单作用叶片式二次元件的性能研究

　　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,当二次元件从“拖动负载”工况过渡到“负载拖动”的工况时,它就由“液压马达”工况过渡到“液压泵”工况,即由消耗能量工况转变为回收能量工况。

　　1 单作用叶片式二次元件的工作原理

　　单作用叶片式二次元件主要由转子4、定子2、叶片3、传动轴5、变量液压缸10和壳体1等组成。变量液压缸10由端盖7、活塞8、缸体9等构成,如图1所示。二次元件的进出油口大小相同,叶片3沿转子4径向安置(即安放角为零),转子4的中心是固定的,定子2在变量液压缸10活塞杆的作用下可绕摆动轴11摆动。定子2的中心与转子4的中心重合时,偏心距为零,二次元件的排量为零,此位置即为二次元件的零点。

　　工作时,在变量液压缸10的作用下,对着二次元件传动轴5的方向,通过调节杆6使定子2绕摆动轴11向右摆动一个角度,定子2中心处在转子4中心的右侧,定子2的中心与转子4的中心就产生了一个偏心距。当二次元件上油口进油,下油口回油时,在图2a所示的二次元件上油口进油端,由转子、定子、两相邻叶片及两侧配流盘组成的封闭区域中,由于右边叶片的受压面积大于左边叶片的受压面积,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。

　　若停止给二次元件供油,在负载惯性动能作用下,转子及传动轴继续以顺时针方向旋转,此时,通过变量液压缸的作用,使定子中心处在转子中心的左侧(过零点)。在图2b中,二次元件下油口处由转子、定子、两相邻叶片及两侧配流盘组成的封闭区域体积不断增大,产生真空,吸入油液,下油口就成为吸油口;上油口处由转子、定子、两相邻叶片及两侧配流盘组成的封闭区域体积不断减小,油液经上油口被压出进入液压系统中,以“液压泵”工况工作,向液压系统回馈能量,并起制动作用。若定子中心仍处在转子中心的左侧,给二次元件上油口通压力油,下油口回油时,在图2c所示的二次元件上油口进油端,由转子、定子、两相邻叶片及两侧配流盘组成的封闭区域中,由于左边叶片的受压面积大于右边叶片的受压面积,在压力差的作用下,转子及传动轴以逆时针方向旋转,二次元件又以/液压马达0工况工作,消耗液压系统的能量,驱动负载工作。