CN101566178B - 液压缸控制的双作用叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种液压缸控制的双作用叶片式液压变压器包括两个变量部件、壳体、右端盖、左端盖，两个变量部件共用同一根旋转轴，一个变量部件的转子通过花键与旋转轴的左侧花键配合联接，另一个变量部件的转子通过花键与旋转轴的右侧花键配合联接，两个变量部件安装在同一个壳体内，右端盖、左端盖通过螺栓固定在壳体上。本发明的有益效果是能以无节流损失的方式将恒压网络系统压力调整为负载压力变化范围内的任一值，可应用于中高压、中压、中低压液压系统中，扩大了液压变压器的应用范围，丰富了液压变压器的品种，体积小、重量轻、转动惯量小，动态响应快，控制性能好。

Description

液压缸控制的双作用叶片式液压变压器

(一)技术领域

本发明涉及一种液压变压器，具体地说是一种液压缸控制的双作用叶片式液压变压器，属机械领域。

(二)背景技术

液压变压器是指在液压传动中实现压力转换的一种液压元件。液压变压器可以把给定压力下的输入液压能高效率地转换为另一种压力下的输出液压能，使用它可以实现多负载在恒压网络中互不相关的控制，还会使能量逆向流动，不仅可以无节流损失地驱动直线负载，而且还可以驱动旋转负载。

现有的液压变压器基本上都是柱塞式结构，其工作压力高，在20MPa以上，流量范围大，一般用于高压、大流量液压系统中，在中、低压液压系统中使用，效率很低，而且柱塞式液压变压器结构复杂、加工精度高，对油污染敏感，滤油精度要求高，价格较昂贵，因此使得液压变压器的应用范围受到了很大的限制。

(三)发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供了一种结构紧凑、流量均匀、噪声小、运转精度高且平稳，可应用于中高压、中压、中低压液压系统的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器，以丰富液压变压器的种类，扩大液压变压器的应用范围。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案：

一种液压缸控制的双作用叶片式液压变压器包括两个变量部件、壳体、右端盖、左端盖，两个变量部件共用同一根旋转轴，一个变量部件的转子通过花键与旋转轴的左侧花键配合联接，另一个变量部件的转子通过花键与旋转轴的右侧花键配合联接，两个变量部件安装在同一个壳体内，右端盖、左端盖通过螺栓固定在壳体上。

所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器，一个变量部件包括转子、定子、叶片、旋转轴、变量油缸和配流盘，转子的宽度比定子的宽度稍小，转子安装在定子内，叶片的一端放入转子的叶片槽内，另一端与定子的内表面接触；变量油缸包括变量杆、变量活塞、变量缸体，变量缸体通过螺栓固定在壳体上，变量杆的球形头端与变量活塞的凹型槽联接，变量杆的另一端固定在定子的长半径圆弧中心线处的外表面上，左、右配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的两个侧面上，变量活塞的凹型槽制作成圆弧型式。

所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器，另一个变量部件包括旋转轴、转子、定子、叶片、变量油缸和配流盘，转子的宽度比定子的宽度稍小，转子安装在定子内，叶片的一端放入转子的叶片槽内，另一端与定子的内表面接触；定子外圈以内圈长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮型式；变量油缸包括变量活塞、端盖、变量缸体，变量缸体是在变压器壳体上加工而成的，变量活塞作成齿条型式，齿条型式变量活塞与齿轮型式定子构成齿轮传动副；上、下端盖通过螺栓固定在变压器壳体上；左右配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的两个侧面上。

所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器，一个变量部件的上油口为液压缸控制的双作用叶片式液压变压器的进油口，进油口与恒压网络系统的高压端连接，另一个变量部件的上油口为液压缸控制的双作用叶片式液压变压器的出油口，出油口与负载端连接，两个变量部件的下油口连接在一起，成为液压缸控制的双作用叶片式液压变压器一个油口，该油口与油箱连接。

本发明的一种液压缸控制的双作用叶片式液压变压器与现有技术相比，所产生的有益效果是：

(1)本发明能以无节流损失的方式将恒压网络系统压力调整为负载压力变化范围内的任一值。

(2)本发明可应用于中高压、中压、中低压液压系统中，即7MPa以上，20MPa以下的液压系统中，扩大了液压变压器的应用范围，丰富了液压变压器的品种。

(3)本发明体积小、重量轻、转动惯量小，动态响应快，控制性能好。

(4)本发明可以向负载输出能量，也可以从负载向蓄能器回收能量。

(四)附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构简图

图2是本发明的的A-A视图

图3是本发明的的B-B视图

图4是本发明的油口连接形式示意图

图5是本发明的变压原理示意图

图中：1.第一变量部件，2.第二变量部件，3.壳体，4.右端盖，5.旋转轴，6.左端盖，7.第一转子，8.第一定子，9.第一组叶片，10.第一变量油缸，10-1.第一变量活塞，10-2.变量杆，10-3.变量缸体，11、12.第一组配流盘，13.第二变量油缸，13-1.第二变量活塞，13-2.端盖，14.第二转子，15.第二定子，16.第二组叶片，17、18.第二组配流盘

(五)具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作以下详细地说明。

如图1、2、3所示，本发明所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器主要由第一变量部件1、第二变量部件2、壳体3、右端盖4、左端盖6等组成，第一变量部件1与第二变量部件2共用同一根旋转轴5，第一变量部件1的第一转子7通过花键与旋转轴5的左侧花键配合联接，第二变量部件2的第二转子14通过花键与旋转轴5的右侧花键配合联接，第一变量部件1与第二变量部件2安装在同一个壳体3内，右端盖4、左端盖6通过螺栓固定在壳体3上。

第一变量部件1主要由旋转轴5、第一转子7、第一定子8、第一组叶片9、第一变量油缸10和第一组配流盘11、12等组成，第一转子7的宽度比第一定子8的宽度稍小，第一转子7安装在第一定子8内，第一组叶片9的一端放入第一转子7的叶片槽内，另一端与第一定子8的内表面接触，在恒压网络系统中高压油的作用下，第一转子7可带动旋转轴5旋转；第一变量油缸10由第一变量活塞10-1、变量杆10-2、变量缸体10-3等构成，变量缸体10-3通过螺栓固定在壳体3上，变量杆10-2的球形头端与第一变量活塞10-1的凹型槽联接，变量杆10-2的另一端固定在第一定子8的长半径圆弧中心线处或短半径圆弧中心线处，图2所示本实施例中，变量杆10-2的另一端固定在第一定子8长半径圆弧中心线处的外表面上，在第一变量油缸10的作用下第一变量部件1进行变量；第一组配流盘11、12安装在旋转轴5上，并紧压在第一定子8的左右两个侧面上；第一变量活塞10-1的凹型槽制作成圆弧型式。

第二变量部件2主要由旋转轴5、第二转子14、第二定子15、第二组叶片16、第二变量油缸13和第二组配流盘17、18等组成，第二转子14的宽度比第二定子15的宽度稍小，第二转子14安装在第二定子15内，第二组叶片16的一端放入第二转子14的叶片槽内，另一端与第二定子15的内表面接触，第二定子15外圈以内圈长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮型式；在旋转轴5的带动下第二转子14旋转，输出压力油；第二变量油缸13由第二变量活塞13-1、端盖13-2、变量缸体即变压器壳体3等构成，变量缸体是在变压器壳体3上加工而成的，第二变量活塞13-1作成齿条型式，齿条型式的第二变量活塞13-1与齿轮型式的第二定子15构成齿轮传动副，在第二变量油缸13的作用下第二变量部件2实现变量；上、下端盖13-2通过螺栓固定在壳体3上；第二组配流盘17、18安装在旋转轴5上，并紧压在第二定子15的左右两个侧面上。

如图4所示，所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器的第一变量部件1、第二变量部件2与双作用叶片式二次元件的结构、功能相似，第一变量部件1、第二变量部件2可以看作为两个双作用叶片式二次元件；于是，所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器可以看作是由两个二次元件同轴刚性联接而成的，第一变量部件1的上油口为液压缸控制的双作用叶片式液压变压器的进油口M，进油口M与恒压网络系统的高压端连接，第二变量部件2的上油口为液压缸控制的双作用叶片式液压变压器的出油口N，出油口N与负载端连接，第一变量部件1的下油口与第二变量部件2的下油口连接在一起，成为液压缸控制的双作用叶片式液压变压器一个油口O，油口O与油箱连接。

如图5所示，在恒压网络压力p₁的作用下，第一变量部件1产生的主动转矩为：

$T_1=\frac{V_1}{2\mathrm{\π}}(p_1-p_0)$

第二变量部件2产生的阻力转矩为：

$T_2=-\frac{V_2}{2\mathrm{\π}}(p_2-p_0)$

式中：V₁、V₂是第一变量部件1、第二变量部件2的排量，p₁、p₂是液压变压器进、出油口处的压力，p₀是油箱处的压力，通常p₀＝0。

忽略第一变量部件1与第二变量部件2之间的摩擦阻力矩，当T₁+T₂＝0时，液压变压器处于平衡状态，此时液压变压器进、出油口之间的压力比为：

$\mathrm{\λ}=\frac{p_2}{p_1}=\frac{V_1}{V_2}---\left(1\right)$

式中：λ为变压比。

由以上推导可以看出，变压比是液压变压器进、出口压力的比值，它也等于相应排量的反比。这里压力p₁是恒压网络的压力，它为定值，而压力p₂取决定于负载，因此所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器的变压实质上是调节排量V₁/V₂的值，工作中可分别或同时调节第一变量部件1的排量V₁或第二变量部件2的排量V₂来满足负载变化的需要。

所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器不工作时，第一变量部件1的第一转子7与第二变量部件2的第二转子14均静止不动，第一变量部件1的第一定子8处在初始旋转位置(零点)，第二变量部件2的第二定子15可处在除零点外的任一位置，此时第一变量部件1的排量V₁为零，第二变量部件2的排量V₂不为零，由公式(1)可知，变压比λ等于零。

所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器工作时，为适应负载的变化，在第一变量油缸10和第二变量油缸13的作用下，第一变量部件1的第一定子8或第二变量部件2的第二定子15分别或同时顺时针或逆时针旋转，随着第一定子8、第二定子15旋转角度的变化，第一变量部件1的排量V₁或第二变量部件2的排量V₂分别或同时不断变化，由公式(1)可知，变压比λ就随之改变，实现变压，满足负载变化的需要。

所述的液压缸控制的双作用叶片式液压变压器的第一变量部件1的第一定子8与第二变量部件2的第二定子15旋转角度的大小和方向由第一变量活塞10-1与第二变量活塞13-1的位移决定，第一变量活塞10-1与第二变量活塞13-1的位移可由电液伺服(比例)阀和位置传感器控制。工作中，由位置传感器检测第一变量活塞10-1与第二变量活塞13-1的位移，反馈给控制器，由控制器发出指令给电液伺服(比例)阀，调节第一变量活塞10-1与第二变量活塞13-1的位移(大小和方向)。

Claims (1)

1.一种液压缸控制的双作用叶片式液压变压器，包括：第一变量部件(1)、第二变量部件(2)、壳体(3)、右端盖(4)、左端盖(6)；其特征在于，第一变量部件(1)包括第一转子(7)、第一定子(8)、第一组叶片(9)、旋转轴(5)、第一变量油缸(10)和第一组配流盘(11、12)，第一转子(7)的宽度比第一定子(8)的宽度稍小，第一转子(7)安装在第一定子(8)内，第一组叶片(9)的一端放入第一转子(7)的叶片槽内，第一组叶片(9)的另一端与第一定子(8)的内表面接触，第一变量油缸(10)包括第一变量活塞(10-1)、变量杆(10-2)、变量缸体(10-3)，变量缸体(10-3)通过螺栓固定在壳体(3)上，变量杆(10-2)的球形头端与第一变量活塞(10-1)的凹型槽联接，变量杆(10-2)的另一端固定在第一定子(8)的半径圆弧中心线处的外表面上，第一组配流盘(11、12)安装在旋转轴(5)上，并紧压在第一定子(8)的左右两个侧面上，第一变量活塞(10-1)的凹型槽制作成圆弧形状，第二变量部件(2)包括旋转轴(5)、第二转子(14)、第二定子(15)、第二组叶片(16)、第二变量油缸(13)和第二组配流盘(17、18)，第二转子(14)的宽度比第二定子(15)的宽度稍小，第二转子(14)安装在第二定子(15)内，第二组叶片(16)的一端放入第二转子(14)的叶片槽内，第二组叶片(16)的另一端与第二定子(15)的内表面接触，第二定子(15)外圈以内圈长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮型式，第二变量油缸(13)包括第二变量活塞(13-1)、端盖(13-2)、壳体(3)，第二变量活塞(13-1)作成齿条型式，齿条型式的第二变量活塞(13-1)与齿轮型式的第二定子(15)构成齿轮传动副；上、下端盖(13-2)通过螺栓固定在壳体(3)上，第二组配流盘(17、18)安装在旋转轴(5)上，并紧压在第二定子(15)的左右两个侧面上，第一变量部件(1)与第二变量部件(2)共用同一根旋转轴(5)，第一变量部件(1)的第一转子(7)通过花键与旋转轴(5)的左侧花键配合联接，第二变量部件(2)的第二转子(14)通过花键与旋转轴(5)的右侧花键配合联接，第一变量部件(1)与第二变量部件(2)安装在同一个壳体(3)内，右端盖(4)、左端盖(6)通过螺栓固定在壳体(3)上。 

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