第三节
液 压 马 达
?液压泵的作用在于将原动机输人的机械能
转换为液压油的压力能，而液压缸和液压
马达则是将液压油的压力能转换为机械能输出，以带动机械设备。
?就工作原理而言，任何容积式泵 (结构上采
用单向吸排阀者除外 )，如果对其输人液压
油，都将被压力油所驱动而成为液压马达。
?但因容积式液压泵为尽量减小工作容积，
通过相应增高转速的方法来缩小尺寸，所
以当液压泵直接改为液压马达时，将是高速小扭矩的液压马达,
?为了构成一低速大扭矩液压马达,以便无需
减速机构即可直接拖动作用机械，实际应
用的液压马达在具体结构上必然与液压泵存在一定差异。
一、液压马达的工作性能
? 液压马达输人的液压能，可用工作油的压力户和流量 Q来表示，而其输出的机械能，则以输出轴
的扭矩 M和转速,2来度量。 ·
? 为了说明液压马达的工作性能，我们可先假设液
压马达不存在任何能量损失的理想情况进行了讨
论，这时液压马达的输人功率，就可用下式来表
示：
P1th=PQ W
液压马达的工作性能
式中,p— 液压马达的进排油压差,Pa；
Q—— 供人液压马达的油流量,m’／ s。
? 而其理论输出功率则可表达为,
式中； Mth—— 液压马达的理论扭矩,Nm,·
ωth—— 液压马达的理论角速度,rad／ s；
nth—— 液压马达的理论转速,r／ min。
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液压马达的工作参数
? 现假设液压马达按几何尺寸确定的每转排量为 q(ms／ r)，
则液压马达的理论转速为
? 显然，在不考虑液压马达中所有能量损失的情况下，液压
马达的理论输出功率就等于其输入功率
? 因此，可求得液压马达的理论扭矩
? 然而，任何实际的液压马达，运转时总存在着各种损失，
包括密封缝隙的漏泄损失，油流流动时的压力损失以及各
运动接触部件之间的摩擦损失等。
? 容积损失可用容积效率来度量，即
式中,Qe— 扣除漏泄损失后供入马达的有效流量,m3／ s。
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液压马达的工作参数（续）
? 因此，液压马达的实际转速：
? 在液压马达中，常把压力损失和摩擦损失合并在一起，
称之为机械损失，由于存在着机械损失，液压马达的实
际输出扭矩 M也就比理论扭矩要小，而实际扭矩与理论
扭矩之比，称之为液压马达的机械效率 ηm,即,
? 因此，实际扭矩,
? 实际的输出功率,
式中,η是考虑液压马达中所有能量损失的总效率。
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对液压马达工作性能的讨论
?液压马达的实际转速 n,主要取决于供人液
压马达的流量 Q,液压马达的工作容积 (即
每转排量 )Q和容积效率 ηv。 因此，要改变
液压马达的转速，可采用的方法有容积调速 — 采用变量油泵，改变其流量，或采用
变量油马达，改变其排量，也可以采用节流调速 — 通过流量控制阀来改变供入油马
达的流量：
对液压马达工作性能的讨论
? 液压马达的扭矩 M,主要取决于工作油的压力 p
和液压马达的每转排量 q。 提高工作油压 p,不仅
可增大液压马达的输出扭矩 M,而且还可在功率
不变的前提下，使液压元件和和管路的尺寸相应
减小，但是也受到强度与密封等的条件限制，并
给管理工作带来不利的影响；
? 增大液压马达的容积，亦即提高液压马达的每转
排量 q,则可在工作油压不变的情况下增大扭矩，
而转速则相应较低，从而构成低速大扭矩液压马
达。一般认为额定转速低于 500r／ min即属于低速
马达，高于 500的属于高速马达。后者用于船舶甲
板机械往往需要增加机械减速机构。
二、低速大扭矩油马达的构造和工作
? 常用的低速大扭矩液压马达，主要有径向柱塞
式和叶片式等。径向柱塞式密封性好，有利于
提高油压户，在结构上也便于增大 q值，叶片
式虽也可借增大 q的方法来提高扭矩，但密封
性不如柱塞式，故多用于中、低压场合。
? 下面介绍几种常见的径向柱塞式液压马达。高
速液压马达 (齿轮式、轴向柱塞式等 )基本结构
与同类型的液压泵类似，而叶片式液压马达结
构较简单，故这里从略。
1．连杆式液压马达
? 图 7— 49表示一种应用较早的径向柱塞式液压马达结构。
图中,5个液压缸 (也有 7个液压缸的 )按径向均布在圆周上，
构成为星形壳体 6。各液压缸都装有活塞 3。活塞 3与连杆
的小端铰接，而连杆大端则以自己的凹形圆柱面紧贴在与
输出轴 2制成一体的偏心轮外缘上，并用一对导环 10和挡
圈 11压紧。以不使其与偏心轮脱离。输出轴的一端通过十
字联轴器 13与配油轴 12相联接，在配油轴内部钻有两组油
路，其中，油路‘,d在截面 A-A处可经配油轴外周的环
道始终与配油壳的 A,孔相通；而通道 e,f则在截面 B-B处
始终与 B1孔相通。此外，这两组油路在 C-C截面处还分别
与互相隔开的 A2和 B2腔相通。因此，随着配油轴的转动，
两油腔 A2和 B2即可通过壳体上的通道，与各油缸轮流相
通 。
定量型连杆式液压马达
图 7-49
连杆式液压马达的工作原理
? 图 7— 50所示，当液压马达的偏心轮处在图示
位置时，如经 Al口输入压力油液，并使 B1口与
油箱相联，则压力油就要经 A2腔进入 1号和 2号
液压缸。这样，作用在两活塞上的油压 F1和
F2。,通过连杆的轴线，传递到偏心轮上，并
直指偏心轮的圆心 O1。 由于 O1与输出轴的中心
O之间具有偏心距，所以，由 F1,F2产生的合
力 F,就会对输出轴形成转矩，使其作逆时针
方向回转，而 4号和 5号液压缸中的油液则经 B2
腔和 Bl口排往油箱。
连杆式液压马达的工作原理
? 当进油缸的活塞在油压的推动下到达下止点时，由于配油轴的随同转动，进油缸开始与进油的 A
2腔错开，而将与 B
2腔接通，以准备排油，就像图中 3号液压缸所处的位置那样。而当活塞到达上止
点时，则该液压缸又会与排油腔错开，并将接通
进油腔，如图中 5号液压缸将到达的位置那样。所
以，一但当配油轴在进油压的推动下，开始转动，
就会造成各液压缸按顺序不断地进油和排油，因
而将使液压马达得以持续运转。
图 7-50 连杆式液压马达的工作原理
连杆式液压马达的工作原理（续 1）
? 显然，如果改变液压马达进排油的方向，那么，
液压马达在图示位置时，油液就要从召 1口经月。
腔进入 4号液压缸和 5号液压缸，而 1号液压缸和 2
号液压缸中的油液，则经 A2腔从 Al口排回油箱，
于是液压马达将反向回转。
? 液压马达在初次工作时，必须在壳体中注满油液，
而工作过程中漏人壳体中的油液，则经泄油管 26
引回油箱，以保证液压马达的润滑和冷却。
连杆式液压马达的工作原理（续 2）
?连杆式液压马达与五缸 (或七缸 )径向柱塞
泵一样，其瞬时流量是随输出轴的转角而
变的。由于瞬时流量不均，因而也就会使
它在进排油压差恒定时产生转矩脉动，在
转矩恒定时产生油压脉动；而当输人流量
恒定时，则产生脉动角速度。五缸连杆式液压马达，其转矩和转速的脉动率 (最大
和最小转矩或转速之差与其平均值之比 )
约为 7.5％。
连杆式液压马达的工作原理（续 2）
? 连杆式液压马达结构虽然简单，但工艺性较差(球铰副的加工及缸体流道的铸造和清理都较困
难 )；球铰以及连杆与偏心轮接触比压大，工作
时容易磨损和咬死，故需使用粘度较高的油液，
同时，转矩和转速的脉动率大，润滑油膜极易
遭到破坏，低速时还会产生“爬行现象” ——
即转速小角度地忽快地慢周期性变动的现象，其最低稳定转速一般是 5～ 10r／ min,此外，由
于摩擦面多，起动时间内润滑条件差，故起动
转矩小，起动效率 (起动扭矩／额定扭矩 )仅为 80
％～ 85％。
连杆式液压马达的工作原理（续 2）
?连杆式液压马达配油轴径向力不平衡的问
题，可以通过开设对称平衡油槽实现静压
平衡的办法来解决。另外，国外还推出了一种偏心距可变的连杆式变量液压马达。
2．五星轮式 (静力平衡式 )液压马达
? (1)结构和工作原理
? 图 7— 51为一双列的五星轮式液压马达。由图可
见，在这种液压马达中，连杆已由一个滑套在偏
心轮 10外面的五星轮 4所代替；而配油轴和输出轴
也已做成一体，成为曲轴 3；此外，从配油套 1引
入的油液，经曲轴的内部钻孔，还可穿过偏心轮
和五星轮 4，一直通人到空心柱塞 5中，因而也就
取消了壳体 2中的流道。
图 7— 51 五星轮式液压马达
五星轮式液压马达工作原理图
图 7-52
五星轮式液压马达的工作原理
?图 7— 52。当压力油从 A,口供入，经曲轴
的内部钻孔进入到偏心轮和五星轮之间的 α1
腔时,b 1腔将经 B 1 口与油箱相通。由于作
用在偏心轮上的油压，其合力通过偏心轮
的中心 O,因此，也就会对曲轴的中心 O形
成一顺时针方向的转矩，使曲轴按顺时针
方向回转。而滑套在偏心轮上的五星轮，
由于受柱塞底部端面的约束，则只能作平
面运动而不能转动。
五星轮式液压马达的工作原理
?随着输出轴的转动和五星轮的相应位移,1
号,2号和 5号液压缸的空间容积将增大，
于是压力油液也会从 α1腔经五星轮和柱塞中
的通道进入其间，与此同时,3号液压缸和
4号液压缸的容积则不断减小，其中的油液
将经 B2口不断排出。由图可见,5号缸柱塞
即将达到下止点，而该缸将由通进油腔转
为通排油腔。所以，只要对 A 1口始终供送
压力油液，并使召 B1一直与油箱相通，那
么，液压马达的曲轴也就会持续运转。
五星轮式液压马达的工作原理（续）
? 从图 7— 51中可以看到，在柱塞的底部还设有压力
环 8，它和五星轮的配合间隙较大，具有足够的浮
动余地，故可补偿缸体、柱塞和五星轮等的加工
误差，保证柱塞底部端面的密封。在压力环下面，
还装有尼龙挡圈和 O形密封圈，其最大压缩量是
由内套 7的高度确定，压力环由定位套 6固定，而
定套 6则用弹簧挡圈来固定。
(2)主要部件的静力平衡
? (2)主要部件的静力平衡
? 这种液压马达只要将压力环和五星轮的尺寸选择
得当；则柱塞、压力环和五星轮上承受的油压就
可基本实现静力平衡。
? 由图 7— 53可见，当压力环外径与柱塞外径相等时，
由于压力环内径到外径的压力分布将因漏泄而按
线性规律减小到零，所以，作用在柱塞顶面的压
紧力，比底面的撑开力略大，此不完全平衡的油
压力和弹簧力 (很小，用以保证起动时的密封 )一
起，使柱塞紧贴在压力环和密封圈上，从而既保
证了密封良好，又不致在相对滑动时产生严重磨
损。
(2)主要部件的静力平衡
但柱塞上下方的液压力在工作过程中并不能经
常保持同心，故将形成一侧倾力矩，使柱塞与
缸壁的磨损加剧，机械效率降低，甚至有使柱
塞和压力环脱开的危险，这是静力平衡式液压
马达的主要弱点之一。
? 压力环底部的液压力虽也略大于其项部的油压
作用力，但不存在侧倾力矩。
? 至于五星轮，只要宽度选取合适，就可使内圆
弧面上进油窗口的油压作用力等于压力环孔内
的油压作用力，以致完全处于静力平衡的“悬
浮”状态。
柱塞、压力环和五星轮的静力平衡
主要部件的静力平衡（续）
? 由于油压作用在液压缸和曲轴上的力是作用力与
反作用力的关系，是不能平衡的，因此，当采用
单列液压缸时，曲轴的轴承就会承受径向负荷。
而当采用双列结构时，由于两偏心轮的偏心方向
彼此相反，因而就可使径向负荷接近抵消，仅剩
下不太大的力矩。
? 此外，双列液压马达还可停止一列液压缸的进油，
并使相应的进排油口与油箱相通的办法，将每转
排量 q减半，从而达到轻载时转速提高一倍的目的。
静力平衡式液压马达的优缺点
? 静力平衡式液压马达因实现了油压的静力平衡，使主要滑动面间的摩擦力大为减少,故适用于高压，
而且工作可靠，寿命长，
? 同时，其转矩和转速的脉动率较小 (当采用五柱塞
时，脉动率约为 5％ )，也不存在油膜破坏的问题，
所以低速稳定性好，最低转速可达 5r／ min以下，
? 此外，这种液压马达工艺性好，并能做成壳转或
双输出轴的型式。凡此种种，都是它的优点。但
是五星轮运动时需要较大的空间，与连杆式液压
马达相比，其曲轴的偏心距不能太大，因此在每
转排量相同的条件下，其外形尺寸和重量较大，
这是其不足。
选择题
? 静力平衡式油马达柱塞易卡阻的原因是 。
? A 与缸套间的配合间隙小 B 承受侧倾力矩
? C,柱塞受热膨胀 D 工作压力高
? 五星轮式油马达结构上与连杆式的区别之一是 。
? A 无配油盘 B 无偏心轮 C 壳体无配油通道 D
无柱塞
? 下列油马达中, 配油轴与输出轴做成一体的是 。
? A 连杆式 B 五星轮式 C 内曲线式 D A+B
? 下列油马达中, 柱塞受弹簧力作用的是 油马达 。
? A 连杆式 B 五星轮式 C 内曲线式 D 轴向柱塞
式
7-3-1-3 内曲线式液压马达
? 是一种多作用的径向柱塞式液压马达
? 结构型式很多，但工作原理基本相同
? 图 7— 54即表示一种内曲线式马达的结构。
图 7— 54 内曲线式液压马达结构（ 1）
图 7— 54 内曲线式液压马达结构（ 2）
内曲线式液压马达的结构
? 输出轴与转子相连,由滚动轴承支承
? 转子中径向均布若干个液压缸
? 每缸配有柱塞，柱塞头顶在横梁上
? 横粱可在转子槽内横向滑动，横粱装有滚轮
? 滚轮可在定子内工作表面上滚动
? 定子内工作表面由几段均匀分布特定曲面组成，称为导轨
内曲线式液压马达的结构
? 转子套装在固定不动的配油轴上
? 配油轴圆周均布 2K个配油窗口
? 配油窗口彼此相间地分为数目相等的两组
? 每一对相邻的窗口都分属两组而彼此不通
? 总是相反地各自对应于导轨的升降段
? 工作时
? 每一配油窗口都可与转子液压缸底部油孔轮流相通
? 还经轴内的通道分别与外接油孔 A,B相联
内曲线式液压马达的结构
? 如将压力油从油孔 A通入
? 油液就会从配油窗口进入 1,2,6,7号液压缸
? 这些缸滚轮此时正处在各段导轨的同一侧曲面上 (称为工作段 )
? 通过柱塞作用在导轨曲面上的油压力 P,可分解为 N,T两个
分力
? 法向分力 N与导轨对滚轮的反作用力 N1平衡
? 切向分力 T使转子顺时针旋转，带动输出轴转动
内曲线式液压马达的结构
? 处在各段导轨曲面另一侧 (排油段 )的 3,4,8,9号液压缸，与排
油窗口相通而排油
? 排油压力一般要求保持 0.5～ 0.1MPa
? 使处在排油段上的滚轮不会与导轨相脱离
? 它将产生阻碍转动的转矩，但其值很小
? 只要对 A油口不断供压力油，同时使 B口排油
? 则液压马达就持续转动
内曲线式液压马达的结构
? 当改换油液的进排方向时
? 则导轨曲面工作段和排油段互相转换
? 使工作段切向分力 T的方向与上述相反
? 液压马达反转
? 为使液压缸在转过进、排油窗口之间的区间时避免产生困油现象
? 在相应的导轨曲面上有一小圆弧形的过渡段
? 在转过此过渡段时柱塞不会产生往复运动
表 7— 1配油轴和转子间的配合间隙
? 各配油口之间的密封间隔很短
? 该处的漏泄量为内曲线油马达总漏泄量的主要部分
? 因此，对配油轴和转子间的配合间隙也就提出了严格
的要求
配油轴直径 30-80 80-120 120-180
配合间隙 0.015-0.025 0.025-0.035 0.03-0.04
内曲线液压马达的转矩和转速
? 如将转子固定，而允许定子和配油轴转动
? 作用在定子上的力 N就会产生使定子旋转的转矩
? 从而构成一壳转式液压马达
? 只要选用合适的导轨曲线
? 可使液压马达的瞬时进油量保持不变
? 从而获得均匀的转矩和转速,和良好的低速稳定性
? 最低稳定转速可达 0.5r／ min左右
? 只要 K和 Z的最大公约数 m≥2
? 则全部柱塞就可均分为受力状态完全对称的 m组
? 使作用在定子，转子和配油轴上的径向力完全平衡
? 这对减少磨损，延长寿命及提高 ηm和 ηv有利
? 缺点,
? 对材料的要求较高，结构和制造工艺较复杂
内曲线式变量液压马达原理图
? 可通过改变柱塞有效作用次数或改变多列柱塞的工作列数来
改变每转排量 q,实现有级调速
? 上图表示改变柱塞有效作用次数的调速原理
? 该图是一个六作用、八柱塞、双速液压马达的展开图
内曲线式变量液压马达原理图
? 将进油窗口之一再等分为二，以构成 A,A’, B三组
? 各用一条通路接到配油轴外，然后由双速换向阀进行控制
? 当换向阀向左移动
? A组进油,A’组和 B组连通油箱
? 处在导轨 2,4,6段的液压缸进压力油
? 六作用变成了三作用，而每转排量 q也减少了一半
? 这种工况就属轻载高速工况
内曲线式变量液压马达原理图
? 将换向阀右移 (图示 )
? 则 A,A’两组进油,B组排油
? 无论液压缸转动到导轨的哪一段上均可进入压力油
? 作用次数和每转排量比前述情况增加一倍
? 从而使其转为重载低速工况
7-3-3 液压马达使用注意事项（ 1）
? 除液压油压力和工作转速不得超过规定值外，还应注意：
? 保证输出轴与被动机械的同心度，或采用挠性连接
? 轴上承受的径向负荷不能超过规定数值
? 某些油马达回油须具有足够的背压才能正常工作
? 例如内曲线液压马达约需 0.5～ lMPa的回油背压
? 以保证柱塞在排油段不致因惯性而脱离导轨
? 连杆式液压马达约需 0.01～ 0.02MPa的回油背压
? 以免活塞球铰间产生撞击
7-3-3 液压马达使用注意事项（ 2）
? 初次使用
? 壳体内应灌满工作油
? 壳体上的泄油管接口一般向上
? 保证马达壳体中的油液即使在停车后也不会漏
失
? 以便液压马达工作时能够得到润滑和冷却
? 壳体内油压应保持在 0.03～ 0.05MPa以下
? 不超过 0.1MPa
? 以保证轴封和其它部位密封可靠
? 为此，需将泄油管单独接回油箱
? 不与系统的回油管路联接
? 泄油管上也不宜加其它附件
7-3-3 液压马达使用注意事项（ 3）
? 可脱开液压马达泄油管测量工作时的漏泄量
? 检查液压马达是否内部摩损严重或有其它故障
? 连杆式液压马达 ην约为 96.8％
? 五星轮式和内曲线式 ην约为 95％
? 叶片式 ην约为 96％
? 上述漏泄量不包括液压马达内高、低压之间的直接内
漏
? 实际的 ην值要比按上述求出的 ην值低。
? 必须采取适当措施
? 防在机构起动或制动时产生剧烈的液压冲击而损坏元
件
7-3-3 液压马达使用注意事项（ 4）
?工作油应清洁，粘度应适当,工作油温不宜超
过 65℃,最高不超过 70～ 80℃
?在低温场合
?起动时应先作轻负荷运转
?待温度上升后再使之正常运转
?注意勿将热油突然供入冷态的液压马达中
?防发生配合面咬伤事故
液 压 马 达
?液压泵的作用在于将原动机输人的机械能
转换为液压油的压力能，而液压缸和液压
马达则是将液压油的压力能转换为机械能输出，以带动机械设备。
?就工作原理而言，任何容积式泵 (结构上采
用单向吸排阀者除外 )，如果对其输人液压
油，都将被压力油所驱动而成为液压马达。
?但因容积式液压泵为尽量减小工作容积，
通过相应增高转速的方法来缩小尺寸，所
以当液压泵直接改为液压马达时，将是高速小扭矩的液压马达,
?为了构成一低速大扭矩液压马达,以便无需
减速机构即可直接拖动作用机械，实际应
用的液压马达在具体结构上必然与液压泵存在一定差异。
一、液压马达的工作性能
? 液压马达输人的液压能，可用工作油的压力户和流量 Q来表示，而其输出的机械能，则以输出轴
的扭矩 M和转速,2来度量。 ·
? 为了说明液压马达的工作性能，我们可先假设液
压马达不存在任何能量损失的理想情况进行了讨
论，这时液压马达的输人功率，就可用下式来表
示：
P1th=PQ W
液压马达的工作性能
式中,p— 液压马达的进排油压差,Pa；
Q—— 供人液压马达的油流量,m’／ s。
? 而其理论输出功率则可表达为,
式中； Mth—— 液压马达的理论扭矩,Nm,·
ωth—— 液压马达的理论角速度,rad／ s；
nth—— 液压马达的理论转速,r／ min。
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液压马达的工作参数
? 现假设液压马达按几何尺寸确定的每转排量为 q(ms／ r)，
则液压马达的理论转速为
? 显然，在不考虑液压马达中所有能量损失的情况下，液压
马达的理论输出功率就等于其输入功率
? 因此，可求得液压马达的理论扭矩
? 然而，任何实际的液压马达，运转时总存在着各种损失，
包括密封缝隙的漏泄损失，油流流动时的压力损失以及各
运动接触部件之间的摩擦损失等。
? 容积损失可用容积效率来度量，即
式中,Qe— 扣除漏泄损失后供入马达的有效流量,m3／ s。
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NmpqM th ??2/?
液压马达的工作参数（续）
? 因此，液压马达的实际转速：
? 在液压马达中，常把压力损失和摩擦损失合并在一起，
称之为机械损失，由于存在着机械损失，液压马达的实
际输出扭矩 M也就比理论扭矩要小，而实际扭矩与理论
扭矩之比，称之为液压马达的机械效率 ηm,即,
? 因此，实际扭矩,
? 实际的输出功率,
式中,η是考虑液压马达中所有能量损失的总效率。
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对液压马达工作性能的讨论
?液压马达的实际转速 n,主要取决于供人液
压马达的流量 Q,液压马达的工作容积 (即
每转排量 )Q和容积效率 ηv。 因此，要改变
液压马达的转速，可采用的方法有容积调速 — 采用变量油泵，改变其流量，或采用
变量油马达，改变其排量，也可以采用节流调速 — 通过流量控制阀来改变供入油马
达的流量：
对液压马达工作性能的讨论
? 液压马达的扭矩 M,主要取决于工作油的压力 p
和液压马达的每转排量 q。 提高工作油压 p,不仅
可增大液压马达的输出扭矩 M,而且还可在功率
不变的前提下，使液压元件和和管路的尺寸相应
减小，但是也受到强度与密封等的条件限制，并
给管理工作带来不利的影响；
? 增大液压马达的容积，亦即提高液压马达的每转
排量 q,则可在工作油压不变的情况下增大扭矩，
而转速则相应较低，从而构成低速大扭矩液压马
达。一般认为额定转速低于 500r／ min即属于低速
马达，高于 500的属于高速马达。后者用于船舶甲
板机械往往需要增加机械减速机构。
二、低速大扭矩油马达的构造和工作
? 常用的低速大扭矩液压马达，主要有径向柱塞
式和叶片式等。径向柱塞式密封性好，有利于
提高油压户，在结构上也便于增大 q值，叶片
式虽也可借增大 q的方法来提高扭矩，但密封
性不如柱塞式，故多用于中、低压场合。
? 下面介绍几种常见的径向柱塞式液压马达。高
速液压马达 (齿轮式、轴向柱塞式等 )基本结构
与同类型的液压泵类似，而叶片式液压马达结
构较简单，故这里从略。
1．连杆式液压马达
? 图 7— 49表示一种应用较早的径向柱塞式液压马达结构。
图中,5个液压缸 (也有 7个液压缸的 )按径向均布在圆周上，
构成为星形壳体 6。各液压缸都装有活塞 3。活塞 3与连杆
的小端铰接，而连杆大端则以自己的凹形圆柱面紧贴在与
输出轴 2制成一体的偏心轮外缘上，并用一对导环 10和挡
圈 11压紧。以不使其与偏心轮脱离。输出轴的一端通过十
字联轴器 13与配油轴 12相联接，在配油轴内部钻有两组油
路，其中，油路‘,d在截面 A-A处可经配油轴外周的环
道始终与配油壳的 A,孔相通；而通道 e,f则在截面 B-B处
始终与 B1孔相通。此外，这两组油路在 C-C截面处还分别
与互相隔开的 A2和 B2腔相通。因此，随着配油轴的转动，
两油腔 A2和 B2即可通过壳体上的通道，与各油缸轮流相
通 。
定量型连杆式液压马达
图 7-49
连杆式液压马达的工作原理
? 图 7— 50所示，当液压马达的偏心轮处在图示
位置时，如经 Al口输入压力油液，并使 B1口与
油箱相联，则压力油就要经 A2腔进入 1号和 2号
液压缸。这样，作用在两活塞上的油压 F1和
F2。,通过连杆的轴线，传递到偏心轮上，并
直指偏心轮的圆心 O1。 由于 O1与输出轴的中心
O之间具有偏心距，所以，由 F1,F2产生的合
力 F,就会对输出轴形成转矩，使其作逆时针
方向回转，而 4号和 5号液压缸中的油液则经 B2
腔和 Bl口排往油箱。
连杆式液压马达的工作原理
? 当进油缸的活塞在油压的推动下到达下止点时，由于配油轴的随同转动，进油缸开始与进油的 A
2腔错开，而将与 B
2腔接通，以准备排油，就像图中 3号液压缸所处的位置那样。而当活塞到达上止
点时，则该液压缸又会与排油腔错开，并将接通
进油腔，如图中 5号液压缸将到达的位置那样。所
以，一但当配油轴在进油压的推动下，开始转动，
就会造成各液压缸按顺序不断地进油和排油，因
而将使液压马达得以持续运转。
图 7-50 连杆式液压马达的工作原理
连杆式液压马达的工作原理（续 1）
? 显然，如果改变液压马达进排油的方向，那么，
液压马达在图示位置时，油液就要从召 1口经月。
腔进入 4号液压缸和 5号液压缸，而 1号液压缸和 2
号液压缸中的油液，则经 A2腔从 Al口排回油箱，
于是液压马达将反向回转。
? 液压马达在初次工作时，必须在壳体中注满油液，
而工作过程中漏人壳体中的油液，则经泄油管 26
引回油箱，以保证液压马达的润滑和冷却。
连杆式液压马达的工作原理（续 2）
?连杆式液压马达与五缸 (或七缸 )径向柱塞
泵一样，其瞬时流量是随输出轴的转角而
变的。由于瞬时流量不均，因而也就会使
它在进排油压差恒定时产生转矩脉动，在
转矩恒定时产生油压脉动；而当输人流量
恒定时，则产生脉动角速度。五缸连杆式液压马达，其转矩和转速的脉动率 (最大
和最小转矩或转速之差与其平均值之比 )
约为 7.5％。
连杆式液压马达的工作原理（续 2）
? 连杆式液压马达结构虽然简单，但工艺性较差(球铰副的加工及缸体流道的铸造和清理都较困
难 )；球铰以及连杆与偏心轮接触比压大，工作
时容易磨损和咬死，故需使用粘度较高的油液，
同时，转矩和转速的脉动率大，润滑油膜极易
遭到破坏，低速时还会产生“爬行现象” ——
即转速小角度地忽快地慢周期性变动的现象，其最低稳定转速一般是 5～ 10r／ min,此外，由
于摩擦面多，起动时间内润滑条件差，故起动
转矩小，起动效率 (起动扭矩／额定扭矩 )仅为 80
％～ 85％。
连杆式液压马达的工作原理（续 2）
?连杆式液压马达配油轴径向力不平衡的问
题，可以通过开设对称平衡油槽实现静压
平衡的办法来解决。另外，国外还推出了一种偏心距可变的连杆式变量液压马达。
2．五星轮式 (静力平衡式 )液压马达
? (1)结构和工作原理
? 图 7— 51为一双列的五星轮式液压马达。由图可
见，在这种液压马达中，连杆已由一个滑套在偏
心轮 10外面的五星轮 4所代替；而配油轴和输出轴
也已做成一体，成为曲轴 3；此外，从配油套 1引
入的油液，经曲轴的内部钻孔，还可穿过偏心轮
和五星轮 4，一直通人到空心柱塞 5中，因而也就
取消了壳体 2中的流道。
图 7— 51 五星轮式液压马达
五星轮式液压马达工作原理图
图 7-52
五星轮式液压马达的工作原理
?图 7— 52。当压力油从 A,口供入，经曲轴
的内部钻孔进入到偏心轮和五星轮之间的 α1
腔时,b 1腔将经 B 1 口与油箱相通。由于作
用在偏心轮上的油压，其合力通过偏心轮
的中心 O,因此，也就会对曲轴的中心 O形
成一顺时针方向的转矩，使曲轴按顺时针
方向回转。而滑套在偏心轮上的五星轮，
由于受柱塞底部端面的约束，则只能作平
面运动而不能转动。
五星轮式液压马达的工作原理
?随着输出轴的转动和五星轮的相应位移,1
号,2号和 5号液压缸的空间容积将增大，
于是压力油液也会从 α1腔经五星轮和柱塞中
的通道进入其间，与此同时,3号液压缸和
4号液压缸的容积则不断减小，其中的油液
将经 B2口不断排出。由图可见,5号缸柱塞
即将达到下止点，而该缸将由通进油腔转
为通排油腔。所以，只要对 A 1口始终供送
压力油液，并使召 B1一直与油箱相通，那
么，液压马达的曲轴也就会持续运转。
五星轮式液压马达的工作原理（续）
? 从图 7— 51中可以看到，在柱塞的底部还设有压力
环 8，它和五星轮的配合间隙较大，具有足够的浮
动余地，故可补偿缸体、柱塞和五星轮等的加工
误差，保证柱塞底部端面的密封。在压力环下面，
还装有尼龙挡圈和 O形密封圈，其最大压缩量是
由内套 7的高度确定，压力环由定位套 6固定，而
定套 6则用弹簧挡圈来固定。
(2)主要部件的静力平衡
? (2)主要部件的静力平衡
? 这种液压马达只要将压力环和五星轮的尺寸选择
得当；则柱塞、压力环和五星轮上承受的油压就
可基本实现静力平衡。
? 由图 7— 53可见，当压力环外径与柱塞外径相等时，
由于压力环内径到外径的压力分布将因漏泄而按
线性规律减小到零，所以，作用在柱塞顶面的压
紧力，比底面的撑开力略大，此不完全平衡的油
压力和弹簧力 (很小，用以保证起动时的密封 )一
起，使柱塞紧贴在压力环和密封圈上，从而既保
证了密封良好，又不致在相对滑动时产生严重磨
损。
(2)主要部件的静力平衡
但柱塞上下方的液压力在工作过程中并不能经
常保持同心，故将形成一侧倾力矩，使柱塞与
缸壁的磨损加剧，机械效率降低，甚至有使柱
塞和压力环脱开的危险，这是静力平衡式液压
马达的主要弱点之一。
? 压力环底部的液压力虽也略大于其项部的油压
作用力，但不存在侧倾力矩。
? 至于五星轮，只要宽度选取合适，就可使内圆
弧面上进油窗口的油压作用力等于压力环孔内
的油压作用力，以致完全处于静力平衡的“悬
浮”状态。
柱塞、压力环和五星轮的静力平衡
主要部件的静力平衡（续）
? 由于油压作用在液压缸和曲轴上的力是作用力与
反作用力的关系，是不能平衡的，因此，当采用
单列液压缸时，曲轴的轴承就会承受径向负荷。
而当采用双列结构时，由于两偏心轮的偏心方向
彼此相反，因而就可使径向负荷接近抵消，仅剩
下不太大的力矩。
? 此外，双列液压马达还可停止一列液压缸的进油，
并使相应的进排油口与油箱相通的办法，将每转
排量 q减半，从而达到轻载时转速提高一倍的目的。
静力平衡式液压马达的优缺点
? 静力平衡式液压马达因实现了油压的静力平衡，使主要滑动面间的摩擦力大为减少,故适用于高压，
而且工作可靠，寿命长，
? 同时，其转矩和转速的脉动率较小 (当采用五柱塞
时，脉动率约为 5％ )，也不存在油膜破坏的问题，
所以低速稳定性好，最低转速可达 5r／ min以下，
? 此外，这种液压马达工艺性好，并能做成壳转或
双输出轴的型式。凡此种种，都是它的优点。但
是五星轮运动时需要较大的空间，与连杆式液压
马达相比，其曲轴的偏心距不能太大，因此在每
转排量相同的条件下，其外形尺寸和重量较大，
这是其不足。
选择题
? 静力平衡式油马达柱塞易卡阻的原因是 。
? A 与缸套间的配合间隙小 B 承受侧倾力矩
? C,柱塞受热膨胀 D 工作压力高
? 五星轮式油马达结构上与连杆式的区别之一是 。
? A 无配油盘 B 无偏心轮 C 壳体无配油通道 D
无柱塞
? 下列油马达中, 配油轴与输出轴做成一体的是 。
? A 连杆式 B 五星轮式 C 内曲线式 D A+B
? 下列油马达中, 柱塞受弹簧力作用的是 油马达 。
? A 连杆式 B 五星轮式 C 内曲线式 D 轴向柱塞
式
7-3-1-3 内曲线式液压马达
? 是一种多作用的径向柱塞式液压马达
? 结构型式很多，但工作原理基本相同
? 图 7— 54即表示一种内曲线式马达的结构。
图 7— 54 内曲线式液压马达结构（ 1）
图 7— 54 内曲线式液压马达结构（ 2）
内曲线式液压马达的结构
? 输出轴与转子相连,由滚动轴承支承
? 转子中径向均布若干个液压缸
? 每缸配有柱塞，柱塞头顶在横梁上
? 横粱可在转子槽内横向滑动，横粱装有滚轮
? 滚轮可在定子内工作表面上滚动
? 定子内工作表面由几段均匀分布特定曲面组成，称为导轨
内曲线式液压马达的结构
? 转子套装在固定不动的配油轴上
? 配油轴圆周均布 2K个配油窗口
? 配油窗口彼此相间地分为数目相等的两组
? 每一对相邻的窗口都分属两组而彼此不通
? 总是相反地各自对应于导轨的升降段
? 工作时
? 每一配油窗口都可与转子液压缸底部油孔轮流相通
? 还经轴内的通道分别与外接油孔 A,B相联
内曲线式液压马达的结构
? 如将压力油从油孔 A通入
? 油液就会从配油窗口进入 1,2,6,7号液压缸
? 这些缸滚轮此时正处在各段导轨的同一侧曲面上 (称为工作段 )
? 通过柱塞作用在导轨曲面上的油压力 P,可分解为 N,T两个
分力
? 法向分力 N与导轨对滚轮的反作用力 N1平衡
? 切向分力 T使转子顺时针旋转，带动输出轴转动
内曲线式液压马达的结构
? 处在各段导轨曲面另一侧 (排油段 )的 3,4,8,9号液压缸，与排
油窗口相通而排油
? 排油压力一般要求保持 0.5～ 0.1MPa
? 使处在排油段上的滚轮不会与导轨相脱离
? 它将产生阻碍转动的转矩，但其值很小
? 只要对 A油口不断供压力油，同时使 B口排油
? 则液压马达就持续转动
内曲线式液压马达的结构
? 当改换油液的进排方向时
? 则导轨曲面工作段和排油段互相转换
? 使工作段切向分力 T的方向与上述相反
? 液压马达反转
? 为使液压缸在转过进、排油窗口之间的区间时避免产生困油现象
? 在相应的导轨曲面上有一小圆弧形的过渡段
? 在转过此过渡段时柱塞不会产生往复运动
表 7— 1配油轴和转子间的配合间隙
? 各配油口之间的密封间隔很短
? 该处的漏泄量为内曲线油马达总漏泄量的主要部分
? 因此，对配油轴和转子间的配合间隙也就提出了严格
的要求
配油轴直径 30-80 80-120 120-180
配合间隙 0.015-0.025 0.025-0.035 0.03-0.04
内曲线液压马达的转矩和转速
? 如将转子固定，而允许定子和配油轴转动
? 作用在定子上的力 N就会产生使定子旋转的转矩
? 从而构成一壳转式液压马达
? 只要选用合适的导轨曲线
? 可使液压马达的瞬时进油量保持不变
? 从而获得均匀的转矩和转速,和良好的低速稳定性
? 最低稳定转速可达 0.5r／ min左右
? 只要 K和 Z的最大公约数 m≥2
? 则全部柱塞就可均分为受力状态完全对称的 m组
? 使作用在定子，转子和配油轴上的径向力完全平衡
? 这对减少磨损，延长寿命及提高 ηm和 ηv有利
? 缺点,
? 对材料的要求较高，结构和制造工艺较复杂
内曲线式变量液压马达原理图
? 可通过改变柱塞有效作用次数或改变多列柱塞的工作列数来
改变每转排量 q,实现有级调速
? 上图表示改变柱塞有效作用次数的调速原理
? 该图是一个六作用、八柱塞、双速液压马达的展开图
内曲线式变量液压马达原理图
? 将进油窗口之一再等分为二，以构成 A,A’, B三组
? 各用一条通路接到配油轴外，然后由双速换向阀进行控制
? 当换向阀向左移动
? A组进油,A’组和 B组连通油箱
? 处在导轨 2,4,6段的液压缸进压力油
? 六作用变成了三作用，而每转排量 q也减少了一半
? 这种工况就属轻载高速工况
内曲线式变量液压马达原理图
? 将换向阀右移 (图示 )
? 则 A,A’两组进油,B组排油
? 无论液压缸转动到导轨的哪一段上均可进入压力油
? 作用次数和每转排量比前述情况增加一倍
? 从而使其转为重载低速工况
7-3-3 液压马达使用注意事项（ 1）
? 除液压油压力和工作转速不得超过规定值外，还应注意：
? 保证输出轴与被动机械的同心度，或采用挠性连接
? 轴上承受的径向负荷不能超过规定数值
? 某些油马达回油须具有足够的背压才能正常工作
? 例如内曲线液压马达约需 0.5～ lMPa的回油背压
? 以保证柱塞在排油段不致因惯性而脱离导轨
? 连杆式液压马达约需 0.01～ 0.02MPa的回油背压
? 以免活塞球铰间产生撞击
7-3-3 液压马达使用注意事项（ 2）
? 初次使用
? 壳体内应灌满工作油
? 壳体上的泄油管接口一般向上
? 保证马达壳体中的油液即使在停车后也不会漏
失
? 以便液压马达工作时能够得到润滑和冷却
? 壳体内油压应保持在 0.03～ 0.05MPa以下
? 不超过 0.1MPa
? 以保证轴封和其它部位密封可靠
? 为此，需将泄油管单独接回油箱
? 不与系统的回油管路联接
? 泄油管上也不宜加其它附件
7-3-3 液压马达使用注意事项（ 3）
? 可脱开液压马达泄油管测量工作时的漏泄量
? 检查液压马达是否内部摩损严重或有其它故障
? 连杆式液压马达 ην约为 96.8％
? 五星轮式和内曲线式 ην约为 95％
? 叶片式 ην约为 96％
? 上述漏泄量不包括液压马达内高、低压之间的直接内
漏
? 实际的 ην值要比按上述求出的 ην值低。
? 必须采取适当措施
? 防在机构起动或制动时产生剧烈的液压冲击而损坏元
件
7-3-3 液压马达使用注意事项（ 4）
?工作油应清洁，粘度应适当,工作油温不宜超
过 65℃,最高不超过 70～ 80℃
?在低温场合
?起动时应先作轻负荷运转
?待温度上升后再使之正常运转
?注意勿将热油突然供入冷态的液压马达中
?防发生配合面咬伤事故
