技术领域
[0001] 本
发明涉及一种斜盘式柱塞液压变压器，属于液压元件技术领域。
背景技术
[0002] 近年来发展起来的液压恒压网络二次调节技术提高了液压系统的柔性和效率，二次调节原理上有许多优点，但是在驱动直线负载时，传统做法是通过节流控制实现的。由于节流控制存在较大的压
力差，所以这种控制方式带来了较大的
能量损失。如何将恒压网络的能量像电力变压器、机械的
齿轮变速器那样，以可变的压力无能量损失的传送出去，这就是液压变压器产生的技术背景。
[0003] 传统的液压变压器是将
液压马达和
液压泵直接同轴联接，通过调节液压马达的
排量，将输入压力变为负载需要的压力，实现压力改变。因这种变压器是将
液压泵和马达机械的联接在一起，因而体积和重量大，需要的调节力也比较大，成本高，效率低，影响了它的应用。
[0004] 在Achten P A J.hydraulic transformer.WO97/31185，1997(Achten P A J液压变压器，
专利号WO97/31185，1997)；Achten P A J.Apparatus for executingactivities assisted by hydromotorst and a hydraulid transformer for use in such anapparaturs.WO99/40318，12August 1999(Achten P A J一种液压马达和液压变压器应用的设备，专利号WO99/40318，1999年8月12日)；Endsley，John，c.Hydraulic pressure transformer.WO 00/28211，18May 2000(Endsley，John，c、液压压力转换器)专利中提出了一种新的液压变压器结构设计。它将液压马达和液压变压器的功能集合成一体，称其为新型液压变压器。与传统型液压变压器相比，新型液压变压器将液压泵和液压马达的功能集为一身，组成了一个独立的液压元件，简化了其结构形式，其优点如下：
[0005] 1、可以实现无节流损失的变压；2、变压过程是可逆的，既可以输出能量，也可以回收能量；3、体积小，动态响应快，可以通过改变
配流盘的旋转
角度实现压力的改变。液压变压器尽管有许多优点，但是要将液压变压器发展为一个实用的液压元件，还要解决许多问题。以上专利所设计的液压变压器存在着变压比范围小，运行时噪声大，体积大，结构复杂等缺点。通过液压变压器可以使液压执行元件(定量液压马达、液压缸)无节流损失地从液压恒压网络系统中获取能量。如果能在
工程机械中得到广泛的应用，将是很有前景的压力转换元件。
[0006] 目前的新型液压变压器主要为手动控制液压变压器，此液压变压器通过手控杆将
扭矩传递给主动齿轮，使主动齿轮旋转，并通过与配流盘上大齿轮的
啮合来控制液压变压器配流盘的旋转角度，从而实现变压的。由于手动控制不利于系统实现自动化及
对流量和压力精确控制，因此又出现了电控定量式液压变压器，而采用此种液压变压器，无法实现排量的调节。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种液压缸控斜盘式柱塞液压变压器，以解决手动控制液压变压器存在不利于系统实现自动化及对流量和压力精确控制，以及电控定量式液压变压器无法实现排量调节的问题。
[0008] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的液压变压器包括前配流盘、液压变压器
外壳、油路过渡
块、
轴承、轴承座、端盖和
主轴；所述液压变压器还包括后配流盘、液压油缸和
齿条，所述后配流盘装在液压变压器外壳内，所述后配流盘的小直径端面与设置在液压变压器外壳外侧的前配流盘固接，后配流盘的大直径端面一侧的外壁上沿圆周方向加工有齿，所述液压油缸由液压缸体和两个
活塞组成，所述齿条装在液压缸体内，齿条的两端与装在液压缸体内的两个活塞固接，齿条与后配流盘上的齿啮合，所述液压缸体固装在液压变压器外壳内，所述主轴的一端穿过油路过渡块装在后配流盘的中心台肩螺孔内并与后配流盘
螺纹连接，主轴的另一端装在端盖上，装在轴承座内的主轴上装有轴承，轴承座的一端与油路过渡块插接，轴承座的另一端与端盖固接，所述油路过渡块上分别设置有高压油孔、负载油孔和回油箱油孔，所述主轴上设有高压油道，所述高压油道的入口设置在主轴的
侧壁上，所述高压油孔的出口的中心线设置在高压油道的入口的中心截面上，后配流盘上分别设有高压通道、负载通道和回油箱通道，前配流盘上分别设有高压油路、负载油路和回油箱油路，高压油孔通过高压油道和高压通道与高压油路相通，负载油孔通过负载通道与负载油路相通，回油箱油孔通过回油箱通道与回油箱油路相通。
[0009] 本发明的有益效果是：1、本发明以斜盘式变量柱塞泵A4V(
现有技术)为本体结构，为对液压变压器实现压力的控制，在其本体结构上对其配流机构进行了设计，设计了后配流盘和液压缸控制配流盘转角的控制机构(即液压缸、齿条和在后配流盘上加工有齿)，使液压变压器的变压范围更宽。此液压变压器可以对其流量和压力两个变量进行控制，这是本发明的液压变压器的显著优点，使其应用性能得到显著提高。2、本发明通过齿条和后配流盘上齿的啮合来控制前、后配流盘转角。液压变压比就是负载通道压力和高压通道(即液压恒压网络系统)之间的压力比，由于液压变压器的变压比是液压变压器控制角的唯一函数，因此液压变压器的控制角也就决定了液压变压比。3、本发明采用液压缸控制。为控制前、后配流盘的转角，在后配流盘的外侧壁上加工有齿，后配流盘上的齿与装在液压缸体内的齿条啮合，通过计算后配流盘上的齿数和齿条的齿数来确定液压缸的位移，控制后配流盘的转角和转速，从而控制变压器的变压比和系统的响应速度。4、由于A4V斜盘式柱塞泵是
变量泵，通过控制液压缸的位移来控制斜盘的倾角，从而控制了泵的排量。本发明中对排量和变压比的相关性进行了研究，在该变压器中实现了压力和排量两个变量的关联控制。5、本发明采用液压缸作为液压变压器后配流盘的驱动源，操作方便，实现压力和流量的同时精确控制，且节能和能量可
回收利用，提高了液压变压器的应用性能，为拓宽液压变压器的应用领域奠定了
基础。因此，本发明的液压变压器特别适于作为液压恒压网络系统中驱动直线负载的压力转换元件。
附图说明
[0010] 图1是本发明的液压缸控斜盘式柱塞液压变压器的整体结构主剖视图，图2是前配流盘1的左视图，图3是后配流盘8的左视图，图4是后配流盘8的右视图，图5是图3的E-E剖视图，图6是图4的D-D剖视图，图7是油路过渡块3的左视图，图8是油路过渡块3的高压油孔A1所在纵截面的剖视图，图9是油路过渡块3的负载油孔B1和回油箱油孔C1所在纵截面的剖视图，图10是液压油缸9与齿条10装配在一起的结构示意图。
具体实施方式
[0011] 具体实施方式一：结合图1～图10说明本实施方式，本实施方式的液压变压器包括前配流盘1、液压变压器外壳2、油路过渡块3、轴承4、轴承座5、端盖6和主轴7；所述液压变压器还包括后配流盘8、液压油缸9和齿条10，所述后配流盘8装在液压变压器外壳2内，所述后配流盘8的小直径端面8-1与设置在液压变压器外壳2外侧的前配流盘1通过销固接，后配流盘8的大直径端面8-5一侧的外壁上沿圆周方向加工有齿，所述液压油缸9由液压缸体9-1和两个活塞9-2组成，所述齿条10装在液压缸体9-1内，齿条10的两端与装在液压缸体9-1内的两个活塞9-2固接，齿条10与后配流盘8上的齿啮合，所述液压缸体9-1固装在液压变压器外壳2内，所述主轴7的一端穿过油路过渡块3装在后配流盘8的中心台肩螺孔8-2内并与后配流盘8
螺纹连接，主轴7的另一端装在端盖6上，装在轴承座5内的主轴7上装有轴承4，轴承座5的一端与油路过渡块3插接，轴承座5的另一端与端盖6固接，所述油路过渡块3上分别设置有高压油孔A1、负载油孔B1和回油箱油孔C1，所述主轴7上设有高压油道A2，所述高压油道A2的入口7-1设置在主轴7的侧壁上，所述高压油孔A1的出口3-1的中心线设置在高压油道A2的入口7-1的中心截面上，后配流盘8上分别设有高压通道A3、负载通道B3和回油箱通道C3，前配流盘1上分别设有高压油路A4、负载油路B4和回油箱油路C4，高压油孔A1通过高压油道A2和高压通道A3与高压油路A4相通，负载油孔B1通过负载通道B3与负载油路B4相通，回油箱油孔C1通过回油箱通道C3与回油箱油路C4相通。通过装在液压油缸6内的齿条10和后配流盘8外周的齿啮合来调整后配流盘的转角，从而共同组成了后配流盘8的控制机构。为便于与恒压网络系统的管路连接，设计了油路过渡块5。
[0012] 具体实施方式二：结合图1、图8和图9说明本实施方式，本实施方式的油路过渡块3的高压油孔A1为向后配流盘8方向倾斜的高压油孔，所述油路过渡块3的负载油孔B1和回油箱油孔C1的形状均为沿油路过渡块(3)的轴向成L形状。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
[0013] 具体实施方式三：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式的后配流盘8上的高压通道A3、负载通道B3和回油箱通道C3均由轴向直通道8-3和斜通道8-4组成，所述轴向直通道8-3位于后配流盘8的小直径端面8-1上，便于输出油。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
[0014] 具体实施方式四：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的后配流盘8上的高压通道A3、负载通道B3和回油箱通道C3的横截面形状均为腰形，所述前配流盘1上的高压油路A4、负载油路B4和回油箱油路C4的横截面形状均为腰形。便于输出油，提高排油效率。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
[0015] 具体实施方式五：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式的后配流盘8上的高压通道A3的入口设置在后配流盘8的大直径端面8-5的中
心轴线上，后配流盘8上的负载通道B3的入口和回油箱通道C3的入口由中心向外交错设置在后配流盘8的大直径端面8-5上，后配流盘8上的高压通道A3的出口、负载通道B3的出口和回油箱通道C3的出口设置在后配流盘8的小直径端面8-1上的同一中心圆上。在保证后配流盘8上的高压通道A3、负载通道B3和回油箱通道C3流量的情况下，为减小后配流盘8的径向尺寸，后配流盘8的负载通道B3的入口，回油箱通道C3的入口分布在其端面不同的圆周上。其它组成及连接关系与具体实施方式一或三相同。
[0016] 工作原理：液压变压器接入恒压网络时，将油路过渡块3上的高压油孔A1、负载油孔B1和回油箱油孔C1分别接入恒压网络系统中的高压油路、负载和油箱。在系统压力的作用下，使缸体11产生旋转力矩而旋转起来，同时，由于后配流盘8上有三个通道，前配流盘1上有三个油路，通过后配流盘8和前配流盘1的配油，一部分液压油向负载供油，驱动负载。由
流体的连续性方程，三个通道和三个油路的流量代数和为零，来决定回油箱油孔C1、回油箱通道C3与回油箱油路C4的液压油流动方向。根据能量守恒定律，高压油孔A1、高压油道A2、高压通道A3、高压油路A4和负载油孔B 1、负载通道B3、负载油路B4以及回油箱油孔C1、回油箱通道C3、回油箱油路C4的压力分别与各自流量的乘积代数和为零。通过控制液压变压器的后配流盘的转角，即可控制后配流盘8的三个通道的流量，通常回油箱通道C3的压力与其余两个通道相比很低，因此将回油箱通道C3的压力和流量的乘积忽略不计，则有高压通道A3的压力和流量的乘积加上负载通道B3的压力和流量的乘积为零，由此可知，负载通道B3的压力与高压通道A3的压力比值等于高压通道A3的流量与负载通道B3的流量比值。液压变压器变压比是根据负载的大小通过控制液压变压器的控制角即改变后配流盘的三个通道流量的改变来实现的。
