柱塞液压泵是依靠柱塞在缸体孔内作往复运动时产生的容积变化进行吸油和压油的。由于柱塞泵和缸体内孔都是圆柱表面，容易得到高精度的配合，密封性好，在高压下工作仍能保持较高的容积效率和总效率。根据柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置的不同，柱塞液压泵可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两类。图1-1所示的单柱塞泵其柱塞沿径向放置被称为径向柱塞泵，并且单个柱塞因其半个周期吸油、半个周期排油，供油不连续而不能直接用于工业生产。为使柱塞泵能够连续地吸油和压油，柱塞数必须大于3。

1.1.1配流轴式径向柱塞泵

1.工作原理

图1-1为径向柱塞泵工作原理图。在转子（缸体）2上径向均匀排列着柱塞孔，孔中装有柱塞1，柱塞可在柱塞孔中自由滑动。衬套3固定在转子孔内并随转子一起旋转。配流轴5固定不动，其中心与定子中心有偏心e，移动定子可改变偏心e。当转子顺时针转动时，柱塞在离心力或在低压油的作用下压紧在定子4的内壁上，当柱塞转到上半周时柱塞向外伸出，径向孔内的密闭工作容积不断增大，产生局部真空，油箱中的油液经配油轴上的a孔进入b腔；当柱塞转到下半周时，定子表面将柱塞往里推，密闭工作容积不断减小，将c腔的油从配流轴上的d孔向外压出。转子每转一周，柱塞在每个径向孔内吸、压油各一次。泵的排量为：

V=                                （1-1）

式中，d为柱塞直径；e为定子与缸体（转子）之间的偏心距；z为柱塞数。

2.结构特点

1）配流轴上的吸、压油窗口由中间隔墙分开，同时对应的方向开有平衡油槽，使作用在配流轴上的液压径向力实现了平衡，既减少了滑动表面的磨损，又减少了间隙泄漏，提高了容积效率。

2）改变定子与转子的偏心量e，可改变泵的排量；改变偏心量e的方向（即使偏心量e由正值转为负值）时，泵的吸、压油方向改变。因此径向柱塞泵可做成单向或双向变量泵。

3.负载敏感变量径向柱塞泵

负载敏感变量泵因其输出压力取决于负载而得名，其结构组成如图3-6所示。液压泵的出口压力油p（工作压力）经控制元件V后进入执行元件，V的出口压力p由执行元件·的负载决定，因压力油p和p被分别引到三通阀V的阀芯两端，当V的阀芯受力平衡时，V的前后压力差为

p-p=F/A

式中，A为V阀芯端面的有效作用面积，F为阀芯右端弹簧力。

若视F不变，则（p-p）为定值（0.2～0.3MPa），即对应于V一定的开口面积，泵输出一定的流量，定子具有一定的偏心，且定子的移动量大小及方向取决于左变量活塞与右变量活塞缸的压力差。定子的移动会改变定子的偏心量，从而改变泵输出流量及压力，以适应执行元件的流量及压力变化。

调节控制元件V，如减小其开口面积，则在泵输出流量q不变时，V前后压力差Δp=p-p将增大，三通滑阀V的阀芯受力平衡被破坏，阀芯右移，开启阀口a和c，左变量活塞缸的压力油与油箱沟通，压力p下降，定子受力平衡被破坏，定子向左移，偏心量e减小，泵输出的流量q减小，控制元件V前后压力差减小，当压力差恢复到原来值时，三通滑阀V阀芯受力重新平衡，阀芯回到中位，阀口a和c被切断，左变量活塞缸封闭，定子稳定在新的位置，泵输出与控制元件V开口面积相适应的流量，满足执行元件的流量需求。若增大控制元件V的开口面积，类似上面的分析，定子偏心量将增大，泵输出的流量增加。

由于结构上的一些改进，图3-5所示径向柱塞泵的额定压力可达到35MPa，加之变量方式灵活，且可以实现双向变量，因此应用日益广泛。

1.1.2 斜盘式轴向柱塞泵

1.工作原理

斜盘式轴向柱塞泵又称直轴式轴向柱塞泵，该液压泵的柱塞中心线平行于缸体的轴线。如图1-2所示，缸体上均匀分布着几个轴向排列的柱塞孔，柱塞可在孔内沿轴向滑动，斜盘的中心线与缸体中心线斜交成一个β角，以产生往复运动。斜盘和配油盘固定不动。柱塞可在低压油或弹簧作用下压紧在斜盘上。在配油盘上有两个腰形窗口，它们之间由过渡区隔开，不能连通。过渡区宽度等于或稍大于缸体底部窗口宽度，以防止吸油区和压油区连通，如图所示。

当传动轴以图示方向带动缸体转动时，位于左半圆的柱塞在低压油的作用下逐渐向外伸出，使缸体孔内密闭工作容积不断增大，产生局部真空，将油液从配油盘配油窗口a吸入；位于右半圆的柱塞被斜盘推着逐渐向里缩入，使密闭工作腔容积不断减小，将油液经配油盘配有窗口b压出。缸体旋转一周，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油和压油动作。若柱塞直径为d，缸体柱塞孔分布圆直径为D，柱塞数为z，斜盘倾角为β，则斜盘式轴向柱塞泵的排量

V=                           (1-2)

显然，改变斜盘的倾角β可以改变泵的排量。斜盘式轴向柱塞泵的变量方式可以有多种，手动变量泵当旋转手轮10带动丝杆9旋转时，因导向平键的作用，变量活塞7将上下移动并通过轴销6使斜盘绕其回转中心摆动，改变倾角大小。图示位置斜盘倾角

β=β，轴销距水平轴线的位移s=s。若轴销距斜盘回转中心的力臂为L，则可得

tanβ=s/L，代入公式（1-2），则有

V=                               （1-3）

泵的排量与变量活塞的位移成正比：为使柱塞所受的液压侧向力不致过大，斜盘的最大倾角β一般小于18°～20°。

2.结构特点

1）在构成吸压油腔密闭容积的三对运动摩擦副中，柱塞与缸体柱塞之间的圆柱环形间隙加工精度易于保证；缸体与配流盘、滑履与斜盘之间的平面缝隙采用静压平衡，间隙磨损后可以补偿，因此轴向柱塞泵的容积效率较高，额定压力可达32MPa。

2）为防止柱塞底部的密闭容积在吸、压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，一般在配流盘吸、压油窗口的前端开设减震槽（孔），或将配流盘顺缸体旋转方向偏转一定角度放置。

3）泵内液压油腔的高压油经三对运动摩擦副的间隙泄漏到缸体与泵体之间的空间后，再经泵体上方的泄漏油口直接引回油箱。这不仅可保证泵体内的油液为零压，而且可随时将热油带走，保证泵体内的油液不致过热。

4）斜盘式轴向柱塞泵以及前面介绍过的径向柱塞泵和后面将介绍的斜轴式轴向柱塞泵的瞬时理论流量随缸体的转动而周期性变化，其变化频率与泵的转速和柱塞数有关。由理论推导柱塞数为奇数时的脉动小于偶数，因此柱塞泵的柱塞取为奇数，一般为5、7或9。

1.1.3 斜轴式轴向柱塞泵

1.工作原理

如图1-3所示，斜轴式轴向柱塞泵当传动轴5随电动机一起转动时，连杆4推动柱塞2在缸体3中往复运动，同时连杆的侧面带动柱塞连同缸体一起旋转。通过固定不动的配流盘1的吸油窗口、压油窗口进行吸油、压油。与斜盘式轴向柱塞泵类似，可通过改变缸体的倾斜角度γ来改变泵的排量；通过改变缸体的倾斜方向来构成双向变量轴向柱塞泵。斜轴式轴向柱塞泵排量公式与斜盘式完全相同。

2.恒功率变量轴向柱塞泵

下面介绍一种斜轴式轴向柱塞泵，它具有恒功率变量功能。图为1-3为其工作原理图。其工作原理如下：

（1）变量过程（由零件1～4组成）   变量活塞13的上腔油室常通泵的压油腔，同时经固定阻尼6进入控制柱塞7的油腔。变量弹簧9和10为双弹簧，其中内弹簧10的安装高度与弹簧座之间相距s，弹簧12位于伺服阀11的下端。当作用在控制活塞7的液压力大于弹簧9和弹簧12的预压缩力之和时，控制活塞7推动伺服阀阀芯11向下移动，沟通油口a与b，压力油进入变量活塞13下腔。因变量活塞13下腔作用面积大于上腔作用面积，导致变量活塞13向上运动，通过拨销5带动配流盘4和缸体1一起绕O点摆动，减小缸体摆角γ。

（2）伺服恒功率变量过程（由零件5～13组成）   在上述缸体摆角β减小的同时，由于变量活塞13向上运动通过拨销5反馈压缩弹簧9并使控制活塞7和伺服阀芯11上移复位，关闭油口a和b。此时，作用在控制活塞上的液压力与弹簧力平衡，变量活塞稳定在一定位置，缸体具有一定的摆角，泵输出1一定的流量。当变量活塞上移的行程等于s时，内弹簧10参与工作，即作用在控制活塞上的液压力与弹簧9、10、12的合力相平衡，变量活塞上移行程等于s，为变量特性曲线上的拐点。

（3）特性曲线   恒功率变量特性曲线如图3-9b所示，图中直线1的斜率由外弹簧9的刚度决定，直线2的斜率由内外弹簧9,10的合成刚度决定，弹簧12的预压缩量则用来使曲线BCD水平方向平移。由曲线可以看到，随着泵的出口压力升高，控制活塞上所受液压力将进一步增大，由伺服变量过程使泵输出的流量随压力增大而减小。因为泵的出口压力p与输出流量q的乘积近似为常数，因此称这种变量方式为恒功率变量泵。

与斜盘式变量泵相比较，斜轴式泵由于柱塞泵和缸体所受的径向作用力较小，允许的倾角较大，所以变量范围较大。由于靠摆动缸体来改变流量，故其体积和变量机构的惯量较大，变量机构动作的响应速度较低。