CN116221050A - 一种表面自润滑的滑靴及其制备方法及滑靴副 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种表面自润滑的滑靴,涉及液压泵设备领域,包括底部设有中心油室的滑靴本体,滑靴本体上设有用于与柱塞的球头相配合的球窝,球窝靠近滑靴本体底部的一端设有阻尼孔,阻尼孔与球窝和中心油室均连通;滑靴本体用于与斜盘接触的一端的表面设有微织构,微织构沿中心油室外侧周向分布,并位于中心油室和斜盘之间。本发明通过在滑靴本体上设微织构,使得油液从柱塞腔通过阻尼孔进入中心油室,以储存在微织构内,微织构内的油液使得滑靴本体底面封油带在短时间内形成润滑油膜,有助于增大油膜厚度,提高油膜支撑力,减小泄露量,改善了滑靴副的润滑特性,同时减小斜盘表面和滑靴表面的摩擦磨损,延长滑靴和斜盘的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及液压泵设备技术领域,具体而言,涉及一种表面自润滑的滑靴及其制备方法及滑靴副。
背景技术
斜盘式轴向柱塞液压泵是液压传动系统的重要动力元件,因此被称为液压系统的“心脏”,广泛应用于工程机械、航空航天、船舶机械和施工装备等领域。其服役寿命主要取决于三对关键摩擦副,分别是滑靴副、柱塞副和配流副。其中滑靴副是斜盘式轴向柱塞液压泵三对关键摩擦副之一,由滑靴和斜盘组成。据统计,大部分柱塞泵的失效形式就是以摩擦副的磨损失效引起的,其中又以滑靴副的摩擦磨损失效为主,这将严重影响到柱塞泵的服役寿命。
特别地,随着液压泵的电动化发展进程,电机匹配下的柱塞泵可实现近零低转速下的持续运行,但是低转速下不利于润滑油膜的形成,摩擦副的磨损更加剧烈,同时滑靴在工作过程中还会出现倾覆现象易导致油膜失效和滑靴的偏磨。油膜失效会造成滑靴与斜盘的直接接触,产生摩擦磨损,内泄漏增加,从而降低轴向柱塞液压泵的容积效率,严重时甚至会产生“烧盘”、“烧靴”等现象,严重威胁到柱塞泵的使用寿命且造成大量经济损失。
发明内容
本发明公开了一种表面自润滑的滑靴,旨在改善上述技术问题。
本发明采用了如下方案:
一种表面自润滑的滑靴,包括底部设有供油液储存的中心油室的滑靴本体,所述滑靴本体上设置有用于与柱塞的球头相配合的球窝,所述球窝靠近所述滑靴本体底部的一端设有阻尼孔,所述阻尼孔与所述球窝和所述中心油室均连通;所述滑靴本体用于与斜盘接触的一端的表面设有微织构,所述微织构沿所述中心油室外侧周向分布,并位于所述中心油室和所述斜盘之间。
作为进一步改进,所述微织构是微小的凹坑结构,其底面形状为圆形、矩形或三角形。
作为进一步改进,所述微织构的宽度范围为0.2-1mm,深度范围为0.5-3mm。
作为进一步改进,所述微织构和所述中心油室及所述阻尼孔为同心分布,所述微织构占所述滑靴本体底部面积的10%-50%,所述微织构底面积约为0.2-1平方毫米。
作为进一步改进,所述滑靴本体的材质为不锈钢。
作为进一步改进,微织构内部配置为全部填充有自润滑材料、没有填充自润滑材料或部分填充有自润滑材料。
作为进一步改进,所述自润滑材料为石墨烯、二硫化钼或聚四氟乙烯固体润滑材料,所述固体润滑材料用于与粘合剂均匀混合。
一种表面自润滑的滑靴的制备方法,包括:提供滑靴本体,在所述滑靴本体与斜盘接触的一端的表面利用激光打标机进行加工以形成个微织构;再将与粘合剂均匀混合的自润滑材料填充入所述微织构内,然后对所述微织构经抽真空处理,将微织构内的气体排出,使得自润滑材料与所述滑靴本体紧密粘合在一起,形成具有耐磨性能的滑靴本体表面。
一种滑靴副,包括斜盘及如上述所述的表面自润滑的滑靴,所述斜盘与所述表面自润滑的滑靴配合连接。
通过采用上述技术方案,本发明可以取得以下技术效果:
本申请的表面自润滑的滑靴,本发明通过在滑靴本体的表面上设置微织构,使得油液从柱塞腔通过阻尼孔进入中心油室,以储存在微织构内,微织构内的油液可以使得滑靴本体底面封油带在短时间内形成润滑油膜,有助于增大油膜厚度,提高油膜支撑力,减小泄露量,改善了滑靴副的润滑特性,同时减小斜盘表面和滑靴表面的摩擦磨损,延长滑靴和斜盘的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的滑靴与斜盘配合的滑靴副结构示意图;
图2为本发明的软硬结合具有自润滑耐磨技术的工艺流程图;
图3为本发明第一实施例的滑靴的结构示意图;
图4为本发明第一实施例的滑靴表面的结构示意图;
图5为本发明第一实施例的滑靴表面上的微织构内全部填充有自润滑材料的结构示意图;
图6为本发明第一实施例的滑靴表面上的微织构内部分填充有自润滑材料的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
实施例
本发明第一实施例提供一种表面自润滑的滑靴,包括底部设有供油液储存的中心油室5的滑靴本体1,滑靴本体1上设置有用于与柱塞的球头相配合的球窝3,球窝3靠近滑靴本体1底部的一端设有阻尼孔4,阻尼孔4与球窝3和中心油室5均连通,用于将柱塞腔内的油液注入滑靴本体1底部的中心油室5以形成润滑油膜,这便是传统滑靴副的润滑机理。
进一步地,滑靴本体1用于与斜盘2接触的一端的表面设有微织构6,微织构6是通过机械加工、化学或物理的特定方法在摩擦副表面按照人们的意愿加工出具有特定形状和尺寸及特殊排列方式的微小的凹坑结构。微织构6能够改变摩擦副表面形态及接触角大小进而改善接触状态或润滑效果,并能够起到改变材料表面润湿性,还可以储存磨粒、减小接触面积等作用。同时该微织构6沿中心油室5外侧周向均匀分布,并位于中心油室5和斜盘2之间。本发明通过在滑靴本体1上设置微织构6,使得油液从柱塞腔通过阻尼孔4进入中心油室5,并储存在微织构6内,微织构6内的油液可以使得滑靴本体1底面封油带在短时间内形成润滑油膜,有助于增大油膜厚度,提高油膜支撑力,减小泄露量,改善了滑靴副的润滑特性,同时减小斜盘2表面和滑靴表面的摩擦磨损,延长滑靴和斜盘2的使用寿命。
进一步地,微织构6的底面形状可以为圆形、矩形或三角形等,其宽度范围为0.2-1mm,深度范围为0.5 -3mm,且其深度不能过小,要确保填充在微织构6内的自润滑材料在滑靴运行初期不会直接脱落出来,防止其可能起不到润滑作用,甚至会加剧磨损的问题。本发明中微织构6的底面形状优选为圆形,其直径和深度分别优选为0.5mm和1mm,且根据不同的工作条件与要求,微织构6可以采用不同的分布形式与形状,适用范围较广。
进一步地,微织构6和中心油室5及阻尼孔4为同心分布,优选地微织构6占滑靴本体1底部面积的10%-50%,其底面积约为0.2-1平方毫米。
优选地,滑靴本体1的材质为不锈钢,采用不锈钢作为滑靴本体1的材料,替换常用的黄铜材料,成本更低。对于有色金属黄铜来说价格较高,大约是不锈钢材料的2-3倍,选择较为廉价的不锈钢材料进行代替,若可应用到实际工程领域更好的经济性。且采用不锈钢作为滑靴本体1的基体,具有更好的综合性能,特别是适用于环境苛刻的工况下,例如可以应用于海洋装备中,若采用常规的黄铜等铜合金材料,会有严重的腐蚀。采用不锈钢材料,可有效防止海水腐蚀,适用范围更广泛。
进一步地,微织构6内部可以选择地进行全部填充有自润滑材料、没有填充自润滑材料或部分填充有自润滑材料。一方面,填充了自润滑材料的微织构6和滑靴本体1形成软硬结合的自润滑结构,有效减小了滑靴副的磨损;另一方面,未填充自润滑材料的微织构6可以用来储存滑靴副磨损过程中脱落的磨粒,防止造成二次磨损。
优选地,自润滑材料为石墨烯、二硫化钼或聚四氟乙烯等固体润滑材料,且固体润滑材料用于与粘合剂混合均匀。本发明中的固体润滑材料和粘合剂分别优选为石墨烯和环氧树脂粘合剂,且混合后的石墨烯含量为0.5%-1%。这些填充有自润滑材料的微织构6与滑靴本体1就组成了具有自润滑耐磨特性的软硬结合的新型滑靴结构。该软硬结合的自润滑减磨策略,其机理为:将低摩擦自润滑材料(软)和具有表面机械力学稳定性好的材料(硬)分别在不同尺度上进行结合,实现运动副摩擦性能的提升。
本发明第二实施例提供一种表面自润滑的滑靴的制备方法,主要包括以下几个步骤:首先提供滑靴本体1,其次在滑靴本体1与斜盘2接触的一端的表面利用数控机床或激光打标机加工出特定形状、尺寸、排列方式的微织构6;然后将与环氧树脂粘合剂均匀混合的石墨烯覆盖于滑靴本体1的表面,利用真空泵将微织构6内的空气排出,使得自润滑材料顺利流入微织构6内,等待完全固化,最终去除滑靴本体1表面多余的自润滑材料,利用金相磨抛机进行表面磨抛处理。经过上述几个步骤,便可以得到一种软硬结合具有自润滑耐磨性能的滑靴。本发明通过在微织构6内部全部填充有自润滑材料、没有填充自润滑材料或部分填充有自润滑材料三种情况举例说明。
实施例一:微织构6内没有填充自润滑材料:
该实施例只加工出微织构6,并未在微织构6内填充自润滑材料。滑靴本体1表面的微织构6会贮存一定的油液,在柱塞泵工作过程中,油液从柱塞腔通过阻尼孔4进入到滑靴底面的中心油室5,储存在微织构6内的油液可以使得滑靴本体1底面封油带在短时间内形成润滑油膜,有助于增大油膜厚度,提高了油膜支撑力,减小了泄露量。
实施二:微织构6内全部填充有自润滑材料:
该实施例将运用于启停或低速运行的状态下,油膜厚度过薄几近破裂或者是还未形成时,该实施例在微织构6内全部填充固体润滑材料,利用真空注入法将与粘合剂均匀混合的自润滑材料填充入微织构6内,因此,便形成了基于软硬策略即以不锈钢材料为滑靴本体1(硬),以微织构6和填充自润滑材料(软)结合的具有自润滑耐磨特性的新型耐磨滑靴结构。本实施例尤其是在滑靴副润滑不佳或是纯干摩擦状态下,在滑靴运行过程中固体润滑材料逐渐脱落出来,有助于滑靴副进行润滑。
实施三:微织构6内部分填充有自润滑材料:
该实施例仅在部分微织构6内填充固体润滑材料,剩余部分的微织构6可用于储存摩擦副运动过程中脱落的自润滑材料即磨粒,防止这些杂质对滑靴本体表面造成二次磨损。
在以上三种实施例中,认为实施例三具备更加优异的性能。因为实施例三不但具有自润滑效果,同时还有更良好的耐磨性能。并且以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,并不只限于此,通过对滑靴本体1底面微织构6的不同形状及不同形式的排列方式,将会得到更多实施例,经综合对比各实施例的性能特点,可以得到性能最佳的实施例。
综上所述,本发明提供的一种表面自润滑的滑靴,解决了背景技术中提及的传统滑靴的一些问题,尤其在启停阶段或低转速等处于润滑不佳的状态下,改善了滑靴副的润滑特性,减小了混合润滑甚至干摩擦下对滑靴副造成的剧烈磨损,提高了滑靴副的耐磨性,从而提升了柱塞泵的工作效率,延长了服役寿命。
本发明第三实施例提供一种滑靴副,包括斜盘2及如上述所述的表面自润滑的滑靴,所述斜盘2与所述表面自润滑的滑靴配合连接。滑靴受到中心弹簧力、柱塞腔油液压力等外力的作用而被压紧在斜盘2表面,在斜盘2表面作近似圆周运动。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种表面自润滑的滑靴,其特征在于,包括底部设有供油液储存的中心油室的滑靴本体,所述滑靴本体上设置有用于与柱塞的球头相配合的球窝,所述球窝靠近所述滑靴本体底部的一端设有阻尼孔,所述阻尼孔与所述球窝和所述中心油室均连通;所述滑靴本体用于与斜盘接触的一端的表面设有微织构,所述微织构沿所述中心油室外侧周向分布,并位于所述中心油室和所述斜盘之间。
2.根据权利要求1所述的表面自润滑的滑靴,其特征在于,所述微织构是微小的凹坑结构,其底面形状为圆形、矩形或三角形。
3.根据权利要求1所述的表面自润滑的滑靴,其特征在于,所述微织构的宽度范围为0.2-1mm,深度范围为0.5-3mm。
4.根据权利要求1所述的表面自润滑的滑靴,其特征在于,所述微织构和所述中心油室及所述阻尼孔为同心分布,所述微织构占所述滑靴本体底部面积的10%-50%,所述微织构底面积约为0.2-1平方毫米。
5.根据权利要求1所述的表面自润滑的滑靴,其特征在于,所述滑靴本体的材质为不锈钢。
6.根据权利要求1所述的表面自润滑的滑靴,其特征在于,所述微织构内部配置为全部填充有自润滑材料、没有填充自润滑材料或部分填充有自润滑材料。
7.根据权利要求6所述的表面自润滑的滑靴,其特征在于,所述自润滑材料为石墨烯、二硫化钼或聚四氟乙烯固体润滑材料,所述固体润滑材料用于与粘合剂均匀混合。
8.一种表面自润滑的滑靴的制备方法,其特征在于,包括:提供滑靴本体,在所述滑靴本体与斜盘接触的一端的表面利用激光打标机进行加工以形成个微织构;再将与粘合剂均匀混合的自润滑材料填充入所述微织构内,然后对所述微织构经抽真空处理,将微织构内的气体排出,使得自润滑材料与所述滑靴本体紧密粘合在一起,形成具有耐磨性能的滑靴本体表面。
9.一种滑靴副,其特征在于,包括斜盘及如权利要求1-8中任一项所述的表面自润滑的滑靴,所述斜盘与所述表面自润滑的滑靴配合连接。
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- 2023-03-07 CN CN202310212806.6A patent/CN116221050A/zh active Pending
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