在我们之前的一篇文章中,我们讨论了液压泵系统及其整体工作原理。简单回顾一下,液压系统是一种以流体为介质传递能量的驱动技术。它将电动机的机械能转化为液体能量,然后通过液体传递给执行元件。液压系统的主要组成部分包括液压泵、执行元件(液压马达)、阀及油箱。
本文将重点介绍液压泵和液压马达,并解释它们在液压系统中如何协同工作。我们先从液压泵开始。
液压马达通常分为两大类:
低速高扭矩(LSHT)液压马达
高速低扭矩(HSLT)液压马达
选择低速液压马达可使系统在较低转速下输出更高扭矩。
在这两大类中,还可按结构进一步分为齿轮马达、叶片马达和柱塞马达。柱塞马达又可细分为轴向柱塞式和径向柱塞式。
常见液压泵类型包括:
可变量泵 — 输出流量可按需调整
定量泵 — 输出流量恒定
齿轮泵:体积小、结构简单、对油品洁净度要求低、成本较低;但泵轴受不平衡力影响大、磨损严重、泄漏量大
叶片泵:可分为单作用和双作用,流量均匀、运转平稳、噪音小、压力和容积效率比齿轮泵高,但结构比齿轮泵复杂
柱塞泵:容积效率高、泄漏少、可在高压下工作,适用于大功率液压系统。但其结构复杂、对材料和加工精度要求高、价格高、对油的洁净度要求也高。
液压泵一般由三个主要部分组成:联轴器、液压油箱和滤油器。
联轴器
液压泵传动轴不能承受径向或轴向力,因此不允许在轴端直接安装带轮、齿轮或链轮。通常通过联轴器连接驱动轴和泵传动轴。
如果因制造原因,泵与联轴器的同轴度超标,装配时又存在偏差,那么随着泵转速提高,离心力加大可能导致联轴器变形,变形又使离心力进一步加大,形成恶性循环,最终导致振动噪声,影响泵的使用寿命。此外,联轴器柱销松动、橡胶圈磨损未及时更换等因素也会影响泵的运行。
液压油箱
液压油箱在液压系统中的主要作用为:储油、散热、分离油中含空气及消除泡沫。
在选用油箱时,首先要考虑其容量:移动式设备一般取泵最大流量的2〜3倍,固定式设备则取3〜4倍;其次考虑油箱油位,当系统所有液压缸全部伸出后,油箱油面不得低于最低油位;当油缸回缩后,油面不得高于最高油位。最后考虑油箱结构:传统油箱内的隔板并不能有效沉淀脏物,应沿油箱纵轴线安装一个垂直隔板。该隔板与油箱端板之间保有空隙,使隔板两侧空间互通。液压泵的进出油口布置在隔板不连通的一端,使进油和回油之间的距离最远,同时油箱还能起到更好的散热作用。
滤油器
一般来说,粒径在10 μm以下的污染物对泵影响不大,但当粒径大于10 μm,特别是超过40 μm时,就会明显影响泵的使用寿命。液压油中的固体污染颗粒极易加剧泵内相对运动零件表面的磨损,因此必须安装滤油器以降低油的污染程度。推荐过滤精度如下:轴向柱塞泵10〜15 μm,叶片泵25 μm,齿轮泵40 μm。采用高精度滤油器可以大大延长液压泵的使用寿命。
液压马达是将液体的压力能转换为机械能、输出扭矩和回转运动的执行元件,在液压系统中具有重要地位。
液压马达一般可分为小扭矩和大扭矩两种。近年来,随着液压技术不断朝高压、大功率方向发展,并且人们越来越重视环境保护,要求液压执行元件具备低噪声、低污染、运转平稳等特点,因此大扭矩马达成为发展趋势之一。
从能量转换的角度来看,液压泵和液压马达是可逆工作的液压元件:向任一种液压泵输入工作液体,它可变为液压马达工况;反之,当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时,它也可变为液压泵工况。因为它们具有相同的基本结构要素:可密闭而又可周期变化的容积和相应的配油机构。
简单来说,液压泵是一种将机械能转化为液压能的装置。液压传动系统通过使用不同类型的液压泵来克服负载,实现动力输出。
举例来说,在像挖掘机这样的液压驱动系统中,液压泵负责提供举起汽车或重物所需的压力。大多数重型工程机械都配备了液压泵,它是液压系统的核心组成部分。
除了大型设备外,还有一些较小的液压泵用于为各种液压工具提供动力,例如切割工具、压力机、液压锯等,这些工具都依赖液压泵来实现高效工作。

液压泵与普通泵最大的区别在于它们的工作方式不同。普通泵通常维持液体的恒定流动,而液压泵的流量与负载压力密切相关。
此外,它们的功能也不同:液压泵必须克服系统负载所产生的压力,而普通泵则只是负责持续输送或循环液体。

液压马达是一种旋转执行元件,也可以称为回转式执行机构。其主要作用是将液压能转换为机械能,驱动负载运动。
液压马达通过液压油的压力降和流量来决定其输出功率。换言之,液压马达的输出功率与其转速成正比。
了解了液压泵和液压马达的功能后,我们来看它们在系统中的配合:
首先,液压泵将来自原动机(例如电动机或柴油机)的机械能转换为液体能,这种能量以液压油流动的形式存在。
随后,液压马达接收液压泵所产生的液体能,并将其再转换为机械能,用于驱动负载完成工作。
液压马达完成这一转换过程后,整个系统便具备了执行任务所需的机械能。液压系统在我们日常生活中应用十分广泛,例如电梯、加油机、游乐设施等,都离不开液压泵与液压马达的协同作用。
1. 什么是液压泵与液压马达的区别?
答:液压泵将机械能转换为液压能(加压流体),而液压马达则将液压能再转换为机械能(扭矩和回转运动)。
2. 液压马达的主要类型有哪些?
答:液压马达主要分为两大类:
低速高扭矩(LSHT)马达
高速低扭矩(HSLT)马达
此外按结构还有齿轮马达、叶片马达、柱塞马达(包括轴向和径向柱塞式)。
3. 液压泵常见类型暨其分类方式是什么?
答:液压泵常按以下两种方式分类:
流量可调节性:变量泵(可调)和定量泵(恒定)
结构类型:齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。
齿轮泵:体积小、结构简单、成本低,但磨损和泄漏大。
叶片泵:流量均匀、运行平稳、噪音低、效率比齿轮泵高,但结构复杂。
柱塞泵:容积效率高、泄漏少、可在高压工作、适合大功率系统,但成本高、对油洁净度要求高。
4. 液压泵系统有哪些组成部分?
答:液压泵系统一般包括:
联轴器(连接驱动轴与泵轴)
液压油箱(储油、散热、空气分离、消除泡沫)
滤油器(降低油中固体污染颗粒)
要保证联轴器对准、油箱容量及结构适当,并选用正确精度的滤油器才能确保系统可靠性。
5. 液压马达在系统中起什么作用?
答:液压马达接收加压液体,将液压能转换成机械能,输出扭矩和旋转运动。其输出功率取决于液体的压力降和流量,所以当流量或压力变化时,马达的输出会相应变化。
6. 液压泵和液压马达如何协同工作?
答:在液压系统中:
液压泵将原动机(如电机、柴油机)提供的机械能转换为液体能。
液压马达接收这些加压液体,再将其转换为机械能来驱动负载。
通过这种能量转换,系统能够实现所需的机械输出。
7. 为什么液压系统中油的洁净度和过滤至关重要?
答:液压油中的固体颗粒(尤其是大于10 μm,尤其是大于40 μm)会加剧泵和马达内部零件的磨损,降低效率和寿命。安装合适精度的滤油器(例如轴向柱塞泵10-15 μm、叶片泵25 μm、齿轮泵40 μm)可有效维护系统可靠性。
8. 如果我的液压泵出现噪音或振动,我应检查哪些方面?
答:常见原因包括:
泵与联轴器/轴之间存在偏差或错位
转速或负载超过额定
吸油管中进气或发生汽蚀
油品洁净度差或油量/油种不正确
联轴器或泵内部部件磨损或损坏
解决这些问题有助于减少噪音、振动并延长泵寿命。
9. 液压泵是在系统中“制造”压力吗?
答:其实不完全是。液压泵的主要作用是产生流量,当这个流量在系统中遇到阻力(如负载、阀、执行机构)时才形成压力。因此,将压力的产生完全归功于泵是不准确的。
10. 液压泵和马达有哪些效率指标?
答:关键效率指标包括:
容积效率:实际流量 ÷ 理论流量
机械/液压效率:理论扭矩 ÷ 实际扭矩(或与机械损失相关)
综合效率:容积效率 × 机械/液压效率。

