注：本文由佛山兴迪整理自《智能制造与设计》年第8期，作者董朝盼，刘强。

完整的液压系统主要包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等组成部分，其中，液压泵与液压马达作为重要的动力单元和执行单元，被视为液压系统的核心。

1、液压泵与液压马达基本情况

1.1液压泵与液压马达概述

液压泵与液压马达从工作原理上看，都是在液压系统中用于能量转换的元件。其中，液压泵是通过电机等动力系统，将电磁能转化为旋转的机械能，进而转化为液压能，以油液的压力和流量的形式驱动液压系统进行工作，为液压系统提供源源不断的动力来源，是液压系统的“心脏”;液压马达是将液压能通过一定机械结构转化为旋转的机械能，以转矩等形式参与对液压系统的负载做功，液压马达不需要电磁能的输入，是液压系统重要的“执行单元”。

从构造上看，液压泵与液压马达都是容积式构造，以改变容积变化进行机械能传动工作;从其能量转化原理看，液压泵与液压马达是互为可逆的，在一定环境下可以相互转换工作。

由于工作原理、应用场景等的不同，液压泵与液压马达在结构上也存在一定差异。

(1)结构设计上的不同。通常情况下，液压马达为满足正反转运行的需要，主要采取对称性设计，而液压泵主要是向外输出液压能，主要采取单向结构设计，特殊情况下也有双向结构设计。

(2)对轴承的要求不同液压马达的转速受液压能调节，启动转矩较大，而且通常需要同时满足低速和高速转动要求，较多采用静压轴承或液动轴承，对于轴承承力的要求较高，液压泵的转速受电能调节，转速相对固定，对轴承承力的要求较低。

(3)吸油与出油机构不同。液压泵通过电机转动将低压油转换为高压油，需要减少吸油阻力以提升工作效率，因此吸油机构口径往往大于出油口径，同时液压泵还要求具有自吸油等功能，而液压马达则没有这些要求。

1.2液压泵与液压马达分类及应用场景

(1)经过多年的发展演进和不同应用场景的需要，液压泵与液压马达衍生出多种不同的类型，在分类方式上也各有不同。目前液压泵的分类方法主要有4种。

①根据液压能分类，可以将液压泵分为低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵、超高压泵等。其中低压泵的工作区间在0~2.5MPa，中压泵的工作区间在2.5~8.0MPa，中高压泵的工作区间在8.0~16MPa，高压泵的工作区间在16~32MPa，超高压泵可达32MPa以上。

②根据密封容积结构分类，可分为柱塞式、齿轮式、叶片式液压泵等。其中柱塞式液压泵耐久力较好，容积效率较高，但结构相对复杂、维护维修难度较大，对液压油的质量也有一定要求;叶片式液压泵结构较柱塞式简单，容积效率和适应压力比柱塞式较小，但运转平稳、工作噪音小，适宜对噪音有一定要求的工作环境;齿轮式液压泵结构简单、价格便宜，对液压油要求不高，适宜复杂环境下的工作，但也存在易磨损、易渗透等缺点。

③根据其输出的油液体积是否可以调节分类，分为定量式、变量式液压泵等。

④根据输油方向分类，分为单向式、双向式液压泵等。

(2)液压马达的分类也主要有4种。

①根据马达转速分类，分为低速马达、中速马达、高速马达等。一般低速马达的工作区间低于R/min，一般用于矿山、船舶、工程等需要提供较大转矩的机械系统。中速马达的工作区间为~r/min。高速马达工作区间可达r/min以上。

②根据其结构分类，同样可分为柱塞式、齿轮式、叶片式马达等。齿轮式马达造价低廉、可提供较高转速，但转矩较小、转速不平稳，一般用于农业机械等对性能要求不严格的机械系统。叶片式马达可以进行高频快速的转向，同时也可以提供较高的转速，但存在易泄露、不稳定等问题。

第三、第四种分类方式与液压泵相同。

1.3液压泵与液压马达的运行原理

不同种类的液压泵与液压马达在运行细节上不尽相同，但大体上有共通性，这里各选择两种比较典型的类型分析其运行原理。

1.3.1柱塞式和齿轮啮合式液压泵运行原理

柱塞式液压泵是通过柱塞的往复运动，将电磁能产生的机械能转化为液压能，主要通过外部电机等原动机带动下方偏心轮旋转运动，进而带动活塞进行往复运动，不断改变密封缸体的容积大小，容积增大时，内部压力减小形成真空，液压油由进油机构吸入;在容积减小时，内部压力增大，推动液压油由排油管输出，由于密封缸口径较排油管口径偏大，进而使排油压力能增大。从其运行原理可以看出，柱塞式液压泵要求有良好的密封腔体，同时还有协调的配油关系，保证吸油单向阀和配油单向阀不能同时开启。

齿轮啮合式液压泵则是通过齿轮的旋转啮合实现机械能与压力能转化，结构主体部分由两个相互啮合的齿轮构成，外部罩有壳体构成密闭结构，当齿轮啮合旋转时，吸油口啮合处容积增大导致压力减少，液压油在大气压力作用下进入腔体，同时啮合处齿轮向排油处运动，带动液压油持续向排油处箱体运行，进而向系统持续供油。齿轮啮合式液压泵系统相比柱塞式液压泵具有结构简单、造价低廉、可靠性强等特点，且该系统还能够实现自吸功能，近年来运用较为广泛。

1.3.2轴向柱塞式和齿轮式液压马达运行原理

液压马达与液压泵的运行原理较为相似，是互为可逆的过程。以轴向柱塞式液压马达为例，其斜盘主体被固定在壳体上，存在固定倾角α，液压油通过配油盘高压进油区进入缸体，推动柱塞向外，当柱塞端子作用在斜盘上时，斜盘对柱塞形成一个反向的作用力F，该力分解为垂直于斜盘的法向力P和垂直于缸体轴的切向力Q，其中，P力将柱塞向内推，将缸体中液压油从配油盘挤出，Q力使柱塞相对缸体产生一定扭矩，且随柱塞位置变化而改变，从而带动马达轴与缸体一起转动。

齿轮式液压马达的结构齿轮啮合式液压泵相似，不同的是其齿轮与负载相连，通过使高压液压油通过齿轮带动齿轮转动，其转速主要取决于液压油的压力。

2、液压泵与液压马达基本参数计算与选用

液压泵与液压马达在数学模型上互为可逆，因而基本参数也大体相同，包括液压泵转子的转速n、液压油的流量q、泵排量VP、输出功率P0等，各参数之间的转换公式为：

在进行液压系统设计时，主要需要考虑以下性能指标。

2.1工作压力

即液压泵(马达)油液的高压入口压力Ph，Ph大小主要取决于液压泵(马达)的工作负载，同时需要考虑液压油出入口压力差ΔP，即Ph-Pi。在计算工作压力时，重点是不能超过液压泵(马达)的额定压力，否则易造成过载损伤设备。在实际工作中，为满足工作可靠性，通常要求额定压力大于工作压力25%以上。

2.2工作流量

液压泵(马达)工作流量q指单位时间内流过液压油的体积。由于存在泄漏等情况，因此实际流量q往往要大于其理论流量qη。在实际工作中，计算液压泵(马达)的工作流量时，最大流量qmax以及泄漏因子k泄露关系如下：

若流量不足，可能造成液压泵(马达)失压、脱空等情况。

2.3转矩与输出功率

液压泵(马达)转矩和输出功率代表着其带动负载的能力，其中液压泵(马达)的理论输出转矩为：

液压泵(马达)的机械效率为：

液压泵(马达)的理论输出功率为：

在实际工作中，由于存在机械能的损失，因此其实际转矩与输出功率往往小于理论转矩和输出功率，通过实际验证，柱塞式液压泵(马达)效率在60%~70%之间，叶片式约在60%~75%之间，齿轮式可达80%~85%。

2.4其他参数

对于不同类型的液压泵(马达)，其流量调节、自吸能力、制造成本等参数也有所不同，如表1所示。

3、液压泵与液压马达选用中需要注意的问题

3.1液压泵需

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