CN108799096B - 一种表面减阻型液压柱塞泵/马达缸体 - Google Patents

Abstract

一种表面减阻型液压柱塞泵/马达缸体，其目的是减小柱塞泵/马达运转过程中缸体产生的搅动损失，提高液压泵/马达的效率，包括缸体（1）、柱塞孔（2）、通油孔（3）、轴孔（4）、花键（8），缸体（1）外圆表面开设有减阻沟槽（5）、凸体（6）、疏油涂层（7）；缸体（1）中心开设轴孔（4），柱塞孔（2）均布于缸体（1）轴孔（4）周围，柱塞孔（2）与缸体（1）底部通油孔（3）连通，花键（8）开设于轴孔（4）头部。在缸体外圆开设减阻沟槽，缸体转动时在减阻沟槽内形成二次涡，就像在壁面与来流之间夹着一排滚柱，起到了“滚柱轴承”一样的效果，使液流与壁面的滑动摩擦变成滚动摩擦，从而达到减阻的目的。

Description

一种表面减阻型液压柱塞泵/马达缸体

技术领域

本发明涉及液压泵/马达技术领域，具体涉及表面减阻型柱塞泵/马达缸体。

背景技术

液压柱塞泵/马达具有结构紧凑、功率密度比大、重量轻、工作压力高、容积效率高和容易实现变量等特点，在工程机械、冶金设备、武器系统及空间技术中得到了广泛应用。缸体作为柱塞泵/马达转子的核心组成部件，是构成柱塞泵/马达工作容腔的重要零件。

缸体作为液压泵/马达的转子，浸没在泵/马达壳腔的泄漏油中，缸体随泵/马达轴一起高速旋转时，缸体壁面附近油液对缸体产生反作用力即油液的粘性摩擦阻力，造成柱塞泵/马达的搅动损失。因此，减小缸体的搅动损失对于提高柱塞泵/马达的效率具有重要意义。

传统的柱塞泵/马达设计中一般注重主要摩擦副（如柱塞-缸孔等）的设计，对于缸体的搅动损失并未关注，大多缸体外圆只进行粗加工，并没有相应的减阻措施。

检索现有公开文献专利发现关于液压泵/马达转子搅动损失及表面减阻问题的研究主要有：（1）“一种轴向柱塞泵/马达高速旋转件搅拌损失测试装置（CN201510570706.6）”提出一种轴向柱塞泵/马达高速旋转件搅拌损失测试装置，该试验装置基本考虑了真实泵/马达内所有影响搅拌损失的因素，通过取同等工况下壳体内充满油液及无油时测得得扭矩差，实现了对搅拌损失的测量。（2）“电动静液作动器用高速轴向柱塞泵能耗分布特性试验测试研究[J]”（黄晓琛，徐兵，张军辉. 液压与气动，2018(05):6-12.）对高转速的轴向柱塞泵进行性能测试，将功率损失分成容积损失、搅拌损失和摩擦损失三个部分，研究表明高转速低压力工况下，搅拌损失的占比达到最大值20.3%。（3）“回转体表面不同尺寸脊状结构的减阻数值仿真[J]”（黄桥高，潘光，胡海豹，刘占一. 火力与指挥控制，2011，36(03):35-38+44.），将脊状表面减阻技术应用于水下回转体，研究发现特定宽高比的脊状结构才能使流体形成较强的二次涡，产生减阻效果。

以上有关液压泵/马达搅动损失和表面减阻技术的研究，为柱塞泵缸体表面减阻提供了有益参考，但是存在以下不足：

1.认识到搅动损失对于液压泵/马达效率的影响并能够进行测量，但未提出有效的解决措施；

2.现有减阻技术进针对几何形状为回转体的物体，而不是高速旋转的回转体；

3.减阻途径单一，减阻效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面减阻型液压柱塞泵/马达缸体，减小柱塞泵/马达运转过程中缸体产生的搅动损失，提高液压泵/马达的效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是一种表面减阻型液压柱塞泵/马达缸体，包括缸体1、柱塞孔2、通油孔3、轴孔4、花键8，所述缸体1外圆表面开设有减阻沟槽5、凸体6、疏油涂层7。缸体1中心开设轴孔4，柱塞孔2均布于缸体1轴孔4周围，柱塞孔2与缸体1底部通油孔3连通，花键8开设于轴孔4头部。

本发明与背景技术相比，具有有益效果是：在缸体外圆开设减阻沟槽，缸体转动时在减阻沟槽内形成二次涡，就像在壁面与来流之间夹着一排滚柱，起到了“滚柱轴承”一样的效果，使液流与壁面的滑动摩擦变成滚动摩擦，从而达到减阻的目的。在两沟槽带之间设置凸体阵列，在高速旋转过程中具有菱形结构的凸体两侧易形成气穴进而产生气泡，气泡聚集形成气膜，由于气膜的包覆，会使液流与缸体壁面接触的摩擦力减小。在缸体外表面喷涂疏油涂层，利用其对气体的亲和性使表面形成一层气膜，使液流经超疏油表面时产生较大的速度滑移，进一步降低液流-缸体之间的摩擦损失。本专利将表面沟槽减阻、气膜减阻和疏油涂层减阻复合使用，能够较好地降低液压柱塞泵/马达缸体的搅动损失。

附图说明

图1是本发明结构示意图，图2是本发明结构右视图，图3是本发明结构左视图。

附图标记及对应名称为：1-缸体、2-柱塞孔、3-通油孔、4-轴孔、5-减阻沟槽、6-凸体、7-疏油涂层、8-花键。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1~图3所示，本发明提供一种表面减阻型液压柱塞泵/马达缸体，包括缸体1、柱塞孔2、通油孔3、轴孔4、花键8，所述缸体1外圆表面开设有减阻沟槽5、凸体6、疏油涂层7。缸体1中心开设轴孔4，柱塞孔2均布于缸体1轴孔4周围，柱塞孔2与缸体1底部通油孔3连通，花键8开设于轴孔4头部。将表面沟槽减阻、气膜减阻和疏油涂层减阻复合使用，能够较好地降低液压柱塞泵/马达缸体的搅动损失。

如图1~图3所示，通油孔3的数目与柱塞孔2的数目对应，形成液压泵/马达吸排油通道和密闭可变容腔；柱塞孔2数目为5个，或7个，或9个，通油孔3数目与孔塞孔数对应为5个，或7个，或9个。通油孔3数目与柱塞孔数对应，形成液压泵/马达吸排油通道和密闭可变容腔，同时降低液压泵/马达的流量脉动。

如图1~图3所示，缸体1外圆表面开设有减阻沟槽5，减阻沟槽5呈V型轴向开设，共设置至少四组减阻沟槽带。

如图1~图3所示，所述每两个减阻沟槽带之间开设有凸体6，凸体6呈菱形体，前后凸体相间布置。在高速旋转过程中具有菱形结构的凸体两侧易形成气穴进而产生气泡，气泡聚集形成气膜，由于气膜的包覆，会使液流与缸体壁面接触的摩擦力减小。

如图1~图3所示，所述缸体1外圆表面均涂有疏油涂层7，利用其对气体的亲和性使表面形成一层气膜，使液流经超疏油表面时产生较大的速度滑移，进一步降低液流-缸体之间的摩擦损失。

如图1~图3所示，在缸体1外圆开设减阻沟槽，能够在缸体1转动时在减阻沟槽5内形成二次涡，使液流与壁面的滑动摩擦变成滚动摩擦。

本发明的工作过程为： 缸体转动时，开设在缸体外圆的减阻沟槽内形成二次涡，就像在壁面与来流之间夹着一排滚柱，起到了“滚柱轴承”一样的效果，使液流与壁面的滑动摩擦变成滚动摩擦，从而达到减阻的目的。同时，分布在两沟槽带之间具有菱形结构的凸体两侧易形成气穴进而产生气泡，气泡聚集形成气膜，由于气膜的包覆，会使液流与缸体壁面接触的摩擦力减小进而减小摩擦。另外，在缸体外表面喷涂疏油涂层，利用其对气体的亲和性使表面形成一层气膜，使液流经超疏油表面时产生较大的速度滑移，进一步降低液流-缸体之间的摩擦损失。本发明将表面沟槽减阻、气膜减阻和疏油涂层减阻复合使用，能够较好地降低液压柱塞泵/马达缸体的搅动损失。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种表面减阻型液压柱塞泵/马达缸体，包括缸体（1）、柱塞孔（2）、通油孔（3）、轴孔（4）、花键（8），其特征在于：缸体（1）外圆表面开设有减阻沟槽（5）、凸体（6）、疏油涂层（7）；缸体（1）中心开设轴孔（4），柱塞孔（2）均布于缸体（1）轴孔（4）周围，柱塞孔（2）与缸体（1）底部通油孔（3）连通，花键（8）开设于轴孔（4）头部；缸体（1）外圆表面开设有减阻沟槽（5），减阻沟槽（5）呈V型轴向开设，共设置至少四组减阻沟槽带；减阻沟槽开设在缸体（1）外圆，每两个减阻沟槽带之间开设有凸体（6），凸体（6）呈菱形体，前后凸体相间布置；缸体（1）外圆表面均涂有疏油涂层（7）；减阻沟槽（5）和凸体（6）沿所述缸体（1）的外圆周表面交替布设，并且疏油涂层（7）位于整个缸体（1）的外圆周表面；缸体（1）转动过程中，在减阻沟槽（5）内形成二次涡，使液流与壁面的滑动摩擦变成滚动摩擦形成沟槽减阻，在凸体（6）两侧产生气泡并聚集形成气膜，使液流与缸体壁面接触摩擦力减小形成气膜减阻，疏油涂层（7）对气体进行亲和产生气膜形成超疏油表面，使液流经超疏油表面时产生较大的速度滑移形成疏油涂层减阻，达到沟槽减阻、气膜减阻和疏油涂层减阻的复合减阻。

2.根据权利要求1所述的表面减阻型液压柱塞泵/马达缸体，其特征在于：通油孔（3）的数目与柱塞孔（2）的数目对应，形成液压泵/马达吸排油通道和密闭可变容腔；柱塞孔（2）数目为5个，或7个，或9个，通油孔（3）数目与孔塞孔数对应为5个，或7个，或9个。

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