CN101598143B - 一种单作用叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种单作用叶片式液压变压器包括单作用定量部件、单作用变量部件、壳体、右端盖、旋转轴、左端盖等，其特征在于，单作用定量部件与单作用变量部件共用同一根旋转轴，旋转轴左右两端通过滑动轴承安装在左、右端盖上，单作用定量部件的转子与旋转轴的左半轴通过平键配合联接，单作用变量部件的转子与旋转轴的右半轴通过平键配合联接，单作用定量部件与单作用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，可应用于低压液压系统中，以扩大液压变压器的应用范围，丰富液压变压器的品种，转动惯量小，动态响应快，控制性能好。

Description

一种单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，具体地说是一种单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，可应用于低压液压系统的一种单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：

一种单作用叶片式液压变压器包括单作用定量部件、单作用变量部件、壳体、右端盖、旋转轴、左端盖等；单作用定量部件与单作用变量部件共用同一根旋转轴，旋转轴左右两端通过滑动轴承安装在左、右端盖上，单作用定量部件的转子与旋转轴的左半轴通过平键配合联接，单作用变量部件的转子与旋转轴的右半轴通过平键配合联接，单作用定量部件与单作用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。

所述的一种单作用叶片式液压变压器，单作用定量部件包括楔形板、转子、定子、叶片和配流盘等；转子的中心与定子的中心都是固定的，转子中心与定子中心不重合，有一定的偏心距；楔形板左侧面与壳体内表面配合接触，楔形板右侧面与定子的外表面配合接触；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，叶片沿转子径向安置；左、右配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的两个侧面上。

所述的一种单作用叶片式液压变压器，单作用变量部件包括转子、定子、叶片、旋转轴、变量活塞、变量油缸端盖、上端盖、上压板、下压板、滚柱和配流盘等；转子的中心是固定的，定子的中心可左右移动；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，叶片沿转子径向安置；变量活塞的活塞杆右端头与定子的外表面固定在一起，变量活塞的壳体是在液压变压器的壳体上加工制成的，变量活塞、变量油缸端盖和壳体构成变量油缸，变量油缸端盖通过螺栓固定在壳体上；上端盖通过螺栓固定在壳体上，上压板通过螺栓联接在上端盖上，下压板与定子的外表面配合接触，滚柱安装在上压板和下压板之间，滚柱与上压板的下表面和下压板的上表面配合接触；左、右配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的两个侧面上。

本发明的一种单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)本发明可应用于低压液压系统中，即7MPa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.单作用定量部件，2.单作用变量部件，3.壳体，4.右端盖，5.旋转轴，6.左端盖，7.楔形板，8.第一转子，9.第一组叶片，10.第一定子，11、12.第一组配流盘，13.变量活塞，14.变量油缸端盖，15.第二定子，16.第二转子，17.第二组叶片，18.上端盖，19.上压板，20.滚柱，21.下压板，22、23.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，本发明所述的一种单作用叶片式液压变压器主要由单作用定量部件1、单作用变量部件2、壳体3、右端盖4、旋转轴5、左端盖6等组成；单作用定量部件1与单作用变量部件2共用同一根旋转轴5，旋转轴5左右两端通过滑动轴承安装在左端盖6、右端盖4上，单作用定量部件1的第一转子8与旋转轴5的左半轴通过平键配合联接，单作用变量部件2的第二转子16与旋转轴5的右半轴通过平键配合联接，单作用定量部件1与单作用变量部件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。

单作用定量部件1主要由旋转轴5、楔形板7、第一转子8、第一定子10、第一组叶片9和第一组配流盘11、12等组成；第一转子8的中心与第一定子10的中心都是固定的，第一转子8的中心与第一定子10的中心不重合，有一定的偏心距；楔形板7左侧面与壳体3内表面配合接触，楔形板7右侧面与第一定子10外表面配合接触；第一转子8的宽度比第一定子10的宽度稍小，第一转子8安装在第一定子10内，第一组叶片9的一端放入第一转子8的叶片槽内，另一端与第一定子10的内表面接触，第一组叶片9沿第一转子8径向安置(即安放角为零)；在恒压网络系统中高压油的作用下，第一转子8可带动旋转轴5旋转；第一组配流盘11、12安装在旋转轴5上，并紧压在第一定子10的左右两个侧面上。

单作用变量部件2主要由旋转轴5、第二转子16、第二定子15、第二组叶片17、变量活塞13、变量油缸端盖14、上端盖18、上压板19、下压板21、滚柱20和第二组配流盘22、23等组成，第二转子16的中心是固定的，第二定子15的中心可左右移动；第二转子16的宽度比第二定子15的宽度稍小，第二转子16安装在第二定子15内，第二组叶片17的一端放入第二转子16的叶片槽内，另一端与第二定子15的内表面接触，第二组叶片17沿第二转子16径向安置；变量活塞13的活塞杆右端头与第二定子15的外表面固定在一起，变量活塞13的壳体是在壳体3上加工制成的，变量活塞13、变量油缸端盖14和壳体3构成变量油缸，变量油缸端盖13通过螺栓固定在壳体3上，变量活塞13的活塞杆可推动第二定子15左右移动，改变第二转子16与第二定子15的偏心距的大小和方向，从而使单作用变量部件2实现变量；上端盖18通过螺栓固定在壳体3上，上压板19通过螺栓联接在上端盖18上，下压板21与第二定子15的外表面配合接触，滚柱20安装在上压板19和下压板21之间，滚柱20与上压板19的下表面和下压板21的上表面配合接触，下压板21可随第二定子15左右移动；第二组配流盘22、23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；由旋转轴5带动第二转子16旋转，输出压力油。

如图4所示，所述的一种单作用叶片式液压变压器的单作用定量部件1与定量单作用叶片马达的结构、功能相似，可以看作为一个定量单作用叶片马达；所述的一种单作用叶片式液压变压器的单作用变量部件2与单作用叶片式二次元件的结构、功能相似，单作用变量部件2可以看作为一个单作用叶片式二次元件；于是，所述的一种单作用叶片式液压变压器可以看作是由定量马达和二次元件同轴刚性联接而成的，单作用定量部件1的上油口为一种单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油路连接，单作用变量部件2的上油口为一种单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，进油口M与出油口N大小相同，单作用定量部件1的下油口与单作用变量部件2的下油口连接在一起，成为一种单作用叶片式液压变压器一个油口0，油口0与油箱连接，油口0一方面向液压变压器补充油液，另一方面将多余的油液和液压变压器内泄漏产生的油液流回油箱，油口0大于进油口M与出油口N。

如图5所示，在恒压网络压力p₁的作用下，单作用定量部件1产生的主动转矩为：

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

单作用变量部件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是单作用定量部件1、单作用变量部件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。

忽略单作用定量部件1与单作用变量部件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，因此所述的一种单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，由于单作用定量部件1的排量V₁是一个固定值，所以工作中是通过调节单作用变量部件2的排量V₂来满足负载变化的需要。

所述的一种单作用叶片式液压变压器不工作时，单作用定量部件1的第一转子8与单作用变量部件2的第二转子16均静止不动，变压器输出流量为零，单作用变量部件2的的第二定子15可处在除初始位置(即零点，此时，第二转子16的中心与第二定子15的中心重合，偏心距为零)外的任一位置。

所述的一种单作用叶片式液压变压器工作时，为适应负载的变化，在变量油缸的作用下，单作用变量部件2的第二定子15向左或向右移动，第二转子16与第二定子15的偏心距的大小和方向不断变化，单作用变量部件2的排量V₂也不断变化，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。

所述的一种单作用叶片式液压变压器的单作用变量部件2的第二转子16与第二定子15的偏心距的大小和方向由变量活塞13的位移决定，变量活塞13的位移可由电液伺服(比例)阀和位置传感器控制。工作中，由位置传感器检测变量活塞13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，调节变量活塞13的位移(大小和方向)。

Claims (3)

1.一种单作用叶片式液压变压器，包括：单作用定量部件(1)、单作用变量部件(2)、壳体(3)、右端盖(4)、旋转轴(5)、左端盖(6)；其特征在于，单作用定量部件(1)包括旋转轴(5)、楔形板(7)、第一转子(8)、第一定子(10)、第一组叶片(9)和第一组配流盘(11、12)，第一转子(8)的中心与第一定子(10)的中心都是固定的，第一转子(8)的中心与第一定子(10)的中心不重合，有一定的偏心距，楔形板(7)左侧面与壳体(3)内表面配合接触，楔形板(7)右侧面与第一定子(10)的外表面配合接触，第一转子(8)的宽度也比第一定子(10)的宽度稍小，第一转子(8)安装在第一定子(10)内，第一组叶片(9)的一端放入第一转子(8)的叶片槽内，第一组叶片(9)的另一端与第一定子(10)的内表面接触，第一组配流盘(11、12)安装在旋转轴(5)上，并紧压在第一定子(10)的左右两个侧面上，单作用变量部件(2)包括旋转轴(5)、第二转子(16)、第二定子(15)、第二组叶片(17)、变量活塞(13)、变量油缸端盖(14)、上端盖(18)、上压板(19)、下压板(21)、滚柱(20)和第二组配流盘(22、23)，第二转子(16)的中心是固定的，第二定子(15)的中心可左右移动，第二转子(16)的宽度比第二定子(15)的宽度稍小，第二转子(16)安装在第二定子(15)内，第二组叶片(17)的一端放入第二转子(16)的叶片槽内，第二组叶片(17)的另一端与第二定子(15)的内表面接触，变量活塞(13)的活塞杆右端头与第二定子(15)的外表面固定在一起，变量活塞(13)的壳体是在壳体(3)上加工制成的，变量油缸端盖(14)通过螺栓固定在壳体(3)上，上端盖(18)通过螺栓固定在壳体(3)上，上压板(19)通过螺栓联接在上端盖(18)上，下压板(21)与第二定子(15)的外表面配合接触，滚柱(20)安装在上压板(19)和下压板(21)之间，滚柱(20)与上压板(19)的下表面和下压板(21)的上表面配合接触，第二组配流盘(22、23)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，单作用定量部件(1)与单作用变量部件(2)共用同一根旋转轴(5)，旋转轴(5)左右两端通过滑动轴承安装在左端盖(6)、右端盖(4)上，单作用定量部件(1)的第一转子(8)与旋转轴(5)的左半轴通过平键配合联接，单作用变量部件(2)的第二转子(16)与旋转轴(5)的右半轴通过平键配合联接，单作用定量部件(1)与单作用变量部件(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。

2.根据权利要求1所述的一种单作用叶片式液压变压器，其特征在于，第一组叶片(9)沿第一转子(8)径向安置。

3.根据权利要求1所述的一种单作用叶片式液压变压器，其特征在于，第二组叶片(17)沿第二转子(16)径向安置。

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