CN101696703B - 手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种手动控制的双变量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、叶片、下端盖、变量柱塞、螺杆、套筒、上端盖、手轮等；其特征在于，两组转子和定子的中心都是固定且重合的，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，转子通过花键与旋转轴的左、右半轴配合联接，定子的外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮型式；两个变量柱塞的一个侧面加工成齿条型式，与齿轮式定子构成齿轮传动幅，变量柱塞的另一个侧面加工有凹槽，变量柱塞与螺杆构成传动幅；配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上。

Description

手动控制的双变量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，具体地说是一种手动控制的双变量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、中低压液压系统的手动控制的双变量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：

一种手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器主要由壳体、旋转轴、左端盖、配流盘、定子、转子、右端盖、叶片、下端盖、变量柱塞、螺杆、套筒、上端盖、手轮等组成；两组转子和定子的中心都是固定且重合的，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，转子通过花键与旋转轴的左、右半轴配合联接，定子的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；两个变量机构的结构相同，变量机构主要由下端盖、变量柱塞、螺杆、导向块、套筒、上端盖、螺母、手轮等构成，两个变量柱塞安装在变压器壳体内，变量柱塞的一个侧面加工成齿条型式，另一个侧面加工有凹槽，其上装有导向块，变量柱塞的上端部加工有内螺纹，螺杆的下端加工为外螺纹，与变量柱塞构成传动副，螺杆上装有套筒，套筒装在变压器壳体内，套筒的上端面与螺杆凸肩的下表面配合接触，螺杆凸肩的上表面与安装在其上的上端盖配合接触，螺杆上端固定有手轮，螺杆可通过螺母锁紧在上端盖上，齿条型式变量柱塞与齿轮式定子构成齿轮传动副，下端盖、上端盖通过螺栓固定在壳体上；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。

本发明的手动控制的双变量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，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.旋转轴，3.左端盖，4.第一配流盘，5.第一定子，6.第一转子，7.第二配流盘，8.第三配流盘，9.第二定子，10.第二转子，11.第四配流盘，12.右端盖，13.第一组叶片，14.第一手轮，15.第一螺母，16.第一上端盖，17.第一套筒，18.第一导向块，19.第一螺杆，20.第一变量柱塞，21.第一下端盖，30.第二组叶片，29.第二手轮，28.第二螺母，27.第二上端盖，26.第二套筒，25.第二导向块，24.第二螺杆，23.第二变量柱塞，22.第二下端盖

(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双变量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、第一配流盘4、第一定子5、第一转子6、第二配流盘7、第三配流盘8、第二定子9、第二转子10、第四配流盘11、右端盖12、第一下端盖21、第一变量柱塞20、第一螺杆19、第一导向块18、第一套筒17、第一上端盖16、第一螺母15、第一手轮14、第一组叶片13、第二下端盖22、第二变量柱塞23、第二螺杆24、第二导向块25、第二套筒26、第二上端盖27、第二螺母28、第二手轮29、第二组叶片30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13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13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外圈以内圈长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮型式；由第一下端盖21、第一变量柱塞20、第一螺杆19、第一导向块18、第一套筒17、第一上端盖16、第一螺母15、第一手轮14等构成一个变量机构，第一变量柱塞20安装在变压器壳体1内，第一变量柱塞20的一个侧面加工成齿条型式，另一个侧面加工有凹槽，其上装有第一导向块18，第一导向块18可在变压器壳体1加工的导向槽中滑动，起导向和防止第一变量柱塞20转动的作用，第一变量柱塞20的上端部加工有内螺纹，第一螺杆19的下端加工为外螺纹，与第一变量柱塞20构成传动副，第一螺杆19上装有第一套筒17，第一套筒17装在变压器壳体1内，第一套筒17的上端面与第一螺杆19凸肩的下表面配合接触，第一螺杆19凸肩的上表面与安装在其上的第一上端盖16配合接触，第一螺杆19只能转动而不上下移动，第一螺杆19上端固定有第一手轮14，顺时针、逆时针旋转第一手轮14通过第一螺杆19带动第一变量柱塞20上、下移动，齿条型式的第一变量柱塞20与齿轮型式的第一定子5构成齿轮传动副，第一定子5在第一变量柱塞20的作用下可绕中心旋转实现变量，不变量时，由第一螺母15将第一螺杆19锁紧在第一上端盖16上，第一下端盖21、第一上端盖16通过螺栓固定在壳体1上；第一配流盘4、第二配流盘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30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30沿第二转子10径向安置，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；第二定子9外圈以内圈长半径圆弧中心为中心150°范围内也作成齿轮型式；由第二下端盖22、第二变量柱塞23、第二螺杆24、第二导向块25、第二套筒26、第二上端盖27、第二螺母28、第二手轮29等构成另一个变量机构，第二变量柱塞23安装在变压器壳体1内，第二变量柱塞23的一个侧面加工成齿条型式，另一个侧面加工有凹槽，其上装有第二导向块25，第二导向块25可在变压器壳体1加工的导向槽中滑动，起导向和防止第二变量柱塞23转动的作用，第二变量柱塞23的上端部加工有内螺纹，第二螺杆24的下端加工为外螺纹，与第二变量柱塞23构成传动副，第二螺杆24上装有第二套筒26，第二套筒26装在变压器壳体1内，第二套筒26的上端面与第二螺杆24凸肩的下表面配合接触，第二螺杆24凸肩的上表面与安装在其上的第二上端盖27配合接触，第二螺杆24只能转动而不上下移动，第二螺杆24上端固定有第二手轮29，顺时针、逆时针旋转第二手轮29通过第二螺杆24带动第二变量柱塞23上、下移动，齿条型式的第二变量柱塞23与齿轮型式的第二定子9构成齿轮传动副，第二定子9在第二变量柱塞23的作用下可绕中心旋转实现变量，不变量时，由第二螺母28将第二螺杆24锁紧在第二上端盖27上，第二下端盖22、第二上端盖27通过螺栓固定在壳体1上；第三配流盘8、第四配流盘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；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、第一下端盖21、第一变量柱塞20、第一螺杆19、第一导向块18、第一套筒17、第一上端盖16、第一螺母15、第一手轮14、第一组叶片13、第一配流盘4、第二配流盘7等可组成变量部件31，由旋转轴2、第二转子10、第二定子9、第二下端盖22、第二变量柱塞23、第二螺杆24、第二导向块25、第二套筒26、第二上端盖27、第二螺母28、第二手轮29、第二组叶片30、第三配流盘8、第四配流盘11等可组成变量部件32。所述的手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器的变量部件31、32与双作用叶片式二次元件的结构、功能相似，变量部件31、32可以看作双作用叶片式二次元件；于是，所述的手动控制的双变量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4所示，变量部件31的左上油口M为手动控制的双变量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，变量部件32的右上油口N为手动控制的双变量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，变量部件31的下油口与变量部件32的下油口连接在一起，成为手动控制的双变量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5所示，在恒压网络压力p₁的作用下，变量部件31产生的主动转矩为：

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

变量部件32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31、变量部件32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31与变量部件32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双变量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，所以工作中可分别或同时调节变量部件31的排量V₁或变量部件32的排量V₂来满足负载变化的需要。

所述的手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器不工作时，变量部件31的第一转子6与变量部件32的第二转子10均静止不动，变量部件31的的第一定子5处在初始旋转位置，此时变量部件31的排量V₁为零，变量部件32的第二定子9可处在除零点外的任一位置，变量部件32的排量V₂不为零，由公式(1)可知，变压比λ等于零。

所述的手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器工作时，为适应负载的变化，旋转第一手轮14、第二手轮29，变量部件31的第一定子5或变量部件32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，变量部件31的排量V₁或变量部件32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。

所述的手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器的变量部件31的第一定子5与变量部件32的第二定子9旋转角度的大小和方向由第一变量柱塞20与第二变量柱塞23的位移决定，第一变量柱塞20、第二变量柱塞23的位移由第一手轮14、第二手轮29的转角控制，通过旋转第一手轮14、第二手轮29可调节第一变量柱塞20、第二变量柱塞23的位移(大小和方向)。

Claims (2)

1.一种手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器，包括：壳体(1)、旋转轴(2)、左端盖(3)、第一配流盘(4)、第一定子(5)、第一转子(6)、第二配流盘(7)、第三配流盘(8)、第二定子(9)、第二转子(10)、第四配流盘(11)、右端盖(12)、第一组叶片(13)、第一手轮(14)、第一螺母(15)、第一上端盖(16)、第一套筒(17)、第一导向块(18)、第一螺杆(19)、第一变量柱塞(20)、第一下端盖(21)、第二组叶片(30)、第二手轮(29)、第二螺母(28)、第二上端盖(27)、第二套筒(26)、第二导向块(25)、第二螺杆(24)、第二变量柱塞(23)、第二下端盖(22)；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(13)的一端放入第一转子(6)的叶片槽内，第一组叶片(13)的另一端与第一定子(5)的内表面接触，第一组叶片(13)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)外圈以内圈长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮型式，第一变量柱塞(20)安装在变压器壳体(1)内，第一变量柱塞(20)的一个侧面加工成齿条型式，第一变量柱塞(20)与齿轮型式的第一定子(5)构成齿轮传动副，第一变量柱塞(20)的另一个侧面加工有凹槽，第一变量柱塞(20)的凹槽上装有第一导向块(18)，第一变量柱塞(20)的上端部加工为内螺纹，第一螺杆(19)的下端加工为外螺纹，第一螺杆(19)与第一变量柱塞(20)构成传动副，第一螺杆(19)上装有第一套筒(17)，第一套筒(17)安装在变压器壳体(1)内，第一套筒(17)的上端面与第一螺杆(19)凸肩的下表面配合接触，第一螺杆(19)凸肩的上表面与安装在第一螺杆(19)上的第一上端盖(16)配合接触，第一螺杆(19)上端固定有第一手轮(14)，第一螺杆(19)通过第一螺母(15)锁紧在第一上端盖(16)上，第一下端盖(21)、第一上端盖(16)通过螺栓固定在壳体(1)上，第一配流盘(4)、第二配流盘(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(30)的一端放入第二转子(10)的叶片槽内，第二组叶片(30)的另一端与第二定子(9)的内表面接触，第二组叶片(30)沿第二转子(10)径向安置，第二转子(10)通过花键与旋转轴(2)的右半轴配合联接，第二定子(9)外圈以内圈长半径圆弧中心为中心150°范围内也作成齿轮型式，第二变量柱塞(23)安装在变压器壳体(1)内，第二变量柱塞(23)的一个侧面加工成齿条型式，齿条型式的第二变量柱塞(23)与齿轮型式的第二定子(9)构成齿轮传动副，第二变量柱塞(23)的另一个侧面加工有凹槽，第二变量柱塞(23)的凹槽上装有第二导向块(25)，第二变量柱塞(23)的上端部加工有内螺纹，第二螺杆(24)的下端加工为外螺纹，第二螺杆(24)与第二变量柱塞(23)构成传动副，第二螺杆(24)上装有第二套筒(26)，第二套筒(26)装在变压器壳体(1)内，第二套筒(26)的上端面与第二螺杆(24)凸肩的下表面配合接触，第二螺杆(24)凸肩的上表面与安装在第二螺杆(24)上的第二上端盖(27)配合接触，第二螺杆(24)上端固定有第二手轮(29)，第二螺杆(24)可通过第二螺母(28)锁紧在第二上端盖(27)上，第二下端盖(22)、第二上端盖(27)通过螺栓固定在壳体(1)上，第三配流盘(8)、第四配流盘(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，左端盖(3)、右端盖(12)通过螺栓固定在壳体(1)上。

2.根据权利要求1所述的手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器，其特征在于，左上油口(M)为手动控制的双变量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，右上油口(N)为手动控制的双变量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，下油口为手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器一个与油箱连接的油口(O)，且该下油口大于进油口(M)与出油口(N)。

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