[发明专利]局部表面处理的配流盘

说明书

本发明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。

本发明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△h＝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：

其中：

h₂＝h₁+△h

φ₁-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-最小平均间隙

h₂-最大平均间隙

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、△h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，△h＝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/2P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△h＞0，σ₂＞σ₁，在这种情况下，如果h₁远大于△h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、σ₃以及压紧力，适当地控制腐蚀深度△h，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。