一种轴向柱塞泵柱塞摩擦副制造技术

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。有润滑减阻的效果。有润滑减阻的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种轴向柱塞泵柱塞摩擦副


[0001]本技术属于柱塞泵
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本技术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。
[0006]技术方案：为了解决上述技术问题，本技术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。
[0007]进一步地，所述沟槽Ⅰ的截面形状为长方形。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]本技术中，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。
[0013]本技术中的柱塞为轴对称结构，长度L1,直径D1，柱塞包括柱塞本体和柱塞球头，柱塞内部带有柱塞孔。
[0014]本技术中的凹坑型微结构，采用电化学沉积的方法进行制备，在铜衬套内表面的具体操作步骤如下：
[0015]（1）用 600目至 2000目 SiC砂纸对衬套内表面进行物理抛光处理，去离子水冲洗掉表面污渍，通过超声波清洗仪器在无水乙醇中进行超声波清洗 10分钟来去除金属表面残留的细小颗粒；
[0016]（2）再用去离子水清洗一遍，将清洗完成后的衬套放入含有 10%浓度的 H2SO4的水溶液中浸泡 10s后，将衬套取出后用去离子水进行第三遍清洗，最后晾干备用；
[0017]（3）将电解质溶液为10.04g/LCuSO4·
5H2O和0.05M的硫酸溶液的混合溶液，阴阳两极间的间距为 2cm，电流为 1A，电化学沉积时间为 60s，在反应过程中阴极铜片不断有气泡产生，并明显看到红色堆积物生成，反应完成后取出的阴极铜片用去离子水清洗晾干，即可得到凹坑型微结构；
[0018]（4）将得出的凹坑型微结构衬套，经过十八烷基硫醇的无水乙醇溶液浸泡10min后进行改性处理条件下，即可得出超疏水型的凹坑微结构表面。
[0019]采用触角测量仪进行截图得到水滴滴落在样品表面 1s并达到稳定瞬间时的存在形式，发现水滴在微观多尺度凹坑性织构表面的接触角大于150
°
。
[0020]凹坑型微结构具有超疏水性能，受“荷叶效应”所得到的启示，发现荷叶表面特殊的拒水现象所引发的这种超疏水现象，超疏水表面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，尤其体现在微流体领域来说，通过这种特殊的润湿性能可使得金属表面在润滑减阻功能方面表现的尤为突出。
[0021]有益效果：本技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0022]（1）疏水型微结构，能够在衬套内表面形成一层气膜层，尽可能的阻断固
‑
液接触面积，更多的是气
‑
液接触，以达到动压润滑减阻效果；
[0023]（2）在沟槽结构和衬套沟槽结构空间内能够存储磨粒和润滑油，改善轴向柱塞泵柱塞副承载能力，提高耐磨性，减小摩擦副之间的摩擦系数；
[0024]（3）柱塞副中通过缝隙的流量小，摩擦副油膜均压效果好，能够减小磨损，实现轴向柱塞泵的高功率密度化和长寿命。
附图说明
[0025]图1是本技术的主视剖面图；
[0026]图2是本技术中柱塞的外形结构示意图；
[0027]图3是本技术中柱塞的尺寸示意图；
[0028]图4是图2中A处的局部放大示意图；
[0029]图5是本技术中衬套的主视剖面图；
[0030]图6是本技术中疏水型微结构的部分结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。
[0032]如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本技术所述的一种轴向柱塞泵柱塞摩擦副，它包括柱塞1和缸体2组成的柱塞摩擦副，该柱塞摩擦副的柱塞1在缸体2的柱塞腔的衬套3中往复运动，所述柱塞1包括柱塞本体4和柱塞球头5，在所述柱塞本体4上设有沟槽结构，所述沟槽结构由若干沟槽Ⅰ6组成，所述沟槽结构的长度L2为柱塞1的长度L1的1/2，在所述柱塞本体4表面的沟槽Ⅰ6的个数n1= L2/7取整数，所述沟槽Ⅰ6的截面形状为长方形，所述沟槽Ⅰ6的宽度b为2mm、深度h为1mm，相邻沟槽Ⅰ6之间的间距为5mm，在所述衬套3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，所述衬套沟槽结构由若干沟槽Ⅱ7组成，所述衬套沟槽结构的长度为L3，衬套3内表面的沟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴向柱塞泵柱塞摩擦副，它包括柱塞（1）和缸体（2）组成的柱塞摩擦副，该柱塞摩擦副的柱塞（1）在缸体（2）的柱塞腔的衬套（3）中往复运动，所述柱塞（1）包括柱塞本体（4）和柱塞球头（5），其特征在于：在所述柱塞本体（4）上设有沟槽结构，所述沟槽结构由若干沟槽Ⅰ（6）组成，在所述衬套（3）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。2.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵柱塞摩擦副，其特征在于：所述沟槽Ⅰ（6）的截面形状为长方形。3.根据权利要求2所述的轴向柱塞泵柱塞摩擦副，其特征在于：所述沟槽Ⅰ（6）的宽度b为2mm、深度h为1mm，相邻沟槽Ⅰ...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓浩，卢艳，湛从昌，陈新元，郭嫒，王福红，
申请(专利权)人：武科宜创无锡流体装备有限公司，
类型：新型
国别省市：