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液压泵是一种能量转换装置，它将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为液体压力能，为系统提供具有一定压力和流量的液压油，是液压传动系统中的动力元件。液压泵性能的好坏直接影响液压系统工作的可靠性和稳定性。
1.工作原理
液压传动中所用的液压泵是靠密封的工作容积发生变化而进行工作的，所以都属于容积式泵。现以图4-2为例来说明其工作原理。该泵由缸体1、偏心轮2、柱塞3、弹簧4、吸油阀5和排油阀6等组成。缸体1固定不动；柱塞3和柱塞孔之间有良好的密封，并且可以在柱塞孔中做轴向运动；弹簧4总是使柱塞顶在偏心轮2上。吸油阀5的右端（即液压泵的进口）与油箱相通，左端与缸体内的柱塞孔相通。排油阀6的右端也与缸体内的柱塞孔相通，左端（即液压泵的出口）与液压系统相连。当柱塞处于偏心轮的下死点 A 时，柱塞底部的密封容积最小；当偏心轮按图示方向旋转时，柱塞不断外伸，密封容积不断扩大，形成真空，油箱中的油液在大气压力作用下，推开吸油阀内的钢球而进入密封容积，这就是泵的吸油过程，此时排油阀内的钢球在弹簧的作用下将出口关闭；当偏心轮转至上死点 B 与柱塞接触时，柱塞伸出缸体最长，柱塞底部的密封容积最大，吸油过程结束。偏心轮继续旋转，柱塞不断内缩，密封容积不断缩小，其内油液受压，吸油阀关闭，并打开排油阀，将油液排到液压泵出口，输入液压系统；当偏心轮转至下死点 A 与柱塞接触时，柱塞底部密封容积最小，排油过程结束。若偏心轮连续不断地旋转，柱塞不断地往复运动，密封容积的大小交替变化，泵就不断地完成吸油和排油过程。
2.液压泵的分类和特点
液压泵是一种能量转换装置，是液压系统中的能源，是组成液压系统的心脏。它通过向液压系统输送足够流量的压力油，来推动执行元件对外做功。
图4-2 液压泵工作原理
1—缸体 2—偏心轮 3—柱塞 4—弹簧 5—吸油阀 6—排油阀 A —偏心轮下死点 B —偏心轮上死点
按其结构的不同，液压泵可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等；按其压力的不同可分为低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵和超高压泵；按液压泵在单位时间内所能输出的油液的体积能否调节，又可分为定量泵和变量泵。常用液压泵的特点见表4-1。
表4-1 常用液压泵的特点
3.液压泵的图形符号
液压泵的图形符号如图4-3所示。
图4-3 液压泵的图形符号
a）单向旋转的定量泵 b）变量泵 c）双向变量泵 d）双向流动，带外泄细粉单向旋转的变量泵
4.液压泵的性能参数
（1）液压泵的压力
工作压力 p ：泵工作时的出口压力。大小取决于负载。
额定压力 p n ：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。
（2）液压泵的排量、流量
排量 V ：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，常用单位为cm 3 /r。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。
理论流量 q t ：泵在单位时间内理论上排出的油液体积。 q t = nV ，单位为m 3 /s或L/min， n 为泵的转速。
实际流量 q ：泵在单位时间内实际排出的油液体积。 q = q t -Δ q ，Δ q 为泄漏、压缩等损失流量。
额定流量 q n ：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。
（3）液压泵的转速
额定转速 n ：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。
最低转速 n min ：正常运转允许的最低转速。
（4）液压泵的功率
输入功率 P r ：驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率， P r = Tω ， T 为泵轴转矩， ω 为泵轴角速度。
输出功率 P ：泵输出液压功率， P = pq 。
（5）液压泵的效率
容积效率： η V = q / q t =（ q t -Δ q ）/ q t ；
机械效率： η m = T t / T ；
总效率： η = P / P r = pq / Tω = η V η m 。
液压系统的执行元件包括液压缸与液压马达，它们的职能是将液压能转换成机械能。液压泵类似发电机，执行元件类似电动机。
液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸是用来实现直线往复运动的执行元件，其结构简单，制造容易，工作可靠，应用广泛。
按作用方式不同，液压缸可分为单作用式和双作用式两大类。在单作用式液压缸中，压力油只供入液压缸的一腔，利用液压力推动活塞向着一个方向运动，而反向运动则依靠重力、弹簧力等外力实现。在双作用式液压缸中，压力油交替供入液压缸两腔，其正、反两个方向的运动都依靠液压力来实现。
按不同的使用压力，又可分为中低压、中高压和高压液压缸。对于机床类机械一般采用中低压液压缸，其额定压力为2.5～6.3MPa；对于要求体积小、质量小、输出力大的建筑车辆和飞机多数采用中高压液压缸，其额定压力为10～16MPa；对于油压机一类机械，大多数采用高压液压缸，其额定压力为25～31.5MPa。
按结构型式的不同，液压缸可分为活塞式、柱塞式、摆动式、伸缩式等形式。活塞缸（图4-4a）和柱塞缸（图4-4b）实现往复运动，输出推力和速度，摆动缸（图4-4c）则能实现小于360°的往复运动，输出转矩和角速度。液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来或与其他机构组合起来，以实现特殊功用。
图4-4 液压缸结构型式
a）活塞缸 b）柱塞缸 c）摆动缸
1—定子块 2—缸体 3—摆动轴 4—叶片
液压马达也是液压执行元件，输入的是液体的流量和压力，输出的是转矩和角速度，可以实现连续的旋转运动。它是靠封闭容积变化来工作的。
按照转速的不同，液压马达可分为高速和低速两大类。一般认为，额定转速高于500r/min的属于高速液压马达，额定转速低于500r/min的则属于低速液压马达。
按照排量可否调节，液压马达可分为定量马达和变量马达两大类。变量马达又可分为单向变量马达和双向变量马达。
按照结构型式不同，液压马达可分为齿轮式、叶片式、柱塞式等。同类型的液压马达和液压泵在结构上较为相似，但由于两者的功能不同，在实际使用时一般不能互逆通用。液压马达的性能参数与液压泵相似，液压马达的图形符号如图4-5所示。
图4-5 液压马达图形符号
a）单向旋转的定量液压马达 b）双向变量液压马达
1.液压阀概述
（1）液压阀的作用
液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可以分为方向阀、压力阀和流量阀3大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用流道的更换控制着油液的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。
1）在结构上，所有的阀都由阀体、阀芯（座阀或滑阀）和驱使阀芯动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）组成。
2）在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间的压差及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。
（2）液压阀的分类
液压阀可按不同的特征进行分类，见表4-2。
表4-2 液压阀的分类
2.方向控制阀
方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动，如液压缸的前进、后退与停止等，主要分为单向阀和换向阀2大类。方向控制阀的图形符号和功用见表4-3。
表4-3 方向控制阀的图形符号和功用
（续）
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3.压力控制阀
在液压传动系统中，控制液压油压力高低的液压阀称之为压力控制阀，这类阀的共同点主要是利用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。按功能不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。压力控制阀的图形符号和功用见表4-4。
表4-4 压力控制阀的图形符号和功用
4.流量控制阀
流量控制阀是通过改变节流口通流面积或通流通道的长短，来改变局部阻力的大小，以实现对流量的控制，从而控制执行元件的速度。常用的流量控制阀有节流阀、调速阀、溢流节流阀等。流量控制阀的图形符号和功用见表4-5。
表4-5 流量控制阀的图形符号和功用
5.电液比例控制阀
电液比例阀（简称比例阀）是由比例电磁铁取代普通液压阀的调节和控制装置而构成的。它可以按给定的输入电压或电流信号连续地按比例地远距离地控制流体的方向、压力和流量。比例阀均由比例电磁铁驱动（一种电-机械转换器）。电液比例阀的图形符号和功用见表4-6。
表4-6 电液比例阀的图形符号和功用
液压系统中的辅助装置，如蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、管件等，对系统的动态性能、工作稳定性、工作寿命、噪声和温升等都有直接影响。
1.蓄能器
蓄能器的功用主要是贮存液压油的压力能。在液压系统中蓄能器常用于以下情况：
1）在短时间内供应大量压力油液。
2）维持系统压力。
3）减小液压冲击或压力脉动。
蓄能器的种类主要有弹簧式和充气式2种。
2.过滤器
过滤器的功用在于滤除混在液压油中的杂质，使进到系统中去的油液的污染度降低，保证系统能正常地工作。过滤器按其滤心材料的过滤机制来分，有表面型过滤器、深度型过滤器和吸附型过滤器3种。
3.油箱
油箱在液压系统中的主要功用如下：
1）贮存供系统循环所需的油液。
2）散发系统工作时所产生的热量。
3）释出混在油液中的气体。
4）为系统中元件的安装提供位置。
油箱不应该是一个纳污的地方，应及时去除油液中沉淀的污物。在油箱中的油液必须是符合液压系统清洁度要求的油液，因而对油箱的设计、制造、使用和维护等各方面提出了更高的要求。
液压系统中的油箱有整体式油箱、分离式油箱；开式油箱、闭式油箱等之分。整体式油箱是利用主机的内腔作为油箱，结构紧凑，易于回收漏油，但维修不便，散热条件不好，且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源的振动对主机工作精度的影响，应用较为广泛。开式油箱是油箱液面和大气相通的油箱，应用最广。而闭式油箱则是油箱液面和大气隔绝。
4.热交换器
冷却器与加热器统称热交换器，它是调节液压系统油液温度的装置。液压系统能否正常工作与油液的性能密切相关，而温度是影响油液性能的主要因素。液压系统中常用液压油的工作温度以30～50℃为宜，最高不超过65℃，最低不低于15℃。油温过髙将会使油液黏度迅速变小，液压系统泄漏增加，液压泵工作的容积效率下降；油温过低则使液压泵吸油困难，油液流动的压力损失增加，液压系统的工作效率降低。为此，当依靠自然热交换不能使油温控制在30～50℃范围内时，就须安装热交换器。具体的讲，如当液压系统依靠自然冷却不能使油温控制在上述范围内，则须安装冷却器；反之，若环境温度太低，致使液压泵无法起动或液压系统无法正常运转时，则须安装加热器。
5.管件
管件包括管道和管接头，它的主要功用是连接液压元件和输送油液。对它的主要要求为：有足够的强度，密封性好，压力损失小和装拆方便。液压系统中使用的管道有钢管、纯铜管、尼龙管、塑料管和橡胶管等，须依其安装位置、工作条件和工作压力来正确选用。管接头是管道之间、管道与元件之间的可拆式连接件。管接头在满足强度足够的前提下，应当装拆方便，连接牢固，密封性好，外形尺寸小，压力损失小及工艺性好。管接头的种类很多，其规格品种可查阅有关手册。