CN101666336B - 手动控制的单作用叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种手动控制的单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、叶片、预紧力调整螺钉、偏心调整螺钉、螺母、预紧弹簧、变量柱塞、楔形板等；其特征在于，一组转子的中心是固定的，定子的中心可处在转子中心的左侧或右侧，另一组转子和定子的中心是固定的且不重合，叶片沿转子径向安置，转子通过平键与旋转轴配合联接，一个定子的右表面与变量柱塞的左端接触，左表面与滑座的右端与接触，另一个定子的外表面与楔形板右侧面配合接触，配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上，旋转轴左右两端通过滑动轴承安装在左、右端盖上，左端盖、右端盖通过螺栓固定在壳体上。

Description

手动控制的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，具体地说是一种手动控制的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、性能可靠且平稳，应用于变压不频繁或野外作业的低压液压系统的手动控制的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：

一种手动控制的单作用叶片式液压变压器包括壳体、左端盖、旋转轴、配流盘、转子、定子、叶片、下压板、滚柱、上压板、上端盖、右端盖、左盖板、右盖板、预紧力调整螺钉、偏心调整螺钉、螺母、弹簧座、预紧弹簧、滑座、变量柱塞、楔形板等。一组转子的中心是固定的，定子的中心可处在转子中心的左侧或右侧，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，转子与旋转轴的左半轴通过平键配合联接，变量柱塞的左端与定子的右表面接触，变量柱塞的右端与偏心调整螺钉的左端头接触，变量柱塞安装在壳体中，偏心调整螺钉安装在右盖板中，并通过一个螺母紧固在右盖板上，右盖板通过螺栓安装在壳体上；滑座的右端与定子的左表面接触，滑座安装在壳体中，预紧弹簧的一端放入滑座中，预紧弹簧的另一端安置在弹簧座上，弹簧座与预紧力调整螺钉的右端头接触，预紧力调整螺钉安装在左盖板中，并通过另一个螺母紧固在左盖板上，左盖板通过螺栓安装在壳体上；转子的中心与定子的中心重合时预紧弹簧有一定大小的预紧力；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，配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上。另一组转子的中心与定子的中心都是固定的，转子的中心与定子的中心不重合，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，配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上，转子与旋转轴的右半轴通过平键配合联接。旋转轴的左、右两端通过滑动轴承安装在左端盖和右端盖上，右端盖、左端盖通过螺栓固定在壳体上。

本发明的手动控制的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，维护简便，性能可靠，动态响应快。

(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.壳体，2.左端盖，3.旋转轴，4、11.第一组配流盘，5.第一转子，6.第一定子，7.下压板，8.滚柱，9.上压板，10.上端盖，12、15.第二组配流盘，13.第二转子，14.第二定子，16.右端盖，17.左盖板，18.预紧力调整螺钉，26.偏心调整螺钉，19、25.螺母，20.弹簧座，21.预紧弹簧，22.滑座，23.第一组叶片，24.变量柱塞，27.右盖板，28.楔形板，29.第二组叶片

(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，本发明所述的手动控制的单作用叶片式液压变压器主要由壳体1、左端盖2、旋转轴3、第一组配流盘4、11和第一转子5、第一定子6、下压板7、滚柱8、上压板9、上端盖10、第二组配流盘12、15和第二转子13、第二定子14、右端盖16、左盖板17、预紧力调整螺钉18、偏心调整螺钉26和螺母19、25及弹簧座20、预紧弹簧21、滑座22、变量柱塞24、右盖板27、楔形板28、第一组叶片23、第二组叶片29等组成；第一转子5的中心是固定的，第一定子6的中心可向左或向右移动，第一定子6的中心可处在第一转子5中心的左侧或右侧，第一转子5的宽度比第一定子6的宽度稍小，第一转子5安装在第一定子6内，第一组叶片23的一端放入第一转子5的叶片槽内，另一端与第一定子6的内表面接触，第一组叶片23沿第一转子5径向安置(即安放角为零)，第一转子5与旋转轴3的左半轴通过平键配合联接，在恒压网络系统中高压油的作用下，第一转子5可带动旋转轴3旋转；变量柱塞24的左端与第一定子6的右表面接触，变量柱塞24的右端与偏心调整螺钉26的左端头接触，变量柱塞24安装在壳体1中，偏心调整螺钉26安装在右盖板27中，并通过螺母25紧固在右盖板27上，右盖板27通过螺栓安装在壳体1上，通过旋转偏心调整螺钉26可带动变量柱塞24左右移动，滑座22的右端与定子6的左表面接触，滑座22安装在壳体1中，预紧弹簧21的一端放入滑座22中，预紧弹簧21的另一端安置在弹簧座20上，弹簧座20与预紧力调整螺钉18的右端头接触，预紧力调整螺钉18安装在左盖板17中，并通过螺母19紧固在左盖板17上，左盖板17通过螺栓安装在壳体1上，通过旋转预紧力调整螺钉18可调整预紧弹簧21的预紧力，不工作时，第一转子5的中心与第一定子6的中心重合(此位置称为初始位置)，此时预紧弹簧21有一定大小的预紧力，工作时，顺时针或逆时针偏心调整螺钉26可带动变量柱塞24向左或向右移动，从而带动第一定子6向左或向右移动，改变第一转子5与第一定子6偏心距的大小和方向实现变量；上端盖10通过螺栓固定在壳体1上，上压板9通过螺栓联接在上端盖10上，下压板7与第一定子6的外表面配合接触，滚柱8安装在上压板9和下压板7之间，滚柱8与上压板9的下表面和下压板7的上表面配合接触，下压板7可随第一定子6左右移动，第一组配流盘4、11安装在旋转轴3上，并紧压在第一定子6的左右两个侧面上；第二转子13的中心与第二定子14的中心都是固定的，第二转子13的中心与第二定子14的中心不重合，有一定的偏心距，楔形板28左侧面与壳体1内表面配合接触，楔形板28右侧面与第二定子14外表面配合接触，第二转子13的宽度比第二定子14的宽度稍小，第二转子13安装在第二定子14内，第二组叶片29的一端放入第二转子13的叶片槽内，另一端与第二定子14的内表面接触，第二组叶片29沿第二转子13径向安置，第二组配流盘12、15安装在旋转轴3上，并紧压在第二定子14的左右两个侧面上，第二转子13与旋转轴3的右半轴通过平键配合联接，由旋转轴3带动第二转子13旋转，输出压力油；旋转轴3的左、右两端通过滑动轴承安装在左端盖2和右端盖16上，右端盖16、左端盖2通过螺栓固定在壳体1上。

由旋转轴3、第一转子5、第一定子6、第一组叶片23、左盖板17、右盖板27、预紧力调整螺钉18、偏心调整螺钉26、螺母19、25及弹簧座20、预紧弹簧21、滑座22、变量柱塞24、上端盖10、上压板9、下压板7、滚柱8和第一组配流盘4、11等组成变量部件30，由旋转轴3、楔形板28、第二转子13、第二定子14、第二组叶片29和第二组配流盘12、15等组成定量部件31；如图4所示，所述的手动控制的单作用叶片式液压变压器的变量部件30与单作用叶片式二次元件的结构、功能相似，变量部件30可以看作为一个单作用叶片式二次元件；所述的手动控制的单作用叶片式液压变压器的定量部件31与定量单作用叶片马达的结构、功能相似，定量部件31可以看作为一个定量单作用叶片马达；于是，所述的手动控制的单作用叶片式液压变压器可以看作是由二次元件和定量马达同轴刚性联接而成的，变量部件30的左上油口为手动控制的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端连接，定量部件31的右上油口为手动控制的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，变量部件30的下油口与定量部件31的下油口连接在一起，成为手动控制的单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5所示，在恒压网络压力p₁的作用下，变量部件30产生的主动转矩为：

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

定量部件31产生的阻力转矩为：

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

式中：V₁、V₂是变量部件30、定量部件31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。

忽略变量部件30与定量部件31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，因此所述的手动控制的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，由于定量部件31的排量V₂是一个固定值，所以工作中是通过调节变量部件30的排量V₁来满足负载变化的需要。

所述的手动控制的单作用叶片式液压变压器不工作时，变量部件30的第一转子5与定量部件31的第二转子13均静止不动，变量部件30的第一定子6处在初始位置，此时，第一转子5的中心与第一定子6的中心重合，偏心距为零，变量部件30的排量V₁为零，由公式(1)可知，变压比λ等于零。

所述的手动控制的单作用叶片式液压变压器工作时，为适应负载的变化，旋转偏心调整螺钉26，变量部件30的第一定子6可向左或向右移动，第一转子5与第一定子6的偏心距的大小和方向不断变化，变量部件30的排量V₁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。

所述的手动控制的单作用叶片式液压变压器的变量部件30的第一转子5与第一定子6的偏心距的大小和方向在工作时由变量柱塞24的位移决定，变量柱塞24的位移由偏心调整螺钉26控制，通过旋转偏心调整螺钉26，可调节变量柱塞24的位移(大小和方向)。

Claims (2)

1.一种手动控制的单作用叶片式液压变压器，包括壳体(1)、左端盖(2)、旋转轴(3)、第一组配流盘(4、11)、第一转子(5)、第一定子(6)、下压板(7)、滚柱(8)、上压板(9)、上端盖(10)、第二组配流盘(12、15)、第二转子(13)、第二定子(14)、右端盖(16)、左盖板(17)、预紧力调整螺钉(18)、偏心调整螺钉(26)、螺母(19、25)、弹簧座(20)、预紧弹簧(21)、滑座(22)、变量柱塞(24)、右盖板(27)、楔形板(28)、第一组叶片(23)、第二组叶片(29)；其特征在于，第一转子(5)的中心是固定的，第一定子(6)的中心可处在第一转子(5)中心的左侧或右侧，第一转子(5)的宽度比第一定子(6)的宽度稍小，第一转子(5)安装在第一定子(6)内，第一组叶片(23)的一端放入第一转子(5)的叶片槽内，第一组叶片(23)的另一端与第一定子(6)的内表面接触，第一组叶片(23)沿第一转子(5)径向安置，第一转子(5)与旋转轴(3)的左半轴通过平键配合联接，变量柱塞(24)的左端与第一定子(6)的右表面接触，变量柱塞(24)的右端与偏心调整螺钉(26)的左端头接触，变量柱塞(24)安装在壳体(1)中，偏心调整螺钉(26)安装在右盖板(27)中，并通过螺母(25)紧固在右盖板(27)上，右盖板(27)通过螺栓安装在壳体(1)上，滑座(22)的右端与第一定子(6)的左表面接触，滑座(22)安装在壳体(1)中，预紧弹簧(21)的一端放入滑座(22)中，预紧弹簧(21)的另一端安置在弹簧座(20)上，弹簧座(20)与预紧力调整螺钉(18)的右端头接触，预紧力调整螺钉(18)安装在左盖板(17)中，并通过螺母(19)紧固在左盖板(17)上，左盖板(17)通过螺栓安装在壳体(1)上，上端盖(10)通过螺栓固定在壳体(1)上，上压板(9)通过螺栓联接在上端盖(10)上，下压板(7)与第一定子(6)的外表面配合接触，滚柱(8)安装在上压板(9)和下压板(7)之间，滚柱(8)与上压板(9)的下表面和下压板(7)的上表面配合接触，第一组配流盘(4、11)安装在旋转轴(3)上，并紧压在第一定子(6)的左右两个侧面上；第二转子(13)的中心与第二定子(14)的中心都是固定的，第二转子(13)的中心与第二定子(14)的中心不重合，有一定的偏心距，楔形板(28)左侧面与壳体(1)内表面配合接触，楔形板(28)右侧面与第二定子(14)外表面配合接触，第二转子(13)的宽度比第二定子(14)的宽度稍小，第二转子(13)安装在第二定子(14)内，第二组叶片(29)的一端放入第二转子(13)的叶片槽内，第二组叶片(29)的另一端与第二定子(14)的内表面接触，第二组叶片(29)沿第二转子(13)径向安置，第二组配流盘(12、15)安装在旋转轴(3)上，并紧压在第二定子(14)的左右两个侧面上，第二转子(13)与旋转轴(3)的右半轴通过平键配合联接，旋转轴(3)的左、右两端通过滑动轴承安装在左端盖(2)和右端盖(16)上，右端盖(16)、左端盖(2)通过螺栓固定在壳体(1)上；旋转轴(3)的左半轴、第一组配流盘(4、11)、第一转子(5)、第一定子(6)、第一组叶片(23)、下压板(7)、滚柱(8)、上压板(9)、上端盖(10)、左盖板(17)、预紧力调整螺钉(18)、偏心调整螺钉(26)、螺母(19、25)、弹簧座(20)、预紧弹簧(21)、滑座(22)、变量柱塞(24)、右盖板(27)组成变量部件(30)，变量部件(30)的左上油口为手动控制的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端连接，旋转轴(3)的右半轴、第二组配流盘(12、15)、第二转子(13)、第二定子(14)、楔形板(28)、第二组叶片(29)组成定量部件(31)，定量部件(31)的右上油口为手动控制的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，沿着由液压变压器进油口(M)到出油口(N)的方向，变量部件(30)位于旋转轴(3)的左半轴上，定量部件(31)位于旋转轴(3)的右半轴上。

2.根据权利要求1所述的手动控制的单作用叶片式液压变压器，其特征在于，第一转子(5)的中心与第一定子(6)的中心重合时，预紧弹簧(21)有一定大小的预紧力。

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