CN101598144B - 电控双作用叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种电控双作用叶片式液压变压器包括壳体、旋转轴、左端盖、配流盘、定子、转子、右端盖、齿轮、叶片及电机等；其特征在于，转子和定子的中心是固定且重合的，叶片沿转子径向安置，一个转子通过花键与旋转轴的左半轴配合联接，另一个转子通过花键与旋转轴的右半轴配合联接，定子外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，定子与齿轮构成齿轮传动副，齿轮安装在电机的输出轴上，电机安装在壳体上，配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上，左端盖、右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、高压液压系统中。

Description

电控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，具体地说是一种电控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、低压液压系统的电控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：

一种电控双作用叶片式液压变压器包括壳体、旋转轴、左端盖、配流盘、定子、转子、右端盖、齿轮、叶片及电机等；转子和定子的中心是固定且重合的，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，一个转子通过花键与旋转轴的左半轴配合联接，另一个转子通过花键与旋转轴的右半轴配合联接，定子外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，定子与齿轮构成齿轮传动副，齿轮安装在电机的输出轴上，电机安装在壳体上，配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上，左端盖、右端盖通过螺栓固定在壳体上。

本发明的电控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，控制方便，易于实现精确控制，控制性能好。

(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是本发明的的C-C视图

图5是本发明的的D-D视图

图6是本发明的油口连接形式示意图

图7是本发明的变压原理示意图

图中：1.壳体，2.旋转轴，3.左端盖，4、7.第一组配流盘，5.第一定子，6.第一转子，8、11.第二组配流盘，9.第二定子，10.第二转子，12.右端盖，13.第一齿轮，14.第一组叶片，15.第二齿轮，16.第二组叶片，17.第一电机，18.第二电机

(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、4、5所示，本发明所述的电控双作用叶片式液压变压器主要由壳体1、旋转轴2、左端盖3、第一组配流盘4、7与第一定子5、第一转子6、第二组配流盘8、11和第二定子9、第二转子10、右端盖12、第一齿轮13、第一组叶片14、第二齿轮15、第二组叶片16、第一电机17、第二电机18等组成；第一转子6和第一定子5的中心是固定且重合的，第一转子6的宽度比第一定子5的宽度稍小，第一转子6安装在第一定子5内，第一组叶片14的一端放入第一转子6的叶片槽内，另一端与第一定子5的内表面接触，第一组叶片14沿第一转子6径向安置(即安放角为零)，第一转子6通过花键与旋转轴2的左半轴配合联接，在恒压网络系统中高压油的作用下，第一转子6可带动旋转轴2旋转；第一定子5外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，第一定子5与第一齿轮13构成齿轮传动副，在第一电机17的带动下第一定子5顺时针或逆时针旋转进行变量，第一齿轮13安装在第一电机17的输出轴上，第一电机17安装在壳体1上，第一组配流盘4、7安装在旋转轴2上，并紧压在第一定子5的左右两个侧面上；第二转子10和第二定子9的中心也是固定且重合的，第二转子10的宽度比第二定子9的宽度稍小，第二转子10安装在第二定子9内，第二组叶片16的一端放入第二转子10的叶片槽内，另一端与第二定子9的内表面接触，第二组叶片16沿第二转子10径向安置，第二定子9外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，第二定子9与第二齿轮15构成齿轮传动副，在第二电机18的带动下第二定子9顺时针或逆时针旋转进行变量，第二齿轮15安装在第二电机18的输出轴上，第二电机18安装在壳体1上，第二组配流盘8、11安装在旋转轴2上，并紧压在第二定子9的左右两个侧面上；第二转子10通过花键与旋转轴2的右半轴配合联接，由旋转轴2带动第二转子10旋转，输出压力油；左端盖3、右端盖12通过螺栓固定在壳体1上。

由旋转轴2、第一转子6、第一定子5、第一齿轮13、第一组叶片14、第一电机17、第一组配流盘4、7等可组成第一变量部件19，由旋转轴2、第二转子10、第二定子9、第二齿轮15、第二组叶片16、第二电机18、第二组配流盘8、11等可组成第二变量部件20。所述的电控双作用叶片式液压变压器的第一变量部件19、第二变量部件20与双作用叶片式二次元件的结构、功能相似，第一变量部件19、第二变量部件20可以看作为两个双作用叶片式二次元件；于是，所述的电控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，如图6所示，第一变量部件19的左上油口M为电控双作用叶片式液压变压器的进油口，进油口M与恒压网络系统的高压油路连接，第二变量部件20的右上油口N为电控双作用叶片式液压变压器的出油口，出油口N与负载端连接，进油口M与出油口N大小相同，第一变量部件19的下油口与第二变量部件20的下油口连接在一起，成为电控双作用叶片式液压变压器一个油口O，油口O与油箱连接，油口O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O大于进油口M与出油口N。

如图7所示，在恒压网络压力p₁的作用下，第一变量部件19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20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19、第二变量部件20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19与第二变量部件20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，因此所述的电控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19的排量V₁或第二变量部件20的排量V₂来满足负载变化的需要。

所述的电控双作用叶片式液压变压器不工作时，第一变量部件19的第一转子6与第二变量部件20的第二转子10均静止不动，第一变量部件19的第一定子5处在初始旋转位置(零点)，第二变量部件20的第二定子9可处在除零点外的任一位置，此时第一变量部件19的排量V₁为零，第二变量部件20的排量V₂不为零，由公式(1)可知，变压比λ等于零。

所述的电控双作用叶片式液压变压器工作时，为适应负载的变化，在电机的作用下，第一变量部件19的第一定子5或第二变量部件20的第二定子9分别或同时顺时针或逆时针旋转，随着第一定子5或第二定子9旋转角度的变化，第一变量部件19的排量V₁或第二变量部件20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。

所述的电控双作用叶片式液压变压器的第一变量部件19的第一定子5与第二变量部件20的第二定子9旋转角度的大小和方向由第一电机17与第二电机18(伺服电动机或步进电动机)输出轴的转角决定，工作中，由角位移传感器检测伺服电动机输出轴的转角，反馈给控制器，由控制器发出指令给伺服电动机，来控制第一定子5与第二定子9的旋转角度(大小和方向)，或由控制器控制发送给步进电动机的脉冲数，来控制第一定子5与第二定子9的旋转角度(大小和方向)。

Claims (1)

1.一种电控双作用叶片式液压变压器，包括壳体(1)、旋转轴(2)、左端盖(3)、第一组配流盘(4、7)、第一定子(5)、第一转子(6)、第二组配流盘(8、11)、第二定子(9)、第二转子(10)、右端盖(12)、第一齿轮(13)、第一组叶片(14)、第二齿轮(15)、第二组叶片(16)、第一电机(17)、第二电机(18)；其特征在于，第一转子(6)和第一定子(5)的中心是固定且重合的，第一转子(6)的宽度比第一定子(5)的宽度稍小，第一转子(6)安装在第一定子(5)内，第一组叶片(14)的一端放入第一转子(6)的叶片槽内，第一组叶片(14)的另一端与第一定子(5)的内表面接触，第一组叶片(14)沿第一转子(6)径向安置，第一转子(6)通过花键与旋转轴(2)的左半轴配合联接，第一定子(5)外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，第一定子(5)与第一齿轮(13)构成齿轮传动副，第一齿轮(13)安装在第一电机(17)的输出轴上，第一电机(17)安装在壳体(1)上，第一组配流盘(4、7)安装在旋转轴(2)上，并紧压在第一定子(5)的左右两个侧面上，第二转子(10)和第二定子(9)的中心也是固定且重合的，第二转子(10)的宽度比第二定子(9)的宽度稍小，第二转子(10)安装在第二定子(9)内，第二组叶片(16)的一端放入第二转子(10)的叶片槽内，第二组叶片(16)的另一端与第二定子(9)的内表面接触，第二组叶片(16)沿第二转子(10)径向安置，第二定子(9)外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，第二定子(9)与第二齿轮(15)构成齿轮传动副，第二齿轮(15)安装在第二电机(18)的输出轴上，第二电机(18)安装在壳体(1)上，第二组配流盘(8、11)安装在旋转轴(2)上，并紧压在第二定子(9)的左右两个侧面上；第二转子(10)通过花键与旋转轴(2)的右半轴配合联接，左端盖(3)、右端盖(12)通过螺栓固定在壳体(1)上；旋转轴(2)、左端盖(3)、第一组配流盘(4、7)、第一定子(5)、第一转子(6)、第一齿轮(13)、第一组叶片(14)、第一电机(17)组成第一变量部件(19)，第一变量部件(19)的左上油口为电控双作用叶片式液压变压器的进油口(M)，旋转轴(2)、第二组配流盘(8、11)、第二定子(9)、第二转子(10)、右端盖(12)、第二齿轮(15)、第二组叶片(16)、第二电机(18)组成第二变量部件(20)，第二变量部件(20)的右上油口为电控双作用叶片式液压变压器的出油口(N)，沿着由液压变压器进油口(M)到出油口(N)的方向，第一变量部件(19)位于旋转轴(2)的左半轴上，第二变量部件(20)位于旋转轴(2)的右半轴上。

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