手动控制的双变量双作用叶片式液压变压器

摘要

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副，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副；配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上。

说明书

(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幅，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，齿条式变量柱塞与齿轮式定子构成齿轮传动幅，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、7、8、11.配流盘，5、9.定子，6、10.转子，12.右端盖，13、30.叶片，14、29.手轮，15、28.螺母，16、27.上端盖，17、26.套筒，18、25.导向块，19、24.螺杆，20、23.变量柱塞，21、22.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、配流盘4、7、8、11与定子5、9和转子6、10及右端盖12、下端盖21、22和变量柱塞20、23与螺杆19、24和导向块18、25及套筒17、26和上端盖16、27及螺母15、28与手轮14、29和叶片13、30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；定子5外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮型式；由下端盖21、变量柱塞20、螺杆19、导向块18、套筒17、上端盖16、螺母15、手轮14等构成一个变量机构，变量柱塞20安装在变压器壳体1内，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20转动的作用，变量柱塞20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20构成传动幅，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20上、下移动，齿条式变量柱塞20与齿轮式定子5构成齿轮传动幅，定子5在变量柱塞20的作用下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21、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的中心也是固定且重合的，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30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30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，由旋转轴2带动转子10旋转，输出压力油；定子9外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内也作成齿轮型式；由下端盖22、变量柱塞23、螺杆24、导向块25、套筒26、上端盖27、螺母28、手轮29等构成另一个变量机构，变量柱塞23安装在变压器壳体1内，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，其上装有导向块25，导向块25可在变压器壳体1加工的导向槽中滑动，起导向和防止变量柱塞23转动的作用，变量柱塞23的上端部加工有内螺纹，螺杆24的下端加工为外螺纹，与变量柱塞23构成传动幅，螺杆24上装有套筒26，套筒26装在变压器壳体1内，套筒26的上端面与螺杆24凸肩的下表面配合接触，螺杆24凸肩的上表面与安装在其上的上端盖27配合接触，螺杆24只能转动而不上下移动，螺杆24上端固定有手轮29，顺时针、逆时针旋转手轮29可通过螺杆24带动变量柱塞23上、下移动，齿条式变量柱塞23与齿轮式定子9构成齿轮传动幅，定子9在变量柱塞23的作用下可绕中心旋转实现变量，不变量时，由螺母28将螺杆24锁紧在上端盖27上，下端盖22、上端盖27通过螺栓固定在壳体1上；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；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21、变量柱塞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31，由旋转轴2、转子10、定子9、下端盖22、变量柱塞23、螺杆24、导向块25、套筒26、上端盖27、螺母28、手轮29、叶片30、配流盘8、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：

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

变量部件32产生的阻力转矩为：

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

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：

$\lambda =\frac{p_2}{p_1}=\frac{V_1}{V_2}---\left(1\right)$

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与变量部件32的转子均静止不动，变量部件31的定子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，旋转手轮14、29，变量部件31或变量部件32的定子分别或同时顺时针或逆时针旋转，随着定子旋转角度的变化，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与变量部件32的定子5、9旋转角度的大小和方向由变量柱塞20、23的位移决定，变量柱塞20、23的位移由手轮14、29的转角控制，通过旋转手轮14、29可调节变量柱塞20、23的位移(大小和方向)。