液压泵、液压马达与液压缸的工作原理、区别及应用

液压泵、液压马达与液压缸的工作原理、区别及应用

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液压泵、液压马达与液压缸的工作原理、区别及应用(总7

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液压泵的原理

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1.5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、出油口（轴向柱塞泵除外），其内泄漏油液与进油口相通。

4、液压马达的容积效率比液压泵低；通常液压泵的工作转速都比较高，而液压马达输出转速较低。

5、从具体机构细节来看：齿轮泵的吸油口大，排油口小，而齿轮液压马达的吸、排油口大小相同；齿轮马达的齿数比齿轮泵的齿数多；叶片泵的叶片须斜置安装，而叶片马达的叶片径向安装；叶片马达的叶片式依靠根部的燕式弹簧，使其压紧在定子表面，而叶片泵的叶片式依靠根部的压力油和离心力作用压紧在定子表面上。

6、液压马达的转速范围需要足够大，特别对他的最低稳定转速有一定的要求。因此，它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承。

7、其次液压马达由于在输入液压油条件下工作，因而不具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的启动转矩。

液压泵是液压动力源，液压缸是液压系统中的执行元件，二者不能做出比较。