液压系统中液压泵、液压马达、液压缸的动力元件和执行元件

  液压泵和液压执行元件(含液压马达和液压缸)是液压系统中的能量转换装置。液压泵在液压系统中属于动力元件，它将原动机(电动机、内燃机等)输出的机械能(转矩T、转速n)转换成油液的液压能，以压力p、流量g的形式输送到液压系统中去，驱动液压执行元件对外做功。

  液压执行元件有液压马达、液压缸和摆动液压缸等，常置于液压系统的输出端，直接或间接地驱动负载做功。液压马达是将输入的液压能转换为旋转运动的机械能，其输出参量为转矩T和转速n。液压缸是将输入的液压能转换为往复直线运动或往复摆动的机械能，其输出参量为力F和速度U。

  为了高效地完成能量转换，对液压泵、液压马达和液压缸都提出了各项性能要求。本章主要介绍液压泵(含液压马达)的分类、主要性能参数、限制其工作压力和转速的主要因素以及摩擦副的摩擦学特性和设计方法等。

  液压泵和液压马达的分类

  液压系统中使用的液压泵都是容积式泵，它是通过一个封闭容积的变化来实现吸油和压油过程的。当封闭容积从小变大时，进行吸油从大变小时，进行压油。液压泵按其每转输出的液体体积(又称排量)是否可变，分为变量泵和定量泵。对于定量泵，只能采取改变转速的方法才能改变泵的流量。液压泵有各种结构形式，常用的有四种齿轮式、叶片式、柱塞式和螺杆式，如图2-1所示。图中所列齿轮泵、双作用叶片泵及螺杆泵均为定量泵。

  液压执行元件主要有液压马达、液压缸和摆动液压缸三类，后者也称为摆动液压马达。液压马达根据结构形式的不同可分为齿轮马达、叶片马达和柱塞马达等根据几何排量能否调节，可分为定量马达和变量马达根据用途可分为高速小转矩马达和低速大转矩马达，如图2-2所示。

图 2-1 液压泵分类                                         图 2-2 液压马达分类

  高速液压马达主要有齿轮马达、叶片马达和轴向柱塞马达。齿轮马达的功率和转矩较小，用于小功率传动时，适用于3000r/min的高速旋转，最低转速约为300r/min，不适用于转速小于150r/min的场合。轴向柱塞马达的功率和转矩均比齿轮马达和叶片马达大，转速范围也较大。高速马达的特点是转速较高，转动惯量较小，便于起动和制动，调节和换向灵敏度较好。但高速马达的输出转矩一般不大，而且具有较大的噪声。

  同类型高速液压马达和液压泵在结构上基本相同，但仍有差异。例如，液压泵通常是单向旋转，而液压马达需要双向旋转，所以，液压马达的配流口必须对称布置，很难采用阀配流方式，还需要有单独的泄油口。在实际使用中，大多数液压马达和液压泵不能相互代用(注明可逆者除外)。

  低速大转矩液压马达的转速和转矩范围并无统一规定，一般认为额定转速小于500r/min的马达称为低速大转矩液压马达，其输出转矩较大，可达几千甚至几万N·m。常见的低速大转矩液压马达主要有连杆型径向柱塞马达、多作用内曲线径向柱塞马达和静力平衡马达等。低速大转矩液压马达的主要特点是排量大转矩大转速低，有的可低到每分钟几转，甚至不到一转，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，简化了传动机构。

图 2-3 液压泵和液压马达的图形符号

  a) 单向定量液压泵 b)单向变量液压泵

  c)双向定量液压泵 d)双向变量液压泵 e)单向定量液压马达

  f)单向变量液压马达 g)双向定量液压马达 h)双向变量液压马达

  摆动液压缸是输出转矩并进行角度小于360°往复摆动的液压执行元件。从输出能量的特征看，这种摆动执行元件属于马达类从运动的往复性看，又有液压缸特征。这就是通常又将摆动液压马达称为摆动液压缸的原因。摆动液压缸主要有叶片式和活塞式两类。

  液压泵和液压马达的图形符号如图2-3所示。