CN103867428A - 具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副 - Google Patents
具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副 Download PDFInfo
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Abstract
一种具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其主要是：在斜盘上设有通孔单元体，这些通孔单元体规则设置在斜盘上，在斜盘摩擦面的反面，通孔单元体均设在规则设置的内凹的水槽内，并且这些水槽相互连通。最好与上述斜盘配合的滑靴摩擦表面规则设置凹坑单元体。本发明能合理地、高性价比地改善柱塞泵滑靴摩擦副在海水润滑的环境里，在高速、重载的条件下滑靴摩擦副的润滑能力、承载特性、摩擦磨损性能。
Description
所属领域
本发明涉及一种高压海水轴向柱塞泵，尤其涉及一种滑靴/斜盘摩擦副。
背景技术
高压海水轴向柱塞泵是以海水为介质的海水液压传动及反渗透海水淡化等系统的核心动力元件。滑靴/斜盘组成的滑靴摩擦副是高压海水轴向柱塞泵中的关键摩擦副之一。斜盘为一设中心通孔的圆盘，其外周面为截锥面，中心通孔的直径分3段，中段直径小于两端的直径，且两端直径相等。斜盘大直径一侧即斜盘摩擦表面一侧与滑靴摩擦表面相对，该滑靴摩擦表面位于滑靴圆盘部分一端，该圆盘部分的另一端与圆柱部分连为一体且同轴，上述圆盘部分与圆柱部分构成滑靴。滑靴摩擦副由于工作在海水环境中，加之高速、重载，因而极易腐蚀、磨损，进而导致失效，严重影响高压海水柱塞泵的正常使用及使用寿命。国内外专家针对高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副存在的问题长期进行着研究，但解决问题的思路是寻求满足耐磨蚀、抗磨损和具有自润滑性能的配对材料。由研究及工程实践来看工程陶瓷、表面工程材料以及特种耐磨蚀合金较适合滑靴摩擦副的制造。以上方面的研究已经相对完善，但是如何进一步提高高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副的润滑能力、承载特性、摩擦磨损性能和寿命，还是尚待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能改善在海水润滑的环境里，在高速、重载的条件下滑靴摩擦副的润滑能力、承载特性、摩擦磨损性能的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副。本发明主要是根据仿生非光滑表面效应，将高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副摩擦表面加工成通孔单元体和凹坑单元体构成的仿生非光滑表面。
本发明具体方案如下：本发明包括滑靴和斜盘组成的滑靴摩擦副，在该摩擦副的斜盘上设有若干通孔单元体，最好直径为0.6-3.2mm，这些通孔单元体规则设置在斜盘上，构成仿生非光滑表面形态，最好呈圆形阵列式分布即这些通孔单元体的轴线分布在从斜盘圆心到周边的3-6个同心圆上，而且每个同心圆上的通孔单元体为18-28个周向均布。最好，通孔单元体径向间距3-10mm。在斜盘摩擦面的反面，通孔单元体均设在规则设置的内凹的水槽内，最好水槽宽1-4mm、深度0.3-1.2mm，最好水槽与通孔单元体的圆形阵列式分布相同，即这些水槽的中心线与通孔单元体的轴线构成的同心圆面重合，并且这些水槽相互连通。与上述斜盘配合的滑靴可以是摩擦面为平面的滑靴，但最好滑靴摩擦表面规则（如均匀分布）设置若干凹坑单元体，构成仿生非光滑表面形态。最好这些凹坑单元体也呈圆形阵列式分布，两凹坑单元体中心距为3-10mm。上述凹坑单元体的形状有多种，如圆柱形、圆锥形、半球形、球柱形、倒截锥形、碗型、倒半球形、半椭球形等，这些形状可单独使用，也可混合使用。最好这些凹坑单元体深度为0.01-3mm，其在摩擦表面上的开口面积为0.8-12mm2。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、研究自然界大量生物，如山地与沙漠地带的蜥蜴、蛇类，土壤中的蚯蚓，海中的贝类和鲨鱼，植物竹子等，发现这些生物普遍具有优良的脱附、减阻和耐磨的功能，这些功能与其体表非光滑表面形态有关。本发明根据仿生非光滑表面效应，将高压海水轴向柱塞泵的滑靴摩擦副摩擦表面加工成非光滑表面，这些单元体会贮存传导海水，在摩擦副工作过程中将海水会涂覆到摩擦表面，改善了润滑条件；同时在这些单元体的局部会形成动压支撑，改善其承载特性；另外这些单元体会储存海水介质中的颗粒状磨粒，防止这些磨粒被带到摩擦表面，改善了摩擦学性能，达到减阻减磨的目的，提高摩擦副的耐磨性、延长摩擦副的使用寿命。采用合适的润滑是一种方便可行、效果明显的减阻减磨方法。
2、本发明未增加零件，仅通过结构设计改善了滑靴摩擦副的性能，具有结构简单，性价比高等优点。该技术还具有个性化强的特点，可以针对不同工作要求，选用不同单元体形态、尺寸、分布规律的非光滑表面，从而获得优异的性能。
附图说明
图1是本发明滑靴摩擦副立体组装示意图；
图2是本发明斜盘的径向剖面示意图；
图3是图2的A向视图；
图4是图2的B向视图；
图5是本发明滑靴的侧视示意图；
图6是图5的C向视图；
图7是本发明圆柱形凹坑单元体的剖面视图；
图8是本发明锥形凹坑单元体的剖面视图；
图9是本发明半球形凹坑单元体的剖面视图；
图10是本发明球柱形凹坑单元体的剖面视图；
图11是本发明倒截锥形凹坑单元体的剖面视图；
图12是本发明碗形凹坑单元体的剖面视图；
图13是本发明倒半球形凹坑单元体的剖面视图；
图14是本发明半椭球形凹坑单元体的剖面视图。
图中：1.斜盘，2.滑靴，3.水槽，4.通孔单元体，5.凹坑单元
体。
具体实施方式
在图1、图2、图3和图4所示的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副的示意图中，在斜盘上设有144个通孔单元体，直径为1.2mm，这些通孔单元体规则设置在斜盘上，呈圆形阵列式分布即这些通孔单元体的轴线分布在从斜盘圆心到周边的6个同心圆上，这6个圆直径依次为76mm，88mm，100mm，112mm，124mm，136mm。并且每个同心圆上的通孔单元体为24个周向均布，在斜盘摩擦面的反面，通孔单元体均设在规则设置的内凹的水槽内，水槽宽2mm、深度1mm，水槽与通孔单元体的圆形阵列式分布相同，即这些水槽的中心线与通孔单元体的轴线构成的同心圆面重合，并且这些水槽由8条放射状径向直水槽相互连通。与上述斜盘配合的滑靴摩擦表面规则设置36个凹坑单元体，如图1、图5和图6所示，这些凹坑单元体也呈圆形阵列式分布即这些凹坑单元体的轴线分布在从滑靴圆心到周边的3个同心圆，这3个圆直径依次为10mm，18mm，26mm。并且每个同心圆上的凹坑单元体为12个周向均布。上述凹坑单元体的形状有多种：圆柱形，如图7所示；圆锥形，如图8所示；半球形，如图9所示；球柱形，如图10所示；倒截锥形，如图11所示；碗型，如图12所示；倒半球形，如图13所示；半椭球形，如图14所示。这些凹坑单元体深度为0.6mm，开口面积为1.13mm2。
Claims (10)
1.一种具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其包括滑靴和斜盘组成的滑靴摩擦副，其特征在于：在该斜盘上设有通孔单元体，这些通孔单元体规则设置在斜盘上，在斜盘摩擦面的反面，通孔单元体均设在规则设置的内凹的水槽内，并且这些水槽相互连通。
2.根据权利要求1所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：与上述斜盘配合的滑靴摩擦表面规则设置凹坑单元体。
3.根据权利要求1或2所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：斜盘上的通孔单元体呈圆形阵列式分布即这些通孔单元体的轴线分布在从斜盘圆心到周边的3-6个同心圆上。
4.根据权利要求3所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：每个同心圆上的通孔单元体为18-28个周向均布。
5.根据权利要求4所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：通孔单元体直径为0.6-3.2mm，通孔单元体径向间距3-10mm。
6.根据权利要求3所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：水槽与通孔单元体的圆形阵列式分布相同，即这些水槽的中心线与通孔单元体的轴线构成的同心圆面重合。
7.根据权利要求6所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：水槽宽1-4mm、深度0.3-1.2mm。
8.根据权利要求2所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：凹坑单元体也呈圆形阵列式分布。
9.根据权利要求8所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：两个凹坑单元体的中心距为3-10mm，凹坑单元体深为0.01-3mm。
10.根据权利要求9所述的具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵滑靴摩擦副，其特征在于：凹坑单元体在摩擦表面上的开口面积为0.8-12mm2。
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