CN106014852A - 具有动压效应的水液压泵或马达端面配流式摩擦副 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有动压效应的水液压泵或马达端面配流式摩擦副。进一步提高水液压泵或马达的配流摩擦副的润滑能力、承载特性、摩擦磨损性能和寿命具有重要意义。本发明中配流体的摩擦表面或转子体的摩擦表面两者之一开设有若干凹坑，另一摩擦表面开设有若干动压支承槽；凹坑仅布置在以摩擦表面中心为圆心且平分摩擦表面的多个圆周上；凹坑在摩擦表面上的面积为3mm²；动压支承槽的最大深度处深0.1～3mm；动压支承槽在摩擦表面上的面积为1～12mm²；动压支承槽的排布方式采用仿生结构。本发明在配流体或转子体的摩擦表面上构建仿生结构，改善配流摩擦副的润滑能力、承载特性、摩擦磨损性能。

Description

具有动压效应的水液压泵或马达端面配流式摩擦副

技术领域

本发明属于液压技术领域，涉及水液压泵或马达，尤其涉及一种新型的基于动压支承的配流体/转子体摩擦副。

背景技术

水液压泵或马达是以淡水或海水为工作介质，并能将机械能(液压能)转换为液压能(机械能)实现连续回转运动的水液压动力元件(执行元件)，在水液压系统中起着重要的作用。配流体与转子体组成的配流摩擦副是水液压泵或马达配流摩擦副中的关键摩擦副之一。配流体为有中心通孔的圆盘，在中心通孔与外周面之间的摩擦面上设有与中心通孔同轴的轴向孔流道；与配流体摩擦面对应的转子体的摩擦面，转子体摩擦面的中心通孔与配流体的中心通孔相对应，在转子体摩擦面与外周面之间的摩擦面上也设有与中心通孔同轴的流道，与配流体的轴向孔流道相对应。配流摩擦副由于工作在水环境中(尤其在海水中)，加之重载，因而极易腐蚀、磨损，进而导致失效，严重影响水液压泵及马达的正常使用及使用寿命。国内外相关领域的专家针对水液压泵及马达配流摩擦副存在的问题一直进行着研究，但解决问题的思路依然是寻求满足耐腐蚀、抗磨损和具有自润滑性能的配对材料，这些新的材料虽然在摩擦副耐磨减阻及润滑方面起到了很好的成效，但是如何进一步提高水液压泵或马达的配流摩擦副的润滑能力、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

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有动压效应的水液压泵或马达端面配流式摩擦副，借鉴生物体表的形貌特征，基于动压支承理论在配流体或转子体的摩擦表面上构建仿生结构，改善水中(尤其在海水中)，以及低速、重载条件下配流摩擦副的润滑能力、承载特性、摩擦磨损性能。

本发明的具体方案如下：

本发明包括配流体和转子体；所述配流体的摩擦表面或转子体的摩擦表面两者之一开设有若干凹坑，另一摩擦表面开设有若干动压支承槽；凹坑仅布置在以摩擦表面中心为圆心且平分摩擦表面的多个圆周上；凹坑在平行摩擦表面的平面上呈三角形、四边形、圆形、六边形的一种或多种的组合，且凹坑在摩擦表面上的面积为3mm²；动压支承槽的最大深度处深0.1～3mm；动压支承槽在摩擦表面上的面积为1～12mm²。

动压支承槽的排布方式采用下列排布方式中的一种：

1)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈菱形、正六边形、圆形、头部为尖点的卵形的一种或多种的组合；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值。

2)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈矩形；动压支承槽的底部在周向方向上与摩擦表面的夹角k为0～30°，k≠0时，动压支承槽底部与摩擦表面相交。

3)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈菱形；外侧圆周上的动压支承槽底部为径向方向上的直线，两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值；内侧圆周上的动压支承槽侧壁与摩擦表面的夹角为90°。

4)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈十字形；动压支承槽的两侧壁倾斜方向相反，且与摩擦表面的夹角相等，均在5～30°内取值。

5)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈半圆形；外侧圆周上的动压支承槽底部为径向方向上的直线，两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值；内侧圆周上的动压支承槽侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值。

6)动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈梯形；动压支承槽的外端开放设置；动压支承槽底部为径向方向上的圆弧槽，动压支承槽的两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值。

7)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈扇环形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值。

8)动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈X形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值。

9)动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈由外向内逐渐收窄的辐射条状；动压支承槽的外端开放设置；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值。

10)动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈S形折线；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值。

11)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈两个平行四边形组合而成的箭头形；该两个平行四边形有一边共边且夹角为90°；内、外侧圆周上的箭头形朝向相反；两个平行四边形共边的那一边指向周向方向；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在5～30°内取值。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明未增加任何零件，仅仅通过结构设计并通过配流体和转子两者仿生单元体的不同组合改善了水液压泵或马达的配流摩擦副的性能，从而提高了水液压泵或马达的性能。同时本发明具有结构简单、性能可靠、性价比高等优点。本发明还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。凹坑与动压支承槽结合；凹坑构成仿生非光滑表面形态，用于存储润滑油；润滑液进入动压支承槽在摩擦表面形成润滑膜；动压支承槽的侧面倾斜设置使得摩擦表面高速摩擦时润滑液有被甩出的趋势，从而为摩擦表面提供支承力，润滑液被甩出以便注入新的润滑液，避免润滑性能降低；动压支承槽的两侧面倾斜方向相反，保证在不同转向时动压支承槽内的润滑液均能被有效甩出。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中配流体的结构立体图；

图3是本发明中转子体的结构立体图；

图4是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为菱形且内外圆周上动压支承槽形状一致时的示意图；

图5是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为矩形时的示意图；

图6是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为正六边形时的示意图；

图7是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为圆形时的示意图；

图8是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为菱形且内外圆周上动压支承槽形状一致时的示意图；

图9是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为十字形时的示意图；

图10是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为头部为尖点的卵形时的示意图；

图11是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为半圆形时的示意图；

图12是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为梯形时的示意图；

图13是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为扇环形时的示意图；

图14是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为X形时的示意图；

图15是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为由外向内逐渐收窄的辐射条状时的示意图；

图16是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为S形折线时的示意图；

图17是本发明开设的动压支承槽在摩擦表面为两个平行四边形组合而成的箭头形时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，具有动压效应的水液压泵或马达端面配流式摩擦副，包括配流体1和转子体2；配流体的摩擦表面或转子体的摩擦表面两者之一开设有若干凹坑4，另一摩擦表面开设有若干动压支承槽3；本实施例中配流体的摩擦表面开设动压支承槽3，转子体的摩擦表面开设凹坑4；凹坑仅布置在以摩擦表面中心为圆心且平分摩擦表面的五个圆周上；凹坑在平行摩擦表面的平面上呈圆形，且凹坑在摩擦表面上的面积为3mm²，构成仿生非光滑表面形态，用于存储润滑油。动压支承槽的最大深度处深2mm。

动压支承槽的排布方式采用下列排布方式中的一种：

实施例1

如图4所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈菱形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例2

如图5所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈矩形；动压支承槽的底部在周向方向上与摩擦表面的夹角k为0～30°，k≠0时，动压支承槽底部与摩擦表面相交；本实施例中k＝30°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例3

如图6所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈正六边形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例4

如图7所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈圆形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例5

如图8所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈菱形；外侧圆周上的动压支承槽底部为径向方向上的直线，两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值，本实施例中取值为30°。润滑液进入动压支承槽在摩擦表面形成润滑膜；动压支承槽的侧面倾斜设置使得摩擦表面高速摩擦时润滑液有被甩出的趋势，从而为摩擦表面提供支承力，润滑液被甩出以便注入新的润滑液，避免润滑性能降低；动压支承槽的两侧面倾斜方向相反，保证在不同转向时动压支承槽内的润滑液均能被有效甩出。内侧圆周上的动压支承槽侧壁与摩擦表面的夹角为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例6

如图9所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈十字形；动压支承槽的两侧壁倾斜方向相反，且与摩擦表面的夹角相等，均在5～30°内取值，本实施例中取值为30°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例7

如图10所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈头部为尖点的卵形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例8

如图11所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈半圆形；外侧圆周上的动压支承槽底部为径向方向上的直线，两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值，本实施例中取值为30°。内侧圆周上的动压支承槽侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为30°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例9

如图12所示，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈梯形；动压支承槽的外端开放设置；动压支承槽底部为径向方向上的圆弧槽，动压支承槽的两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值，本实施例中取值为30°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例10

如图13所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈扇环形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例11

如图14所示，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈X形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例12

如图15所示，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈由外向内逐渐收窄的辐射条状；动压支承槽的外端开放设置；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例13

如图16所示，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈S形折线；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

实施例14

如图17所示，动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈两个平行四边形组合而成的箭头形；该两个平行四边形有一边共边且夹角为90°；内、外侧圆周上的箭头形朝向相反；两个平行四边形共边的那一边指向周向方向；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在5～30°内取值，本实施例中取值为90°；动压支承槽在摩擦表面上的面积为3mm²。

Claims (1)

1.具有动压效应的水液压泵或马达端面配流式摩擦副，包括配流体和转子体，其特征在于：所述配流体的摩擦表面或转子体的摩擦表面两者之一开设有若干凹坑，另一摩擦表面开设有若干动压支承槽；凹坑仅布置在以摩擦表面中心为圆心且平分摩擦表面的多个圆周上；凹坑在平行摩擦表面的平面上呈三角形、四边形、圆形、六边形的一种或多种的组合，且凹坑在摩擦表面上的面积为3mm²；动压支承槽的最大深度处深0.1～3mm；动压支承槽在摩擦表面上的面积为1～12mm²；

动压支承槽的排布方式采用下列排布方式中的一种：

1)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈菱形、正六边形、圆形、头部为尖点的卵形的一种或多种的组合；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值；

2)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈矩形；动压支承槽的底部在周向方向上与摩擦表面的夹角k为0～30°，k≠0时，动压支承槽底部与摩擦表面相交；

3)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈菱形；外侧圆周上的动压支承槽底部为径向方向上的直线，两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值；内侧圆周上的动压支承槽侧壁与摩擦表面的夹角为90°；

4)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈十字形；动压支承槽的两侧壁倾斜方向相反，且与摩擦表面的夹角相等，均在5～30°内取值；

5)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈半圆形；外侧圆周上的动压支承槽底部为径向方向上的直线，两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值；内侧圆周上的动压支承槽侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值；

6)动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈梯形；动压支承槽的外端开放设置；动压支承槽底部为径向方向上的圆弧槽，动压支承槽的两侧壁与摩擦表面的夹角相等且均在5～30°内取值；

7)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈扇环形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值；

8)动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈X形；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值；

9)动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈由外向内逐渐收窄的辐射条状；动压支承槽的外端开放设置；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值；

10)动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈S形折线；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在30～90°内取值；

11)动压支承槽仅在与轴向孔流道所在圆周同心且设置在轴向孔流道所在圆周两侧的两个圆周上等距排布，两侧的圆周上动压支承槽数量相等；周向方向上，动压支承槽设置在相邻轴向孔流道之间；动压支承槽在平行摩擦表面的平面上呈两个平行四边形组合而成的箭头形；该两个平行四边形有一边共边且夹角为90°；内、外侧圆周上的箭头形朝向相反；两个平行四边形共边的那一边指向周向方向；动压支承槽的侧壁与摩擦表面的夹角在5～30°内取值。