一种用于水液压元件中的套类零件及其制作方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于水液压元件的套类零件，其为中空筒体结构，筒体材料为筒骨材料经机械加工制成，筒体外周还可以加配合套形成强度更高的筒体结构。本发明专利技术另外还公开了一种用于水液压元件的套类零件，其为中空筒体结构，其特征在于，所述筒体材料由骨粉末与高分子材料混合得到的复合材料。本发明专利技术还公开了其制备方法和应用。本发明专利技术的用于水液压元件中的套类零件主要承受压缩力，采用天然骨材料制作套类零件，由于骨的微观组织结构中的微小空洞和细胞组织的粘弹性，使其具有很好的水润滑能力和适度的抗冲击能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水液压元件，具体涉及一种用于水液压元件中的套类零件及其制作方法和应用。 
技术介绍
海（淡）水液压技术是适应人类进入海洋的需求，在流体动力技术方面的新发展。水液压技术的集中体现就是各种水液压元件，如滑阀、泵、柱塞、滑动轴承等。由于水体中环境恶劣，如海洋环境中海洋生物的侵蚀、水中微小颗粒的磨料磨损等，这些水液压元件的摩擦副在海（淡）水中工作时最常见的问题就是腐蚀和磨损。最常见的摩擦副结构形式是“轴（如销、柱塞、阀芯）与套类（如轴承套、柱塞套和滑阀阀套）”，特别是其中的套类零件，如滑阀阀套、柱塞套和滑动轴承套，其腐蚀和磨损更是严重，因此如何提高套类零件的耐磨和耐腐蚀性能，已成为目前领域中需要主要克服和解决的技术问题。 陶瓷的硬度高和高弹性模量，可用在高温、腐蚀性强、高摩擦性的使用环境中。高性能的工程陶瓷用作机械零件越来越多，如涡轮增压器的转子和汽车发动机中的挺杆头，食品加工设备中使用的无油润滑轴承、航空涡轮叶片等。但是，因为陶瓷的脆性，不能承受拉应力、弯曲应力和截面突变等，很难制作液压元件的复杂受力和复杂形状的零件，用陶瓷做的液压元件有很多不足。特别是工程陶瓷不适合于与 金属材料摩擦副配对，会导致金属零件磨损太快，如果直接用陶瓷与陶瓷配对摩擦副，其中必有一件因陶瓷的脆性不能满足零件受力要求。因此，陶瓷材料虽然耐腐蚀性能比较好，机械性能优越，但加工性很差，不适合开孔和开槽零件的结构，而且与钢件对磨时，如果出现磨粒，很容易磨损和卡阻，因此用作海水或水液压元件的关键摩擦副零件还是受到限制的。 由于陶瓷材料的局限性，目前出现了采用工程塑料作为套类零件的方案，例如工程塑料等。PEEK450CA30是30%碳纤维与PEEK复合的工程塑料,PEEK450GL30是30%玻璃纤维与PEEK复合的工程塑料，二者广泛用在各种结构形式机械零件和人工骨科材料；WG101和PEEK450FC30都是用来制作水润滑滑动轴承的工程塑料。PEEK450FC30除含碳纤维外还添加有改善其摩擦磨损性能的石墨、聚四氟乙烯。WG101是英国威格斯公司的耐磨材料产品，是减磨材料与PAEK复合的工程塑料，表现出比PEEK450FC30更耐磨的性能。但是由于塑料有吸水性、老化和蠕变的特点，尺寸不稳定，也不耐磨料磨损，特别是用在海水液压元件中，由于水体中微小颗粒较多，其耐磨料磨损仍然是弱项，而且塑料还存在蠕变和老化等弱点。 
技术实现思路
：本专利技术提供一种用于水液压元件的套类零件及其制作方法和应用，目的在于通过采用天然的动物骨头材料经过机械加工制成套类零件，作为水液压元件中的套类零件，从而解决水液压元件中的套类零 件的耐磨性和耐腐蚀性问题。 按照本专利技术的一个方面，提供一种用于水液压元件的套类零件，其为中空筒体结构，其特征在于，所述筒体为筒骨经机械加工制成。 作为本专利技术的改进，所述筒骨优选是动物长骨，更优选是长骨中的骨干段。 作为本专利技术的改进，动物长骨可以是牛、驴、马、羊和狗的长骨中的骨干段。此部位是骨密质结构，长期承受动物躯干重压，具有较好的压缩极限强度。 作为本专利技术的改进，所述的水液压元件可以为水液压比例阀、水液压伺服阀、柱塞泵或者滑动轴承，其中的套类零件可以为滑阀阀套、柱塞套或轴承套等。 作为本专利技术的改进，外周上可配合套接作为加强件的加强筒体。 按照本专利技术的另一个方面，提供一种用于水液压元件的套类零件，其为中空筒体结构，其特征在于，所述筒体材料由骨粉末与高分子材料混合得到的复合材料。 按照本专利技术的又一个方面，提供一种用于水液压元件的套类零件的制备方法，其特征在于，包括：选取中空筒状的骨材料，对骨材料进行机械加工，从而得到套类零件。 作为本专利技术的进一步优选，所述机械加工包括截取一定长度的直筒以及对直筒筒体车外圆和内孔的步骤。 作为本专利技术的进一步优选，所述机械加工还可以包括对筒体进行倒角和/或钻孔的步骤。 作为本专利技术的进一步优选，所述方法还可以包括对机械加工后的套类零件进行打磨抛光和/或涂层的步骤。 按照本专利技术的再一个方面，提供一种水液压元件，其中，该水液压元件中包括上述的套类零件。 作为本专利技术的进一步优选，上述水液压元件为轴承、柱塞泵或滑阀，相应的套类零件为轴承套、柱塞套或滑阀阀套。 本专利技术的用于水液压元件中的套类零件主要承受压缩力，采用天然骨材料制作套类零件，由于骨的微观组织结构中的微小空洞和细胞组织的粘弹性，使这种套类零件具有较好的水润滑能力和抗冲击能力。 附图说明图1为本专利技术实施例中的牛股骨骨干段示意图，其中（a）为未加工的牛股骨，（b）为车床加工外圆后的牛股骨； 图2为本专利技术一个实施例的用作液压阀阀套的结构示意图； 图3为本专利技术另一个实施例的用作柱塞泵的柱塞套的结构示意图； 图4为本专利技术再一个实施例的用作水压伺服阀阀套的结构示意图，其中，1为阀体，2为组合阀套I，3为阀芯，4为组合阀套II，5为固定阀套的套筒； 图5为本专利技术实施例的牛股骨与其他材料摩擦磨损试验时的摩擦系数随试验时间变化的关系曲线图； 图6为本专利技术实施例的牛股骨分别与316L、PEEK、氧化铝陶瓷配对进行摩擦磨损试验时磨损量的比较图。 具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。 液压元件的套类零件一般为“短管”形零件，其外圆一般与固定它的基体类零件过盈或过渡配合，内孔与轴类零件（柱塞、阀芯或轴颈）的外圆间隙配合。内孔承受来自轴类零件的径向作用力，同时还与轴类零件的外圆相对滑动和相对转动，因此，套类零件主要受压应力，所用材料要求压缩强度要高，摩擦磨损性能要好。 套类零件的外圆一般与固定它的基体类零件过盈或过渡配合，内孔与轴类零件（例如柱塞、阀芯和轴颈）的外圆间隙配合。套类零件也可以由多个简单的套类零件分段组装而成。 如图2和3，本实施例中的套类零件应用于水液压元件中，其采用动物骨干段材料经机械加工制成。本实施例中以阀套为例，具体说明利用动物骨干段材料制作的工艺。 如图1所示，哺乳动物股骨（可以是牛、驴、马、羊和狗的长骨，人骨除外）中的骨干段除去骨髓后即为一中空、壁厚均匀且近似圆形的密骨质结构，因长期承受动物躯干重压和运动冲击，表现出较好的压缩极限强度和压缩弹性模量。 首先，将除去骨髓后的中空、壁厚均匀且近似圆形的密骨质结构 进行风干。 然后，用机械加工方法先截取股骨中的“直”和“圆”的筒段，用车床加工外圆后以外圆为基准加工内孔。套类零件的内孔和外圆的尺寸应结合所应用的场合去确定，例如可以对天然动物骨进行车外圆、车内孔、钻孔、倒角、切断等加工处理。 本实施例以加工水压伺服阀阀套为例，其具体加工工艺流程如下： 1、在准备的牛股骨骨干段中选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水液压元件中的套类零件，其为中空筒体结构，其特征在于，所述筒体由筒骨材料经机械加工制成。

【技术特征摘要】
1.一种用于水液压元件中的套类零件，其为中空筒体结构，其
特征在于，所述筒体由筒骨材料经机械加工制成。
2.根据权利要求1所述的用于水液压元件中的套类零件，其特
征在于，所述筒骨材料优选动物长骨，更优选是长骨中的骨干段。
3.根据权利要求1或2所述的用于水液压元件中的套类零件，
其特征在于，所述筒骨可以是牛、驴、马、羊或狗的长骨中的骨干段。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于水液压元件中的套类
零件，其特征在于，所述的水液压元件为滑阀、柱塞泵或者轴承，所
述的套类零件对应为滑阀阀套、柱塞套或轴承套。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于水液压元件中的套类
零件，其特征在于，所述筒体外周上可配合套接加强筒体。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱碧海，赵天梁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：