双作用叶片式二次元件的工作机理与性能研究

　　0 引言

　　在静液传动系统中,把机械能转化成液压能的元件(如液压泵)称为一次元件,将液压能和机械能相互转换的元件(如液压马达/泵)称为二次元件[1]。二次元件一般工作在恒压网络中,通过改变二次元件的排量,实现对负载转矩或转速的调节,通过改变二次元件油流方向(过零点),二次元件可以工作于由输出转矩和转速构成的直角坐标系中的四个象限,既有液压马达工况,又有液压泵工况。叶片式二次元件包括单作用叶片式二次元件和双作用叶片式二次元件。单作用叶片式二次元件是通过调节定子的位置,即通过对转子和定子偏心距的大小和方向进行控制,实现流量大小和油流方向的改变。双作用叶片式二次元件是通过旋转定子来改变配流盘和定子之间的位置关系,从而改变进排油窗口的大小和位置,实现流量大小和油流方向的改变。单作用叶片式二次元件的工作压力较低,一般在7MPa以下,双作用叶片式二次元件的工作压力较高,一般在7~20MPa,其应用范围更广泛。本文对双作用叶片式二次元件进行了研究。

　　1 双作用叶片式二次元件的结构与工作机理

　　如图1所示,双作用叶片式二次元件主要由转子、定子、叶片、变量油缸、壳体和配流盘(图中未画出)等组成。变量油缸由变量杆、变量活塞、变量缸体等构成。变量杆的球形头与变量活塞的凹槽接触,变杆的另一端固定在定子的长半径圆弧中心线处或短半径圆弧中心线处的外表面上。二次元件的进油口、出油口大小相同,叶片沿转子径向安置(安放角为零),转子和定子的中心是固定的,定子在变量活塞的带动下可绕中心旋转。二次元件不工作时,定子长半径圆弧中心线与一组配油窗口中心线重合,此时,定子的转角为零,即为定子的初始旋转位置(零点)。定子在初始位置时,二次元件的排量为零。假定对着二次元件传动轴的方向,定子顺时针方向旋转角为正,逆时针方向旋转角为负。当定子顺时针或逆时针旋转时,随着定子转角正向或负向增大,二次元件的排量也正向或负向增大,当转角达到45b时,二次元件排量正向最大,当转角为-45b时,二次元件排量负向最大,因此,定子可在-45b~45b转角范围内旋转,且使二次元件的排量不断变化。

　　工作时,在变量油缸的用下,对着二次元件传动轴的方向,通过变量杆使定子绕中心顺时针转动一个正角度。当二次元件上油口进油,下油口回油时,在图2a中,与二次元件上油口连通的左右两个配油窗口处,由转子、定子、两相邻叶片及两侧配流盘组成的两个对称封闭区域中,由于叶片H、N的受压面积大于叶片M、F的受压面积,在压力差的作用下,转子及传动轴以顺时针方向旋转,二次元件以液压马达工况工作,消耗液压系统的能量,驱动负载工作。