CN201531474U - 机械控制的叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种机械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、变量杆、螺杆、手轮、楔形板等；其特征在于，一组转子和定子的中心是固定且重合的，另一组转子与定子的中心是固定的但不重合；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；一个定子的长半径圆弧中心线处的外表面上与变量杆联接，另一个定子的外表面与楔形板右侧面配合接触；变量柱塞的一个侧面加工成凹型槽，与变量杆的球形头端联接；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，左端盖、右端盖通过螺栓固定在壳体上。

Description

机械控制的叶片式液压变压器

(一)技术领域

本实用新型涉及一种液压变压器，具体地说是一种机械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、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，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：

一种机械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、下端盖、变量柱塞、变量杆、螺杆、套筒、上端盖、手轮、楔形板等组成；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，变量机构主要由下端盖、变量柱塞、变量杆、螺杆、导向块、套筒、上端盖、螺母、手轮等构成，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圆弧形状或渐开线形状的凹型槽，与变量杆的球形头端联接，变量杆的另一端固定在定子的长半径圆弧中心线处的外表面上，变量柱塞的另一个侧面也加工有凹槽，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，下端盖、上端盖通过螺栓固定在壳体上；另一组转子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，转子通过平键与旋转轴的右半轴配合联接；配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上，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。

本实用新型的机械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、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)本实用新型体积小、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是本实用新型的油口连接形式示意图

图5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、11.配流盘，5、9.定子，6、10.转子，12.右端盖，13、24.叶片，14.手轮，15.螺母，16.上端盖，17.套筒，18.导向块，19.螺杆，20.变量杆，21.变量柱塞，22.下端盖，23.楔形板

(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所示，本实用新型所述的机械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、配流盘4、7、8、11与定子5、9和转子6、10及右端盖12、楔形板23、下端盖22、变量柱塞21、变量杆20、螺杆19、导向块18、套筒17、上端盖16、螺母15、手轮14、叶片13、24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13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13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；由下端盖22、变量柱塞21、变量杆20、螺杆19、导向块18、套筒17、上端盖16、螺母15、手轮14等构成变量机构，变量柱塞21安装在变压器壳体1内，变量柱塞21的一个侧面加工成圆弧形状或渐开线形状的凹型槽，与变量杆20的球形头端联接，变量杆20的另一端固定在定子5的长半径圆弧中心线处的外表面上，变量柱塞21的另一个侧面加工有凹槽，其上装有导向块18，导向块18可在变压器壳体1加工的导向槽中滑动，起导向和防止变量柱塞21转动的作用，变量柱塞21的上端部加工有内螺纹，螺杆19的下端加工为外螺纹，与变量柱塞21构成传动副，螺杆19上装有套筒17，套筒17装在变压器壳体1内，套筒17的上端面与螺杆19凸肩的下表面配合接触，螺杆19凸肩的上表面与安装在其上的上端盖16配合接触，螺杆19只能转动而不上下移动，螺杆19上端固定有手轮14，顺时针、逆时针旋转手轮14可通过螺杆19带动变量柱塞21上、下移动，在变量柱塞21的作用下，定子5可绕中心旋转实现变量，不变量时，由螺母15将螺杆19锁紧在上端盖16上，下端盖22、上端盖16通过螺栓固定在壳体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10的中心与定子9的中心是固定的，转子10的中心与定子9的中心不重合，有一定的偏心距，楔形板23左侧面与壳体1内表面配合接触，楔形板23右侧面与定子9外表面配合接触，转子10的宽度比定子9的宽度稍小，转子10安装在定子9内，叶片24的一端放入转子10的叶片槽内，另一端与定子9的内表面接触，叶片24沿转子10径向安置，配流盘8、11安装在旋转轴2上，并紧压在定子9的左右两个侧面上，由旋转轴2带动转子10旋转，输出压力油；旋转轴2的左端安装在左侧配流盘4上，旋转轴的右端安装在右端盖12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、转子6、定子5、下端盖22、变量柱塞21、变量杆20、螺杆19、导向块18、套筒17、上端盖16、螺母15、手轮14、叶片13、配流盘4、7等可组成变量部件25，由旋转轴2、转子10、定子9、叶片24、楔形板23、配流盘8、11等可组成定量部件26。所述的机械控制的叶片式液压变压器的变量部件25与双作用叶片式二次元件的结构、功能相似，变量部件25可以看作双作用叶片式二次元件；所述的机械控制的叶片式液压变压器的定量部件26与单作用定量叶片马达的结构、功能相似，定量部件26可以看作为一个单作用定量叶片马达；于是，所述的机械控制的叶片式液压变压器可以看作是由二次元件与定量马达同轴刚性联接而成的，如图4所示，变量部件25的左上油口M为机械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，定量部件26的右上油口N为机械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与出油口N大小相同，变量部件25的下油口与定量部件26的下油口连接在一起，成为机械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25产生的主动转矩为：

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

定量部件26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25、定量部件26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25与定量部件26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，因此所述的机械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26的排量V₂是一个固定值，所以工作中是通过调节变量部件25的排量V₁来满足负载变化的需要。

所述的机械控制的叶片式液压变压器不工作时，变量部件25与定量部件26的转子均静止不动，变量部件25的定子处在初始旋转位置(零点)，变量部件25的排量V₁为零，由公式(1)可知，变压比λ等于零。

所述的机械控制的叶片式液压变压器工作时，为适应负载的变化，旋转手轮14，变量部件25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25的排量V₁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。

所述的机械控制的叶片式液压变压器的变量部件25的定子5旋转角度的大小和方向由变量柱塞21的位移决定，变量柱塞21的位移由手轮14的转角控制，通过旋转手轮14可调节变量柱塞21的位移(大小和方向)。

Claims (2)

1.一种机械控制的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、11)、定子(5、9)、转子(6、10)、右端盖(12)、叶片(13、24)、手轮(14)、螺母(15)、上端盖(16)、套筒(17)、导向块(18)、螺杆(19)、变量杆(20)、变量柱塞(21)、下端盖(22)、楔形板(23)；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(13)的一端放入转子(6)的叶片槽内，叶片(13)的另一端与定子(5)的内表面接触，叶片(13)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，变量柱塞(21)安装在变压器壳体(1)内，变量柱塞(21)的一个侧面加工成圆弧形状或渐开线形状的凹型槽，变量柱塞(21)的凹型槽与变量杆(20)的球形头端联接，变量杆(20)的另一端固定在定子(5)的长半径圆弧中心线处的外表面上，变量柱塞(21)的另一个侧面加工有凹槽，变量柱塞(21)的凹槽上装有导向块(18)，变量柱塞(21)的上端部加工为内螺纹，螺杆(19)的下端加工为外螺纹，螺杆(19)与变量柱塞(21)构成传动副，螺杆(19)上装有套筒(17)，套筒(17)安装在变压器壳体(1)内，套筒(17)的上端面与螺杆(19)凸肩的下表面配合接触，螺杆(19)凸肩的上表面与安装在螺杆(19)上的上端盖(16)配合接触，螺杆(19)上端固定有手轮(14)，螺杆(19)可通过螺母(15)锁紧在上端盖(16)上，下端盖(22)、上端盖(16)通过螺栓固定在壳体(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(10)和定子(9)的中心是固定的，转子(10)的中心与定子(9)的中心不重合，有一定的偏心距，转子(10)的宽度比定子(9)的宽度稍小，转子(10)安装在定子(9)内，叶片(24)的一端放入转子(10)的叶片槽内，叶片(24)的另一端与定子(9)的内表面接触，叶片(24)沿转子(10)径向安置，转子(10)通过花键与旋转轴(2)的右半轴配合联接，楔形板(23)左侧面与壳体(1)内表面配合接触，楔形板(23)右侧面与定子(9)外表面配合接触，配流盘(8、11)安装在旋转轴(2)上，并紧压在定子(9)的左右两个侧面上，旋转轴(2)的左端安装在左侧配流盘(4)上，旋转轴(2)的右端安装在右端盖(12)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所述的机械控制的叶片式液压变压器，其特征在于，左上油口(M)为机械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)为机械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)与出油口(N)大小相同，下油口为机械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)与出油口(N)。

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