏
齿侧泄漏 — 约占齿轮泵总泄漏量的 5%
径向泄漏 — 约占齿轮泵总泄漏量的 20%~25%
端面泄漏 *— 约占齿轮泵总泄漏量的 75%~80%
总之：泵压力愈高, 泄漏愈大 。
3,2,4 提高外啮合齿轮 泵压力措施
问题,齿轮泵存在间隙, p↑ △ q↑ ηv↓
径向不平衡力也 ∝ p p↑ 径向力 ↑
提高 齿轮 泵压力的方法：
浮动轴套 补偿原理：将压力油引入轴套背面，
使之紧贴齿轮 端面，补
偿磨损，减小间隙。
弹性侧板式 补偿原理：将泵出口压力油引至
侧板背面，靠侧板自身
的变形来补偿端面间隙。
浮动轴套式
外啮合 齿轮泵的优点
1 结构简单，制造方便，价格低廉
2 结构紧凑，体积小，重量轻
3 自吸性能好，对油污不敏感
4 工作可靠，便于维护
外 啮合 齿轮泵的缺点
流量脉动大
噪声大
排量不可调
小 结
工作原理（三个必要条件）
流量计算
结构要点（四个共同弊病）
*3,2,5 内啮合齿轮泵
渐开线齿形内啮合齿轮泵
摆线齿形内啮合齿轮泵 （摆线转子泵）
*3,2,5 内啮合齿轮泵
渐开线齿形
分类 <
摆线齿形
渐开线齿形内啮合齿轮泵
组成,小齿轮、内齿环、月牙形隔板等
渐开线齿形内啮合齿轮泵
工作原理,小齿轮带动内齿环同向异速旋
转,左半部分轮齿退出啮合，
形成真空吸油。右半部分轮齿
退出啮合，容积减小，压油。
月牙板同两齿轮将吸压油口隔
开。
摆线齿形内啮合齿轮泵（ 摆线转子泵）
组成
工作原理
特点
摆线齿形内啮合齿轮泵组成
组成,内外转子相差一齿且有一偏心距
摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理
吸油 — 左半部分，轮齿脱开啮合容积 ↑
工作原理 <
压油 — 右半部分，轮齿进入啮合容积 ↓
摆线齿形内啮合齿轮泵特点
特点,结构紧凑，尺寸小，重量轻，
运转平稳，噪声小 流量脉动
小。但齿形复杂，加工困难，
价格昂贵
*3,2,6 螺杆泵
组成
工作原理
特点
螺杆泵 组成
一根主动螺杆 —— 双头、右旋,凸螺杆
<
两根从动螺杆 —— 双头、左旋,凹螺杆，
装在泵体内，和其它零
件组成螺杆泵。
螺杆泵 工作原理
V密 形成
V密 变化
吸压油口隔开
V密 形成
必须满足四个密封条件，才能形成空
间八字形密封容积：
1 主从动螺杆共扼
2 螺杆根数和螺纹头数必须满足一 定关系
3 泵体最小长度应大于螺杆的导程
4 保证最小径向间隙
V密 变化
当主动螺杆逆时针方向旋转时：
左面吸油
右面压油
吸压油口隔开
满足上述四个密封条件
特 点
结构简单，体积小，重量
轻，运转平稳，噪声小，寿命
长，流量均匀，自吸能力强，
容积效率高，无困油现象；但
螺杆齿形复杂，不易加工，精
度难以保证。
