第二节
液 压 泵
?在液压甲板机械和其它液压机械中，液
压泵的主要任务就是为液压系统供给足
够流量和足够压力的液压油，必要时能
改变供油的流向和流量。
液压泵的类型
? 容积式泵因其能够产生较高的工作油压，且流量受工作压力
的影响很小，故适合作液压泵。根据液压系统工作压力的不
同，多采用：
螺杆泵 叶片泵 柱塞式油泵
? 柱塞式变量油泵与普通的往复式柱塞泵在结构上有显著的不
同，即为了满足提高转速 (减小体积 )和供液均匀的要求，采
用多作用的回转油缸型式，并取消了泵阀。这种泵设有变向
变量机构，以便在转速和转向不变的情况下能够改变油流的
方向和流量。
? 柱塞式变量油泵可依柱塞布置方式的不同而分为径向柱塞式
与轴向柱塞式两种，后者又有斜盘泵和斜轴泵两类。
一、径向柱塞式变量泵
1,工作原理
径向柱塞式变量泵的工作原理可
用右图来说明。图中，外圆 6代表
支撑在滚动轴承上既能转动又能靠
控制机构左右移动的浮动环，中间
的圆盘 2代表油缸体。在缸体 2中，
径向地钻有若干油缸孔，内置柱塞
1，柱塞顶部带有滑履 7，滑履 7安
装在浮动环 6的环形滑轨内，并可
沿环形滑轨滑移。
径向柱塞泵的工作原理（续 1）
? 缸体 2由原动机驱动，带动柱塞、滑履、浮动环
一齐绕静止的配油轴 5回转。而在配油轴 5内沿
轴向钻有互不相通的油路 4和 3。假设原动机驱
动缸体作顺时针方向回转，那么，
? 当浮动环处于中央位置时，如图 7— 33(a),由于
浮动环与缸体同心，故柱塞在油缸中不产生任
何往复运动，这时油泵空转，不产生任何吸排
作用，流量为零。
径向柱塞泵的工作原理（续 2）
? 如果通过操纵机构将浮动环拉离中央位置，使偏
向右侧如图 7— 33(b),则吊挂于浮动环滑轨上的
柱塞，就会在转过上半周时，不断从油缸中退出，
并经油路 4吸人油液；而当柱塞转过下半周时，则
又会不断压人油缸，将缸内的油液从油路 3排出。
? 径向柱塞式变量泵的流量可用下式表示,
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径向柱塞泵的工作原理（续 2）
式中,d—— 柱塞直径,m；
e—— 浮动环的偏心距,m，
z—— 柱塞个数，
n—— 油泵转速,r／ min；
ην—— 泵的容积效率，一般约为 0,85～ 0,95。
? 对尺寸既定的径向柱塞泵而言，当转速恒定时，只要
改变浮动环偏心距 e的大小和方向，就能改变油泵的流
量和吸排方向。
? 由于柱塞在油缸’中作往复运动时的速度是不均匀的，
故每个油缸的瞬时流量也就不均匀。柱塞个数越多，
液压泵的理论流量越均匀；而且柱塞个数为奇数时，
又要比为相邻偶数时更为均匀。因此，单列径向柱塞
泵的柱塞个数就常取为 7,9,11,13等。
径向柱塞泵柱塞的受力分析
? 图 7— 34示出径向柱塞泵柱塞
的受力分析简图。图中 O1、
O2分别表示缸体和浮动环的
中心，作用于柱塞底部的油压
力 P可分解为从径向压向浮动
环的力 N和垂直于柱塞中心线
的力 T。 分力 N由浮动环产生
的法向反作用力 N’平衡，而
分力 T会使缸体产生一顺时针
方向的转矩
M=Tl=Pltgα Nm
径向柱塞泵柱塞的受力分析 (续）
? 如果忽略吸油区柱塞所产生的不大的反转矩，
则排油区各柱塞产生的上述转矩之和即为液压
油对油缸体所产生的总转矩。对油泵来说，它
是阻转矩。如果泵不被原动机驱动，而是将压
力油从一根油管输人泵中，并使另一根油管向
油箱 (或低压侧 )回油，则液压油对缸体的总转矩
就会驱动泵轴回转，从而使它成为一输出转矩
的液压马达。
径向柱塞泵柱塞的构造实例
海尔休径向柱塞式变量泵
? 图 7— 35示出海尔休 (Hele-Shaw)径向柱塞式变量
泵的结构。图中，配油轴 5固接在端盖 7上，中间
钻有孔道 3,4。孔道 3,4左端与吸排管接头,2、
6相通，而其右端则与在配油轴上下两方开出的
油孔连通。在配油轴的外侧，套装着底部开孔的
缸体 15。缸体 15支承在两端的球轴承 19上，由主
轴 16驱动，可绕配油轴 5回转。
? 在缸体 15内，沿径向均匀地排列着一列油缸。装
入每一个油缸中的柱塞 13通过其外端的耳轴 12以
及套在耳轴 12上的滑履 11，吊挂在浮动环的环形
滑轨中，并可沿滑轨滑移。
海尔休径向柱塞式变量泵（续）
? 浮动环 10为两个对合在一起的圆盘，它由球轴
承 8支承在导架 9上，因此，当原动机经轴 16带
动缸体 15绕配油轴 5回转时，柱塞 13将随之转动，
并通过滑履的摩擦力，带动浮动环一起回转。
在这种情况下，如通过穿于泵壳之外的拉杆 18，
拉动导架 9,17，使之沿两端盖 7和 14内的导路，
向任意一侧滑移，那么，浮动环 10就会与缸体
产生偏心，使泵进行吸排工作。
? 为了防止油泵停用时因压力油倒灌而反转，在
海尔休径向柱塞式变量泵的泵轴上需装设防逆
转用的棘轮机构，图 7— 36即为这种防逆转机构
的一例。
图 7— 36海尔休泵防逆转机构
径向柱塞泵的特点
? (1)配油轴因内部钻孔，并处于悬臂状态，工作时又要承受
很大的径向力，故为了保证油轴的强度和刚度，轴的外径
就需较粗，兼以油缸呈径向布置，所以泵的径向尺寸和重
量也较大。
? (2)由于配油轴所受径向力不平衡，它与缸体间的间隙不能
太小，而且此间隙因磨损而增大后又无法补偿，再加上密
封段又短，故容积效率不是很高；此外，缸体和浮动环都
承受着不平衡的径向液压力，也会使轴承负荷增加。所以
泵的工作油压越高，则容积效率越低，轴承负荷也越大，
故径向柱塞泵的最大工作压力一般多限制在 20MPa以内。
? (3)轴内钻孔由于受轴的结构和强度的限制，通流面积较小，
这样，为了保证泵的正常吸入，防止产生“气穴”现象，
吸人流速不能太高，这限制了径向泵的流量和转速 (一般不
超过 1500r／ rain)。
二、轴向柱塞式变量泵
?在液压甲板机械中，特别是转矩较大和需
要使用较高油压的场合，径向柱塞泵越来
越被轴向柱塞泵所取代。
1．斜盘式轴向柱塞泵
? (1)工作原理
? 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理如图 7— 37所示。
泵轴 1通过键与缸体 3相连，在缸体 3、上沿轴向
均匀地加工出一圈油缸，各缸中设有柱塞 4，靠
其作用于底部的油压或用机械的方法，始终贴紧
在斜盘 5上，而斜盘 5则可绕 O点偏转，即其轴线
相对于泵轴线的倾角夕可以改变。缸体 3的左端
面抵紧在配油盘 2上。配油盘 2用定位销与泵体 9
固定，并在其上开有两个弧形的配油窗口 6，以
使各相应的油缸分别与泵的吸排管口 7和 8相沟通。
图 7-37 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理
斜盘式轴向柱塞泵的工作原理
? 当原动机经轴 1带动缸体作顺时针方向 (从斜盘端
看 )回转时，如使斜盘处在图示的倾斜方向，那
么，当柱塞自下而上转过左半周的过程中，必
将从油缸中逐渐退出，使油缸内的封闭容积逐
渐增大，经左侧窗口由接口 7吸油；而当柱塞自
上而下转过右半周时，则又会压人油缸，使缸
内容积不断减小，将已吸入的油液经右侧窗口
从接口 8排出。
斜盘式轴向柱塞泵的流量（ 1）
? 斜盘式轴向柱塞泵的流量可以用下式表示：
式中,d—— 柱塞直径,m；
h—— 柱塞行程,m,A＝ Dtgβ
D—— 柱塞中心分布圆直径,m；
β—— 斜盘倾角；
z—— 柱塞个数,·
n—— 油泵转速 ·,r／ rain'
ην—— 油泵的容积效率。当工作油压 p≤20MPa时约为
0,95～ 0,98，当 p>20MPa 时，约为 0,92～ 0,95。
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斜盘式轴向柱塞泵的流量（ 2）
?由上可知，在泵的结构尺寸和转速一定时，
改变斜盘倾角 β的大小，即可改变泵的流量，
而当斜盘的倾斜方向改变时，泵的吸排方
向也就改变。当 β=0时，则 Q=0。
?与径向柱塞泵一样，轴向柱塞泵的瞬时流
量也是脉动的。轴向柱塞泵的柱塞个数一
般多取为 7个，流量大时也有取 9或 11个的。
图 7— 38斜盘式轴向柱塞泵的受力分析
? 作用在柱塞底部的油压力 P可分解为垂直于斜盘的
力 N和垂直于柱塞轴线的力 T。 分力 N由斜盘产生
的法向反力 N’平衡。而分力 T则使缸体受到一倾复
力矩，必须由支承缸体的轴承来承受；同时又对
缸体产生一定的转矩,
斜盘式轴向柱塞泵的受力分析
?如果忽略泵吸油区柱塞所产生的很小的反
转矩不计，则油压力对缸体所产生的总转
矩，就将是排油区各缸产生的转矩之和。
与径向泵一样，如果泵不被原动机所驱动，
而是将压力油从一根油管向泵内输入，并
让另一根油管回油，则液压油对缸体的转
矩即成为驱动泵轴回转的驱动转矩，从而
使液压泵变成液压马达。显然，上述情况
对斜轴式轴向柱塞泵也同样适用。
图 7-39 CYl4— 1型斜盘式轴向柱塞泵
CYl4— 1型轴向柱塞泵的主体部分
? 传动轴 1通过花键与缸体 4连接，在缸体 4上按轴线
方向均匀分布 7个油缸，各缸中均装有柱塞 20，柱
塞的端部与滑履 19铰接，滑履靠定心弹簧 6通过内
套 7、钢球 A和回程盘 8抵压在斜盘 16上，定心弹簧
的另一端则通过外套 5将缸体紧压在配油盘上。斜
盘 16以其耳轴支承在变量机构的壳体 17上。而配
油盘 3则用定位销固定在泵体 2上。这样，如使斜
盘处于倾斜位置，则当缸体带动柱塞、滑履和回
程盘回转时，柱塞就会在油缸中作往复运动，通
过泵体中的两条油路和配油盘上的两个配油口分
别进行吸排。如果泵的吸人压力较低，那么吸人
行程中就要靠定心弹簧的张力，通过回程盘和滑
履将柱塞从油缸中拉出。
CYl4— 1型柱塞泵的主体部分（续 1）
?泵的内部漏泄主要发生在：配油盘与缸体
之间、柱塞与缸体之间、滑履与斜盘之间
以及滑履与柱塞的球头之间。漏出的油液
则从泵体上部的泄油口召用泄油管引回油
箱．
泵伺服变量机构
CYl4— 1型泵变量机构及其工作原理
? 采用液压伺服变量机构控制泵的流量和流向。其工作原理
如下； 泵的两个吸排腔 (图上仅示出一个 )通过各自的油路 b、
c及单向阀 18，与差动活塞 12下方的油腔 d相通，以使泵工
作时既可由泵的排出腔向 d腔供送压力油，也可由辅泵通过
变量机构下端盖中的油孔向 d腔供油。这样，如经拉杆 9拉
动伺服滑阀 10，使其向上移动某山距离，使油孔 f开启，则
差动活塞上方油腔 g中的油液就会泄人泵体，于是，差动活
塞便会在口腔油压的作用下向上移动，直到油孔 f重新被滑
阀遮闭时为止。这样，利用差动活塞的上移，通过斜盘背
面的销轴就会带动斜盘，使其绕自己的耳轴偏转，改变倾
角 β(最大可达土 18o土 20 o)，从而实现流量和流向的改变。
CYl4— 1型泵变量机构及其工作 (续）
? 反之，如经拉杆使滑阀下移某一距离，则孔 e开启,d腔
中的压力油便会进入 g腔。使 d,g两腔油压相等，但因差
动活塞的上部端面大于下部端面，所以活塞在上述油压
差的作用下就会下移，直到孔 e重新被滑阀遮闭时为止。
这时由于斜盘的倾斜方向与前述相反，泵的吸排方向也
就随之改变。
? 油泵的流量的大小可由差动活塞带动拨叉 14从刻度盘 13
上示出。刻度盘共分 10格，每格相当于额定流量的 10％。
? 当变量机构是由轴向柱塞泵自．身供给控制油时，则泵
在中位运转时因无压力油可供，这时要使差动活塞离开
中位，需靠拉杆 9直接拉动。因此，经常需要换向的变
量泵控制用油一般都由辅泵供油 。
CYl4— 1型泵配油盘的结构
? 配油盘上两个弧形配油口分别与泵体上的两个吸
排油腔相通。盘上靠外面的环槽以外部分是辅助
支承面，不起密封作用，但可增加缸体和配油盘
的接触面积，以减小比压，减轻磨损。
? 为了保证柱塞在转过吸排配油口之间的封油区时
不致将两个配油口沟通，配油盘上封油区封油角。
必须大于油缸配油孔的包角 β。 这样，在油缸配油
孔越过封油区时，该油缸就会形成一个封闭空间。
该空间的容积随缸体转动仍会变化，故会产生困
油现象。在油缸配油孔离开封油区时，则又会因
突然接通排油口或吸油口而造成油压突变，发生
液压冲击，产生很大的噪声。
图 7— 41 配油盘的结构
配油盘的困油现象与消除
? 为了消除上述弊端,CYl4— l型泵的配油盘采用了
非对称负重迭型结构；所谓非对称型配油盘，就
是指配油盘的中线 N-N相对于斜盘中线 M-M朝缸
体旋转方向偏转了一个 γ 角。
? 此外，在配油盘上还钻有阻尼孔 D(有的泵则采用
三角形阻尼槽 )，孔与配油盘相应的配油口相距很
近，靠漏泄即相当于与该配油口节流相通。
? 而所谓负重迭型，就是指封油角。与油缸配油孔
的包角 β之差为 0o～ -1 o(α- β= 0,即属零重迭型；当
负重迭角甚小时，也可看作为零重迭型 )。
配油盘的困油现象与消除（续）
? 由于采用了这种结构，当油缸的配油孔即将与
吸 (排 )油口断开时，就已开始与间接沟通另一配
油口的阻尼孔 D重迭，这样即可消除困油现象，
又可使油缸中的油液经阻尼孔逐渐地与另一配
油口相通，压力变化比较平缓，从而避免了液
压冲击，对容积效率影响也不大。
? 由于这种泵采用了非对称型配油盘，故只能按
规定方向单向运转。为了保证配油盘安装位置
正确，它与泵体是设有定位销 (见图 7— 39)。
? 此外，在配油盘的封油区还设有若干个盲孔 E，
它可起存油润滑作用，以减轻摩损。
主要零件的静力平衡
?油压撑开力 Pc,抵消大部分柱塞传给滑履
的法向压力 N。
柱塞与滑履的结构和受力情况分析
? 由图 7— 42可见，在滑履和柱塞的中心都钻有小
孔，它可使压力油经小孔通到柱塞与滑履及滑
履与斜盘之间的摩擦面上，从而起到润滑和静
压支承作用。设计时只要适当选取滑履底部及
其圆盘状小室的尺寸，即可借滑履底部呈圆台
形分布的油压撑开力 Pc，,抵消大部分柱塞传
给滑履的法向压力 N(N比 Pc约大 10％ -15％ )，这
样既可大大减小比压，使磨损和功耗减小，又
可以使滑履较好地压紧在斜盘上,防止产生过大
的漏泄损失，从而使油泵在压力和功率都达到
很高的情况下，仍有较好的使用性能和效率。
柱塞与滑履的结构和受力情况分析
? 除上述外，在配油盘的配油窗口及其两侧的环
形密封面上，也存在着横截面呈梯形分布的油
液压力。显然，只要密封面的宽度选择适当，
则同样可使缸体压紧配油盘的油压力比撑开力
稍大一些 (约大 6％～ 10％ )，以便既可避免比压
过大，造成严重的摩擦损失，同时又可不致使
缸体与配油盘间的漏泄过多。
2.斜轴泵轴向柱塞泵
? 工作原理：当驱动缸体 2转动时，柱塞的底腔容积能发生
变化，于是，通过配油盘 1的相应配油窗口和泵体内的油
路，即可完成吸排作用。
? 斜轴泵与斜盘泵的工作原理虽颇相似，但在结构上却有较
大差异，此外，在受力情况方面两者也有所不同。
图 7-44 ZXB型斜轴式轴向柱塞泵
图 7-44 ZXB型斜轴式轴向柱塞泵
ZXB型斜轴式轴向柱塞泵结构
? 油缸体 11装在后泵体 6内的滚动轴承上，靠蝶形弹
簧 15与配油盘 12紧压在一起。
? 蝶形弹簧的预压缩量，则可通过安装在缸体轴线
位置的调节螺杆 14加以调节。
? 后泵体 6左端带有两个耳轴，借两个滚动轴承 5安
装在外壳 13上，并可借另外的变量机构控制，绕
轴承 5的轴线 α-α相对前泵体 3左右摆动，以调整油
缸体的倾角 β,从而改变油泵的流量和吸排方向。
? 传动轴 1装在前泵体 3内，右端带球窝圆盘。
ZXB型斜轴式轴向柱塞泵结构
? 在缸体中沿轴向装有 7个桩塞 10，柱塞 10通过连杆
7与传动轴 1连接。
? 连杆左端球头借压板 4和垫圈、螺钉等与传动轴球
窝圆盘铰接，而连杆右端的球头，则通过卡瓦 8和
销子 9与柱塞内孔铰接。
? 配油盘的两个配油口 e,d分别经后泵体内的油道 c、
连通油泵的两个进、出油口。
? 从各密封面和润滑部位漏泄到泵壳 13中的油液，
则经泄油管回油箱。
斜轴泵 （ 与斜盘泵相比）特点
?斜轴泵用铰接柱塞球头的方法替代了斜盘
泵中的滑履与斜盘，提高了结构的强度和
耐冲击性。
?泵工作时，因连杆轴线与柱塞轴线之间的
夹角不大，故柱塞与缸壁间的侧压力也就
比斜盘泵要小得多，所以工作时不仅磨损
较小，而且倾角 β也可加大到 25o～ 30 o(斜盘
泵不大于 20 o)，扩大了流量变动范围。
斜轴泵 （ 与斜盘泵相比）特点
? 斜轴泵驱动轴不穿过配油盘，可使缸体直径相应
减小，漏泄和摩擦损失因而减小，泵的吸人性能
也因油缸圆周速度的减小而有所改善。
? 斜轴泵滤油精度要求低，一般为 25μm,斜盘泵为
10～ 15μm。
? 由于上述优点，致使斜轴泵在液压甲板机械中的
应用日趋增多。但这种泵靠摆动缸体来变量，外形尺寸较大；结构和工艺比较复杂，造价也高。
三、变量泵的变量控制方式
? 变量泵的变量控制机构按控制力是否通过液压
放大来区分，有直接变量 (如海尔休泵 )和伺服变
量 (如 CYl4— 1)之分。
? 按变量机构控制信号的形式，又有手控、机控、
电控、液控等多种。
? 按变量泵的流量特性来看，普通变量泵的流量
特性即容积式泵流量特性一随着泵工作压力的
升高，输出流量因漏泄增加而略有降低，除此
之外，根据工作需要，还设计了各种自动变量
泵，如限压式、恒功率式、恒压式、恒流量式
等。
1．限压式变量泵
?限压式变量泵在工作压力低时全流量工作，
当工作压力超过整定值时流量迅速降低，
可限制泵的工作压力过高。
图 7— 45 带压力补偿器的限压式斜盘泵
带压力补偿器的限压式斜盘泵
? 这种泵的斜盘倾角由轴线与传动轴 1平行的变量柱
塞 8来控制。当油泵的排压较小时，因不能克服弹
簧 6的张力，故压力补偿器的阀芯 7保持原位，变
量柱塞 8右侧油腔中的油液即经阀芯 7、泄油管道
口泄入泵壳之内，因此，斜盘复位弹簧 9就会将斜
盘推到最大流量的位置。但当排出油压升高到超
过压力补偿弹簧 6的整定值时，则阀芯 7就会上移，
使泵排出的压力油液通到变量柱塞右但 0的油腔中，
克服弹簧 9的张力，使斜盘向流量减少的方向偏转。
带压力补偿器的限压式斜盘泵
这样，如果排出压力 p再升高，泵的流量
Q就会迅速减小，这可使排出压力保持在
一定范围内，成为限压式变量泵。限压式变量泵的 p-O特性曲线 ABCD已在图中
示出。显然，转动调节螺栓 5，增大弹簧
6的张力，即可调节限压数值，使特性曲
线上的 B点向 B”点移动；相反，调松弹簧
6，则 B点就会向 B’方向移动。至于 B’D
的斜率，则取决于弹簧 9的刚度。显然，
如果将弹簧 9的刚度做的足够软，则又可
构成恒压式变量泵。
带压力补偿器的限压式斜盘泵 (续 )
?上述泵因传动轴穿过斜盘，支承在两端的
轴承 2和 4上，故又称通轴式斜盘泵。与前
述非通轴式斜盘泵相比，通轴式可省去支
承缸体的大型滚柱轴承，这有利于降低成
本和延长轴承使用寿命；但传动轴必须具
有较大的刚度，缸体或配油盘也需要设计
成浮动的形式，或使传动轴与缸体用鼓形
花键连接，以适应传动轴在工作中可能产
生的微小变形。
2．恒功率变量泵
? 泵的自动变量机构还可设计
成使流量 Q随排出油压 p的变
化，近似地符合 pQ＝ 常数的
恒功率型式。
? 这种泵通常是使感受工作油
压的变量控制元件与两个弹
簧相平衡，并使其中一个弹
簧在变量控制元件的位移量
增大到一定的数值后再参予
工作，这样，即可使泵的 p-
Q特性曲线如图 7— 46中的折
线 ABCD所示。
恒功率变量泵 (续）
?当排出油压增加到 PA,平衡弹簧之一就开
始压缩，使流量按 AB线所示那样随排压的
升高而降低，当油压进一步增大到 PB以后，
由于两个弹簧同时田 7-46 恒功率变量泵的
特性曲续参加了工作，亦即又增加了一个
弹簧张力，于是泵的流量也会按图中 BC线
所示那样随压力的升高而降低；直至油压
超过知后，泵的流量即因受到限位螺钉的
限制不再降低，如图中 CD线所示。整个折
线 ABCD与等功率曲线 (双曲线 )HK大致相近。
3．不同控制方式的变量泵
?目前，液压泵厂常以同样的液压泵配换少
数几个控制元件即可得到不同的控制方式。
图 7— 47即示出 A4V型伺服变量泵的 5种变
量控制方式的液压原理图。要改变控制方
式只需更换导阀 9等少数几个控制元件即可。
?图 7— 48示出带有辅泵 (内齿轮泵 )的 A4V—
EL型通轴式斜盘泵及安全、补油阀和电磁
比例伺服控制元件。
图 例（ 1）
图 例（ 2）
图 例（ 3）
液 压 泵
?在液压甲板机械和其它液压机械中，液
压泵的主要任务就是为液压系统供给足
够流量和足够压力的液压油，必要时能
改变供油的流向和流量。
液压泵的类型
? 容积式泵因其能够产生较高的工作油压，且流量受工作压力
的影响很小，故适合作液压泵。根据液压系统工作压力的不
同，多采用：
螺杆泵 叶片泵 柱塞式油泵
? 柱塞式变量油泵与普通的往复式柱塞泵在结构上有显著的不
同，即为了满足提高转速 (减小体积 )和供液均匀的要求，采
用多作用的回转油缸型式，并取消了泵阀。这种泵设有变向
变量机构，以便在转速和转向不变的情况下能够改变油流的
方向和流量。
? 柱塞式变量油泵可依柱塞布置方式的不同而分为径向柱塞式
与轴向柱塞式两种，后者又有斜盘泵和斜轴泵两类。
一、径向柱塞式变量泵
1,工作原理
径向柱塞式变量泵的工作原理可
用右图来说明。图中，外圆 6代表
支撑在滚动轴承上既能转动又能靠
控制机构左右移动的浮动环，中间
的圆盘 2代表油缸体。在缸体 2中，
径向地钻有若干油缸孔，内置柱塞
1，柱塞顶部带有滑履 7，滑履 7安
装在浮动环 6的环形滑轨内，并可
沿环形滑轨滑移。
径向柱塞泵的工作原理（续 1）
? 缸体 2由原动机驱动，带动柱塞、滑履、浮动环
一齐绕静止的配油轴 5回转。而在配油轴 5内沿
轴向钻有互不相通的油路 4和 3。假设原动机驱
动缸体作顺时针方向回转，那么，
? 当浮动环处于中央位置时，如图 7— 33(a),由于
浮动环与缸体同心，故柱塞在油缸中不产生任
何往复运动，这时油泵空转，不产生任何吸排
作用，流量为零。
径向柱塞泵的工作原理（续 2）
? 如果通过操纵机构将浮动环拉离中央位置，使偏
向右侧如图 7— 33(b),则吊挂于浮动环滑轨上的
柱塞，就会在转过上半周时，不断从油缸中退出，
并经油路 4吸人油液；而当柱塞转过下半周时，则
又会不断压人油缸，将缸内的油液从油路 3排出。
? 径向柱塞式变量泵的流量可用下式表示,
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32 me z ndQ
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径向柱塞泵的工作原理（续 2）
式中,d—— 柱塞直径,m；
e—— 浮动环的偏心距,m，
z—— 柱塞个数，
n—— 油泵转速,r／ min；
ην—— 泵的容积效率，一般约为 0,85～ 0,95。
? 对尺寸既定的径向柱塞泵而言，当转速恒定时，只要
改变浮动环偏心距 e的大小和方向，就能改变油泵的流
量和吸排方向。
? 由于柱塞在油缸’中作往复运动时的速度是不均匀的，
故每个油缸的瞬时流量也就不均匀。柱塞个数越多，
液压泵的理论流量越均匀；而且柱塞个数为奇数时，
又要比为相邻偶数时更为均匀。因此，单列径向柱塞
泵的柱塞个数就常取为 7,9,11,13等。
径向柱塞泵柱塞的受力分析
? 图 7— 34示出径向柱塞泵柱塞
的受力分析简图。图中 O1、
O2分别表示缸体和浮动环的
中心，作用于柱塞底部的油压
力 P可分解为从径向压向浮动
环的力 N和垂直于柱塞中心线
的力 T。 分力 N由浮动环产生
的法向反作用力 N’平衡，而
分力 T会使缸体产生一顺时针
方向的转矩
M=Tl=Pltgα Nm
径向柱塞泵柱塞的受力分析 (续）
? 如果忽略吸油区柱塞所产生的不大的反转矩，
则排油区各柱塞产生的上述转矩之和即为液压
油对油缸体所产生的总转矩。对油泵来说，它
是阻转矩。如果泵不被原动机驱动，而是将压
力油从一根油管输人泵中，并使另一根油管向
油箱 (或低压侧 )回油，则液压油对缸体的总转矩
就会驱动泵轴回转，从而使它成为一输出转矩
的液压马达。
径向柱塞泵柱塞的构造实例
海尔休径向柱塞式变量泵
? 图 7— 35示出海尔休 (Hele-Shaw)径向柱塞式变量
泵的结构。图中，配油轴 5固接在端盖 7上，中间
钻有孔道 3,4。孔道 3,4左端与吸排管接头,2、
6相通，而其右端则与在配油轴上下两方开出的
油孔连通。在配油轴的外侧，套装着底部开孔的
缸体 15。缸体 15支承在两端的球轴承 19上，由主
轴 16驱动，可绕配油轴 5回转。
? 在缸体 15内，沿径向均匀地排列着一列油缸。装
入每一个油缸中的柱塞 13通过其外端的耳轴 12以
及套在耳轴 12上的滑履 11，吊挂在浮动环的环形
滑轨中，并可沿滑轨滑移。
海尔休径向柱塞式变量泵（续）
? 浮动环 10为两个对合在一起的圆盘，它由球轴
承 8支承在导架 9上，因此，当原动机经轴 16带
动缸体 15绕配油轴 5回转时，柱塞 13将随之转动，
并通过滑履的摩擦力，带动浮动环一起回转。
在这种情况下，如通过穿于泵壳之外的拉杆 18，
拉动导架 9,17，使之沿两端盖 7和 14内的导路，
向任意一侧滑移，那么，浮动环 10就会与缸体
产生偏心，使泵进行吸排工作。
? 为了防止油泵停用时因压力油倒灌而反转，在
海尔休径向柱塞式变量泵的泵轴上需装设防逆
转用的棘轮机构，图 7— 36即为这种防逆转机构
的一例。
图 7— 36海尔休泵防逆转机构
径向柱塞泵的特点
? (1)配油轴因内部钻孔，并处于悬臂状态，工作时又要承受
很大的径向力，故为了保证油轴的强度和刚度，轴的外径
就需较粗，兼以油缸呈径向布置，所以泵的径向尺寸和重
量也较大。
? (2)由于配油轴所受径向力不平衡，它与缸体间的间隙不能
太小，而且此间隙因磨损而增大后又无法补偿，再加上密
封段又短，故容积效率不是很高；此外，缸体和浮动环都
承受着不平衡的径向液压力，也会使轴承负荷增加。所以
泵的工作油压越高，则容积效率越低，轴承负荷也越大，
故径向柱塞泵的最大工作压力一般多限制在 20MPa以内。
? (3)轴内钻孔由于受轴的结构和强度的限制，通流面积较小，
这样，为了保证泵的正常吸入，防止产生“气穴”现象，
吸人流速不能太高，这限制了径向泵的流量和转速 (一般不
超过 1500r／ rain)。
二、轴向柱塞式变量泵
?在液压甲板机械中，特别是转矩较大和需
要使用较高油压的场合，径向柱塞泵越来
越被轴向柱塞泵所取代。
1．斜盘式轴向柱塞泵
? (1)工作原理
? 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理如图 7— 37所示。
泵轴 1通过键与缸体 3相连，在缸体 3、上沿轴向
均匀地加工出一圈油缸，各缸中设有柱塞 4，靠
其作用于底部的油压或用机械的方法，始终贴紧
在斜盘 5上，而斜盘 5则可绕 O点偏转，即其轴线
相对于泵轴线的倾角夕可以改变。缸体 3的左端
面抵紧在配油盘 2上。配油盘 2用定位销与泵体 9
固定，并在其上开有两个弧形的配油窗口 6，以
使各相应的油缸分别与泵的吸排管口 7和 8相沟通。
图 7-37 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理
斜盘式轴向柱塞泵的工作原理
? 当原动机经轴 1带动缸体作顺时针方向 (从斜盘端
看 )回转时，如使斜盘处在图示的倾斜方向，那
么，当柱塞自下而上转过左半周的过程中，必
将从油缸中逐渐退出，使油缸内的封闭容积逐
渐增大，经左侧窗口由接口 7吸油；而当柱塞自
上而下转过右半周时，则又会压人油缸，使缸
内容积不断减小，将已吸入的油液经右侧窗口
从接口 8排出。
斜盘式轴向柱塞泵的流量（ 1）
? 斜盘式轴向柱塞泵的流量可以用下式表示：
式中,d—— 柱塞直径,m；
h—— 柱塞行程,m,A＝ Dtgβ
D—— 柱塞中心分布圆直径,m；
β—— 斜盘倾角；
z—— 柱塞个数,·
n—— 油泵转速 ·,r／ rain'
ην—— 油泵的容积效率。当工作油压 p≤20MPa时约为
0,95～ 0,98，当 p>20MPa 时，约为 0,92～ 0,95。
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斜盘式轴向柱塞泵的流量（ 2）
?由上可知，在泵的结构尺寸和转速一定时，
改变斜盘倾角 β的大小，即可改变泵的流量，
而当斜盘的倾斜方向改变时，泵的吸排方
向也就改变。当 β=0时，则 Q=0。
?与径向柱塞泵一样，轴向柱塞泵的瞬时流
量也是脉动的。轴向柱塞泵的柱塞个数一
般多取为 7个，流量大时也有取 9或 11个的。
图 7— 38斜盘式轴向柱塞泵的受力分析
? 作用在柱塞底部的油压力 P可分解为垂直于斜盘的
力 N和垂直于柱塞轴线的力 T。 分力 N由斜盘产生
的法向反力 N’平衡。而分力 T则使缸体受到一倾复
力矩，必须由支承缸体的轴承来承受；同时又对
缸体产生一定的转矩,
斜盘式轴向柱塞泵的受力分析
?如果忽略泵吸油区柱塞所产生的很小的反
转矩不计，则油压力对缸体所产生的总转
矩，就将是排油区各缸产生的转矩之和。
与径向泵一样，如果泵不被原动机所驱动，
而是将压力油从一根油管向泵内输入，并
让另一根油管回油，则液压油对缸体的转
矩即成为驱动泵轴回转的驱动转矩，从而
使液压泵变成液压马达。显然，上述情况
对斜轴式轴向柱塞泵也同样适用。
图 7-39 CYl4— 1型斜盘式轴向柱塞泵
CYl4— 1型轴向柱塞泵的主体部分
? 传动轴 1通过花键与缸体 4连接，在缸体 4上按轴线
方向均匀分布 7个油缸，各缸中均装有柱塞 20，柱
塞的端部与滑履 19铰接，滑履靠定心弹簧 6通过内
套 7、钢球 A和回程盘 8抵压在斜盘 16上，定心弹簧
的另一端则通过外套 5将缸体紧压在配油盘上。斜
盘 16以其耳轴支承在变量机构的壳体 17上。而配
油盘 3则用定位销固定在泵体 2上。这样，如使斜
盘处于倾斜位置，则当缸体带动柱塞、滑履和回
程盘回转时，柱塞就会在油缸中作往复运动，通
过泵体中的两条油路和配油盘上的两个配油口分
别进行吸排。如果泵的吸人压力较低，那么吸人
行程中就要靠定心弹簧的张力，通过回程盘和滑
履将柱塞从油缸中拉出。
CYl4— 1型柱塞泵的主体部分（续 1）
?泵的内部漏泄主要发生在：配油盘与缸体
之间、柱塞与缸体之间、滑履与斜盘之间
以及滑履与柱塞的球头之间。漏出的油液
则从泵体上部的泄油口召用泄油管引回油
箱．
泵伺服变量机构
CYl4— 1型泵变量机构及其工作原理
? 采用液压伺服变量机构控制泵的流量和流向。其工作原理
如下； 泵的两个吸排腔 (图上仅示出一个 )通过各自的油路 b、
c及单向阀 18，与差动活塞 12下方的油腔 d相通，以使泵工
作时既可由泵的排出腔向 d腔供送压力油，也可由辅泵通过
变量机构下端盖中的油孔向 d腔供油。这样，如经拉杆 9拉
动伺服滑阀 10，使其向上移动某山距离，使油孔 f开启，则
差动活塞上方油腔 g中的油液就会泄人泵体，于是，差动活
塞便会在口腔油压的作用下向上移动，直到油孔 f重新被滑
阀遮闭时为止。这样，利用差动活塞的上移，通过斜盘背
面的销轴就会带动斜盘，使其绕自己的耳轴偏转，改变倾
角 β(最大可达土 18o土 20 o)，从而实现流量和流向的改变。
CYl4— 1型泵变量机构及其工作 (续）
? 反之，如经拉杆使滑阀下移某一距离，则孔 e开启,d腔
中的压力油便会进入 g腔。使 d,g两腔油压相等，但因差
动活塞的上部端面大于下部端面，所以活塞在上述油压
差的作用下就会下移，直到孔 e重新被滑阀遮闭时为止。
这时由于斜盘的倾斜方向与前述相反，泵的吸排方向也
就随之改变。
? 油泵的流量的大小可由差动活塞带动拨叉 14从刻度盘 13
上示出。刻度盘共分 10格，每格相当于额定流量的 10％。
? 当变量机构是由轴向柱塞泵自．身供给控制油时，则泵
在中位运转时因无压力油可供，这时要使差动活塞离开
中位，需靠拉杆 9直接拉动。因此，经常需要换向的变
量泵控制用油一般都由辅泵供油 。
CYl4— 1型泵配油盘的结构
? 配油盘上两个弧形配油口分别与泵体上的两个吸
排油腔相通。盘上靠外面的环槽以外部分是辅助
支承面，不起密封作用，但可增加缸体和配油盘
的接触面积，以减小比压，减轻磨损。
? 为了保证柱塞在转过吸排配油口之间的封油区时
不致将两个配油口沟通，配油盘上封油区封油角。
必须大于油缸配油孔的包角 β。 这样，在油缸配油
孔越过封油区时，该油缸就会形成一个封闭空间。
该空间的容积随缸体转动仍会变化，故会产生困
油现象。在油缸配油孔离开封油区时，则又会因
突然接通排油口或吸油口而造成油压突变，发生
液压冲击，产生很大的噪声。
图 7— 41 配油盘的结构
配油盘的困油现象与消除
? 为了消除上述弊端,CYl4— l型泵的配油盘采用了
非对称负重迭型结构；所谓非对称型配油盘，就
是指配油盘的中线 N-N相对于斜盘中线 M-M朝缸
体旋转方向偏转了一个 γ 角。
? 此外，在配油盘上还钻有阻尼孔 D(有的泵则采用
三角形阻尼槽 )，孔与配油盘相应的配油口相距很
近，靠漏泄即相当于与该配油口节流相通。
? 而所谓负重迭型，就是指封油角。与油缸配油孔
的包角 β之差为 0o～ -1 o(α- β= 0,即属零重迭型；当
负重迭角甚小时，也可看作为零重迭型 )。
配油盘的困油现象与消除（续）
? 由于采用了这种结构，当油缸的配油孔即将与
吸 (排 )油口断开时，就已开始与间接沟通另一配
油口的阻尼孔 D重迭，这样即可消除困油现象，
又可使油缸中的油液经阻尼孔逐渐地与另一配
油口相通，压力变化比较平缓，从而避免了液
压冲击，对容积效率影响也不大。
? 由于这种泵采用了非对称型配油盘，故只能按
规定方向单向运转。为了保证配油盘安装位置
正确，它与泵体是设有定位销 (见图 7— 39)。
? 此外，在配油盘的封油区还设有若干个盲孔 E，
它可起存油润滑作用，以减轻摩损。
主要零件的静力平衡
?油压撑开力 Pc,抵消大部分柱塞传给滑履
的法向压力 N。
柱塞与滑履的结构和受力情况分析
? 由图 7— 42可见，在滑履和柱塞的中心都钻有小
孔，它可使压力油经小孔通到柱塞与滑履及滑
履与斜盘之间的摩擦面上，从而起到润滑和静
压支承作用。设计时只要适当选取滑履底部及
其圆盘状小室的尺寸，即可借滑履底部呈圆台
形分布的油压撑开力 Pc，,抵消大部分柱塞传
给滑履的法向压力 N(N比 Pc约大 10％ -15％ )，这
样既可大大减小比压，使磨损和功耗减小，又
可以使滑履较好地压紧在斜盘上,防止产生过大
的漏泄损失，从而使油泵在压力和功率都达到
很高的情况下，仍有较好的使用性能和效率。
柱塞与滑履的结构和受力情况分析
? 除上述外，在配油盘的配油窗口及其两侧的环
形密封面上，也存在着横截面呈梯形分布的油
液压力。显然，只要密封面的宽度选择适当，
则同样可使缸体压紧配油盘的油压力比撑开力
稍大一些 (约大 6％～ 10％ )，以便既可避免比压
过大，造成严重的摩擦损失，同时又可不致使
缸体与配油盘间的漏泄过多。
2.斜轴泵轴向柱塞泵
? 工作原理：当驱动缸体 2转动时，柱塞的底腔容积能发生
变化，于是，通过配油盘 1的相应配油窗口和泵体内的油
路，即可完成吸排作用。
? 斜轴泵与斜盘泵的工作原理虽颇相似，但在结构上却有较
大差异，此外，在受力情况方面两者也有所不同。
图 7-44 ZXB型斜轴式轴向柱塞泵
图 7-44 ZXB型斜轴式轴向柱塞泵
ZXB型斜轴式轴向柱塞泵结构
? 油缸体 11装在后泵体 6内的滚动轴承上，靠蝶形弹
簧 15与配油盘 12紧压在一起。
? 蝶形弹簧的预压缩量，则可通过安装在缸体轴线
位置的调节螺杆 14加以调节。
? 后泵体 6左端带有两个耳轴，借两个滚动轴承 5安
装在外壳 13上，并可借另外的变量机构控制，绕
轴承 5的轴线 α-α相对前泵体 3左右摆动，以调整油
缸体的倾角 β,从而改变油泵的流量和吸排方向。
? 传动轴 1装在前泵体 3内，右端带球窝圆盘。
ZXB型斜轴式轴向柱塞泵结构
? 在缸体中沿轴向装有 7个桩塞 10，柱塞 10通过连杆
7与传动轴 1连接。
? 连杆左端球头借压板 4和垫圈、螺钉等与传动轴球
窝圆盘铰接，而连杆右端的球头，则通过卡瓦 8和
销子 9与柱塞内孔铰接。
? 配油盘的两个配油口 e,d分别经后泵体内的油道 c、
连通油泵的两个进、出油口。
? 从各密封面和润滑部位漏泄到泵壳 13中的油液，
则经泄油管回油箱。
斜轴泵 （ 与斜盘泵相比）特点
?斜轴泵用铰接柱塞球头的方法替代了斜盘
泵中的滑履与斜盘，提高了结构的强度和
耐冲击性。
?泵工作时，因连杆轴线与柱塞轴线之间的
夹角不大，故柱塞与缸壁间的侧压力也就
比斜盘泵要小得多，所以工作时不仅磨损
较小，而且倾角 β也可加大到 25o～ 30 o(斜盘
泵不大于 20 o)，扩大了流量变动范围。
斜轴泵 （ 与斜盘泵相比）特点
? 斜轴泵驱动轴不穿过配油盘，可使缸体直径相应
减小，漏泄和摩擦损失因而减小，泵的吸人性能
也因油缸圆周速度的减小而有所改善。
? 斜轴泵滤油精度要求低，一般为 25μm,斜盘泵为
10～ 15μm。
? 由于上述优点，致使斜轴泵在液压甲板机械中的
应用日趋增多。但这种泵靠摆动缸体来变量，外形尺寸较大；结构和工艺比较复杂，造价也高。
三、变量泵的变量控制方式
? 变量泵的变量控制机构按控制力是否通过液压
放大来区分，有直接变量 (如海尔休泵 )和伺服变
量 (如 CYl4— 1)之分。
? 按变量机构控制信号的形式，又有手控、机控、
电控、液控等多种。
? 按变量泵的流量特性来看，普通变量泵的流量
特性即容积式泵流量特性一随着泵工作压力的
升高，输出流量因漏泄增加而略有降低，除此
之外，根据工作需要，还设计了各种自动变量
泵，如限压式、恒功率式、恒压式、恒流量式
等。
1．限压式变量泵
?限压式变量泵在工作压力低时全流量工作，
当工作压力超过整定值时流量迅速降低，
可限制泵的工作压力过高。
图 7— 45 带压力补偿器的限压式斜盘泵
带压力补偿器的限压式斜盘泵
? 这种泵的斜盘倾角由轴线与传动轴 1平行的变量柱
塞 8来控制。当油泵的排压较小时，因不能克服弹
簧 6的张力，故压力补偿器的阀芯 7保持原位，变
量柱塞 8右侧油腔中的油液即经阀芯 7、泄油管道
口泄入泵壳之内，因此，斜盘复位弹簧 9就会将斜
盘推到最大流量的位置。但当排出油压升高到超
过压力补偿弹簧 6的整定值时，则阀芯 7就会上移，
使泵排出的压力油液通到变量柱塞右但 0的油腔中，
克服弹簧 9的张力，使斜盘向流量减少的方向偏转。
带压力补偿器的限压式斜盘泵
这样，如果排出压力 p再升高，泵的流量
Q就会迅速减小，这可使排出压力保持在
一定范围内，成为限压式变量泵。限压式变量泵的 p-O特性曲线 ABCD已在图中
示出。显然，转动调节螺栓 5，增大弹簧
6的张力，即可调节限压数值，使特性曲
线上的 B点向 B”点移动；相反，调松弹簧
6，则 B点就会向 B’方向移动。至于 B’D
的斜率，则取决于弹簧 9的刚度。显然，
如果将弹簧 9的刚度做的足够软，则又可
构成恒压式变量泵。
带压力补偿器的限压式斜盘泵 (续 )
?上述泵因传动轴穿过斜盘，支承在两端的
轴承 2和 4上，故又称通轴式斜盘泵。与前
述非通轴式斜盘泵相比，通轴式可省去支
承缸体的大型滚柱轴承，这有利于降低成
本和延长轴承使用寿命；但传动轴必须具
有较大的刚度，缸体或配油盘也需要设计
成浮动的形式，或使传动轴与缸体用鼓形
花键连接，以适应传动轴在工作中可能产
生的微小变形。
2．恒功率变量泵
? 泵的自动变量机构还可设计
成使流量 Q随排出油压 p的变
化，近似地符合 pQ＝ 常数的
恒功率型式。
? 这种泵通常是使感受工作油
压的变量控制元件与两个弹
簧相平衡，并使其中一个弹
簧在变量控制元件的位移量
增大到一定的数值后再参予
工作，这样，即可使泵的 p-
Q特性曲线如图 7— 46中的折
线 ABCD所示。
恒功率变量泵 (续）
?当排出油压增加到 PA,平衡弹簧之一就开
始压缩，使流量按 AB线所示那样随排压的
升高而降低，当油压进一步增大到 PB以后，
由于两个弹簧同时田 7-46 恒功率变量泵的
特性曲续参加了工作，亦即又增加了一个
弹簧张力，于是泵的流量也会按图中 BC线
所示那样随压力的升高而降低；直至油压
超过知后，泵的流量即因受到限位螺钉的
限制不再降低，如图中 CD线所示。整个折
线 ABCD与等功率曲线 (双曲线 )HK大致相近。
3．不同控制方式的变量泵
?目前，液压泵厂常以同样的液压泵配换少
数几个控制元件即可得到不同的控制方式。
图 7— 47即示出 A4V型伺服变量泵的 5种变
量控制方式的液压原理图。要改变控制方
式只需更换导阀 9等少数几个控制元件即可。
?图 7— 48示出带有辅泵 (内齿轮泵 )的 A4V—
EL型通轴式斜盘泵及安全、补油阀和电磁
比例伺服控制元件。
图 例（ 1）
图 例（ 2）
图 例（ 3）
