CN103266984B - 一种水液压柱塞马达柱塞组件结构及装配方法 - Google Patents

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一种水液压柱塞马达柱塞组件结构及装配方法，属于水液压传动技术领域。该组件包括滑靴底（1），滑靴垫片（2），滑靴（3），柱塞（4），尼龙套（5）。柱塞（4）包括柱塞体（4.2）和柱塞球头（4.1），由不锈钢棒材加工出柱塞体，并经热处理后前端压合工程塑料套，再按要求加工出柱塞球头。装配时滑靴底（1）以一定的过盈量压入滑靴（3）底端环形槽内，柱塞球头(4.1)插入滑靴（3）球窝内后将滑靴收口；本发明的柱塞组件易于拆装，加工周期短，成本低。其装配工装简单，避免了因压力过大和柱塞与滑靴不同心而造成对滑靴的损坏，废品率低。

Description

一种水液压柱塞马达柱塞组件结构及装配方法
技术领域
本发明涉及水液压传动技术领域，具体涉及的是水液压柱塞马达柱塞组件的结构设计及加工装配方法。
背景技术
水液压柱塞马达是水液压传动系统中的执行元件，是将压力能转换为机械能的重要装置，并对外做功。由于它适用于直接连接并驱动负载，且起动、加速时间短，性能好，所以在工程实践中得到了广泛应用。
柱塞组件是水液压柱塞马达的核心零件。由于采用自然水淡水或海水作为传动介质，其比较差的理化特性决定了以水为介质的马达关键摩擦副在设计及加工装配上较油用马达困难。对于柱塞组件，现有的结构及加工装配方式都存在一定的缺陷：一般在柱塞组件的结构设计加工中，摩擦副采用软硬配对的方式来提高摩擦副的使用性能，滑靴结构一般使用金属材料制成半球形滑靴基体，在基体球窝内及整个基体外侧，通过注塑工艺覆盖工程塑料层，覆盖有工程塑料层的球窝与柱塞的球头构成球窝副，覆盖有工程塑料层的基体圆柱面与回程盘构成摩擦副，覆盖有工程塑料的滑靴底面与斜盘构成滑靴副。这种结构的柱塞组件在加工过程中要先加工滑靴模具，加工出滑靴基体后在模具注塑覆盖工程塑料层，在加工过程中要进行模具设计，加工复杂，周期长，成本较高，且零件损坏后不易维修更换。在柱塞组件装配过程中，柱塞收口是装配难点，目前采用的是单边收口还是周向收口，都必须有一套特有的工装与之匹配，不仅工装结构复杂，在收口过程中，还往往由于受力不均，造成收口质量不稳定，甚至导致滑靴内的工程塑料由于夹紧力的缘故而开裂，废品率高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的马达柱塞组件的结构及加工装配方法，该结构易于加工且周期短，摩擦副损坏后易于更换，装配简单快捷，成本低。
本发明采用如下技术方案：
用于水压柱塞马达的柱塞组件的结构包括：滑靴底1，滑靴垫片2，滑靴3，柱塞4，尼龙塞5。柱塞4由柱塞基体4.2和柱塞球头4.1组成，由不锈钢棒材加工出柱塞体4.2，并经热处理后前端压合工程塑料套，加工出柱塞球头4.1。装配时，滑靴底1以与滑靴3的底部环形槽过盈配合；柱塞球头4.1插入滑靴3球窝内后将滑靴3收口，收口后保证柱塞4靠自重能沿任意方向灵活转动；滑靴垫片2安放在滑靴3前端。
柱塞球头4.1是将工程塑料套过盈压入柱塞体4.2后次性车加工完成的，其配合公差为H7/p6；加工完成的柱塞球头4.1表面粗糙度应在0.2μm以内。滑靴3球窝内表面粗糙度应在0.4μm以内；滑靴3、滑靴底1、滑靴垫片2的相配合表面平面度应保证在5μm以内
柱塞体4.2材质为不锈钢材料，柱塞球头4.1材质为工程塑料，滑靴底1、滑靴垫片2材质为工程塑料，滑靴3材质为蒙乃尔合金；滑靴底1与马达的斜盘构成滑靴副，柱塞球头4.1与滑靴3球窝构成球窝副，滑靴垫片2与马达的回程盘构成摩擦副。
本发明还涉及滑靴与柱塞的装配方法。装配工装包括若干套尺寸不同的两个半圆环6，保护套7，摇工装8。在滑靴收口过程中，先用两个内孔最大的两个半圆环6组成封闭圆环，卡住滑靴3，封闭圆环的倒角与滑靴3的坡口配合，车床的三爪卡盘2.1固定半圆环6，柱塞球头4.2插入滑靴3球窝内，车床尾架2.2顶在柱塞体大孔内。转动车床尾架手柄，对柱塞施加轴向力，使滑靴3穿过封闭圆环，完成第一次收口。换用小一号的两个半圆环6组成封闭圆环，重复以上操作对滑靴收口直到滑靴达到要求尺寸。将保护套7套进柱塞体4.2，摇工装8套进保护套7，转动机床，手握摇工装手柄8.1对柱塞球头4.1与滑靴3球窝进行磨合，不断调整角度旋转，最后保证柱塞体自重能沿任意方向灵活转动。
所述的摇工装8为从事装配的人员所熟知的工具。
所述的滑靴与柱塞的装配方法：磨合过程中应注意：为防止产生的热损坏柱塞球头处的工程塑料，应不断用水冷却。以上整个过程均在同一机床上完成。
本发明的柱塞组件易于拆装，加工周期短，成本低。其装配工装简单，避免了因压力过大而造成对滑靴的损坏，废品率低。
附图说明
图1为柱塞组件结构示意图；
图2为柱塞结构示意图；
图3为滑靴结构示意图；
图4为滑靴底结构示意图；
图5为滑靴垫片结构示意图
图6尼龙塞的基本结构图
图7半圆环的侧面示意图
图8摇柱塞柄基本俯视图
图9柱塞保护套主视图
图10滑靴收口过程示意图
图中：1滑靴底；2滑靴垫片；3滑靴；4柱塞；4.1柱塞球头；4.2柱塞体；5尼龙塞
具体实施方式：
实施图1～5结合给出了一种水液压马达柱塞组件结构及其零件的结构。其柱塞组件主要包括滑靴底1、滑靴垫片2、滑靴3、柱塞4、尼龙塞5。
如图1所示该柱塞组件的装配过程为：柱塞4由柱塞体4.2和柱塞球头4.1组成，由不锈钢棒材加工出柱塞体4.2，并在热处理后前端压合工程塑料套，再按要求加工柱塞球头4.1；滑靴底2过盈压入滑靴3底端孔内；收口时，先用两个内孔最大的两个半圆环6组成封闭圆环，卡住滑靴3，封闭圆环的倒角与滑靴3的坡口配合，车床的三爪卡盘固定半圆环6，柱塞球头4.2插入滑靴3球窝内，车床尾架顶在柱塞体大孔内。转动车床尾架手柄，对柱塞施加轴向力，使滑靴3穿过封闭圆环，完成第一次收口。换用小一号的两个半圆环6组成封闭圆环，重复以上操作对滑靴收口直到滑靴达到要求尺寸。将保护套7套进柱塞，摇工装8套进保护套，拧紧紧固螺栓8.2。转动机床，手握摇工装手柄8.1对柱塞球头与滑靴球窝进行磨合，不断调整角度旋转，最后保证柱塞体自重能沿任意方向灵活转动。滑靴垫片2安放在滑靴3上。滑靴收口后，保证柱塞体自重能沿任意方向灵活转动，球窝与球头的轴向活动量不大于0.002mm。
如图2所示为柱塞结构。选用不锈钢棒材加工柱塞体4.2，对柱塞体4.2进行热处理，热处理后确保柱塞体4.2硬度在HRC42以上。用工程塑料加工一圆柱套筒，将圆柱套压入柱塞体前端圆柱内，配合公差为H7/p6。柱塞体压合工程塑料套后按要求加工柱塞球头4.1，球头表面粗糙度为0.2μm，与柱塞体的同轴度在0.02mm内。
如图3所示为滑靴结构。用铝青铜加工滑靴3，球窝内表面粗糙度为0.4μm，与滑靴垫片2配合面的平面度为0.005mm，相对于滑靴底面的平行度为0.008mm。滑靴底面打倒锥形孔，与滑靴底配合面锥形孔上平面的平面度为0.005mm，相对于滑靴底面1的平行度为0.008μm。
如图4所示为滑靴底结构。用工程塑料加工滑靴底1，滑靴底1上表面与滑靴底面的锥形孔上表面相配合，表面粗糙度为0.4μm，平面度为0.005mm，相对于滑靴底中心周线的垂直度为0.01mm。滑靴底1下表面与斜盘构成斜盘副，其平面度为0.005mm，相对于滑靴底上表面的平行度为0.008mm。
如图5所示为滑靴垫片。用工程塑料加工滑靴垫片2，与滑靴配合面的表面粗糙度为0.4μm，平面度为0.005mm。滑靴垫片2上表面与回程盘配合，表面粗糙度为0.4μm，平面度为0.005mm
如图6所示为尼龙塞。用热塑性好的尼龙加工尼龙塞，与柱塞体的大孔过盈配合。

Claims (3)

1.一种水液压马达柱塞组件结构，其特征在于：包括柱塞(4)，滑靴(3)，滑靴底(1)，滑靴垫片(2)，尼龙塞(5)；柱塞(4)由柱塞体(4.2)和柱塞球头(4.1)构成，由不锈钢棒材加工出柱塞体(4.2)，并经热处理后前端压合工程塑料套，加工出柱塞球头(4.1)；装配时，滑靴底(1)以与滑靴(3)的底部环形槽过盈配合；柱塞球头(4.1)插入滑靴(3)球窝内后将滑靴(3)收口，收口后保证柱塞(4)靠自重能沿任意方向灵活转动；滑靴垫片(2)安放在滑靴(3)前端；柱塞球头(4.1)是将工程塑料套过盈压入柱塞体(4.2)后一次性车加工完成的，其配合公差为H7/p6；加工完成的柱塞球头(4.1)表面粗糙度应在0.2μm以内；滑靴(3)球窝内表面粗糙度应在0.4μm以内；滑靴(3)、滑靴底(1)、滑靴垫片(2)的相配合表面平面度应保证在5μm以内；滑靴底(1)、滑靴垫片(2)材质为工程塑料，滑靴(3)材质为蒙乃尔合金；滑靴底(1)与马达的斜盘构成滑靴副，柱塞球头(4.1)为工程塑料与滑靴(3)球窝构成球窝副，滑靴垫片(2)与马达的回程盘构成摩擦副；有中心小孔的尼龙塞(5)过盈配合压入柱塞大孔内；
水液压马达柱塞组件结构的装配方法，装配工装包括若干套尺寸不同的两个半圆环(6)，保护套(7)，摇工装(8)；在滑靴收口过程中，先用两个内孔最大的两个半圆环(6)组成封闭圆环，卡住滑靴(3)，封闭圆环的倒角与滑靴(3)的坡口配合，车床的三爪卡盘(2.1)固定半圆环(6)，柱塞球头(4.1)插入滑靴(3)球窝内，车床尾架(2.2)顶在柱塞体大孔内；转动车床尾架手柄，对柱塞施加轴向力，使滑靴(3)穿过封闭圆环，完成第一次收口；换用小一号的两个半圆环(6)组成封闭圆环，重复以上操作对滑靴收口直到滑靴达到要求尺寸；将保护套(7)套进柱塞，摇工装(8)套进保护套，转动机床，手握摇工装手柄(8.1)对柱塞球头与滑靴球窝进行磨合，不断调整角度旋转，最后保证柱塞体自重能沿任意方向灵活转动。
2.根据权利要求1所述的一种水液压马达柱塞组件结构，其特征在于：保护套(7)形状为柱状，横截面形状为含有缺口的圆环形。
3.根据权利要求1所述的一种水液压马达柱塞组件结构，其特征在于：所述的摇工装(8)套进保护套(7)前，将两个紧固螺栓(8.2)拧出，套进保护套后，利用两个紧固螺栓(8.2)对保护套(7)施加径向力，保证保护套和柱塞之间没有相对运动。
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