[发明专利]液压偶合式传动方法

说明书

本发明涉及动力机械液体传动领域内一种通用的可无级变速的液压传动方法。

目前液体传动可无级变速的方法有液力传动和液压传动两种，液力传动如液力偶合器是以液体为介质，把液体的动能转化为机械能，液压传动是用密封在系统中的液体作为介质，依靠液压传递机械能，一般是通过液压泵和液压马达共同实现的(根据李贤主编，重庆大学出版社出版的《液压传动与控制》)这些传动设备的主要缺点是构造复杂，体积大，造价高，效率低，因此这些传动设备在许多领域并不能广泛使用。

液控行星转式无级变速方法(根据中国专利《液控行星轮式无级变速方法》申请号96122554.8申请时间96.10.12)是利用齿轮泵结构，以齿轮泵的一个齿轮为主动转子，其它齿轮以行星轮的形式与外壳一起构成从动转子通过阀门控制齿轮泵的工作液循环流量来实现主从动转子间的无级变速，其实质上是一种齿轮泵式液压偶合器，其结构虽然简单、体积小、造价低，但漏流损失大，效率很难提高，实用性不强。

本发明的目的是将齿轮泵偶合式传动原理扩展到所有液压泵，形成一种系列性的液压偶合式传动方法。本发明的技术方案是：一种液压偶合式可无级变速的传动方法，利用液压泵的结构和工作原理，以液压泵的“转子”和“定子”做为传动机构的主、从动转子或相反，即“定子”不固定，“转子”和“定子”通过转差使工作液产生压力和流量。液压泵的出口通过流量调节件，管道和其他工作液体通道与“液压泵”的入口相连形成循环通道，从而形成液压偶合机构。

根据液压泵的工作原理，理论上液压泵的流量与液压泵主、从动转子之间的相对转速和工作容量成正比，反之，对于液压泵式偶合器，当改变其工作液循环流量或改变泵的工作容量时就可以控制主、从动转子之间的相对转速，从而实现主、从动转子之间的无级变速。无级变速的控制装置基本上可分为两种，一种就是直接用节流阀作为流量调节件来控制工作液循环流量，行星轮式无级变速方法的专利说明书对这一方法作了详细介绍，其他液压泵式偶合器采用这种方法时原理基本一样；另一种方法就是使用液压马达作为流量调节件来控制工作液体循环流量，液压马达的转子与从动转子同轴固定。液压泵出口管与液压马达入口相连，液压马达的出口通过其它工作液通到与液压泵入口相连即液压泵和液压马达工作液流量相同，设主从动转子的转速为n1、n2，液压泵，液压马达的工作容量(这里工作容量是指液压泵或液压马达工作时每转一周所通过的工作液体的有效容积)为v1和v2，则有：

v1(n1-n2)=v2n2

即：   n2/n1=v1/(v1+v2)

因此只要采用变量泵和变量马达就可实现主、从动转子间0-100％范围的无级变速，而且液压偶合器增设液压马达代替节流阀虽然设备复杂了，但是避免了节流损失，把主从动转子在传递轴功时产生的液压能通过液压马达传递给从动转子，使液压偶合器在不计轴承、密封等机械损失，传动效率理论值可达到100％，这是液力偶合器所无法实现的。另外，为实现最大转速比，液压马达工作容量变为最小时，为使其容积损失也变为0，可在“液压泵”出口增设阀门完全切断工作液流体进入液压马达的通路(附图中没给出)，提高最大转速比传动时的传动效率。

本发明的优点是：

(1)巧妙地利用了液压泵结构和工作原理，构成液压偶合式传动机构，因液压元件已实现标准化、系列化，因此液压偶合器易实现标准化、系列化。

(2)和液力偶合器相比传动效率理论值可达100％，属于高效率传动，不需增设复杂的冷却和润滑设备及管路系统，使设备成本大幅度降低，实用性显著增强。

(3)因工作液流量随转速比增大而减小，流动损失随之减小，与液压泵和液压马达组成的传动装置相比不仅结构简单，更适合高转速比或主要工作范围为高转速比的传动。

(4)变速范围可实现0-98％。

(5)因液压泵和液压马达形式多样，可适应多种工作条件，因此液压偶合式传动方法在此基础上必将有更广泛的用途，除叶片式、轴向柱塞式以外，还有径向柱塞式等液压泵和液压马达都可以互相构成不同用途的液压偶合机构。

(6)液压偶合式的结构特点可实现液压泵和液压马达同时向从动轴传递扭矩，即二者同时承担轴动，因此同等条件下与液压泵和液压马达直接组合的传动方法相比，设备承受的压力小，改善了工作条件，延长了使用寿命。

(7)液压偶合式传动方法效率高，结构简单，可设计定转速比的液压偶合器，可代替齿轮式或其它减速机工作，既节省钢材、空间，又可减小噪音。

本发明的附图说明：