DE3140339A1

DE3140339A1 - Steuerscheibe fuer hydromotoren und ihr herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE3140339A1
Application number: DE19813140339
Authority: DE
Inventors: Paul 5093 Burscheid Voßieck
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1981-10-10
Filing date: 1981-10-10
Publication date: 1983-04-28
Also published as: JPS5877549A

Description

Steuerscheibe für Hydromotoren und ihr Herstellungsverfahren.
Die Erfindung betrifft eine Steuerscheibe mit Steuerschlitzen, Steuerkanälen und einer zentralen Bohrung zur Befestigung auf der Welle des Hydromotors, wie beispielsweise eines Taumelscheibenmotors, und das Herstellungsverfahren der Steuerscheibe.
Hydromotoren sind Geräte, die die Druckenergie einer Flüssigkeit, wie insbesondere eines dafür verwendeten Drucköles, in mechanische Energie umsetzen. In beispielsweise einem Taumelscheibenmotor sind in einem Motorgehäuse auf einer Kreisbahn um eine Antriebswelle mehrere Arbeitskolben angeordnet, welche sich auf einer schräggestellten Taumelscheibe abstützen. Die Kolben werden in einem umlaufenden Zyklus abwechselnd vom Drucköl belastet und entlastet, so daß die schräge Taumelscheibe unter Ausweichung der wechselnden Belastungen zu rotieren beginnt und ihre Drehbewegung auf die Antriebswelle überträgt. Die Steuerscheibe ist auf der Antriebswelle direkt nach dem Druckbleinlaß beziehungsweise vor dem Druckölauslaß angeordnet, so daß bei ihrer Drehbewegung durch ihre Steuerschlitze und Steuerkanäle der Zulauf und Ablauf des Drucköles zu den Arbeitskolben zyklisch gesteuert wird, so daß deren wechselnde Belastung zustandekommt.
Die rotierende Steuerscheibe ist somit ein Verschleißteil, welches sowohl vor allem einer reibenden Belastung als auch der Korrosion und Erosion durch das durchströmende Drucköl ausgesetzt ist. Mit entscheidend für eine ausreichende Lebensdauer des gesamten Hydromotors ist daher die Verwendung verschleißfester und korrosionsbeständiger Werkstoffe für die Herstellung dieser Steuerscheiben. Nach bisherigen Verfahren werden als Werkstoffe dafür verschleißfeste und korrosionsbeständige Bronzelegierungen eingesetzt. Oblicherweise wird im Gußverfahren zunächst die gesamte Scheibe massiv gegossen, und anschließend werden darauf die Durchgangsöffnungen und Kanäle ausgebohrt und herausgefräst.
Derartige Steuerscheiben sind jedoch relativ kostspielig, und zwar vor allem sowohl wegen der hohen Materialkosten der Ausgangsmetalle für die Bronzelegierungen als auch wegen des langwierigen und aufwendigen nachträglichen Bearbei tungsverfahrens.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen relativ preiswerten und zugleich verschleiß - und korrosionsfesten Werkstoff zur Herstellung der Steuerschei-be für Hydromotoren zu finden. Das Verfahren der Herstellung soll zugleich kostensparend vereinfacht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Steuerscheibe aus einer Gußeisenlegierung der folgenden Zusamnensetzung gelöst: Kohlenstoff 3 bis 3,6 % Silizium 0,4 bis 0,7 % Mangan 0,3 bis 0,9 % Phosphor max. 0,3 «0 Schwefel max. 0,12 < Chrom 1 bis 2,5 % Molybdän max. 0,6 % Nickel 3 bis 6 > Vanadium 0,3 bis 0,9 t: Rest Eisen mit herstellungsbedingten Verunreinigungen.
Bevorzugt ist die Gußeisenlegierung überwiegend ledeburitisch erstarrt und hat die folgende Zusammensetzung: 3 bis 3,6 °» Kohlenstoff 0,4 bis 0,7 % Silizium 0,3 bis 0,9 % Mangan max. 0,3 % Phosphor max. 0,1 % Schwefel 1,2 bis 1,7 % Chrom 0,3 bis 0,7 % Vanadium max. 0,4 % Molybdän 3,5 bis 4,3 % Nickel Rest Eisen mit herstellungsbedingten Verunreinigungen.
Bei der Herstellung wird die Steuerscheibengußform direkt schon mit allen oder gegebenenfalls einem Teil der Kanäle und Uffnungen versehen, in bevorzugt Sand geformt, und anschließend wird darin die Steuerscheibe unter überwiegend ledeburitischer Erstarrung gegossen. Durch den angeschlossenen Glühprozeß wird Spannungsfreiheit und die gewünschte Härte des Werkstückes erzielt.
Bevorzugt besteht das Formwerkzeug zur Bildung der Gußform massiv oder gegebenenfalls auch nur teilweise aus einem Elastomer, und es ist so ausgelegt, daß es sich im Formgebungsprozeß unter dem Verdichtungsdruck des Sandes unter Bildung senkrecht zu den Planflächen verlaufender Mantelflächen elastisch verformt. Beim Entformen unter Druckentlastung gehen die elastomeren Werkzeugteile in ihre ursprüngliche Form zurück, so da5 beim Herausziehen die gebildeten senkrechten Formwandungen nicht zerstört werden.
Auf diese Weise werden die bei rein metallischen und daher starren Formwerkzeugen für den Formbildungsprozeß erforderlichen Gießschrägen mit entsprechenden kegelstumpfartigen Ausbildungen der Mantelflächen des Werkstückes vermieden.
Zur Nachbearbeitung braucht daher der Steuerscheibenrohling lediglich noch gesäubert und an den Planflächen sowie bevorzugt an den Mantelflächen der inneren Bohrung zum Sitz auf der Antriebswelle in einem kurzen Schleifprozeß geglättet und auf Maß gebracht zu werden. Die so hergestellten Steuerscheiben wurden in einem Dauertest in einem Hydromotor getestet. Sowohl Verschleiß - als auch Korrosionsfestigkeitswerte zeigten die besondere Eignung der Steuerscheiben für Hydromotoren mit langer Lebenserwartung.
Durch die Erfindung ist somit eine wesentlich kostengünstigere Steuerscheibe als die bisherigen Bronzesteuerscheiben geschaffen worden. Sowohl die geringeren Rohmetallkosten des nur schwach legierten Gußeisens als auch das wesentlich vereinfachte Fertigungsverfahren sind ausschlaggebend für den wesentlich niedrigeren Preis bei gleichzeitig verbesserter Eignung.
Anhand eines Ausführungsbeispieles und der drei Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Und zwar zeigt Figur 1 die Aufsicht auf eine Steuerscheibe Figur 2 einen zentralen Querschnitt der Steuerscheibe der Figur 1 in der Linie II - II Figur 3 ein Querschnittsbild des Formwerkzeugs zur Herstellung der Gußform für die Steuerscheibe.
Ausgegongen wird von einer Gußeisenschmelze mit 3,4 % Kohlenstoff 0,5 % Silizium 0,8 % Mangan 0,05 % Schwefel 0,2 % Phosphor 1,3 % Chrom 0,6 % Vanadium 0,3 % Molybdän 4,1 % Nickel Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen Die Sandgußformen werden mit einem aus einem Elastomer bestehenden Formwerkzeug so gebildet, daß die Mantelflächen der Form senkrecht zu den Planflächen verlaufen. In diese gebildeten Formen wurden zur Probe insgesamt 10 Steuerscheiben 1 mit einem Außendurchmesser von 120 mm, einer axialen Höhe von 8 mm, einer zentralen Bohrung 2 zum Durchgang der Antriebswelle mit einem Durchmesser von 60 mm, zwei ringfönmigen, konzentrisch zur zentralen Bohrung 2 im Abstand von 40 und 50 mm zum Zentrum verlaufenden Steuerkanälen 3,4, einer Auslaßöffnung 5 und insgesamt acht auf einer Kreisbahn zwischen den Steuerkanälen 3,4 angeordneten Steuerschlitzen 6 gegossen. Nach dem Gießen erfolgt das halbstündige Glühen bei 550°C zur Erzielung der Spannungsfreiheit und einer Härte von 61 HRC. Die Nachbearbeitung erfolgte nach dem Säubern des Rohlings durch kurzes Schleifen der beiden Planflächen 7,8, der Wandungsfläche 9 der zentralen Bohrung 2 und der äußeren Mantel fläche 10. Die zehn Steuerscheiben l wurden in einem Taumelscheibenmotor einem Dauertest von 500 Stunden unterworfen und zeigten danach in der Untersuchung weder größere Verschleiß - noch Korrosionsspuren.
Das Formwerkzeug 11 der Figur 3 besteht aus einem Elastomer und besitzt Durchgangsöffnungen 6',2' und Kanäle 3',4', entsprechend der Formgebung der Steuerscheibe. Die Wandungsflächen 9' der zentralen Bohrung 2' und des äußeren Mantels 10 und die Wandungsflächen entsprechend den Steuerschlitzen 6 und Kanälen 3,4 sind konkav so ausgelegt, daß beim Verdichten des Sandes unter Stauchung des elastomeren Formwerkzeugs auf die gestrichelte Linie 13 der Formhohl raum der zu gießenden Steuerscheibe 1 mit senkrecht zu den Planflächen verlaufenden Wandungsflächen entsteht.

Claims

PatentansprUche: Steuerscheibe für Hydromotoren mit Steuerschlitzen, Steuerkanalen und einer zentralen Bohrung zur Befestigung auf der Welle des Hydromotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe ( 1 ) aus einer GuBeisenlegierung mit 3,0 bis 3,6 % Kohlenstoff 0,4 bis 0,7 % Silizium 0,3 bis 0,9 % Mangan max. 0,3 % Phosphor max. 0,12 % Schwefel 1 bis 2,5 % Chrom 0,3 bis 0,9 % Vanadium max. 0,6 % Molybdän 3,0 bis 6,0 % Nickel Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen besteht.
2 . Steuerscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe ( 1 ) aus einem überwiegend ledeburitisch erstarrten Gußeisen mit 3,0 bis 3,6 % Kohlenstoff 0,4 bis 0,7 °h Silizium 0,3 bis 0,9 % Mangan max. 0,3 % Phosphor max. 0,1 0/ Schwefel 1,2 bis 1,7 °Y Chrom 0,3 bis 0,6 % Vanadium - max. 0,4 % Molybdän 3,5 bis 4,3 % Nickel Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen besteht.
3 . Verfahren zur Herstellung der Steuerscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Gießen einschließlich aller Oberströmkanäle ( 3,4 ), Steuerschlitze ( 6 ) und der zentralen Bohrung in einer Gußform.
4 . Verfahren zur Herstellung der Steuerscheibe nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Gießen der Steuerscheibe ( 1 ) in eine Sandgußform.
5 . Formwerkzeug zur Herstellung der Steuerscheibenform nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug überwiegend aus einem Elastomer besteht und so ausgelegt ist, daß sich seine Wandungen entsprechend den Uffnungen ( 2,6 ) und Kanälen ( 3,4 ) der Steuerscheibe ( 1 ) unter Druckeinwirkung während des Verdichtens des Sandes senkrecht zu den Planflächen verlaufend verformen.