轴向柱塞泵（马达）的种类和研发历史

轴向柱塞泵（马达）是现代液压传动中使用最广的液压元件之一。由于其可以很方便地实现变量，具有多种变量控制方式，使液压系统容易实现功率调节和无级变速，因此广泛应用于各种液压系统中。

轴向柱塞泵（马达）的雏形可以追溯到16世纪初，Ramelli开发了用于从矿井里往外汲水的皮革密封的轴向柱塞泵，从结构上看，它和现在的柱塞泵已经十分相似。直到1905年，美国HarveyWilliam教授和ReynoldJanny工程师设计了端面配流的斜盘泵（马达）的静液传动装置，用在军舰炮塔转向的液压系统中，后来人们称此结构的泵为Janny泵，而且他们首次把矿物油引入传动介质，为现代液压技术的发展拉开了序幕。

1907年，美国人Renault改进了Janny泵的柱塞传动机械，有效地提高了其运行效率。

斜轴式柱塞泵发展较晚。1930年，瑞士HansThomas教授设计了第一台弯（斜）轴泵。后人常把弯轴泵称为Thomas泵，其缸体中心线与传动轴中心线成一夹角，使缸体对配流盘的倾覆力矩减小，因此允许的倾角较大。

20世纪50年代中期，美国Denison公司和英国Lucas公司摆脱Janny泵的传统，设计了轴承支承缸体的斜盘泵。这种泵的传动轴只传递转矩，不传递弯矩，保障了配流副的良好接触，加上制造水平的提高，使其工作压力提高到35MPa，转速也大幅提高，是斜盘泵历史上的一次飞跃。

20世纪60年代中期，由于对液压系统集成化的要求，特别是在行走车辆闭式回路的应用上，通轴泵获得了新的发展。由于主轴尾端可以安装辅助泵或其他作用的泵，使通轴泵具有集成多种元件的复合功能，大大简化了液压系统，这是斜盘泵（马达）发展的另一次飞跃。

20世纪70年代以后，欧美很多轴向柱塞泵（马达）的制造商逐渐崛起，针对不同领域做了很多技术革新，比如Vickers公司针对注塑机节能的要求推出PVB轻型泵；泵（马达）和电子技术的结合也越来越紧密，出现了多种多样的控制方式。

1966年，我国综合了国外斜盘式柱塞泵的特点后，设计出了CY14-1型轴向柱塞泵（马达）。经过30多年的实践，对CY14-1型泵（马达）相继做过四次大的改进，前两次以标准化和缩小体积为主，改进为CY14-1A型；第三次针对配流盘烧损和斜盘磨损以及工艺问题，形成了CY14-1B型泵（马达）；第四次针对CY14-1B型噪声高、转速低、易松靴脱靴、可靠性差、自吸能力差、规格不全和无通轴泵等缺陷，开发了Q**CY14-1Bk系列开式低噪声泵和QT**CY14-1Bk系列通轴泵。

进入20世纪90年代后，德国Rexroth公司开发出了A4V泵。其柱塞与传动轴成一交角，工作时离心力有助于柱塞的回程，也有利于减小配流盘直径，降低缸体配流面的线速度；采用球面配流，有利于补偿轴向偏载对缸体产生的倾覆力矩，这种类型的泵已经广泛应用于现代工业领域。目前，轴向变量泵和变量马达又分为斜轴式与斜盘式两种，现分别叙述如下。

（1）斜轴式轴向柱塞泵（马达） 这是汉斯·托马（HansThoma）在1940年发明的。此后于1946年，他又对缸体的同步驱动进行了改进，将万向接头改为连杆方式，将斜盘由平面改成球面。最近，德国Rexroth公司又推出了将连杆与柱塞组成一体的采用锥形柱塞（柱塞杆装在密封部件上）的改进形式。该发明自问世以来60多年间不断被改进，现在已经成为各领域应用最广泛的产品。

目前只有德国Rexroth公司生产变量斜轴泵，主要品种有A7V系列，排量为20～1000mL/r，最高压力为35MPa，变量角为18°。该公司还开发了A7VO的系列泵，该泵为锥形连杆活塞式，排量为28～1000mL/r，最高压力为40MPa。

在A7V和A7VO的基础上，德国Rexroth公司还开发了A6V和A6VM系列斜轴式变量马达。此外，德国Linde公司也生产BMV/R型变量斜轴马达，但最大排量只有50.2～60.3mL/r，额定压力为42MPa，最高压力为50MPa，供小型液压设备的闭式回路用。目前，北京华德液压集团有限公司、上海液压泵厂、贵阳力源等均生产德国Rexroth公司的斜轴泵和马达。斜轴泵和马达的发展趋势如下。

1）由于结构原因，斜轴泵不能带辅助泵，因此只能作为开式回路用泵；此外，由于斜轴泵的变量机构带动缸体一起摆动，因此变量的响应速度较低。(www.xing528.com)

2）作为变量泵，由于其制造工艺复杂，成本较高，因此，排量在250mL/r以下的变量泵正逐步丧失竞争优势，但大排量泵还非其莫属。

3）无论定量还是变量马达，特别是斜轴角为40°的锥形连杆活塞结构，由于其具有起动和传递转矩大的独特优点，有较好的发展前途。

（2）斜盘式轴向柱塞泵与马达 这是对1905年哈维·威廉（Harvey Wil-liams）和雷诺兹·詹尼（Reynolds Janney）发明的轴式液压传动装置进行改进后得到的结构更加简单的变量泵与变量马达，1950年后已开始了大量生产。与斜轴式相比，它体积小、重量轻，具有良好的排量控制响应性能，所以在各种液压泵中的应用日益扩大。斜盘式轴向柱塞泵与马达还可以有轻型与重载之分。

1）轻型轴向柱塞泵和马达。早在20世纪60年代，一些柱塞泵的生产厂家就企图发展一种中压（中等负载）、结构简单、价格便宜，可以与齿轮泵和叶片泵竞争的变量柱塞泵。在20世纪60年代初期，英国DOWTY公司设计了一种名为“Vadis”的斜盘式轴向柱塞泵，其最高压力为20MPa，结构简单，采用许多少切削和无切削加工零件，需要机加工的零件只有八种，其成本甚至可以和齿轮泵竞争。与此同时，美国Vickers公司也设计了一种PVB系列轻型柱塞泵，其结构简单，配流盘与后盖连成一体，缸体、滑靴等零件都由铸铁或粉末冶金制造，采用单作用缸（弹簧回程）实现变量，主要用于机床上，并曾经作为7MPa以下压力用于乳化液介质中，不过当时并没有引起人们的重视。直到20世纪70年代末，日本大金公司在引进美国桑斯川特公司15和18系列泵的基础上开发出V15和V38系列轻型柱塞泵（排量分别为14.8mL/min和37.7mL/min，额定压力为14MPa，最高压力为21MPa）后，轻型柱塞泵才引起世人的重视。

日本大金公司的轻型柱塞泵与PVB泵相似。它也是采用单作用变量缸，用弹簧使斜盘复位，为了减小复位弹簧的力，在设计中，使斜盘的回转中心高于缸体中心线与滑靴球头中心平面的交点，以便压紧缸体的中心弹簧和柱塞缸内液体压力共同使斜盘复位。也许是摩擦副材料和热处理的原因，日本大金公司的轻型柱塞泵在缸体与后盖之间仍安装有配流盘。

日本大金公司开发的轻型柱塞泵引起人们的广泛重视，在1981年日本油空压展览会上，日本油研、萱场、丰兴、不二越等公司都相继展出了轻型柱塞泵。在20世纪90年代前后，世界上许多厂家相继开发出了轻型柱塞泵，如美国的桑斯川特、伊顿、丹尼逊、派克，德国的力士乐，意大利的阿托斯等都有这类产品。我国邵阳液压件厂在1983年引进了美国PVB轻型柱塞泵，随后重庆液压件厂也从德国Rexroth公司引进了A10V轻型柱塞泵，目前在国内市场已经得到推广使用。

所有的轻型柱塞泵都是以恒压变量泵为基础的。在开发轻型柱塞泵以后，日本大金公司最早开发了负荷传感变量泵，并用于注塑机，使泵的输出功率最接近于负载所需的功率，就是在泵空载时，变量机构也能自回零位，使系统的空载功率消耗也达到最小。

2）重载斜盘泵和马达。重载斜盘泵和马达是指用于工作条件较恶劣、负载重、额定压力为31.5～42MPa、最高压力为40～50MPa、结构较复杂的斜盘泵和马达。

①闭式回路用斜盘泵与马达系统。它广泛地用于工程和建设机械，其特点是泵上装有补油泵，泵和液压马达上共同装有闭式系统用全套集成阀，用户只要连接两根管道，就能使该系统运转，如振动压路机、水泥搅拌车等就广泛采用这种系统。最早生产这种产品的是美国萨澳（SAUER）公司，其产品为20系列泵与马达系统。20世纪80年代中期，上海高压油泵厂引进了美国萨澳（SAUER）20系列泵与马达系统。现在，萨澳（SAUER）公司已在上海浦东合资生产最新的90系列泵与马达系统。

目前，生产闭式泵与马达的公司还包括比较著名的有美国伊顿（Eaton）公司、丹尼逊（Denison）公司，德国Rexroth公司、伊顿-丹佛斯和林德公司等。其中美国公司都是斜盘泵-斜盘马达闭式系统，德国Rexroth公司是斜盘泵-斜轴马达闭式系统，而Linde公司既有斜盘泵-斜盘马达闭式系统，也有斜盘泵-斜轴马达闭式系统。我国贵州力源液压件厂也生产萨澳（SAUER）20系列泵与马达闭式系统。

②开式系统用斜盘泵。通常，开式系统泵相对于闭式系统泵有更高的要求，要求其有较好的自吸能力、较低的噪声和较多的变量形式，所以闭式系统泵一般不能用于开式系统。然而，闭式系统泵生产厂家为了降低成本，提高泵的零件通用化程度，往往在闭式系统泵的基础上派生出开式系统泵，如德国Rexroth公司的A4SVO开式系统泵就是在闭式系统泵A4V的基础上开发出来的；Linde公司的HPR202系列开式系统泵是HPV202闭式系统泵的改进产品。我国目前大量生产的CY型轴向柱塞泵也属于开式系统重载斜盘泵。