CN102562690B - 一种小流量脉动液压变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小流量脉动液压变压器，该变压器包括主轴、斜盘、左变压部件和右变压部件。所述斜盘为锥形柱台，斜盘中心加工有横向通孔，主轴横向安装在该通孔内。左变压部件和右变压部件分别安装在主轴的左右两端，且沿斜盘中心轴对称布置。该变压器采用双回转体同轴旋转的形式，使回转体旋转过程的每个瞬间，在每个配流口工作的柱塞数量翻倍，从而能够降低液压变压器的流量脉动，提高系统工作稳定性。同时通过绕主轴可双方向自由旋转的斜盘，可以将油源压力调节到任意值，而无能量损失。

Description

一种小流量脉动液压变压器
技术领域
本发明涉及一种液压变压器，尤其涉及一种小流量脉动的液压变压器。
背景技术
在液压控制系统中，由于传统节流控制方式存在较大的压力差，从而会带来了较大的能量损失。因此为了将恒压网络的能量像电力变压器那样以恒功率方式传送出去，便产生了液压变压器。
液压变压器一般为泵/马达同轴联接或者旋转三配流口配流盘的形式。对于泵/马达同轴联接形式，通过调节变量马达的排量，将油源压力以一定的压力传递出去，能够实现液压变压器的功能，但是这种液压变压器的由于是两个装置通过机械联结在一起，因而体积、重量都很大，变量马达的调节机构所需动力较大，成本高，效率低，影响了它的应用。而对于旋转三配流口配流盘的形式，传统的设计采用单回转体的形式，由于每个油口上工作的柱塞数量少，存在工作过程稳定性差且输出流量脉动较大的缺点。
本发明中所用的柱塞组件为现有斜盘式轴向柱塞泵的组件，包括缸体、柱塞、滑靴、回程盘、球形铰、蝶形弹簧和中心弹簧。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种小流量脉动的液压变压器，该变压器采用双回转体同轴旋转的形式，能够降低液压变压器的流量脉动，提高系统工作稳定性。
本发明的小流量脉动液压变压器包括主轴、斜盘、左变压部件和右变压部件。所述斜盘为锥形柱台，该锥形柱台母线的与竖直方向的夹角为11°-20°，斜盘中心加工有横向通孔，主轴横向安装在该通孔内。左变压部件和右变压部件分别安装在主轴的左右两侧，并沿斜盘的中心轴对称布置。
右变压部件包括配流盘、回转体和柱塞组件。主轴的端部安装有支撑套，配流盘套装在支撑套上。配流盘上均匀分布有三个腰形槽，分别做为A、B、T三个配流口。回转体通过花键与主轴连接，回转体上均匀分布有n个柱塞孔，n为7或9或11，柱塞孔与配流口间为球面配合。安装时左变压部件的回转体和右变压部件的回转体在关于斜盘中心轴对称的基础上，两个回转体中的任意一个绕自身中心线旋转180°/n，从而使两个回转体上的活塞相互错开，使回转体旋转过程的每个瞬间在每个配流口工作的柱塞数量实现翻倍，降低了液压变压器的流量脉动，提高了变压器工作的稳定性。
左变压部件中配流盘的配流口A和右变压部件中配流盘的配流口A与同一高压恒压油源连通，左变压部件中配流盘的配流口B和右变压部件中配流盘的配流口B与同一负载口连通，左变压部件中配流盘的配流口T和右变压部件中配流盘的配流口T与同一低压油源连通。
本发明的工作原理为：
在初始时刻，斜盘处于初始位置，即斜盘转角为0。斜盘的最高工作点TDC与配流口A圆弧上的中点对应，配流口B和配流口T分布在斜盘的最高工作点TDC和最低工作点BDC连线的两侧，同时配流口A也被斜盘的最高工作点TDC和最低工作点BDC的连线平分，配流口A与高压油源相通。在此位置，配流口A内各柱塞在液压力在斜盘的支撑力的作用下正负扭矩抵消，主轴和左右两个回转体均不转动，变压器不工作，变压比为0。
当斜盘由初始位置绕主轴旋转角度δ后，斜盘的TDC和BDC连线将配流口A分成大小不一的两部分，从而使左右两个回转体在斜盘支撑力的作用下转动，同时带动主轴转动，变压器开始工作。
当斜盘旋转角度δ为60度时，该变压器的理论变压比为1。当斜盘旋转角度δ接近120度时，该变压器的理论变压比为无穷大。
有益效果
本发明采用双回转体同轴旋转的形式，能够增加回转体旋转过程中在每个配流口工作的柱塞数量，从而降低液压变压器的流量脉动，提高系统工作稳定性。同时通过绕主轴可双方向自由旋转的斜盘，可以将油源压力调节到任意值，而无能量损失。双回转体形式与单回转体相比，既增加了排量(主轴旋转一周两边各有n个柱塞往复运动一周，其排量相当于单回转体n个柱塞变压器排量的一倍)，同时也实现了结构的优化(单回转体即使有2n个柱塞也不可能实现相同排量，本发明的两个回转体上的柱塞沿主轴轴线方向有重叠)。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为两个回转体上的柱塞沿主轴轴线方向的投影；
图3为配流盘A、B、T三个配流口的分布图；
图4为斜盘的结构示意图。
其中：1-主轴，2-配流盘，3-回转体，4-柱塞，5-斜盘，6-支撑套。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供的小流量脉动液压变压器如图1所示，该变压器包括主轴1、斜盘5、左变压部件和右变压部件。该液压变压器在传统的液压变压器上增加了与左变压部件对称的右变压部件，并通过柱塞的合理布置，降低了液压变压器的流量脉动，提高系统工作稳定性。
所述斜盘5为锥形柱台，如图4所示，该锥形柱台母线的与竖直方向的夹角为15°，斜盘5中心横向加工有通孔，主轴1横向安装在该通孔内，左变压部件和右变压部件分别安装主轴1的左右两侧，并沿斜盘5的中心轴对称布置。
右变压部件包括配流盘2、回转体3和柱塞组件。柱塞组件采用现有的斜盘式轴向柱塞泵的组件，包括缸体、柱塞4、滑靴、回程盘、球形铰、蝶形弹簧和中心弹簧。主轴1的端部安装有支撑套6，配流盘2套装在支撑套6上，配流盘2与外围的后端盖固接，实现周向定位。配流盘2上均匀分布有三个腰形槽，分别做为A、B、T三个配流口，如图3所示。在本实施例中A、B、T三个配流口按逆时针排列。回转体3通过花键与主轴1连接，回转体3上均匀分布有9个柱塞孔，柱塞孔与配流口间为球面配合。安装时左变压部件的回转体和右变压部件的回转体3在关于斜盘5中心轴对称的基础上，使两个回转体中的任意一个绕自身中心线旋转20°，使两个回转体上的柱塞相互错开，如图2所示。从而这就使回转体3旋转过程的每个瞬间在每个配流口工作的柱塞数量实现翻倍，降低了液压变压器的流量脉动，提高了系统工作稳定性。
左变压部件中配流盘的配流口A和右变压部件中配流盘的配流口A与同一高压恒压油源连通，左变压部件中配流盘的配流口B和右变压部件中配流盘的配流口B与同一负载口连通，左变压部件中配流盘的配流口T和右变压部件中配流盘的配流口T与同一低压油源连通。
本发明中斜盘5可绕主轴1可双方向(顺时针或逆时针)自由旋转，从而实现双向变压，下面仅以斜盘逆时针旋转为例，说明本发明的工作原理。
在初始时刻，斜盘5转角为0，此时斜盘5的最高工作点TDC与配流口A圆弧上的中点对应，配流口B和配流口T分布在斜盘最高工作点TDC和最低工作点BDC连线的两侧，同时配流口A也被斜盘5的最高工作点TDC和最低工作点BDC连线平分，配流口A与高压油源相通。在此位置，配流口A内各柱塞在液压力及斜盘5的支撑力的作用下正负扭矩抵消，主轴和左右两个回转体均不转动，变压器不工作，变压比为0。
当斜盘5由初始位置绕主轴1逆时针旋转角度δ后，斜盘5的最高工作点TDC和最低工作点BDC连线将配流口A分成大小不一的两部分，使回转体3受到斜盘5支撑力的作用下，从而使左右两个回转体受到顺时针合力矩的作用，驱动左右两个回转体和主轴1顺时针转动。此时配流口B输出压力油、配流口T吸入低压油，此时变压器工作在降压工况。当δ持续增大到60度时，该变压器的理论变压比为1。当δ接近120度时，该变压器的理论变压比为无穷大。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种小流量脉动的液压变压器，其特征在于，包括主轴(1)、斜盘(5)、左变压部件和右变压部件；斜盘(5)为锥形柱台，斜盘(5)中心加工有横向通孔，主轴(1)横向安装在该通孔内；左变压部件和右变压部件分别安装在主轴(1)的左右两侧，并沿斜盘(5)的中心轴对称布置；斜盘(5)可绕主轴(1)双方向自由旋转；
右变压部件包括配流盘(2)、回转体(3)和柱塞组件；主轴(1)的端部安装有支撑套(6)，配流盘(2)套装在支撑套(6)上；配流盘(2)上均匀分布有三个腰形槽，分别作为A、B、T三个配流口；回转体(3)通过花键与主轴(1)连接，回转体(3)上均匀分布有两个以上柱塞孔，柱塞孔与配流口间为球面配合；安装时左变压部件的回转体和右变压部件的回转体在关于斜盘(5)中心轴对称的基础上，使两个回转体中的任意一个绕自身中心线旋转180°n；n为所述回转体(3)上柱塞孔的个数；
左变压部件中配流盘的配流口A和右变压部件中配流盘的配流口A与同一高压恒压油源连通，左变压部件中配流盘的配流口B和右变压部件中配流盘的配流口B与同一负载口连通,左变压部件中配流盘的配流口T和右变压部件中配流盘的配流口T与同一低压油源连通；
所述斜盘(5)母线与竖直方向的夹角为11°-20°。
2.如权利要求1所述的一种小流量脉动的液压变压器，其特征在于，所述回转体(3)上柱塞孔的个数为7或9或11。
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