高水基液润滑轴向柱塞液压马达滑靴副研究和试验测试

　　0 前言

　　由于能源问题、环保问题及特殊场合的特殊需求,近20 a来使用环保型95%水的高水基液或纯水作为液压传动介质的水压技术越来越受到人们的重视,并已经成为现代液压技术的热点和发展方向。相比油压技术,水压 技术亟待解决的主要问题之一是高水基液或纯水润滑性差的问题。这方面,通常可以从结构设计和材料选择2个方面进行解决。

　　基于流体力学理论,本文从结构设计出发对轴向柱塞液压马达滑靴副进行了研究和改进,使之更好地满足水压传动的润滑需求。主要研究思想是在滑靴底面重新加工 规则的凹坑,使之改变滑靴底面的压强分布,在不过分削减润滑膜总支承力的前提下,提高滑靴外周的润滑膜支承力以改善滑靴外周的过度磨损状况。

　　1 方案选择

　　1.1 动压静压混合润滑方案

　　如图1所示轴向柱塞液压马达工作原理,可知柱塞滑靴的流量压力具有周期性。当柱塞从位置1转到位置2时,不可避免地产生压力冲击,此时滑靴与斜盘的接触面 间由于高水基液的迅速流失,已大部分呈干摩擦状态。这时压力冲击的效果一是加剧了硬度较高的斜盘表面粗糙峰在整个滑靴表面的磨粒磨损;二是由于干摩擦大范 围存在,使滑靴底面容易和斜盘局部咬合产生黏着磨损。从磨损的滑靴底面来看,在整体存在一定磨损的情况下,边缘磨损尤为严重。

　　考虑滑靴工作过程中,静压润滑的不完整性,在图2所示的滑靴底面(R0-r0)的环状带内开设规则的沿径向收敛的凹坑以改善其润滑效果。理论解释是: (1)满足动压润滑条件,期望能建立起动压润滑;(2)凹坑储液,压力冲击时由于挤压效应液膜产生额外的支承压力;(3)凹坑储液,即使达不到厚膜润滑效 果,也能建立比干摩擦好得多的薄膜润滑。

　　1.2 凹坑开设方案

　　滑靴底面常用的静压支承形式有多种,常见的有2种,如图3所示。

　　图3(a)为常见的简易式滑靴,也是本文所用滑靴的原始形态,由于其结构简单在油润滑中得到了广泛的应用。凹坑布局要求:(1)能形成储液润滑,(2)舍 弃全周布局以减少凹坑内液体泄漏的机率,(3)流体在进入凹坑的压强耗散,要能够弥补回来,沿流体流动方向收敛的凹坑无疑能提供动压增量以满足这一点,研 究初步设计的凹坑普遍形式如图4所示。

　　设计采用间歇式凹坑分布既避免一个点或几个点磨损而出现全周泄压,又使内部静压能传递到边缘地带,并可以使用动压弥补凹坑耗散掉的部分静压。动压润滑建立 在长直边1上,短直边2属于未知设计,本意是促使流体较缓些进入凹坑防止压强耗散过大。这样设计还有一个实用的优点,就是便于加工,固定好柱塞和三角刮刀 的相对位置,然后反复旋转滑靴递进研刮即可很容易形成上述结构。