CN201526530U - 电控叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种电控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、变量活塞及电机等；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，定子的中心可左右移动，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，另一个转子通过平键与旋转轴的右半轴配合联接；一个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，与齿轮构成齿轮传动副，另一个定子的外表面与变量活塞的活塞杆右端头固定在一起，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，左端盖、右端盖通过螺栓固定在壳体上。

Description

电控叶片式液压变压器

(一)技术领域

本实用新型涉及一种液压变压器，具体地说是一种电控叶片式液压变压器，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

本实用新型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，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。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案：

一种电控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、变量活塞及电机等；一组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，转子通过花键与旋转轴的左半轴配合联接，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；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，变量活塞的活塞杆右端头与定子的外表面固定在一起，变量活塞的壳体是在液压变压器的壳体上加工制成的，变量活塞、变量油缸端盖和壳体构成变量油缸，变量油缸端盖通过螺栓固定在壳体上，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，并紧压在定子的两个侧面上；旋转轴左半轴一段制成花键，旋转轴右半轴一段制成平键，旋转轴的左端通过滑动轴承安装在左侧配流盘上，旋转轴的右端通过滑动轴承安装在右端盖上，左端盖、右端盖通过螺栓固定在壳体上。

本实用新型的电控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)本实用新型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)本实用新型一端可用于中、高压液压系统，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)本实用新型体积小、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实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构简图

图2是本实用新型的的A-A视图

图3是本实用新型的的B-B视图

图4是本实用新型的的C-C视图

图5是本实用新型的油口连接形式示意图

图6是本实用新型的变压原理示意图

图中：1.壳体，2.旋转轴，3.左端盖，4、7、8、15.配流盘，5、13.定子，6、14.转子，9.上端盖，10.上压板，11.滚柱，12.下压板，16.右端盖，17.齿轮，18、21.叶片，19.变量活塞，20.变量油缸端盖，22.电机

(五)具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作以下详细地说明。

如图1、2、3、4所示，本实用新型所述的电控叶片式液压变压器主要由壳体1、旋转轴2、左端盖3、配流盘4、7、8、15与定子5、13和转子6、14及上端盖9、上压板10、滚柱11、下压板12、右端盖16、齿轮17、叶片18、21及变量活塞19、变量油缸端盖20、电机22等组成；转子6和定子5的中心是固定且重合的，转子6的宽度比定子5的宽度稍小，转子6安装在定子5内，叶片18的一端放入转子6的叶片槽内，另一端与定子5的内表面接触，叶片18沿转子6径向安置(即安放角为零)，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，转子6可带动旋转轴2旋转；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，定子5与齿轮17构成齿轮传动副，在电机22的带动下定子5顺时针或逆时针旋转进行变量，齿轮17安装在电机22的输出轴上，电机22安装在壳体1上，配流盘4、7安装在旋转轴2上，并紧压在定子5的左右两个侧面上；转子14的中心是固定的，定子13的中心可左右移动，定子13的中心可处在转子14中心的左侧或右侧，转子14的宽度比定子13的宽度稍小，转子14安装在定子13内，叶片21的一端放入转子14的叶片槽内，另一端与定子13的内表面接触，叶片21沿转子14径向安置，转子14通过平键与旋转轴2的右半轴配合联接；变量活塞19的活塞杆右端头与定子13的外表面固定在一起，变量活塞19的壳体是在壳体1上加工制成的，变量活塞19、变量油缸端盖20和壳体1构成变量油缸，变量油缸端盖20通过螺栓固定在壳体1上，变量活塞19的活塞杆可推动定子13左右移动，改变转子14与定子13的偏心距的大小和方向可实现变量；上端盖9通过螺栓固定在壳体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可随定子13左右移动；配流盘8、15安装在旋转轴2上，并紧压在定子13的左右两个侧面上；由旋转轴2带动转子14旋转，输出压力油；旋转轴2左半轴一段制成花键，旋转轴2右半轴一段制成平键，旋转轴2的左端通过滑动轴承安装在配流盘4上，旋转轴2的右端通过滑动轴承安装在右端盖16上，左端盖3、右端盖16通过螺栓固定在壳体1上。

由旋转轴2、转子6、定子5、齿轮17、叶片18、电机22、配流盘4、7等可组成变量部件23，由旋转轴2、转子14、定子13、变量活塞19、叶片21、配流盘8、15等可组成变量部件24。所述的电控叶片式液压变压器的变量部件23与双作用叶片式二次元件的结构、功能相似，变量部件23可以看作为一个双作用叶片式二次元件；所述的电控叶片式液压变压器的变量部件24与单作用叶片式二次元件的结构、功能相似，变量部件24可以看作为一个单作用叶片式二次元件，于是，所述的电控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5所示，变量部件23的左上油口M为电控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24的右上油口N为电控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，变量部件23的下油口与变量部件24的下油口连接在一起，成为电控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6所示，在恒压网络压力p₁的作用下，变量部件23产生的主动转矩为：

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

变量部件24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23、变量部件24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23与变量部件24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变量部件23的排量V₁或变量部件24的排量V₂来满足负载变化的需要。

所述的电控叶片式液压变压器不工作时，变量部件23与变量部件24的转子均静止不动，变量部件23的定子5处在初始旋转位置(零点)，变量部件24的定子13可处在除零点外的任一位置，此时变量部件23的排量V₁为零，变量部件24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，变量部件23的定子顺时针或逆时针旋转，随着定子旋转角度的变化，变量部件23的排量V₁也不断变化；在变量活塞的作用下，变量部件24的定子13向左或向右移动，转子14与定子13的偏心距的大小和方向不断变化，随着偏心距的大小和方向不断变化，变量部件24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。

所述的电控叶片式液压变压器的变量部件23的定子5旋转角度的大小和方向由电机(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，来控制定子5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，来控制定子5的旋转角度(大小和方向)；变量部件24的转子14与定子13的偏心距的大小和方向由变量活塞19的位移决定，变量活塞19的位移可由电液伺服(比例)阀和位置传感器控制，工作中，由位置传感器检测变量活塞19的位移，反馈给控制器，由控制器发出指令给电液伺服(比例)阀，调节变量活塞的位移(大小和方向)。

Claims (5)

1.一种电控叶片式液压变压器包括壳体(1)、旋转轴(2)、左端盖(3)、配流盘(4、7、8、15)、定子(5、13)、转子(6、14)、上端盖(9)、上压板(10)、滚柱(11)、下压板(12)、右端盖(16)、齿轮(17)、叶片(18、21)、变量活塞(19)、变量油缸端盖(20)、电机(22)；其特征在于，转子(6)和定子(5)的中心是固定且重合的，转子(6)的宽度比定子(5)的宽度稍小，转子(6)安装在定子(5)内，叶片(18)的一端放入转子(6)的叶片槽内，叶片(18)的另一端与定子(5)的内表面接触，叶片(18)沿转子(6)径向安置，转子(6)通过花键与旋转轴(2)的左半轴配合联接，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，定子(5)与齿轮(17)构成齿轮传动副，齿轮(17)安装在电机(22)的输出轴上，电机(22)安装在壳体(1)上，配流盘(4、7)安装在旋转轴(2)上，并紧压在定子(5)的左右两个侧面上；转子(14)的中心是固定的，定子(13)的中心可处在转子(14)中心的左侧或右侧，转子(14)的宽度比定子(13)的宽度稍小，转子(14)安装在定子(13)内，叶片(21)的一端放入转子(14)的叶片槽内，叶片(21)的另一端与定子(13)的内表面接触，叶片(21)沿转子(14)径向安置，转子(14)通过平键与旋转轴(2)的右半轴配合联接；变量活塞(19)的活塞杆右端头与定子(13)的外表面固定在一起，变量活塞(19)的壳体是在壳体(1)上加工制成的，变量活塞(19)、变量油缸端盖(20)和壳体(1)构成变量油缸，变量油缸端盖(20)通过螺栓固定在壳体(1)上；上端盖(9)通过螺栓固定在壳体(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，配流盘(8、15)安装在旋转轴(2)上，并紧压在定子(13)的左右两个侧面上；旋转轴(2)左半轴一段制成花键，旋转轴(2)右半轴一段制成平键，旋转轴(2)的左端通过滑动轴承安装在配流盘(4)上，旋转轴(2)的右端通过滑动轴承安装在右端盖(16)上，左端盖(3)、右端盖(16)通过螺栓固定在壳体(1)上。

2.根据权利要求1所述的电控叶片式液压变压器，其特征在于，电机(22)是伺服电动机或步进电动机。

3.根据权利要求1所述的电控叶片式液压变压器，其特征在于，左上油口(M)为电控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，右上油口(N)为电控叶片式液压变压器的出油口，出油口(N)与负载端连接，下油口(O)为电控叶片式液压变压器的一个油口，油口(O)与油箱连接。

4.根据权利要求3所述的电控双作用叶片式液压变压器，其特征在于，进油口(M)大于出油口(N)。

5.根据权利要求3所述的电控双作用叶片式液压变压器，其特征在于，油口(O)大于进油口(M)。

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