[实用新型]一种轴向柱塞泵柱塞摩擦副

说明书

本实用新型涉及一种轴向柱塞泵柱塞摩擦副，它包括柱塞和缸体组成的柱塞摩擦副，该柱塞摩擦副的柱塞在缸体的柱塞腔的衬套中往复运动，所述柱塞包括柱塞本体和柱塞球头，在所述柱塞本体上设有沟槽结构，所述沟槽结构由若干沟槽Ⅰ组成，在所述衬套的内表面上设有衬套沟槽结构，在所述衬套和衬套沟槽结构的内表面设有疏水型微结构。本实用新型中沟槽结构会使通过柱塞副缝隙的油液流量较小，从而使柱塞副泄漏减小，并且此结构还具有均压效果，柱塞副内压力变化幅度很小，凹坑型微结构表面具有超疏水性，由于其特殊的润湿特性，可以改变液体在流动过程中的状态，因此凹坑型微结构表面具有润滑减阻的效果。

技术领域

本实用新型属于柱塞泵技术领域，具体涉及一种具有多尺度疏水织构表面的高功率密度轴向柱塞泵中柱塞摩擦副。

背景技术

轴向柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，因此被广泛应用于各种工程装备当中。柱塞副作为影响柱塞泵工作性能的三大摩擦副之一，它是由柱塞和缸体组成，因此对柱塞副的研究具有实际意义。

轴向柱塞泵的工作原理是依靠柱塞在缸体柱塞腔的衬套中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞和衬套作为轴向柱塞泵的关键组件，它们对柱塞泵能否正常工作及其寿命有决定性影响，也是柱塞泵设计中的难点。有些学者和技术人员对柱塞副进行过研究，如“一种高耐磨性柱塞”（ZL202220689126.4）专利，柱塞结构过于复杂，难以实现加工生产。“具有仿生非光滑表面的高压海水轴向柱塞泵柱塞摩擦副”（ZL201410061751.4）专利，要用精度高的专用加工设备，成本高，不易批量生产。“高压水泵关键零件柱塞的设计及其有限元分析”一文，对柱塞进行设计优化与有限元分析，主要是对比了不同材料柱塞的屈服力和变形情况。

上述专利和论文均未能使柱塞副润滑性能得到较大改善，延长寿命不显著。综上所述，亟需设计一种新型的柱塞摩擦副结构，来解决上述问题。

发明内容

发明目的：本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种对柱塞以及衬套表面结构进行改进的轴向柱塞泵柱塞摩擦副，沟槽结构会使通过柱塞副缝隙的油液流量较小，从而使柱塞副泄漏减小，并且此结构还具有均压效果，柱塞副内压力变化幅度很小，凹坑型微结构表面具有超疏水性，由于其特殊的润湿特性，可以改变液体在流动过程中的状态，因此凹坑型微结构表面具有润滑减阻的效果，结合使用可以改善轴向柱塞泵柱塞副承载能力，提高耐磨性，减小摩擦副的摩擦系数，实现轴向柱塞泵的高功率密度化和长寿命。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型所述的一种轴向柱塞泵柱塞摩擦副，它包括柱塞和缸体组成的柱塞摩擦副，该柱塞摩擦副的柱塞在缸体的柱塞腔的衬套中往复运动，所述柱塞包括柱塞本体和柱塞球头，在所述柱塞本体上设有沟槽结构，所述沟槽结构由若干沟槽Ⅰ组成，在所述衬套的内表面上设有衬套沟槽结构，在所述衬套和衬套沟槽结构的内表面设有疏水型微结构。

进一步地，所述沟槽Ⅰ的截面形状为长方形。

进一步地，所述沟槽Ⅰ的宽度b为2mm、深度h为1mm，相邻沟槽Ⅰ之间的间距为5mm。

进一步地，所述沟槽结构的长度L₂为柱塞的长度L₁的1/2，在所述柱塞本体表面的沟槽Ⅰ的个数n₁= L₂/7取整数。

进一步地，所述衬套沟槽结构由若干沟槽Ⅱ组成，所述衬套沟槽结构的长度为L₃，衬套内表面的沟槽Ⅱ的个数n₂= L₃/7取整数。

进一步地，所述疏水型微结构为凹坑型微结构，其中凹坑深度为6μm，凹坑宽度为20μm，相邻凹坑之间的间距为4μm。

本实用新型中，沟槽结构与衬套沟槽结构的尺寸大小相同，且沟槽Ⅰ与沟槽Ⅱ均为等距离分布。