液压与气动技术
第二单元 液压动力元件及执行元件
2005－ 1－ 20
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
教学内容：
? 液压泵的工作原理 （重点）
? 液压泵的主要性能及参数 （难点）
? 液压泵的结构
? 液压泵与电动机参数的选用
? 液压缸 （重点）
? 液压马达
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液压系统是以 液压泵 作为向系统提供一定的流量
和压力的动力元件, 液压泵由电动机带动将液压油从
油箱吸上来并以一定的压力输送出去, 使执行元件推
动负载作功 。
2,液压动力元件
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由于这种泵是依靠泵的密封
工作腔的容积变化来实现吸油和
压油的, 因而称为 容积式泵 。
容积式泵的 流量大小取决于
密封工作腔容积变化的大小和次
数 。 若不计泄漏, 流量与压力无
关 。
液压泵的分类方式很多, 它
可按压力的大小 分为低压泵, 中
压泵和高压泵 。 也可 按流量是否
可调节 分为定量泵和变量泵 。 又
可 按泵的结构 分为齿轮泵, 叶片
泵和柱塞泵, 其中齿轮泵和叶片
泵多用于中, 低压系统, 柱塞泵
多用于高压系统 。
观看动画 。
2.1液压泵的工作原理
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液压泵正常工作的三个必备条件
? 必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；
? 密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变
大 —— 吸油，由大变小 —— 压油；
? 密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；
密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。
2.1液压泵的工作原理
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1,压力
1） 工作压力,液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力 。 工作压力取
决于外负载的大小和排油管路上的压力损失, 而与液压泵的流量无关 。
2） 额定压力,液压泵在正常工作条件下, 按试验标准规定 连续运转 的 最
高压力 称为液压泵的额定压力 。
3） 最高允许压力,在超过额定压力的条件下, 根据试验准规定, 允许液
压泵 短暂运行 的最高压力值, 称为液压泵的最高允许压力, 超过此压
力, 泵的泄漏会迅速增加 。
2,2液压泵的主要性能和参数
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2,排量
排量 是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值,
如泵排量固定, 则为 定量泵 ；排量 可变则为 变量 泵 。 一
般定量泵因密封性较好, 泄漏小, 在高压时效率较高 。
2,2液压泵的主要性能和参数
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3,流量,为泵单位时间内排出的液体体积 （ L/min）, 有理论流量 Qth
和实际流量 Qac两种 。
（ 2－ 1）
式中,q — 泵的排量 （ L / r）
n — 泵的转速 （ r/min）
（ 2－ 2）
?Q — 泵运转时, 油会从高压区泄漏到低压区, 是泵的泄漏损失 。
2,2液压泵的主要性能和参数
qnQ th ?
QQQ thac ???
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4,容积 效率和机械效率
泵的容积效率：
泵的机械效率：
Tth － 泵的理论输入扭矩
Tac － 泵的实际输入扭矩
2,2液压泵的主要性能和参数
th
ac
V Q
Q??
ac
th
m T
T??
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5,泵的总效率, 功率
泵的总效率 (厄塔 )：
— 泵实际输出功率
— 电动机输出功率
泵的功率：
式中,p — 泵输出的工作压力 （ MPa）
Qac— 泵的实际输出流量 （ L /min）, 1L =103cm3。
2,2液压泵的主要性能和参数
M
ac
vm P
P?? ???,
acP
MP
)(60 kwpQP acac ?
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例题 2－ 1 某液压系统, 泵的排量 q＝ 10m L/r,电机转速 n＝
1200rpm,泵的输出压力 p=5Mpa 泵容积效率 η v＝ 0.92，
总效率 η ＝ 0.84,求：
1） 泵的理论流量；
2） 泵的实际流量；
3） 泵的输出功率；
4） 驱动电机功率 。
2,2液压泵的主要性能和参数
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解,1） 泵的理论流量
Qth=q.n.10-3=10× 1200× 10-3＝ 12 L/min
2) 泵的实际流量
Qac ＝ Qth,η v＝ 12× 0.92＝ 11.04 L/min
3)泵的输出功率
4） 驱动电机功率
2,2液压泵的主要性能和参数
)(9.060 04.11560 kwpQP aac ????
)(07.184.0 9.0 kwpP acm ??? ?
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泵性能指标公式记忆
理论转矩记住它,等于排量乘压差,
理论流量记得住,等于排量乘转速,
功率等于 p 乘 q,也等转矩乘转速,
能流方向分得清,乘除效率不含糊,
计算单位要统一,角度一律用弧度,
2,2液压泵的主要性能和参数
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1,齿轮泵,液压泵中结构最简
单的一种, 且价格便宜, 故在
一般机械上被广泛使用；齿轮
泵是定量泵, 可分为 外啮合齿
轮泵和内啮合齿轮泵两种 。
1） 外啮合齿轮泵：其 的构造和
动作原理如图 2－ 2所示 。
2,3液压泵的结构
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1,齿轮泵,液压泵中结构最
简单的一种, 且价格便宜,
故在一般机械上被广泛使用；
齿轮泵是定量泵, 可分为 外
啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵
两种 。
1） 外啮合齿轮泵：其 的构造
和动作原理如图 2－ 2所示 。
2,3液压泵的结构
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1,齿轮泵,液压泵中结构最
简单的一种, 且价格便宜,
故在一般机械上被广泛使
用；齿轮泵是定量泵, 可
分为 外啮合齿轮泵和内啮
合齿轮泵两种 。
1） 外啮合齿轮泵：其 的构造
和动作原理如图 2－ 2所示 。
2,3液压泵的结构
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1,齿轮泵,可分为 外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种 。
1） 外啮合齿轮泵：其 的构造和动作原理如图 2－ 2所示, 它由
装在壳体内的一对齿轮所组成齿 轮两侧有端盖罩住, 壳体,
端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔 。
外啮合齿轮运转时泄漏途径有二,一为齿顶与齿轮壳
内壁的间隙, 其次为齿端面与侧板之间的间隙, 当压力增
加时, 前者不会改变, 但后者挠度大增, 此为外啮合齿轮
泵泄漏最主要的原因, 故不适合用作高压泵 。
2,3液压泵的结构
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1） 外啮合齿轮泵,外啮合齿轮运转
时泄漏途径有二,一为齿顶与齿
轮壳内壁的间隙, 其次为齿端面
与侧板之间的间隙 （ 端面泄漏占 80
％ — 85％ ）, 当压力增加时, 前
者不会改变, 但后者挠度大增,
此为外啮合齿轮泵泄漏最主要的
原因, 故不适合用作高压泵 。
解决方法,端面间隙补偿采用静
压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加
一个补偿零件, 如浮动轴套, 浮动侧
板 。
2,3液压泵的结构
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液压油在渐开线齿轮
泵运转过程中, 因齿轮相
交处的封闭体积随时间改
变, 常有一部分的液压油
被封闭在齿间, 如图 2－ 3
所示, 称为 困油现象, 因
液压油不可压缩将使外接
齿轮泵产生极大的震动和
噪音, 故必须在 侧板上开
设卸荷槽, 以防止其发生 。
2,3液压泵的结构
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液压油在渐开线齿轮泵运转过程中,
因齿轮相交处的封闭体积随时间改变,
常有一部分的液压油被封闭在齿间,
如图 2－ 3所示, 称为 困油现象, 因液
压油不可压缩将使外接齿轮泵产生极
大的震动和噪音, 故必须在 侧板上开
设卸荷槽, 以防止其发生 。
? 卸荷措施,在前后盖板或浮动轴套上
开卸荷槽
? 开设卸荷槽的原则,两槽间距 a为最
小闭死容积，而使闭死容积由大变小
时与压油腔相通，闭死容积由小变大
时与吸油腔相通。
2,3液压泵的结构
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2） 内啮合齿轮泵,图 2－ 4a为有隔板的内啮合齿轮泵,
图 2－ 4b为摆动式内啮合齿轮泵, 它们共同的特点是由于
内外齿轮转向相同, 齿面间相对速度小, 运转时噪音小；
又因齿数相异, 绝对不会发生困油现象, 但因外齿轮的
齿端必须始终与内齿轮的齿面紧贴, 以防内漏, 故不适
用于较高的压力, 泵的额定压力可达成 30 MPa 。
2,3液压泵的结构
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齿轮泵的优缺点及应用
1,优点：结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较
好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。
2,缺点：流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互
换性差，磨损后不易修复。
3,应用：用于环境差、精度要求不高的场合，通常 p<10MPa，
如工程机械、建筑机械、农用机械等。
2,3液压泵的结构
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2,螺杆泵,如图 2－ 5所
示, 液压油沿螺旋方向
前进, 转轴径向负载各
处均相等, 脉动少, 故
运动时噪音低, 可高速
运转, 适合作大容量泵 。
但压缩量小, 不适合高
压, 一般用于燃油, 润
滑油泵而不用作液压泵 。
2,3液压泵的结构
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2,叶片泵
其 优点是：运转平稳, 压力脉动小, 噪音小；结构紧凑, 尺寸小,
流量大；
其缺点是：对油液要求高, 如油液中有杂质, 则叶片容易卡死；
与齿轮泵相比结构较复杂 。
它广泛的应用于机械制造中的专用机床, 自动线等中, 低压液压系
统中 。
该泵有两种结构形式,一种是单作用叶片泵, 另一种是双作用式
叶片泵 。
2,3液压泵的结构
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1） 单作用叶片泵, 其工作
原理如图 2－ 6所示, 单
作用叶片泵由转子 1、
定子 2,叶片 3和端盖等
组成 。 定子具有圆柱形
内表面, 定子和转子的
间有偏心距 e,叶片装
在转子槽中, 并可在槽
内滑动, 当转子回转时,
由于离心力的作用, 使
叶片紧靠在定子内壁 。
2,3液压泵的结构
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1） 单作用叶片泵, 其工
作原理如图 2－ 6所示,
单作用叶片泵由转子 1、
定子 2,叶片 3和端盖
等组成 。 定子具有圆
柱形内表面, 定子和
转子的间有偏心距 e，
叶片装在转子槽中,
并可在槽内滑动, 当
转子回转时, 由于离
心力的作用, 使叶片
紧靠在定子内壁 。
2,3液压泵的结构
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叶片泵叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：
– 定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损；
– 减少了泵的理论排量；
– 可能引起瞬时理论流量脉动。
2,3液压泵的结构
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1） 单作用叶片泵,改变转子与定子
的偏心量, 即可改变泵的流量, 偏心
越大, 流量越大, 如调成几乎是同心,
则流量接近于零 。 因此单作用叶片泵
大多为变量泵 。
另外还有一种限压式变量泵, 当负
荷小时, 泵输出流量大, 负载可快速
移动, 当负荷增加时, 泵输出流量变
少, 输出压力增加, 负载速度降低,
如此可减少能量消耗, 避免油温上升 。
2,3液压泵的结构
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2） 双作用叶片泵
双作用式叶片泵如
图 2－ 7所示, 定子内表
面近似椭圆, 转子和定
子同心安装, 有两个吸
油区和两个压油区对称
布置 。 转子每转一周,
完成两次吸油和压油 。
双作用叶片泵大多是定
量泵 。
2,3液压泵的结构
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叶片泵的应用
1,用于中低压、要求较高的系统中。
2,油液粘度要合适，转速不能太低,500～ 1500rpm。
3,要注意油液的清洁，油不清洁容易使叶片卡死。
4,通常只能单方向旋转，如果旋转方向错误，会造成叶片折
断。
2,3液压泵的结构
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4,柱塞泵：
工作原理是柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸油和压油 。 与
齿轮泵和叶片泵相比, 该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大
的动力, 为一种高效率的泵, 但制造成本相对较高, 该泵用于高压,
大流量, 大功率的场合 。 它可分为 轴向式和径向式 两种形式 。
柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的泵称为
轴向柱塞泵。 为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于 3。
2,3液压泵的结构
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1） 轴向柱塞泵,如图 2－ 8所示, 可分为直轴式 （ 图 a） 所示 ）
和斜轴式 （ 图 b） 所示 ） 两种, 该两种泵都是变量泵, 通
过调节斜盘倾角 γ,即可改变泵的输出流量 。
2,3液压泵的结构
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2） 径向柱塞泵：
（ 柱塞运动方
向与液压缸体
的中心线垂
直 ）, 又可分
为固定液压缸
式和回转液压
缸式两种 。
2,3液压泵的结构
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2） 径向柱塞泵,（ 柱塞运动方向与液压缸体的中心线垂
直 ）, 又可分为固定液压缸式和回转液压缸式两种 。
2,3液压泵的结构
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柱塞泵 特点,
1）工作压力高，容积效率高,p＝ 20～ 40MPa,Pmax
可到 100MPa；
2）流量大，易于实现变量；
3）主要零件均受压，使材料的强度得以充分利用，寿
命长，单位功率重量小。
2,3液压泵的结构
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5,液压泵的图形符号
2,3液压泵的结构
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1,选择液压泵的原则
? 是否要求变量,径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。
? 工作压力,柱塞泵压力 31.5MPa；叶片泵压力 6.3MPa,高压化以后可
达 16MPa；齿轮泵压力 2.5MPa，高压化以后可达 21MPa。
? 工作环境,齿轮泵的抗污染能力最好。
? 噪声指标,低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双
作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。
? 效率,轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效
率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。
2,4液压泵与电动机参数的选用
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1,液压泵大小的选用
液压泵的选择, 通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压
泵的型式, 再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规
格 。
液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来决定的,
考虑到各种压力损失, 泵的最大工作压力 P泵可按下式确定：
P泵 ≥ k压 × P缸
式中,P泵 一液压泵所需要提供的压力, Pa,
k压一 系统中压力损失系数, 取 1.3 ~ 1.5
P缸 一液压缸中所需的最大工作压力, Pa
2,4液压泵与电动机参数的选用
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1,液压泵大小的选用
液压泵的选择, 通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式,
再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规格 。
液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量, 即
Q泵 ≥ K流,× Q缸
式中,Q泵 — 液压泵所需输出的流量, m3/min。
K流 — 系统的泄漏系数, 取 1.1~1.3
Q缸一液压缸所需提供的最大流量, m3/min。
若为多液压缸同时动作, Q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流量
之和 。
在 P泵, Q泵求出以后, 就可具体选择液压泵的规格, 选择时应使实际选
用泵的额定压力大于所求出的 P泵值, 通常可放大 25%。 泵的额定流量略大于
或等于所求出的 Q缸值即可 。
2,4液压泵与电动机参数的选用
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2,电动机参数的选择
驱动液压泵所需的电动机功率可按下式确定：
（ KW）
式中,PM－电动机所需的功率, kw
p泵－泵所需的最大工作压力, Pa,
Q泵－泵所需输出的最大流量, m3/min
η－ 泵的总效率 。
各种泵的总效率大致为：齿轮泵 0.6 ~ 0.7,叶片泵 0.6~ 0.75；
柱塞泵 0.8 ~0.85。
2,4液压泵与电动机参数的选用
?60
泵泵 QpP
M
?
?
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3,计算举例,例 2－ 2 已知某液压系统如图 2－ 12所示, 工
作时, 活塞上所受的外载荷为 F=9720N,活塞有效工作面
积 A＝ 0.008m2,活塞运动速度 v=0.04m/s。,问应选择额
定压力和额定流量为多少的液压泵？ 驱动它的电机功率应
为多少?
2,4液压泵与电动机参数的选用
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例 2－ 3如图 2－ 12所示的液压系统, 巳知负载 F=30000N,活
塞有效面积 A=0.01m2,空载时的快速前进的速度为 0.05
m/s,负载工作时的前选速度为 0.025 m/s,选取 k压＝ 1.5，
k流＝ 1.3 ＝ 0.75,,试从下列已知泵中选择一台合适的泵,
并计算其相应的电动机功率 。
已知泵如下：
YB-32型叶片泵, Q额＝ 32L/min,p额＝ 63kgf/cm2
YB-40型叶片泵, Q额,＝ 40 L/min,p额＝ 63kgf/cm2
YB-50型叶片泵, Q.额,＝ 50 L/min,p额＝ 63 kgf/cm2
2,4液压泵与电动机参数的选用
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2－ 7 某液压泵的转速为 950r/min,排量为 q＝ 168ml/r 在额定压力 29.5Mpa
和同样转速下, 测的实际流量为 150l/min,额定工况下的总效率为
0.87,求：
1） 泵的理论流量；
2） 泵的容积效率和机械效率；
3） 泵在额定工况下, 所需电机驱动功率 。
2－ 8 已知某液压系统工作时所需最大流量 Q＝ 5× 10－ 4m3/s,最大工作压
力 p＝ 40×
105Pa,取 k压＝ 1.3,k流＝ 1.1,试从下列表中选择液压泵 。 若泵的效率＝
0.7,计算电机功率 。
CB－ B50型泵 Q＝ 50 L/min,p＝ 25× 105Pa
YB－ 40型泵 Q＝ 40 L/min,p＝ 63× 105Pa
思考题与习题
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液压缸是 使负载作直线运动的执行元件 。
1,液压缸分类
分为 单作用式 液压缸和 双作用式 液压缸两类 。
单作用式液压缸又分为 无弹簧式, 附弹簧式, 柱塞式 三种, 如图 3
－ 1所示 。
双作用式液压缸又分为单杆形, 双杆形两种, 如图 3－ 2所示 。
3.1液压缸
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液压缸及其 分类
柱塞式液压缸 单活塞杆式液压缸
双活塞杆式液压缸 伸缩式液压缸
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液压缸及其 分类
单活塞杆式液压缸
双活塞杆式液压缸
伸缩式液压缸
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液压缸及其分类
增压缸
弹簧复位式液压缸
串联式液压缸
伸缩式液压缸
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缸体固定,(3倍缸体长 )
活塞杆固定,(2倍缸体长 )
双杆缸运动范围, 受安装方式影响
动画演示
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2,液压缸结构,图 3－ 3为液压缸结构图, 选用液压缸时, 首先考虑活塞
杆长度 （ 由行程决定 ）, 再根据回路的最高压力选出适合的液压缸 。
3.1液压缸
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2,液压缸结构
1） 缸筒 主要是由钢材制成, 缸筒内要经过精细加工, 表面粗糙度
Ra<0.08um,以减少密封件的摩擦 。
2） 盖板,通常由钢材制成, 有前端盖和后端盖, 安装在缸筒的前后两
端, 盖板和缸筒的连接方法有焊接, 拉杆, 法兰, 罗纹连接等 。
3） 活塞 的材料通常用钢或铸铁, 也可采用铝合金 。 活塞和缸筒内壁间
需要密封, 采用的密封件有 O形环, V形油封, U形油封, X形油封和
活塞环等 。 而活塞应有一定的导向长度, 一般取活塞长度为缸筒内径
的 （ 0.6～ 1.0） 倍 。
3.1液压缸
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4） 活塞杆,是由钢材做成实心杆或空心杆, 表面经淬火再镀铬处理并抛光 。
5） 缓冲装置,为了防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞, 引起噪音, 影响工件精度或使液压缸
损坏, 常在液压缸前后端盖上设有缓冲装置, 以使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来终至停止 。
如图 3－ 3b所示前后端盖上的缓冲阀附近有单向阀的结构 。 当活塞接近端盖时, 缓冲环插入端盖板油
出入口, 强迫压油经缓冲阀的孔口流出, 促使活塞的速度缓慢下来 。 相反, 当活塞从行程的尽头将离
去时, 如压油只作用在缓冲环上, 活塞要移动的那一瞬间将非常不稳定甚至无足够力量推动活塞, 故
必须使压油经缓冲阀内的止回阀作用在活塞上, 如此才能使活塞平稳的前进 。
6） 放气装置,在安装过程中或停止工作的一段时间后, 空气将渗入液压系统内, 缸筒内如存留空气, 将
使液压缸在低速时产生爬行, 颤抖现象, 换向时易引起冲击, 因此在液压缸结构上要能及时排除缸内
留存的气体 。 一般双作用式液压缸不设专门的放气孔, 而是将液压油出入口布置在前后盖板的最高处 。
大型双作用式液压缸则必须在前后端盖板设放气栓塞 。 对于单作用式液压缸液压油出入口一般设在缸
筒底部, 在最高处设放气栓塞 。
7） 密封装置,液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏, 液压缸的密封主要是指活塞, 活塞杆处的动密封
和缸盖等处的静密封 。 常采用 O形密封圈和 Y形密封圈 。
3.1液压缸
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3,液压缸的参数计算
图 3－ 4所示, 液压缸缸体固定, 液压油从 A口进入
作用在活塞上, 产生一推力 F,通过活塞杆以克服负荷
W,活塞以速度 υ 向前推进, 同时将活塞杆侧内的油液
通过 B口流回油箱 。 相反, 如高压油从 B口进入, 则活
塞后退 。
3.1液压缸
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3,液压缸的参数计算
1） 速度和流量
若忽略泄漏, 则速度和流量的关系如下：
Q =Aυ （ 3－ 1）
υ =Q/A （ 3－ 2）
式中,Q — 液压缸的输入流量（ m3/s或 L/min,L=1× 10－ 3m3）
A — 液压缸活塞上有效工作面积
υ — 活塞移动速度
通常活塞上工作有效面积是固定的, 由式 （ 3－ 2） 可知, 活塞的
速度取决于输入液压缸的流量, 又由理论上可知, 速度和负载无关 。
3.1液压缸
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2） 推力和压力
推力 F是压力为 p的液压油作用在工作有效面积为 A的活塞上, 以平衡负
载 W,若液压缸回油接油箱, 则 P0 =0,故：
F = W = p.A ( N) (3－ 3)
式中,p — 液压缸的工作压力 （ MPa）
A — 液压缸活塞上有效工作面积 （ mm2）
推力 F可看成是液压缸的理论推力, 因为活塞的有效面积固定, 故压力
取决于总负载 。
3.1液压缸
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3.1液压缸
2
1
1
4
D
Q
A
Q
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? ?2222122111 )(4.,dpDppApApF ????? ?
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Q
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2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3.1液压缸
2
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22
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3
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D
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23
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4
213
dpAApF ????
图 3－ 6所示为单杆活塞的另一种联结方式 。 它把
右腔的回油管道和左腔的进油管道接通 。 这种联结方
式称为差动联结 。 活塞前进的速度 υ 及推力 F为：
故：
显然, 差动联结时活塞运动速度较快, 产生的推
力较小 。 所以差动联结常用于 空载快进场合 。
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4,其他液压缸
1） 摆动缸,摆动式液压缸也称摆动马达 。
3.1液压缸
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4,其他液压缸
1） 摆动缸,摆动式液压缸也称摆动马达 。 当它通入液压油时, 它的主轴输出小
于 3600的摆动运动 。 图 3－ 7a所示为单叶片式摆动缸, 它的摆动角度较大,
可达 3000,当摆动缸进出油口压力为 p1和 p2,输入流量为 q时, 它的输出转矩
T和角速度 ω 为：
(3－ 10)
(3－ 11)
式中,b为叶片的宽度, R1,R2为叶片底部, 顶部的回转半径 。
图 3－ 7b所示为双叶片式摆动缸, 它的摆动角度和角速度为单叶片式的
一半, 而输出角度是单叶片式的两倍 。
3.1液压缸
))((2)( 2121222121 ppRRbr d rppbT RR ????? ?
)(
22
2
1
2
2 RRb
Qn
??? ??
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4,其他液压缸
2）增压缸,在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压缸与低压大
流量泵配合作用，单作用增压缸的工作原理如图 3－ 8a所示，输入低压力 p1
的液压油，输出高压力为 p2的液压油，
增大压力关系如式（ 3－ 12）。
（ 3－ 12）
单作用增压缸不能连续向系统供油，图 3－ 8 b为双作用式增压缸，可
由两个高压端连续向系统供油。
3.1液压缸
2
12 ??
??
?
??
d
Dpp
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4,其他液压缸
3） 伸缩缸,图 3－ 9所示, 伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成, 前
一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒, 可获得很长的工作行程 。 伸缩缸广
泛的用于起重运输车辆上 。
图 3－ 9a是单作用式, 图 3－ 9b是双作用式 。
3.1液压缸
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4,其他液压缸
4） 齿轮缸,图 3－ 10所示,
它由两个柱塞和一套齿
轮齿条传动装置组成,
当液压油推动活塞左右
往复运动时, 齿条就推
动齿轮往复转动, 从而
由齿轮驱动工作部件作
往复旋转运动 。
3.1液压缸
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液压马达是使负载作 连续旋转 的执行元件,
其内部构造与液压泵类似, 差别仅在于液压泵的
旋转是由电机所带动, 输出的是液压油；液压马
达则是输入液压油, 输出的是转矩和转速 。 因此,
液压马达和液压泵在细部结构上存在一定的差别 。
3.2液压马达
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1,液压马达分类及特点
液压马达按其结构类型来分可以分为 齿轮式, 叶片式, 柱塞式 等其它形
式 。
也可按液压马达的额定转速分为 高速和低速 两大类 。
额定转速高于 500r/min的属高速液压马达, 额定转速低于 500r/min的属
于低速液压马达 。
高速液压马达的基本形式有 齿轮式, 螺杆式, 叶片式和轴向柱塞式 等 。
高速液压马达的主要特点是转速高, 转动惯量小, 便于启动和制动 。 通常高
速液压马达输出转矩不大 （ 仅几十 N.m到几百 N.m）, 所以又称为 高速小转
矩马达 。
低速液压马达的基本形式是 径向柱塞式, 低速液压马达的主要特点是
排量大, 体积大, 转速低 （ 可达每分钟几转甚至零点几转 ）, 输出转矩大
（ 可达几千 N.m到几万 N.m）,所以又称为 低速大转矩液压马达 。
3.2液压马达
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A B
PT
溢流阀
液压泵
液压马达回路
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2,液压马达图形符号
液压马达图形符号如图 3－ 11所示
3.2液压马达
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油缸油泵油马达，工作原理属一家：
能量转换共同点，均靠容积来变化，
出油容积必缩小，进油容积则扩大。
油泵输出压力油，出油当然是高压，
缸和马达与泵反，出油自然是低压。
工作压差看负载，负载含义要记下：
油泵不仅看外载，管路阻力也得加，
缸和马达带负载，压差只是克服它。
流量大小看速度，再看排量小与大，
单位位移需油量，排量含义就是它。
液压缸、液压泵、液压马达的共性
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液压马达与液压泵的区别
从原理上讲，液压泵与液压马达可以互换，但结构有差异
1、泵的进油口比出油口大，马达的进、出油口相同
2、结构上要求泵有自吸能力
3、马达要正反转，结构具有对称性；泵单方向转，不要对称
4、要求马达的结构及润滑，能保证在宽速度范围内正常工作
5、液压马达应有较大的起动扭矩和较小的脉动
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液压马达的参数计算
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液压马达的参数计算
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? 液压泵的工作原理
? 液压泵的主要性能及参数
? 液压泵的结构
? 液压泵与电动机参数的选用
? 液压缸液压马达
总 结
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Take a Break
第二单元 液压动力元件及执行元件
2005－ 1－ 20
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教学内容：
? 液压泵的工作原理 （重点）
? 液压泵的主要性能及参数 （难点）
? 液压泵的结构
? 液压泵与电动机参数的选用
? 液压缸 （重点）
? 液压马达
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液压系统是以 液压泵 作为向系统提供一定的流量
和压力的动力元件, 液压泵由电动机带动将液压油从
油箱吸上来并以一定的压力输送出去, 使执行元件推
动负载作功 。
2,液压动力元件
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由于这种泵是依靠泵的密封
工作腔的容积变化来实现吸油和
压油的, 因而称为 容积式泵 。
容积式泵的 流量大小取决于
密封工作腔容积变化的大小和次
数 。 若不计泄漏, 流量与压力无
关 。
液压泵的分类方式很多, 它
可按压力的大小 分为低压泵, 中
压泵和高压泵 。 也可 按流量是否
可调节 分为定量泵和变量泵 。 又
可 按泵的结构 分为齿轮泵, 叶片
泵和柱塞泵, 其中齿轮泵和叶片
泵多用于中, 低压系统, 柱塞泵
多用于高压系统 。
观看动画 。
2.1液压泵的工作原理
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液压泵正常工作的三个必备条件
? 必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；
? 密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变
大 —— 吸油，由大变小 —— 压油；
? 密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；
密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。
2.1液压泵的工作原理
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1,压力
1） 工作压力,液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力 。 工作压力取
决于外负载的大小和排油管路上的压力损失, 而与液压泵的流量无关 。
2） 额定压力,液压泵在正常工作条件下, 按试验标准规定 连续运转 的 最
高压力 称为液压泵的额定压力 。
3） 最高允许压力,在超过额定压力的条件下, 根据试验准规定, 允许液
压泵 短暂运行 的最高压力值, 称为液压泵的最高允许压力, 超过此压
力, 泵的泄漏会迅速增加 。
2,2液压泵的主要性能和参数
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2,排量
排量 是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值,
如泵排量固定, 则为 定量泵 ；排量 可变则为 变量 泵 。 一
般定量泵因密封性较好, 泄漏小, 在高压时效率较高 。
2,2液压泵的主要性能和参数
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3,流量,为泵单位时间内排出的液体体积 （ L/min）, 有理论流量 Qth
和实际流量 Qac两种 。
（ 2－ 1）
式中,q — 泵的排量 （ L / r）
n — 泵的转速 （ r/min）
（ 2－ 2）
?Q — 泵运转时, 油会从高压区泄漏到低压区, 是泵的泄漏损失 。
2,2液压泵的主要性能和参数
qnQ th ?
QQQ thac ???
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4,容积 效率和机械效率
泵的容积效率：
泵的机械效率：
Tth － 泵的理论输入扭矩
Tac － 泵的实际输入扭矩
2,2液压泵的主要性能和参数
th
ac
V Q
Q??
ac
th
m T
T??
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5,泵的总效率, 功率
泵的总效率 (厄塔 )：
— 泵实际输出功率
— 电动机输出功率
泵的功率：
式中,p — 泵输出的工作压力 （ MPa）
Qac— 泵的实际输出流量 （ L /min）, 1L =103cm3。
2,2液压泵的主要性能和参数
M
ac
vm P
P?? ???,
acP
MP
)(60 kwpQP acac ?
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例题 2－ 1 某液压系统, 泵的排量 q＝ 10m L/r,电机转速 n＝
1200rpm,泵的输出压力 p=5Mpa 泵容积效率 η v＝ 0.92，
总效率 η ＝ 0.84,求：
1） 泵的理论流量；
2） 泵的实际流量；
3） 泵的输出功率；
4） 驱动电机功率 。
2,2液压泵的主要性能和参数
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解,1） 泵的理论流量
Qth=q.n.10-3=10× 1200× 10-3＝ 12 L/min
2) 泵的实际流量
Qac ＝ Qth,η v＝ 12× 0.92＝ 11.04 L/min
3)泵的输出功率
4） 驱动电机功率
2,2液压泵的主要性能和参数
)(9.060 04.11560 kwpQP aac ????
)(07.184.0 9.0 kwpP acm ??? ?
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泵性能指标公式记忆
理论转矩记住它,等于排量乘压差,
理论流量记得住,等于排量乘转速,
功率等于 p 乘 q,也等转矩乘转速,
能流方向分得清,乘除效率不含糊,
计算单位要统一,角度一律用弧度,
2,2液压泵的主要性能和参数
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1,齿轮泵,液压泵中结构最简
单的一种, 且价格便宜, 故在
一般机械上被广泛使用；齿轮
泵是定量泵, 可分为 外啮合齿
轮泵和内啮合齿轮泵两种 。
1） 外啮合齿轮泵：其 的构造和
动作原理如图 2－ 2所示 。
2,3液压泵的结构
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1,齿轮泵,液压泵中结构最
简单的一种, 且价格便宜,
故在一般机械上被广泛使用；
齿轮泵是定量泵, 可分为 外
啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵
两种 。
1） 外啮合齿轮泵：其 的构造
和动作原理如图 2－ 2所示 。
2,3液压泵的结构
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1,齿轮泵,液压泵中结构最
简单的一种, 且价格便宜,
故在一般机械上被广泛使
用；齿轮泵是定量泵, 可
分为 外啮合齿轮泵和内啮
合齿轮泵两种 。
1） 外啮合齿轮泵：其 的构造
和动作原理如图 2－ 2所示 。
2,3液压泵的结构
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1,齿轮泵,可分为 外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种 。
1） 外啮合齿轮泵：其 的构造和动作原理如图 2－ 2所示, 它由
装在壳体内的一对齿轮所组成齿 轮两侧有端盖罩住, 壳体,
端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔 。
外啮合齿轮运转时泄漏途径有二,一为齿顶与齿轮壳
内壁的间隙, 其次为齿端面与侧板之间的间隙, 当压力增
加时, 前者不会改变, 但后者挠度大增, 此为外啮合齿轮
泵泄漏最主要的原因, 故不适合用作高压泵 。
2,3液压泵的结构
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1） 外啮合齿轮泵,外啮合齿轮运转
时泄漏途径有二,一为齿顶与齿
轮壳内壁的间隙, 其次为齿端面
与侧板之间的间隙 （ 端面泄漏占 80
％ — 85％ ）, 当压力增加时, 前
者不会改变, 但后者挠度大增,
此为外啮合齿轮泵泄漏最主要的
原因, 故不适合用作高压泵 。
解决方法,端面间隙补偿采用静
压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加
一个补偿零件, 如浮动轴套, 浮动侧
板 。
2,3液压泵的结构
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
液压油在渐开线齿轮
泵运转过程中, 因齿轮相
交处的封闭体积随时间改
变, 常有一部分的液压油
被封闭在齿间, 如图 2－ 3
所示, 称为 困油现象, 因
液压油不可压缩将使外接
齿轮泵产生极大的震动和
噪音, 故必须在 侧板上开
设卸荷槽, 以防止其发生 。
2,3液压泵的结构
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
液压油在渐开线齿轮泵运转过程中,
因齿轮相交处的封闭体积随时间改变,
常有一部分的液压油被封闭在齿间,
如图 2－ 3所示, 称为 困油现象, 因液
压油不可压缩将使外接齿轮泵产生极
大的震动和噪音, 故必须在 侧板上开
设卸荷槽, 以防止其发生 。
? 卸荷措施,在前后盖板或浮动轴套上
开卸荷槽
? 开设卸荷槽的原则,两槽间距 a为最
小闭死容积，而使闭死容积由大变小
时与压油腔相通，闭死容积由小变大
时与吸油腔相通。
2,3液压泵的结构
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2） 内啮合齿轮泵,图 2－ 4a为有隔板的内啮合齿轮泵,
图 2－ 4b为摆动式内啮合齿轮泵, 它们共同的特点是由于
内外齿轮转向相同, 齿面间相对速度小, 运转时噪音小；
又因齿数相异, 绝对不会发生困油现象, 但因外齿轮的
齿端必须始终与内齿轮的齿面紧贴, 以防内漏, 故不适
用于较高的压力, 泵的额定压力可达成 30 MPa 。
2,3液压泵的结构
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齿轮泵的优缺点及应用
1,优点：结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较
好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。
2,缺点：流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互
换性差，磨损后不易修复。
3,应用：用于环境差、精度要求不高的场合，通常 p<10MPa，
如工程机械、建筑机械、农用机械等。
2,3液压泵的结构
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2,螺杆泵,如图 2－ 5所
示, 液压油沿螺旋方向
前进, 转轴径向负载各
处均相等, 脉动少, 故
运动时噪音低, 可高速
运转, 适合作大容量泵 。
但压缩量小, 不适合高
压, 一般用于燃油, 润
滑油泵而不用作液压泵 。
2,3液压泵的结构
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2,叶片泵
其 优点是：运转平稳, 压力脉动小, 噪音小；结构紧凑, 尺寸小,
流量大；
其缺点是：对油液要求高, 如油液中有杂质, 则叶片容易卡死；
与齿轮泵相比结构较复杂 。
它广泛的应用于机械制造中的专用机床, 自动线等中, 低压液压系
统中 。
该泵有两种结构形式,一种是单作用叶片泵, 另一种是双作用式
叶片泵 。
2,3液压泵的结构
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1） 单作用叶片泵, 其工作
原理如图 2－ 6所示, 单
作用叶片泵由转子 1、
定子 2,叶片 3和端盖等
组成 。 定子具有圆柱形
内表面, 定子和转子的
间有偏心距 e,叶片装
在转子槽中, 并可在槽
内滑动, 当转子回转时,
由于离心力的作用, 使
叶片紧靠在定子内壁 。
2,3液压泵的结构
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1） 单作用叶片泵, 其工
作原理如图 2－ 6所示,
单作用叶片泵由转子 1、
定子 2,叶片 3和端盖
等组成 。 定子具有圆
柱形内表面, 定子和
转子的间有偏心距 e，
叶片装在转子槽中,
并可在槽内滑动, 当
转子回转时, 由于离
心力的作用, 使叶片
紧靠在定子内壁 。
2,3液压泵的结构
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
叶片泵叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：
– 定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损；
– 减少了泵的理论排量；
– 可能引起瞬时理论流量脉动。
2,3液压泵的结构
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1） 单作用叶片泵,改变转子与定子
的偏心量, 即可改变泵的流量, 偏心
越大, 流量越大, 如调成几乎是同心,
则流量接近于零 。 因此单作用叶片泵
大多为变量泵 。
另外还有一种限压式变量泵, 当负
荷小时, 泵输出流量大, 负载可快速
移动, 当负荷增加时, 泵输出流量变
少, 输出压力增加, 负载速度降低,
如此可减少能量消耗, 避免油温上升 。
2,3液压泵的结构
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2） 双作用叶片泵
双作用式叶片泵如
图 2－ 7所示, 定子内表
面近似椭圆, 转子和定
子同心安装, 有两个吸
油区和两个压油区对称
布置 。 转子每转一周,
完成两次吸油和压油 。
双作用叶片泵大多是定
量泵 。
2,3液压泵的结构
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叶片泵的应用
1,用于中低压、要求较高的系统中。
2,油液粘度要合适，转速不能太低,500～ 1500rpm。
3,要注意油液的清洁，油不清洁容易使叶片卡死。
4,通常只能单方向旋转，如果旋转方向错误，会造成叶片折
断。
2,3液压泵的结构
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4,柱塞泵：
工作原理是柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸油和压油 。 与
齿轮泵和叶片泵相比, 该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大
的动力, 为一种高效率的泵, 但制造成本相对较高, 该泵用于高压,
大流量, 大功率的场合 。 它可分为 轴向式和径向式 两种形式 。
柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的泵称为
轴向柱塞泵。 为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于 3。
2,3液压泵的结构
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1） 轴向柱塞泵,如图 2－ 8所示, 可分为直轴式 （ 图 a） 所示 ）
和斜轴式 （ 图 b） 所示 ） 两种, 该两种泵都是变量泵, 通
过调节斜盘倾角 γ,即可改变泵的输出流量 。
2,3液压泵的结构
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2） 径向柱塞泵：
（ 柱塞运动方
向与液压缸体
的中心线垂
直 ）, 又可分
为固定液压缸
式和回转液压
缸式两种 。
2,3液压泵的结构
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2） 径向柱塞泵,（ 柱塞运动方向与液压缸体的中心线垂
直 ）, 又可分为固定液压缸式和回转液压缸式两种 。
2,3液压泵的结构
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柱塞泵 特点,
1）工作压力高，容积效率高,p＝ 20～ 40MPa,Pmax
可到 100MPa；
2）流量大，易于实现变量；
3）主要零件均受压，使材料的强度得以充分利用，寿
命长，单位功率重量小。
2,3液压泵的结构
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5,液压泵的图形符号
2,3液压泵的结构
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1,选择液压泵的原则
? 是否要求变量,径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。
? 工作压力,柱塞泵压力 31.5MPa；叶片泵压力 6.3MPa,高压化以后可
达 16MPa；齿轮泵压力 2.5MPa，高压化以后可达 21MPa。
? 工作环境,齿轮泵的抗污染能力最好。
? 噪声指标,低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双
作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。
? 效率,轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效
率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。
2,4液压泵与电动机参数的选用
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1,液压泵大小的选用
液压泵的选择, 通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压
泵的型式, 再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规
格 。
液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来决定的,
考虑到各种压力损失, 泵的最大工作压力 P泵可按下式确定：
P泵 ≥ k压 × P缸
式中,P泵 一液压泵所需要提供的压力, Pa,
k压一 系统中压力损失系数, 取 1.3 ~ 1.5
P缸 一液压缸中所需的最大工作压力, Pa
2,4液压泵与电动机参数的选用
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1,液压泵大小的选用
液压泵的选择, 通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式,
再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规格 。
液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量, 即
Q泵 ≥ K流,× Q缸
式中,Q泵 — 液压泵所需输出的流量, m3/min。
K流 — 系统的泄漏系数, 取 1.1~1.3
Q缸一液压缸所需提供的最大流量, m3/min。
若为多液压缸同时动作, Q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流量
之和 。
在 P泵, Q泵求出以后, 就可具体选择液压泵的规格, 选择时应使实际选
用泵的额定压力大于所求出的 P泵值, 通常可放大 25%。 泵的额定流量略大于
或等于所求出的 Q缸值即可 。
2,4液压泵与电动机参数的选用
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2,电动机参数的选择
驱动液压泵所需的电动机功率可按下式确定：
（ KW）
式中,PM－电动机所需的功率, kw
p泵－泵所需的最大工作压力, Pa,
Q泵－泵所需输出的最大流量, m3/min
η－ 泵的总效率 。
各种泵的总效率大致为：齿轮泵 0.6 ~ 0.7,叶片泵 0.6~ 0.75；
柱塞泵 0.8 ~0.85。
2,4液压泵与电动机参数的选用
?60
泵泵 QpP
M
?
?
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3,计算举例,例 2－ 2 已知某液压系统如图 2－ 12所示, 工
作时, 活塞上所受的外载荷为 F=9720N,活塞有效工作面
积 A＝ 0.008m2,活塞运动速度 v=0.04m/s。,问应选择额
定压力和额定流量为多少的液压泵？ 驱动它的电机功率应
为多少?
2,4液压泵与电动机参数的选用
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例 2－ 3如图 2－ 12所示的液压系统, 巳知负载 F=30000N,活
塞有效面积 A=0.01m2,空载时的快速前进的速度为 0.05
m/s,负载工作时的前选速度为 0.025 m/s,选取 k压＝ 1.5，
k流＝ 1.3 ＝ 0.75,,试从下列已知泵中选择一台合适的泵,
并计算其相应的电动机功率 。
已知泵如下：
YB-32型叶片泵, Q额＝ 32L/min,p额＝ 63kgf/cm2
YB-40型叶片泵, Q额,＝ 40 L/min,p额＝ 63kgf/cm2
YB-50型叶片泵, Q.额,＝ 50 L/min,p额＝ 63 kgf/cm2
2,4液压泵与电动机参数的选用
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2－ 7 某液压泵的转速为 950r/min,排量为 q＝ 168ml/r 在额定压力 29.5Mpa
和同样转速下, 测的实际流量为 150l/min,额定工况下的总效率为
0.87,求：
1） 泵的理论流量；
2） 泵的容积效率和机械效率；
3） 泵在额定工况下, 所需电机驱动功率 。
2－ 8 已知某液压系统工作时所需最大流量 Q＝ 5× 10－ 4m3/s,最大工作压
力 p＝ 40×
105Pa,取 k压＝ 1.3,k流＝ 1.1,试从下列表中选择液压泵 。 若泵的效率＝
0.7,计算电机功率 。
CB－ B50型泵 Q＝ 50 L/min,p＝ 25× 105Pa
YB－ 40型泵 Q＝ 40 L/min,p＝ 63× 105Pa
思考题与习题
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液压缸是 使负载作直线运动的执行元件 。
1,液压缸分类
分为 单作用式 液压缸和 双作用式 液压缸两类 。
单作用式液压缸又分为 无弹簧式, 附弹簧式, 柱塞式 三种, 如图 3
－ 1所示 。
双作用式液压缸又分为单杆形, 双杆形两种, 如图 3－ 2所示 。
3.1液压缸
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液压缸及其 分类
柱塞式液压缸 单活塞杆式液压缸
双活塞杆式液压缸 伸缩式液压缸
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液压缸及其 分类
单活塞杆式液压缸
双活塞杆式液压缸
伸缩式液压缸
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液压缸及其分类
增压缸
弹簧复位式液压缸
串联式液压缸
伸缩式液压缸
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缸体固定,(3倍缸体长 )
活塞杆固定,(2倍缸体长 )
双杆缸运动范围, 受安装方式影响
动画演示
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2,液压缸结构,图 3－ 3为液压缸结构图, 选用液压缸时, 首先考虑活塞
杆长度 （ 由行程决定 ）, 再根据回路的最高压力选出适合的液压缸 。
3.1液压缸
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2,液压缸结构
1） 缸筒 主要是由钢材制成, 缸筒内要经过精细加工, 表面粗糙度
Ra<0.08um,以减少密封件的摩擦 。
2） 盖板,通常由钢材制成, 有前端盖和后端盖, 安装在缸筒的前后两
端, 盖板和缸筒的连接方法有焊接, 拉杆, 法兰, 罗纹连接等 。
3） 活塞 的材料通常用钢或铸铁, 也可采用铝合金 。 活塞和缸筒内壁间
需要密封, 采用的密封件有 O形环, V形油封, U形油封, X形油封和
活塞环等 。 而活塞应有一定的导向长度, 一般取活塞长度为缸筒内径
的 （ 0.6～ 1.0） 倍 。
3.1液压缸
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4） 活塞杆,是由钢材做成实心杆或空心杆, 表面经淬火再镀铬处理并抛光 。
5） 缓冲装置,为了防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞, 引起噪音, 影响工件精度或使液压缸
损坏, 常在液压缸前后端盖上设有缓冲装置, 以使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来终至停止 。
如图 3－ 3b所示前后端盖上的缓冲阀附近有单向阀的结构 。 当活塞接近端盖时, 缓冲环插入端盖板油
出入口, 强迫压油经缓冲阀的孔口流出, 促使活塞的速度缓慢下来 。 相反, 当活塞从行程的尽头将离
去时, 如压油只作用在缓冲环上, 活塞要移动的那一瞬间将非常不稳定甚至无足够力量推动活塞, 故
必须使压油经缓冲阀内的止回阀作用在活塞上, 如此才能使活塞平稳的前进 。
6） 放气装置,在安装过程中或停止工作的一段时间后, 空气将渗入液压系统内, 缸筒内如存留空气, 将
使液压缸在低速时产生爬行, 颤抖现象, 换向时易引起冲击, 因此在液压缸结构上要能及时排除缸内
留存的气体 。 一般双作用式液压缸不设专门的放气孔, 而是将液压油出入口布置在前后盖板的最高处 。
大型双作用式液压缸则必须在前后端盖板设放气栓塞 。 对于单作用式液压缸液压油出入口一般设在缸
筒底部, 在最高处设放气栓塞 。
7） 密封装置,液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏, 液压缸的密封主要是指活塞, 活塞杆处的动密封
和缸盖等处的静密封 。 常采用 O形密封圈和 Y形密封圈 。
3.1液压缸
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3,液压缸的参数计算
图 3－ 4所示, 液压缸缸体固定, 液压油从 A口进入
作用在活塞上, 产生一推力 F,通过活塞杆以克服负荷
W,活塞以速度 υ 向前推进, 同时将活塞杆侧内的油液
通过 B口流回油箱 。 相反, 如高压油从 B口进入, 则活
塞后退 。
3.1液压缸
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3,液压缸的参数计算
1） 速度和流量
若忽略泄漏, 则速度和流量的关系如下：
Q =Aυ （ 3－ 1）
υ =Q/A （ 3－ 2）
式中,Q — 液压缸的输入流量（ m3/s或 L/min,L=1× 10－ 3m3）
A — 液压缸活塞上有效工作面积
υ — 活塞移动速度
通常活塞上工作有效面积是固定的, 由式 （ 3－ 2） 可知, 活塞的
速度取决于输入液压缸的流量, 又由理论上可知, 速度和负载无关 。
3.1液压缸
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2） 推力和压力
推力 F是压力为 p的液压油作用在工作有效面积为 A的活塞上, 以平衡负
载 W,若液压缸回油接油箱, 则 P0 =0,故：
F = W = p.A ( N) (3－ 3)
式中,p — 液压缸的工作压力 （ MPa）
A — 液压缸活塞上有效工作面积 （ mm2）
推力 F可看成是液压缸的理论推力, 因为活塞的有效面积固定, 故压力
取决于总负载 。
3.1液压缸
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3.1液压缸
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3.1液压缸
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图 3－ 6所示为单杆活塞的另一种联结方式 。 它把
右腔的回油管道和左腔的进油管道接通 。 这种联结方
式称为差动联结 。 活塞前进的速度 υ 及推力 F为：
故：
显然, 差动联结时活塞运动速度较快, 产生的推
力较小 。 所以差动联结常用于 空载快进场合 。
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4,其他液压缸
1） 摆动缸,摆动式液压缸也称摆动马达 。
3.1液压缸
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4,其他液压缸
1） 摆动缸,摆动式液压缸也称摆动马达 。 当它通入液压油时, 它的主轴输出小
于 3600的摆动运动 。 图 3－ 7a所示为单叶片式摆动缸, 它的摆动角度较大,
可达 3000,当摆动缸进出油口压力为 p1和 p2,输入流量为 q时, 它的输出转矩
T和角速度 ω 为：
(3－ 10)
(3－ 11)
式中,b为叶片的宽度, R1,R2为叶片底部, 顶部的回转半径 。
图 3－ 7b所示为双叶片式摆动缸, 它的摆动角度和角速度为单叶片式的
一半, 而输出角度是单叶片式的两倍 。
3.1液压缸
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4,其他液压缸
2）增压缸,在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压缸与低压大
流量泵配合作用，单作用增压缸的工作原理如图 3－ 8a所示，输入低压力 p1
的液压油，输出高压力为 p2的液压油，
增大压力关系如式（ 3－ 12）。
（ 3－ 12）
单作用增压缸不能连续向系统供油，图 3－ 8 b为双作用式增压缸，可
由两个高压端连续向系统供油。
3.1液压缸
2
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4,其他液压缸
3） 伸缩缸,图 3－ 9所示, 伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成, 前
一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒, 可获得很长的工作行程 。 伸缩缸广
泛的用于起重运输车辆上 。
图 3－ 9a是单作用式, 图 3－ 9b是双作用式 。
3.1液压缸
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4,其他液压缸
4） 齿轮缸,图 3－ 10所示,
它由两个柱塞和一套齿
轮齿条传动装置组成,
当液压油推动活塞左右
往复运动时, 齿条就推
动齿轮往复转动, 从而
由齿轮驱动工作部件作
往复旋转运动 。
3.1液压缸
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液压马达是使负载作 连续旋转 的执行元件,
其内部构造与液压泵类似, 差别仅在于液压泵的
旋转是由电机所带动, 输出的是液压油；液压马
达则是输入液压油, 输出的是转矩和转速 。 因此,
液压马达和液压泵在细部结构上存在一定的差别 。
3.2液压马达
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1,液压马达分类及特点
液压马达按其结构类型来分可以分为 齿轮式, 叶片式, 柱塞式 等其它形
式 。
也可按液压马达的额定转速分为 高速和低速 两大类 。
额定转速高于 500r/min的属高速液压马达, 额定转速低于 500r/min的属
于低速液压马达 。
高速液压马达的基本形式有 齿轮式, 螺杆式, 叶片式和轴向柱塞式 等 。
高速液压马达的主要特点是转速高, 转动惯量小, 便于启动和制动 。 通常高
速液压马达输出转矩不大 （ 仅几十 N.m到几百 N.m）, 所以又称为 高速小转
矩马达 。
低速液压马达的基本形式是 径向柱塞式, 低速液压马达的主要特点是
排量大, 体积大, 转速低 （ 可达每分钟几转甚至零点几转 ）, 输出转矩大
（ 可达几千 N.m到几万 N.m）,所以又称为 低速大转矩液压马达 。
3.2液压马达
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A B
PT
溢流阀
液压泵
液压马达回路
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2,液压马达图形符号
液压马达图形符号如图 3－ 11所示
3.2液压马达
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油缸油泵油马达，工作原理属一家：
能量转换共同点，均靠容积来变化，
出油容积必缩小，进油容积则扩大。
油泵输出压力油，出油当然是高压，
缸和马达与泵反，出油自然是低压。
工作压差看负载，负载含义要记下：
油泵不仅看外载，管路阻力也得加，
缸和马达带负载，压差只是克服它。
流量大小看速度，再看排量小与大，
单位位移需油量，排量含义就是它。
液压缸、液压泵、液压马达的共性
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液压马达与液压泵的区别
从原理上讲，液压泵与液压马达可以互换，但结构有差异
1、泵的进油口比出油口大，马达的进、出油口相同
2、结构上要求泵有自吸能力
3、马达要正反转，结构具有对称性；泵单方向转，不要对称
4、要求马达的结构及润滑，能保证在宽速度范围内正常工作
5、液压马达应有较大的起动扭矩和较小的脉动
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液压马达的参数计算
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液压马达的参数计算
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? 液压泵的工作原理
? 液压泵的主要性能及参数
? 液压泵的结构
? 液压泵与电动机参数的选用
? 液压缸液压马达
总 结
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Take a Break
