CN106555748A - 预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压系统液压件领域，尤其涉及一种斜盘式轴向柱塞泵的滑靴制造方法。一种预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,首先在柱塞和滑靴轴线重合,并有相互贴合情况下，选取相互贴合区域中的某一区域为中心接触区域；所述中心接触区域的选取方式为，该中心接触区域的外沿线与滑靴球窝的初始球心构成一圆锥体，所述圆锥体的圆锥角为90°±5°；然后通过对中心接触区域的柱塞球头和/或滑靴球窝进行切削，使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触。本发明通过对滑靴球窝或柱塞球头中心接触区域的修形消除了使滑靴平面变形的力矩，这样使得球窝区域受力时，滑靴平面不会被拱起，消除了滑靴烧研的现象，提高了柱塞泵工作可靠性和使用寿命。

Description

预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法

技术领域

本发明涉及液压系统液压件领域，尤其涉及一种斜盘式轴向柱塞泵的滑靴制造方法。

背景技术

现有技术的斜盘式轴向柱塞泵现在大多采用滑靴结构的柱塞，滑靴球窝包容柱塞球头使柱塞与滑靴铰接，滑靴支撑在斜盘上。滑靴支撑平面设有油池，经由柱塞中心的孔道和滑靴中心的孔道导入柱塞腔的高压油液，建立滑靴支撑平面与斜盘平面之间的油膜润滑。

由柱塞的受力分析可知，斜盘的支撑反力经滑靴传递给柱塞球头，与柱塞底部高压油液的液压力及缸体柱塞孔的约束反力平衡。柱塞球头对滑靴球窝的作用力F与斜盘的支撑反力大小相等，方向相反，垂直于滑靴支撑平面。滑靴支撑平面设有油池，高压油液可以通过柱塞中心孔及滑靴中心孔进入油池，沿滑靴与斜盘的接触面泄漏，保持滑靴与斜盘之间有一层油膜润滑，从而减少了摩擦和磨损。柱塞大多做成空心结构，以减轻重量，减小柱塞运动时的惯性力。

柱塞泵的滑靴烧研现象比较多，即与斜盘接触的滑靴支撑平面在高压力下高速滑动发生粘着磨损，是柱塞泵的主要失效形式之一。以往多从校核滑靴设计，增减油池尺寸以及改进滑靴材质，提高材料的摩擦学性能方面研究，但是滑靴烧研现象仍然发生。我们经过大量的观察、分析、验证之后，提出滑靴发生烧研的另一个主要原因如下：

普通柱塞滑靴副的滑靴球窝与柱塞球头是包容的两个相同公称直径的球面，参见图1、2，由于柱塞1的球头的实际直径略小于滑靴2的球窝的实际直径，柱塞泵工作时，球头与球窝的贴合一般在球窝底部，图中ab段与a’b’段的球台表面，柱塞球头向滑靴传递作用力就发生在这一部位。球头与球窝中部，图中bc段与b’c’段的球台表面的接触压力很小，甚至产生间隙。滑靴支撑平面有油池，斜盘对滑靴平面的支撑力与球头对球窝的作用力的间距比较大，而滑靴中央的强度又较弱，因此，在柱塞压油行程中，由柱塞顶部的液压力产生的柱塞球头对滑靴球窝的作用力F使滑靴发生变形，凸起呈图1中虚线表示的碟形，致使滑靴平面内侧接触压力增大而产生烧硏，这一分析与烧研的滑靴样件相符。

因此，基于以上分析的滑靴烧研的原因，江苏欧盛液压科技有限公司于2010年10月20日分别就《新型柱塞-滑靴组件》申请了实用新型ZL201020568596.2和发明专利201010512813.0，提供了一种能够解决柱塞泵滑靴烧研的新型柱塞-滑靴组件，国家专利局审查员在发明专利实质性时也提出，实施该新型柱塞-滑靴组件技术方案有很大的困难，因此迫切需要提供一个能够解决柱塞泵滑靴烧研的清楚完整的具体实施方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法，该方法通过对滑靴球窝或柱塞球头中心接触区域的修形消除了使滑靴平面变形的力矩，有效杜绝滑靴平面内侧接触压力增大产生烧硏事故，避免滑靴发生变形呈碟形凸起状态，提高了柱塞泵工作可靠性和使用寿命。

本发明是这样实现的：一种预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,首先在柱塞和滑靴轴线重合,并有柱塞球头与滑靴球窝相互贴合情况下，选取柱塞球头和滑靴球窝相互贴合区域中的某一区域为中心接触区域；

所述中心接触区域的选取方式为，该中心接触区域的外沿线与滑靴球窝的初始球心构成一圆锥体；

然后通过对中心接触区域的柱塞球头和/或滑靴球窝进行切削，使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触。

所述柱塞球头或滑靴球窝切削后的切削面仍然保持球面，并有切削面的球面球心仍然与柱塞或滑靴的轴线重合，切削面的球面球心与滑靴球窝的初始球心的间距为0.05D～0.1D，D为切削前滑靴球窝的直径。

所述圆锥体的圆锥角为90°±5°。

所述中心接触区域的具体选取方式为，以滑靴球窝轴线为中轴线，以滑靴球窝修形前的球心为顶点用90±5°绕中轴线旋转形成的圆锥体，该圆锥体与滑靴球窝内表面形成一个圆形相贯线，该相贯线以内所包含的滑靴球窝内表面区域，即为对滑靴球窝面修形加工区域，与该滑靴球窝的修行加工区域相接触的柱塞球头对应的外表面即为柱塞球头的修形加工区域；以上两种修形加工区域即为中心接触区域。

当通过切削滑靴球窝使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触时，具体切削方式如下；

切削前滑靴球窝的球心沿滑靴球窝轴线向油池方向移动0.05D～0.1D作为切削面的球面球心，以0.87D～0.932D为直径对中心接触区域对应的滑靴球窝进行修形加工成为切削面。

当通过切削滑靴球窝使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触时，具体切削方式如下；

对中心接触区域对应的滑靴球窝进行切削加工，使该区域形成深度为0.5mm～0.8mm的等深槽。

当通过切削柱塞球头使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触时，具体切削方式如下：是对柱塞球头的修形加工区域进行切削加工，最大切削深度为0.5mm～0.8mm的要求进行修形即可。

本发明预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法通过对滑靴球窝或柱塞球头中心接触区域的修形消除了使滑靴平面变形的力矩，这样使得球窝区域受力时，滑靴平面不会被拱起，消除了滑靴烧研的现象，有效杜绝滑靴平面内侧接触压力增大产生烧硏事故，避免滑靴发生变形呈碟形凸起状态，提高了柱塞泵工作可靠性和使用寿命。

附图说明

图1为现有的柱塞滑靴组件轴向受力时的受力状态示意图；

图2为现有的柱塞滑靴组件斜向受力时的受力状态示意图；

图3为本发明的中心接触区域的选取示意图；

图4现有的柱塞滑靴组件受力分析示意图；

图5为本发明切削后的柱塞滑靴组件受力分析示意图；

图6为本发明实施例1的切削后的状态示意图，虚线为切削前的状态；

图7为本发明实施例2的切削后的状态示意图，虚线为切削前的状态；

图8为本发明实施例3的切削后的状态示意图，虚线为切削前的状态；

图9为本发明实施例1和实施例2方法加工的柱塞滑靴组件轴向受力时的受力状态示意图；

图10为本发明实施例1和实施例2方法加工的柱塞滑靴组件斜向受力时的受力状态示意图；

图11为本发明实施例3方法加工的柱塞滑靴组件轴向受力时的受力状态示意图；

图12为本发明实施例3方法加工的柱塞滑靴组件斜向受力时的受力状态示意图。

图中：1柱塞、2滑靴。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例

一种预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,首先在柱塞和滑靴轴线重合,并有柱塞球头与滑靴球窝相互贴合情况下，选取柱塞球头和滑靴球窝相互贴合区域中的某一区域为中心接触区域；

所述中心接触区域的选取方式为，该中心接触区域的外沿线与滑靴球窝的初始球心构成一圆锥体，所述圆锥体的圆锥角为90°±5°；

然后通过对中心接触区域的柱塞球头和/或滑靴球窝进行切削，使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触；

在本发明中，所述柱塞球头或滑靴球窝切削后的切削面仍然保持球面，并有切削面的球面球心仍然与柱塞或滑靴的轴线重合，切削面的球面球心与滑靴球窝的初始球心的间距为0.05D～0.1D，D为切削前滑靴球窝的直径。

如图3所示，本发明中所述的中心接触区域即进行修行加工的区域的选取方式为，以滑靴球窝轴线OX为中轴线，以∠hoh’=90±5°旋转形成的圆锥体，该圆锥体与滑靴球窝内表面形成一个圆形相贯线，该相贯线以内所包含的滑靴球窝内表面区域，即为对滑靴球窝面修形加工区域，与该滑靴球窝的修行加工区域相接触的柱塞球头对应的外表面即为柱塞球头的修形加工区域；以上两种修形加工区域即为本发明中的中心接触区域；对滑靴球窝和柱塞球头的尺寸及精度设置要求：球头和球窝的名义直径D=0.7dz～0.8dz，dz为柱塞直径，球窝精度要求至少为H7、球头精度至少为g6；滑靴平面的油池直径d为0.6dz～0.7dz，dz为柱塞直径。

如图4所示，修形前接触压力作用在ab弧，f₁是作用于ab弧的接触压力的合力在垂直于滑靴平面方向上的分力，设y₁是f₁对于s点的力臂，y₁为f₁在y轴上的坐标值，力矩f₁ y₁将使滑靴平面拱起，如虚线所示。修形后接触压力如图5所示，作用在hk弧，f₂是作用于hk弧的接触压力的合力在垂直于滑靴平面方向上的分力，y₂为f₂在y轴上的坐标值，此时f₂对于s点的力臂y₂接近于零，因此相对S点的力矩f₂y₂也接近于零，大大改善滑靴的受力状态，消除了滑靴平面变形。

实施例1

如图6所示，一种预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法，在本实施例中，通过切削滑靴球窝使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触，具体切削方式如下；

切削前滑靴球窝的球心沿滑靴球窝轴线向油池方向移动0.05D～0.1D作为切削面的球面球心O1，以0.87D～0.932D为直径对中心接触区域对应的滑靴球窝进行修形加工成为切削面，即采用镗刀或成形刀具等，对滑靴球窝的修行加工区域进行修形加工，修行加工区域在该截面上被滑靴中心孔分割为ah和a’h’两段，该∠hoh’=90±5°，切削后该切削面与柱塞球头不会接触和受力。

滑靴球窝修形切削量说明：如图7本发明申请的滑靴球窝修形切削量示意图所示

例如：R=0.5D，设R以D为单位，则R=0.5，

R₁ ²= R²-2eRsin45°+ y²= 0.25-esin45°+ y²

S= R₁+e-R

令y=0.1，R₁=0.435，S=0.035；令y=0.05，R₁=0.466，S=0.016。

如图4：修形前接触压力作用在ab弧，f₁是作用于ab弧的接触压力的合力在垂直于滑靴平面方向上的分力，设y是f₁（或f₂）对于s点的力臂，力矩f₁ y₁将使滑靴平面拱起（如虚线所示）。如图9、10所示为本实施例加工后的柱塞滑靴组件轴向和斜向受力时的受力状态示意图，修形后接触压力作用在hk弧，f₂是作用于hk弧的接触压力的合力在垂直于滑靴平面方向上的分力，此时y₂（f2对于s点的力臂）接近于零，因此相对S点的力矩f2y₂也接近于零，大大改善滑靴的受力状态，消除了滑靴平面变形。

实施例2

如图7所示，一种预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法，实施例2与实施例1的区别在于，通过切削滑靴球窝使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触，具体切削方式如下；

对中心接触区域对应的滑靴球窝进行切削加工，使该区域形成深度为0.5mm～0.8mm的等深槽。

对∠hoh’=90°±5°圆锥体与球窝内表面的相贯线围成的内球面区域，采用镗刀在该内球面区域上再加工切削量深度为0.5mm～0.8mm，这样该球窝修形加工后的区域与柱塞球头也不会接触和受力。

实施例3

如图8所示，一种预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法，通过切削柱塞球头使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触时，具体切削方式如下：

是以柱塞球头中心点为原点、柱塞中心线为对称轴线，以图8所示球窝和球头的配合截面上∠hoh’=90±5°为轮廓线，旋转形成的圆锥体与球头表面形成一个圆形相贯线，该相贯线以内所包含的球头表面区域，即图8所示截面上∠hoh’对应的外球面区域，为对滑靴球窝面进行修形加工的区域；球头的修形方法与球窝修形相对应，球头的修形相对简单，只要对上述修形加工的区域，以再加工切削量深度为0.5mm～0.8mm的要求进行修形即可。

如图11、12所示为加工后的柱塞滑靴组件轴向和斜向受力时的受力状态示意图，在柱塞滑靴组件轴向受力时（详见图11），通过球头特殊修形方法来提高滑靴的刚性，对克服滑靴平面的变形、解决滑靴烧研也有较好的效果；只是滑靴轴线与柱塞轴线相对转动形成角度γ时，会导致滑靴球窝与柱塞球头贴合面的受力状态不对称。如图12截面所示当滑靴向下转动角度γ时，截面所示的上部滑靴球窝与柱塞球头贴合面受力角度为α1，上部滑靴球窝与柱塞球头贴合面受力角度为α2，此时α2>>α1，造成上部滑靴球窝与柱塞球头贴合面的单位面积受力增大，滑靴球窝与柱塞球头贴合面受力不均匀，会影响其受力稳定性，因此实施例一、二为优选项。

Claims (7)

1.一种预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,其特征是:首先在柱塞和滑靴轴线重合,并有柱塞球头与滑靴球窝相互贴合情况下，选取柱塞球头和滑靴球窝相互贴合区域中的某一区域为中心接触区域；

所述中心接触区域的选取方式为，该中心接触区域的外沿线与滑靴球窝的初始球心构成一圆锥体；

然后通过对中心接触区域的柱塞球头和/或滑靴球窝进行切削，使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触。

2.如权利要求1所述预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,其特征是:所述柱塞球头或滑靴球窝切削后的切削面仍然保持球面，并有切削面的球面球心仍然与柱塞或滑靴的轴线重合，切削面的球面球心与滑靴球窝的初始球心的间距为0.05D～0.1D，D为切削前滑靴球窝的直径。

3.如权利要求1所述预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,其特征是：所述圆锥体的圆锥角为90°±5°。

4.如权利要求1~3中任意一权利要求所述预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,其特征是: 所述中心接触区域的具体选取方式为，以滑靴球窝轴线为中轴线，以滑靴球窝修形前的球心为顶点用90±5°绕中轴线旋转形成的圆锥体，该圆锥体与滑靴球窝内表面形成一个圆形相贯线，该相贯线以内所包含的滑靴球窝内表面区域，即为对滑靴球窝面修形加工区域，与该滑靴球窝的修行加工区域相接触的柱塞球头对应的外表面即为柱塞球头的修形加工区域；以上两种修形加工区域即为中心接触区域。

5.如权利要求3所述预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,其特征是:当通过切削滑靴球窝使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触时，具体切削方式如下；

切削前滑靴球窝的球心沿滑靴球窝轴线向油池方向移动0.05D～0.1D作为切削面的球面球心，以0.87D～0.932D为直径对中心接触区域对应的滑靴球窝进行修形加工成为切削面。

6.如权利要求3所述预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,其特征是:当通过切削滑靴球窝使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触时，具体切削方式如下；

对中心接触区域对应的滑靴球窝进行切削加工，使该区域形成深度为0.5mm～0.8mm的等深槽。

7.如权利要求3所述预防柱塞泵滑靴变形烧研的方法,其特征是:当通过切削柱塞球头使中心接触区域的柱塞球头和滑靴球窝脱离接触时，具体切削方式如下：是对柱塞球头的修形加工区域进行切削加工，按照最大切削深度为0.5mm～0.8mm的要求进行修形即可。