局部表面处理的配流盘的制作方法

专利名称：局部表面处理的配流盘的制作方法技术领域：本实用新型涉及轴向柱塞液压泵和液压马达配流盘的设计与制造。为了提高轴向柱塞液压泵和液压马达的使用寿命和工作的可靠性，并减少功率损失，在现有的技术领域中，对一些轴向柱塞机械配流副采用流体静压支承，具体的方法有的是采用限流器连续注油，有的是采用间歇注油等。采用这些方法不但使轴向柱塞机械的结构复杂化，而且成本也急剧增加。为了克服上述的不足之处，研制成一种局部表面处理的配流盘，特提出本申请。本实用新型提出一种可以使配流副自动产生流体静压支承的配流盘，这种配流盘的特征是其润滑密封表面在完成常规机械加工后，再进行一道局部表面化学浸蚀处理(或机械加工处理或电解处理)工艺。这种表面处理工艺使被处理的表面产生一定的平均腐蚀深度使表面成阶梯形，或使表面粗糙度有所增加，或既形成平均腐蚀深度又使表面粗糙度增加。图1、局部表面处理一个端面的一维润滑密封副图2、端面局部表面处理的布局之一图3、端面局部表面处理的布局之二图4、端面局部表面处理的布局之三图5、局部表面处理的配流盘为了便于解释这种配流盘形成流体静压支承的原理，先通过如图1所示的一维润滑密封副来加以说明，图中粗糙表面和间隙是为了说明问题而夸张表示的。左侧为压力P的被密封流体，右侧压力为零。其中上端面〔1〕原有表面粗糙度的标准偏差σ1，在高压区P一侧，宽度为A的区域上经局部表面处理使其表面轮廓产生一平均腐蚀深度Δh＝h2－h1，并使其被腐蚀的表面粗糙度的标准偏差增至σ2。如果被密封流体为不可压流体，表面粗糙度为各向同性的，且下端面〔2〕粗糙度的标准偏差为σ3，则由平均雷诺方程可导出单位长度流体膜推开力F为F＝P〔 (A)/2 ＋ (B)/2φ2h32(B-A)φ2h32(B-A)+φ1h31A]]>〕其中φ1＝1－0.9e－0.56h1／σ21+σ23]]>φ2＝1－0.9e－0.56h2／σ22+σ23]]>h2＝h1＋Δhφ1——低压侧压力流动系数φ2——高压侧压力流动系数e——自然对数底数h1——最大平均间隙h2——最小平均间隙A——处理表面宽度B——润滑密封面宽度则对给定的A、B、σ1、σ2、σ3、Δh和P可以得到单位长度推开力F与最小平均间隙h1的关系。如果σ2＝σ1，Δh＝0就成了未做浸蚀处理的常规润滑密封副，由上式可得F常规＝ (B)/2 P即推开力不随密封间隙的变化而变化，故不加补偿器就不能实现静压支承。如果做表面局部化学浸蚀处理，则Δh＞0，σ2＞σ1，在这种情况下，如果h1远大于Δh和σ2，则h2≈h1,φ1≈φ2≈1，这时推开力与常规润滑密封面一样，即F＝F常规。如果h1＝0，则F＝1/2 (A＋B)P＝( (A)/(B) ＋1)F常规，即推开力可以增至常规密封润滑副推开力的( (A)/(B) ＋1)倍。以上是h1在两个极限位置时的情况。由此可知，在这两个极限位置之间，流体膜单位长度推开力F将与最小平均间隙h1作方向相反的变化，从而可以实现流体静压支承。对给定的流体压力P，润滑密封面宽度B，原有粗糙度参数σ1、σ5以及压紧力，适当地控制腐蚀深度Δh，粗糙度参数σ2和处理表面宽度A，可以按抗摩损和密封的不同要求分别实现端面在最小设计间隙上的完全分离或者端面的轻度接触。图2、图3、图4所表示的是与图1对应的表面浸蚀区域的布局，图2所示网状线区域〔4〕为已做浸蚀的表面，这种布局称为基本布局，没有被浸蚀的表面为〔3〕。或在网状线区域内与没有被浸蚀的表面〔3〕沟通的不做浸蚀的区域〔5〕，如图3所示。或与在网状线区域内没有被浸蚀的表面〔3〕不沟通的不做浸蚀的区域〔6〕，如图4所示。或在网状线区域内与没有被浸蚀的表面〔3〕沟通的和不沟通的不做浸蚀的区域的组合。这些布局的共同特征是通过对部分润滑密封表面进行化学浸蚀处理来实现流体静压支承效应。图2所示的基本布局可以获得最大的流体静压支承效果。图5所示为一种典型的配流盘表面化学浸蚀区域的布局，在高压槽〔8〕两侧区域〔4〕或其周围即区域〔4〕和区域〔9〕，再进行局部表面化学浸蚀处理，诸设计参数的选择可以用一维公式来近似求得，也可以用更精确的公式或数值计算方法来确定。一般的设计准则是Δh和σ2应与设计最小间隙h1同量级。处理表面宽度A与润滑密封面宽度B之比在0.3～0.95之间为宜。具体取值多少要根据具体的设计要求用有关公式选定。局部化学浸蚀表面处理的工艺可以参考印刷电路板的制作工艺或集成电路的光刻腐蚀工艺。根据不同材料的抗腐蚀特性和表面金相结构特点，不难通过适当选用腐蚀液及其浓度以及浸蚀时间来实现所需的腐蚀深度Δh，粗糙度参数σ2。与其他轴向柱塞机械配流副流体静压支承设计方案相比，本申请的配流盘的优点如下(1)结构简单，成本低，容易制造。(2)对采用剩余压紧力设计的常规轴向柱塞机械，其配流副的压合力比油膜推开力大约10～20％左右，正好落在本发明的配流盘油膜推开力的调节范围内。所以可以在不改变原产品设计尺寸的情况下，仅增加一道化学浸蚀表面处理工艺就可以实现静压支承。从而明显提高现有定型产品的寿命和可靠性。(3)可以通过控制表面化学浸蚀的程度来实现很小的设计间隙，在泄漏量和抗摩损这一对矛盾要求之间取得最优的设计选择，在增加寿命和可靠性的同时保持较小的泄漏量。权利要求1.一种局部表面处理的配流盘，本实用新型的特征是，所述的配流盘[7]的润滑密封表面在完成常规的机械加工后，在高压槽[3]的两侧，即区域[4]或其周围即区域[4]和区域[9]再进行局部表面化学浸蚀处理，使其局部表面浸蚀区域形成一定的布局，处理表面宽度A与润滑密封面宽度B之比在0.3～0.95之间。2.根据权利要求1所述的配流盘，其特征是，局部表面浸蚀区域形成一定的布局是网状线区域〔4〕，或在网状线区域内与没有被浸蚀的表面〔3〕沟通的不做浸蚀的区域〔5〕，或在网状线区域内与没有被浸蚀的表面〔3〕不沟通的不做浸蚀的区域〔6〕，或区域〔5〕与区域〔6〕的组合。3.根据权利要求1所述的配流盘，其特征是，使其局部表面浸蚀区域粗糙度有所增加，或形成一定的平均腐蚀深度，或既增加粗糙度又形成平均腐蚀深度。专利摘要本实用新型的一种轴向柱塞液压泵和液压马达配流盘。这种配流盘的润滑密封端面在常规机械加工后再做部分表面处理，这种处理过的配流盘可使配流副的油膜推开力与间隙厚度成相反方向变化，从而实现流体静压支承，提高配流盘的工作寿命。与传统的液体静压支承配流盘副相比，结构简单，成本低，容易用来对用剩余压紧力法设计的常规轴向柱塞机械进行改进，能在减小磨损的同时保持较小的泄漏量。文档编号F04B1/12GK2031452SQ8820344公开日1989年1月25日 申请日期1988年2月12日 优先权日1988年2月12日发明者潘华辰, 路甬祥 申请人:浙江大学