CN110296072B

CN110296072B - 一种滑靴结构

Info

Publication number: CN110296072B
Application number: CN201910583032.1A
Authority: CN
Inventors: 仉志强; 陈媛媛; 刘志奇; 宋建丽; 李永堂; 贾跃虎
Original assignee: Taiyuan University of Science and Technology
Current assignee: Taiyuan University of Science and Technology
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2021-05-04
Anticipated expiration: 2039-07-01
Also published as: CN110296072A

Abstract

本发明属于液压装置技术领域，具体涉及一种滑靴结构，包括滑靴，滑靴一端为与柱塞联接的球头或球窝，滑靴的另一端为底座，底座的底面与斜盘相接触，底座的底面上设有压力油室，所述压力油室为偏心设置，压力油室的纵向中心线c与球窝或球头的纵向中心线b平行，纵向中心线c和纵向中心线b均与底座的底面垂直。将滑靴底部的压力油室的形心与球窝中心设计在不同的中心线上，当滑靴处于高压排油区时，滑靴底部的静压力与滑靴球窝的压下力处于不同的中心线上，形成了新的倾翻力矩，该倾翻力矩使滑靴处于后倾姿态，楔形油膜的最小膜厚位置S点的方位角θ约为180°，滑靴底部楔形油膜的动压力会增大，滑靴摩擦副的摩擦磨损会减小。

Description

一种滑靴结构

技术领域

本发明属于液压装置技术领域，具体涉及一种滑靴结构。

背景技术

柱塞式液压泵、液压马达、液压变压器等液压装置具有额定压力高、结构紧凑、效率高及流量可调节等优点，被广泛应用于航空、工程机械和船舶等领域。柱塞式液压装置的柱塞通过滑靴与斜盘相互作用，滑靴底面与斜盘表面贴紧并高速相对运动，两表面之间具有楔形油膜，形成了静动压润滑的滑靴摩擦副。滑靴摩擦副是柱塞式液压装置的重要摩擦副，滑靴摩擦副的摩擦特性和润滑性能对于柱塞式液压装置的机械效率、容积效率、工作可靠性、工作寿命均有重要影响。

滑靴结构是影响滑靴摩擦副摩擦润滑特性的关键因素。以轴向柱塞式液压泵为例来分析当前滑靴结构的特点。轴向柱塞泵的组成如图1所示，当前的滑靴结构如图2所示，滑靴的球窝中心、压力油室的形心、滑靴底面的中心位于同一条中心线上。如图3所示，柱塞泵工作过程中，滑靴沿滑靴旋转轨迹不断进行周期性转动，滑靴处于排油区时，一方面滑靴会受到离心力矩，另一方面滑靴与斜盘之间存在由压紧力引起的摩擦力矩，离心力矩和摩擦力矩会使滑靴发生小角度倾斜并形成楔形润滑油膜，楔形润滑油膜的最小油膜厚度位置位于S点（方位角0°<θ<90°），滑靴处于前倾姿态。处于前倾姿态的滑靴会发生自转，自转方向与滑靴绕主轴的公转方向相同。柱塞腔内压力越大，柱塞缸转速越小，那么最小油膜厚度位置S点的方位角θ越接近0°；柱塞缸腔内压力越小，柱塞缸转速越大，那么S点的方位角θ越接近90°。如图4所示，高速滑动的滑靴处于前倾姿态，滑靴底部的难以形成动压润滑，楔形油膜内部的动压力很小，滑靴与斜盘之间存在较大的摩擦磨损。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种滑靴结构，该滑靴结构可以增大滑靴副楔形油膜的动压力，减小滑靴副的摩擦损失。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种滑靴结构，包括滑靴，滑靴一端为与柱塞联接的球头或球窝，滑靴的另一端为底座，底座的底面与斜盘相接触，底座的底面上设有压力油室，所述压力油室为偏心设置，压力油室的纵向中心线c与球窝或球头的纵向中心线b平行，纵向中心线c和纵向中心线b均与底座的底面垂直。

所述滑靴上设有凸筋，通过该凸筋与回程盘配合，限制滑靴自转，回程盘的滑靴孔处设有相应的凹槽

所述底座为偏心设置，底座的纵向中心线d与纵向中心线b平行。

纵向中心线b与底座底面的垂足为O；纵向中心线c与底座底面的垂足为O₁；纵向中心线d与底座底面的垂足为O₂，线段OO₁和线段OO₂的夹角为0°±10°度或180°±10°。

压力油室偏向于滑靴移动方向。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

将滑靴底部的压力油室的形心与球窝中心设计在不同的中心线上，当滑靴处于高压排油区时，滑靴底部的静压力与滑靴球窝的压下力处于不同的中心线上，形成了新的倾翻力矩，该倾翻力矩使滑靴处于后倾姿态，楔形油膜的最小膜厚位置S点的方位角θ约为180°，滑靴底部楔形油膜的动压力会增大，滑靴摩擦副的摩擦磨损会减小。

附图说明

图1 是轴向柱塞泵的组成示意图；

图2是现有滑靴的示意图；

图3是图2中滑靴绕主轴旋转的示意图；

图4是图3中滑靴与斜盘间的动压力的示意图；

图5是本发明的结构示意图；

图6是图5中滑靴的俯视图；

图7是图5中滑靴绕主轴旋转的示意图；

图8是图7中滑靴与斜盘间的动压力的示意图；

图9是本发明的另一种结构示意图；

图10是图9中滑靴的俯视图；

图11是图9中滑靴绕主轴旋转的示意图；

图12是本发明凸筋的结构示意图；

其中：1为主轴，2为泵壳，3为回程弹簧，4为斜盘，5为滑靴，6为回程盘，7为柱塞，8为柱塞缸，9为柱塞腔，10为配流盘，11为后端盖，12为球窝，13为底座，14为压力油室，15为阻尼孔，16为凸筋，17为凹槽，18为密封带，A为底面。

具体实施方式

下面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所示，轴向柱塞式液压泵包括有主轴1、泵壳2、回程弹簧3、斜盘4、滑靴5、回程盘6、柱塞7、柱塞缸8、柱塞腔9、配流盘10、后端盖11；

外部原动机驱动主轴1旋转，主轴1通过花键驱动柱塞缸8旋转，柱塞7安装在柱塞缸8的柱塞腔9内，柱塞7与滑靴5铰接，柱塞7与滑靴5共同随柱塞缸8绕主轴1转动，柱塞腔9内的压力油和回程弹簧3迫使滑靴6的底面与斜盘7的表面贴紧；滑靴5与柱塞7通过球绞连接，滑靴5的底座13的底面A与斜盘4的表面之间贴紧并存在很小的间隙，滑靴5绕主轴1与斜盘4之间存在相对滑动，柱塞7所在的柱塞腔9内的压力油通过滑靴5的阻尼孔15进入压力油室14并通过滑靴5与斜盘4之间的间隙向外溢流。

实施例一

如图5和图6所示，滑靴5一端为与柱塞7联接的球头或球窝，滑靴5的另一端为底座13，底座13的底面A与斜盘4相接触，底座13的底面A上设有压力油室14。压力油室14为偏心设置，压力油室14的纵向中心线c与球窝或球头的纵向中心线b平行，纵向中心线c和纵向中心线b均与底座13的底面A垂直。

纵向中心线b经过了球头或球窝的中心，且与底座13的底面A垂直，垂足为O，纵向中心线c经过压力油室14的形心且与底座13的底面A垂直，垂足为O₁，纵向中心线b和纵向中心线c的距离为0.5mm（具体可根据实际情况调整），那么滑靴底部的静压力与滑靴球窝的压下力处于不同的纵向中心线上，形成了新的倾翻力矩。

如图7和图8所示，轴向柱塞泵工作过程中，滑靴5沿滑靴旋转轨迹不断进行周期性转动，滑靴5处于排油区时，滑靴5会承受离心力矩、滑靴5与斜盘4间由压紧力引发的摩擦力矩和前述新的倾翻力矩，新的倾覆力矩大于离心力矩和摩擦力矩的矢量之和，三种力矩共同作用使滑靴5发生小角度倾斜并形成楔形润滑油膜，楔形润滑油膜的最小油膜厚度位置S点会进行自调整，S点的方位角θ约为180°，滑靴5处于后倾姿态，处于后倾姿态的滑靴不发生自转。纵向中心线b和纵向中心线c的距离越大，最小油膜厚度位置S点的方位角θ越接近180°，滑靴5的后倾姿态越稳定。

如图8所示，高速滑动的滑靴5处于后倾姿态，滑靴5的底部能够形成良好稳定的动压润滑，楔形油膜内部的动压力增大，滑靴与斜盘之间的摩擦磨损减小。

该实施例中的滑靴5在吸油区时仍然处于前倾姿态，会发生自转，滑靴5由吸油区过渡到排油区时，滑靴通过自转，迅速由前倾姿态调整为后倾姿态，减小滑靴副的摩擦磨损，该实施例中的技术可以用于单向旋转或双向旋转的柱塞泵。

实施例二

如图12所示，该实施例与实施例一相比较，该实施例的滑靴5的结构的不同之处在于增加了凸筋16，回程盘6增加了凹槽17，滑靴5的凸筋16安装在回程盘6的凹槽17内，通过凸筋16和凹槽17的定位作用，如图7所示，线段OO₁的点O指向点O₁的方向始终与滑靴5在点O处的移动方向接近；

如图7所示，该实施例中的滑靴5在吸油区时仍然处于前倾姿态，但不会发生自转，滑靴5由吸油区向排油区过渡时，滑靴可以更快地由前倾姿态调整为后倾姿态，减小滑靴副的摩擦磨损，该实施例中的技术用于单向旋转的柱塞泵。

实施例三

如图9至11所示，该实施例与实施例二相比较，该实施例的滑靴5的结构的不同之处在于：底座13为偏心设置，底座13的纵向中心线d与纵向中心线b平行。

纵向中心线d经过底座13底面A的中心且与底座13的底面A垂直，垂足为O₂，纵向中心线b和纵向中心线d的距离等于0.5mm（具体可根据实际情况调整），线段OO₁和线段OO₂的夹角为0°±10°度；当然，线段OO₁和线段OO₂的夹角也可为180°±10°。

进一步，线段OO₁的点O指向点O₁的方向与滑靴5在垂足O点的移动方向相同，即压力油室14偏向于滑靴5移动方向。

滑靴5在移动方向前端的密封带或辅助支撑带的长度增大，由吸油区向排油区过渡时，滑靴5在前倾姿态下会承受更大的动压力。

该实施例中的滑靴5在吸油区时仍然处于前倾姿态，但不会发生自转，由吸油区向排油区过渡时，前倾姿态下的动压力更大，因此可以更快地由前倾姿态调整为后倾姿态，减小滑靴副的摩擦磨损，该实施例中的技术用于单向旋转的柱塞泵。

上述结构不仅可以应用于轴向柱塞泵、轴向柱塞马达、液压变压器，还可以直接应用于径向柱塞泵、径向柱塞马达、液压变压器，以及具有滑靴结构的液压装置。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种滑靴结构，包括滑靴（5），滑靴（5）一端为与柱塞（7）联接的球头或球窝，滑靴（5）的另一端为底座（13），底座（13）的底面与斜盘（4）相接触，底座（13）的底面上设有压力油室（14），其特征在于：所述压力油室（14）为偏心设置，压力油室（14）的纵向中心线c与球窝或球头的纵向中心线b平行，纵向中心线c和纵向中心线b均与底座（13）的底面垂直。

2.根据权利要求1所述的一种滑靴结构，其特征在于：所述滑靴（5）上设有凸筋（16），通过该凸筋（16）与回程盘（6）配合，限制滑靴（5）自转，回程盘（6）的滑靴孔处设有相应的凹槽（17）。

3.根据权利要求2所述的一种滑靴结构，其特征在于：所述底座（13）为偏心设置，底座（13）的纵向中心线d与纵向中心线b平行。

4.根据权利要求3所述的一种滑靴结构，其特征在于：纵向中心线b与底座（13）底面的垂足为O；纵向中心线c与底座（13）底面的垂足为O₁；纵向中心线d与底座（13）底面的垂足为O₂，线段OO₁和线段OO₂的夹角为0°±10°度或180°±10°。

5.根据权利要求4所述的一种滑靴结构，其特征在于：线段OO₁的点O指向点O₁的方向与滑靴（5）在垂足O点的移动方向相同。