球塞液壓馬達

結構 
                                                                 
                                                                                                        圖6- 28球塞
                                                                                                 (a)基本結構 (b)另一種結構
            圖1為兩種球塞式內曲線火影忍者博人传日语中字的球塞副,它由一個階梯柱塞和一個容納于柱塞大端的鋼球組成。柱塞大、小端直徑之比約為√2。導軌曲面最好能做成適于鋼球滾動的滾道槽。鋼球之所以較大,是為了降低導軌曲面的接觸應力和柱塞球窩處的比壓。切向力由鋼球經柱塞大端傳給缸體,所以球塞馬達也屬于柱塞傳力類型。 
          柱塞和缸孔之間通常是依靠控制配合間隙來保證密封的(間隙密封)。為了減少泄漏,配合間隙應盡量??;但間隙太小會使柱塞卡住,所以不能過小。實踐證明,內曲線馬達的泄漏主要不在柱塞和缸孔的配合面處,故其間隙可適當放大。目前一般取柱塞直徑的萬分之五到八。例如柱塞直徑d=30~35mm時,常取配合間隙為0.015~0. 025mm。當工作壓力低于16MPa時,配合間隙還可略大一些。
          柱塞小端與缸體配合間隙一般為0.03~0.05mm,較大端配合間隙較大,以免受附加的側向力。因而柱塞小端需用密封材料密封,以減少漏損(此密封也有用活塞環者)。柱塞中心開有小孔,高壓油經小孔內的阻尼塞(見圖2-28(a》進入柱塞球窩的油腔,鋼球與柱塞球窩設計成靜壓支承。此外,在柱塞大端的圓周表面上也開有與缸孔相連通的油孔,使高壓油強制潤滑柱塞與缸孔之間的滑動摩擦表面。缸孔底部裝有彈簧,以防止馬達啟動或空載運轉時鋼球脫離導軌(亦有無彈簧結構),并使馬達處于泵工況時具有良好的自吸能力。 
           柱塞工作表面通?;褂Τ黨黽柑蹙匭位蛉切味廈嫻幕沸握?,即所謂平衡槽,以保證柱塞與缸孔同心,改善潤滑和密封性能。柱塞底邊和環形槽邊應保持銳利,以利剔除缸孔表面的污物雜質,并防止異物硬粒楔人間隙。
          為了馬達的運動平穩,必須保證鋼球各個方向上的全圓度,同時為了避免鋼球局部磨蝕而過早失效,因此,球塞組結構設計中,一定要保證鋼球在球窩中滑動和在導軌上滾動。也就是必須使鋼球與導軌的摩擦系數f1大于鋼球與球窩的摩擦系數f2,這樣,馬達運行中才能使鋼球順利地滾動。
          為了達到f2<f1,圖6-28(b)提供了性能良好的柱塞結構。在球面靜壓支承中,除中心油腔外,在四周還對稱布置著四個油腔,以增大強制滑潤效果和鋼球在偏心運動情況下的各向承載能力。其球面則由三段圓弧組成,可使球窩部的靜壓和動壓效應更好地發揮作用。應當說明一下,寧波液壓馬達廠生產的QJM、QKM系列馬達,已在球窩中嵌入了一層填充改性的(聚四氟乙烯(PTFE)SF-1型自潤滑復合材料。SF-1型材料類同于英國梅拉西爾的(青銅粉層的)DU、DX材料,它還有經過精心篩選的塑料配方加以青銅絲網,因此,具有十分理想的耐疲勞、低摩擦系數,承載能力強,壽命長等優點。 
                                                                          
                                                                                  圖6-29襯墊式柱塞
           根據測定,該材料最高工作壓力可達140MPa,干摩擦狀態的pv值為300 (N/cm^2×m/s),
            在流體潤滑狀態下,pv值可達10000~12000 (N/cm^2×m/s)。
          該材料還具有靜摩擦系數與動摩擦系數大致相等的突出優點,因此,不但保證了f2<f1的條件,而且還大大提高了QJM、QKM系列馬達的啟動扭矩Mo,并使啟動機械效率ηmo≥0.98。
          (二)加工概況
          球塞副中的鋼球,一般可取之市售的滾動軸承的大鋼球,因此,球塞副的制造實際上是柱塞的加工。
曾經有采用軋制鋁青銅及高強度球墨鑄鐵作為柱塞的材料,盡管這種軟材料加工方便,但配合面的磨損速度嚴重影響馬達的性能與壽命。因此,我國寧波液壓馬達集團公司(寧波液壓馬達廠)等單位為了使柱塞具有均勻的硬度和耐磨性,高的彈性極限和接觸疲勞強度,足夠的韌性與淬透性。現大多采用高硬度的合金鋼如軸承鋼G Cr15、GCr15SiMn等。選用材料中含0.40%~1.65%Cr的主要作用是增加鋼的淬透性,以保證工件的高硬度、高強度和高耐磨性。其合金中的鉻與碳所形成的(Fe,Cr)。c’金滲碳體比一般Fe3C穩定,能阻礙奧氏體晶粒長大,減小鋼的過熱敏感性,使淬火后能獲得細針狀和隱晶馬氏體組織,而增加鋼的韌性。Cr還有利于提高鋼件低溫回火時的回火穩定性。
          在GCr15的基礎上,若加入適量的Si(0.40%~0. 6%)和Mn(0.90%~1.20%),可進一步改善淬透性,提高工件的強度和彈性極限,但又不降低韌性。
          柱塞加工工藝一般為:
(1)下料,多取冷拉棒材。
(2)粗加工。按圖紙要求粗車成形。
(3)熱處理。主要目的是消除加工應力。常在400℃溫度下進行,為減小變形創造條件。
(4)精車各圓柱表面,鉆孔。
(5)精加工球窩部。這是柱塞加工的重點與難點部位。通常采用鉆孔、搪孔后再進行粗鉸與精鉸。粗鉸可參考本書第二章中圖2-25的片狀鉸刀,精鉸或者粗、精鉸可采用圖6-30的球窩定形鉸刀。 
                                                                            

                                                                                                                圖6- 30定形球窩鉸刀
                                                                                                        (a)加工 (b)刀體 1-工件;2-鉸刀
          圖2(a)為球形鉸刀鉸削球窩的情形。鉸刀(圖5(b》的切削部分如同一個半圓球頭,上面開有四至六個刀齒。刀齒的前角為零,后角靠手工操作在工具磨床上沿圓弧刃的后刀面修磨出來。為了保持刀形的正確,沿刀刃后面留有0.2 -0.3mm的刃帶,此刃帶在鉸削時還對工件內球面有修光作用。球鉸刀有粗、精之分,粗鉸刀刀齒上開有分屑槽,精鉸刀則沒有。加工時,一般都先用鉆頭在工件上鉆出盲孔,再用成形車刀粗車成形,然后粗鉸、精鉸。精鉸時切削速度比粗鉸圓柱孔時的切削速度要低。一般v=5~6m/min。鋼件加工時表面粗糙度為Ra1.6μm。
          (6)熱處理。常加熱至840-860℃后保溫,淬火冷卻常采用硝鹽分級淬火,以減小變形。低溫回火溫度通常取170℃,硬度為HRC61- 65。
          (7)研磨,拋光。
          要求表面粗糙度處于Ra0.1μm左右。
          若柱塞采用氮化鋼材料,則在研磨后氮化,然后再進行配研或拋光。
          襯墊式球塞在嵌入SF-1型自潤滑復合材料后,再進行精鉸、研磨加工。


本文標題:球塞液壓馬達


分類:液壓行業知識
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