近些年发展起来的恒压网络二次调节技术提高了液压系统的柔性和效率，但是它在液压领域并没有得到广泛的应用，主要原因是缺少一种高效传送液压能的液压元件。

液压变压器作为一种新型流量和压力转换元件，理论上能无节流损失地传送液压能，它在驱动直线载荷时体现出的独特性能为恒压网络二次调节技术的发展注入了新的动力。

1.液压变压器的工作原理

该类型液压变压器结构上为液压泵、液压马达同轴连接的形式，见图4-46。变量马达1的两个油口分别接油源和油箱，定量马达2的两个油口分别接油源和负载。

在恒压网络压力p_A作用下，变量马达1产生的转矩为：

式（4-2）中p_T=0。定量马达2产生的转矩为：

式中 q₁、q₂——液压马达1、液压马达2的排量；

θ——液压马达1斜盘倾角；

θ_max——液压马达1斜盘最大。

图4-46 液压变压器工作原理

1—变量马达 2—定量马达

忽略液压马达1和液压马达2之间的摩擦阻力矩，液压变压器转速n与转矩之间有如下关系：

式中 J——液压变压器的转动惯量。

从式（4-4）可以看出：如果T₁+T₂≠0，那么液压变压器将产生加速或减速旋转运动，输入、输出流量也跟着变化；当T₁+T₂=0时，液压变压器处于平衡状态，此时负载与油源之间的压力比为：

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从式（4-5）可以看出：通过改变液压马达1斜盘倾角θ可以调节液压变压器的压力比。

2.液压变压器在液压系统中的节能应用

图4-47给出一种根据传统液压变压器工作原理工作的新型液压节能系统，工作原理如下。

（1）驱动载荷上行 接到上行信号后，控制系统发出两路控制信号，一路控制液控单向阀10的打开，另一路控制变量马达1的排量q₁，使液压马达2输出转矩大于马达1输出转矩，液压马达2作“液压马达”工况，带动液压马达1作“液压泵”工况，从油箱吸油。液压马达2输出流量推开单向阀4，推动液压缸加速向上运动。控制系统将光电编码器6反馈的载荷实际速度与理想速度曲线进行比较，并根据变压器的转速信号和压力传感器11、12的压力信号动态调节马达1、2之间的转矩差值，调节进入液压缸5的流量，从而改变负载的运行速度。当负载接近停靠位置时，传感器给出停止信号，关闭单向阀10，负载靠单向阀4截止，停止运行。

忽略两个液压马达间的机械损失，载荷上行时加速、匀速、减速应满足如下关系式：

图4-47 采用液压变压器的液压节能系统原理图

1—变量马达 2—定量马达 3、6—光电编码器 4、10—液控单向阀 5—柱塞缸 7—负载 8—补油回路 9—蓄能器 11、12、13—压力传感器 14—变量马达调节机构 15—溢流阀 16—液压变压器

（2）驱动载荷下行 接到下行信号后，系统为防止载荷下行时产生过冲现象，首先进行单向阀4两端的压力预平衡，此时液控单向阀10打开，控制系统控制液压马达1的排量q₁，使液压马达2输出转矩大于液压马达1输出转矩，液压马达2从油箱和蓄能器吸油，当液控单向阀4两端的压力达到平衡时，控制系统发出打开液控单向阀4的信号；同时调整液压马达1的排量，使液压马达1输出转矩大于液压马达2输出转矩。此时变量马达1做“液压马达”工况，带动液压马达2做“液压泵”工况，从液压缸吸油，负载下行。从液压缸返回的油液，一部分进入蓄能器，一部分通过液压马达1流回油箱。

忽略液压马达间的机械损失，同理可得负载下行时加速、匀速、减速应满足的关系式为：

从系统工作原理可以看出：本系统驱动载荷上、下行的动力源来自蓄能器的压力，不再需要一般液压系统中的主电动机来提供动力。

3.在多执行机构系统中的应用

将液压变压器应用到多执行机构装置液压系统上，并用恒压网络系统取代负载敏感系统，系统结构得到很大简化，采用负载敏感液压系统，带有大量的控制阀，而且需要多个液压泵来保证系统的正常运行，系统节流能量损失很大，同时系统成本也很高。采用液压变压器对负载敏感系统进行替代后，不仅减少了大量的控制阀，同时泵的数量也显著减少。节流损失减少，系统成本也跟着降低，更重要的是可使系统从各个负载端回收能量，最终使系统效率得到很大的提高，燃料消耗得到了改善。图4-48为应用液压变压器及恒压网络的多执行机械系统原理图。

图4-48 应用液压变压器的多执行机构液压系统原理图

作为一种新型能量转换元件，液压变压器能无节流损失地按负载需要调节流量和压力。将液压变压器应用到液压系统中，不仅带来了系统装机功率的显著降低，也为降低系统能量消耗、简化液压系统结构开辟了新途径。