CN101696704B - 一种手动控制的叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种手动控制的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、变量柱塞、偏心调整螺钉、滑座、预紧力调整螺钉等；其特征在于，一组转子和定子的中心是固定且重合的，另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，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联接，另一个转子通过平键与旋转轴的右半轴联接，变量柱塞左端与一个定子的右表面接触，变量柱塞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，配流盘安装在旋转轴上，紧压在定子的左右两个侧面上，旋转轴的左端安装在左侧配流盘上，旋转轴的右端安装在右端盖上，上端盖、左端盖、右端盖通过螺栓固定在壳体上。

Description

一种手动控制的叶片式液压变压器

(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，一端可用于中高压、中压、中低压液压系统，另一端可用于低压液压系统的一种手动控制的叶片式液压变压器，以解决负载端压力比供油恒压网络系统压力小得多的问题，提高了液压系统的工作效率，从而扩大了液压变压器的应用范围，丰富了液压变压器的种类。

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、上端盖、上压板、滚柱、下压板、左盖板、偏心调整螺钉、滑座、预紧弹簧、弹簧座、预紧力调整螺钉、右盖板等组成；一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半轴配合联接，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，转子通过平键与旋转轴的右半轴配合联接，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；旋转轴的左端安装在左侧配流盘上，旋转轴的右端安装在右端盖上，上端盖、右端盖、左端盖通过螺栓固定在壳体上。

本发明的一种手动控制的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)本发明一端可用于中高压、中压、中低压液压系统，另一端可用于低压液压系统的叶片式液压变压器，解决了负载端压力比供油恒压网络系统压力小得多的问题，提高了液压系统的工作效率，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。

(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、7.第一组配流盘，5.第一定子，6.第一转子，8、15.第二组配流盘，9.上端盖，10.上压板，11.滚柱，12.下压板，13.第二定子，14.第二转子，16.右端盖，17.第一组叶片，18.左盖板，19.预紧力调整螺钉，20.第一螺母，21.弹簧座，22.预紧弹簧，23.滑座，24.第二组叶片，25.变量柱塞，26.第二螺母，27.偏心调整螺钉，28.右盖板

(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，本发明所述的一种手动控制的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、15及上压板10、上端盖9、滚柱11、下压板12、第二定子13、第二转子14、右端盖16、第一组叶片17、左盖板18、第一螺母20、第二组叶片24、变量柱塞25、第二螺母26、偏心调整螺钉27、滑座23、预紧弹簧22、弹簧座21、预紧力调整螺钉19、右盖板28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17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17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14的中心也是固定的，第二定子13的中心可向左或向右移动，第二定子13的中心可处在第二转子14中心的左侧或右侧，第二转子14的宽度比第二定子13的宽度稍小，第二转子14安装在第二定子13内，第二组叶片24的一端放入第二转子14的叶片槽内，另一端与第二定子13的内表面接触，第二组叶片24沿第二转子14径向安置，第二转子14与旋转轴2的右半轴通过平键配合联接，由旋转轴2带动第二转子14旋转，输出压力油；变量柱塞25的左端与第二定子13的右表面接触，变量柱塞25的右端与偏心调整螺钉27的左端头接触，变量柱塞25安装在壳体1中，偏心调整螺钉27安装在右盖板28中，并通过第二螺母26紧固在右盖板28上，右盖板28通过螺栓安装在壳体1上，通过旋转偏心调整螺钉27可带动变量柱塞25左右移动，滑座23的右端与第二定子13的左表面接触，滑座23安装在壳体1中，预紧弹簧22的一端放入滑座23中，预紧弹簧22的另一端安置在弹簧座21上，弹簧座21与预紧力调整螺钉19的右端头接触，预紧力调整螺钉19安装在左盖板18中，并通过第一螺母20紧固在左盖板18上，左盖板18通过螺栓安装在壳体1上，通过旋转预紧力调整螺钉19可调整预紧弹簧22的预紧力，不工作时，第二转子14的中心与第二定子13的中心重合(此位置称为初始位置)，此时预紧弹簧22有一定大小的预紧力，工作时，顺时针或逆时针旋转偏心调整螺钉27可带动变量柱塞25向左或向右移动，从而带动第二定子13向左或向右移动，改变第二转子14与第二定子13偏心距的大小和方向实现变量；上压板10通过螺栓联接在上端盖9上，下压板12与第二定子13的外表面配合接触，滚柱11安装在上压板10和下压板12之间，滚柱11与上压板10的下表面和下压板12的上表面配合接触，下压板12可随第二定子13左右移动，第二组配流盘8、15安装在旋转轴2上，并紧压在第二定子13的左右两个侧面上；旋转轴2的左端安装在第一组配流盘的左侧配流盘4上，旋转轴的右端安装在右端盖16上，上端盖9、右端盖16、左端盖3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、第一组叶片17、第一组配流盘4、7等可组成定量部件29；由旋转轴2、第二转子14、第二定子13、第二组叶片24、上端盖9、下压板12、滚柱11、上压板10、左盖板18、预紧力调整螺钉19、第一螺母20、弹簧座21、预紧弹簧22、滑座23、变量柱塞25、第二螺母26、偏心调整螺钉27、右盖板28、第二组配流盘8、15等组成变量部件30。所述的一种手动控制的叶片式液压变压器的定量部件29与定量叶片马达的结构、功能相似，可以看作为一个定量叶片马达；所述的一种手动控制的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；于是，所述的一种手动控制的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，如图4所示，定量部件29的左上油口M为一种手动控制的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端连接，变量部件30的右上油口N为一种手动控制的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大于出油口N，定量部件29的下油口与变量部件30的下油口连接在一起，成为一种手动控制的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。

如图5所示，在恒压网络压力p₁的作用下，定量部件29产生的主动转矩为：

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

变量部件30产生的阻力转矩为：

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

式中：V₁、V₂是定量部件29、变量部件30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。

忽略定量部件29与变量部件30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，因此所述的一种手动控制的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29的排量V₁是一个固定值，所以工作中是通过调节变量部件30的排量V₂来满足负载变化的需要。

所述的一种手动控制的叶片式液压变压器不工作时，定量部件29的第一转子6与变量部件30的第二转子14均静止不动，变压器输出流量为零，变量部件30的第二定子13可处在除初始位置(即零点，此时，第二转子14的中心与第二定子13的中心重合，偏心距为零)外的任一位置。

所述的一种手动控制的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27，变量部件30的第二定子13可向左或向右移动，第二转子14与第二定子13的偏心距的大小和方向就不断变化，随着偏心距的大小和方向不断变化，变量部件30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。

所述的一种手动控制的叶片式液压变压器的变量部件30的第二转子14与第二定子13的偏心距的大小和方向由变量柱塞25的位移决定，变量柱塞25的位移由偏心调整螺钉27控制，通过旋转偏心调整螺钉27，可调节变量柱塞25的位移(大小和方向)。

Claims (3)

1.一种手动控制的叶片式液压变压器，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、15)、上端盖(9)、上压板(10)、滚柱(11)、下压板(12)、第二定子(13)、第二转子(14)、右端盖(16)、第一组叶片(17)、左盖板(18)、预紧力调整螺钉(19)、第一螺母(20)、弹簧座(21)、预紧弹簧(22)、滑座(23)、第二组叶片(24)、变量柱塞(25)、第二螺母(26)、偏心调整螺钉(27)、右盖板(28)；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(17)的一端放入第一转子(6)的叶片槽内，第一组叶片(17)的另一端与第一定子(5)的内表面接触，第一组叶片(17)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(14)的中心是固定的，第二定子(13)的中心可处在第二转子(14)中心的左侧或右侧，第二转子(14)的宽度比第二定子(13)的宽度稍小，第二转子(14)安装在第二定子(13)内，第二组叶片(24)的一端放入第二转子(14)的叶片槽内，第二组叶片(24)的另一端与第二定子(13)的内表面接触，第二组叶片(24)沿第二转子(14)径向安置，第二转子(14)与旋转轴(2)的右半轴通过平键配合联接，变量柱塞(25)的左端与第二定子(13)的右表面接触，变量柱塞(25)的右端与偏心调整螺钉(27)的左端头接触，变量柱塞(25)安装在壳体(1)中，偏心调整螺钉(27)安装在右盖板(28)中，并通过第二螺母(26)紧固在右盖板(28)上，右盖板(28)通过螺栓安装在壳体(1)上，滑座(23)的右端与第二定子(13)的左表面接触，滑座(23)安装在壳体(1)中，预紧弹簧(22)的一端放入滑座(23)中，预紧弹簧(22)的另一端安置在弹簧座(21)上，弹簧座(21)与预紧力调整螺钉(19)的右端头接触，预紧力调整螺钉(19)安装在左盖板(18)中，并通过第一螺母(20)紧固在左盖板(18)上，左盖板(18)通过螺栓安装在壳体(1)上，上压板(10)通过螺栓联接在上端盖(9)上，下压板(12)与第二定子(13)的外表面配合接触，滚柱(11)安装在上压板(10)和下压板(12)之间，滚柱(11)与上压板(10)的下表面和下压板(12)的上表面配合接触，第二组配流盘(8、15)安装在旋转轴(2)上，并紧压在第二定子(13)的左右两个侧面上；旋转轴(2)的左端安装在第一组配流盘的左侧配流盘(4)上，旋转轴(2)的右端安装在右端盖(16)上，上端盖(9)、右端盖(16)、左端盖(3)通过螺栓固定在壳体(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种手动控制的叶片式液压变压器，其特征在于，第二转子(14)的中心与第二定子(13)的中心重合时，预紧弹簧(22)有一定大小的预紧力。

3.根据权利要求1所述的一种手动控制的叶片式液压变压器，其特征在于，左上油口(M)为一种手动控制的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)为一种手动控制的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)大于出油口(N)，下油口为一种手动控制的叶片式液压变压器一个油口(O)，油口(O)与油箱连接，油口(O)大于进油口(M)。

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