[發明專利]一種具有仿生微結構表面特征的柱塞泵用柱塞及其制備工藝

有效

• 申請號: 201610035246.1
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105545725B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 崔同洋;童寶宏;時禮平;楊文
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: F04B53/14
• 分類號: F04B53/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

本發明提供一種具有仿生微結構表面特征的柱塞泵用柱塞及其制備工藝，屬于液壓傳動技術領域。該柱塞包括左旋螺旋溝槽和右旋螺旋溝槽，從柱塞端面倒角處開起并設置在柱塞外圓柱面的1/3長度處，在柱塞外圓柱面形成具有仿生微結構表面特征的仿生表面；左旋螺旋溝槽和右旋螺旋溝槽通過柱塞端面倒角處開設的油槽口與缸體內油腔相連通，柱塞運動過程中可以在柱塞?銅套間形成有效的潤滑、冷卻和密封油膜，從而改善柱塞副的潤滑性能和摩擦特性。本發明通過車床車削的方法在柱塞外圓柱面加工出仿生微結構表面特征，具有加工過程簡單方便、成本低廉、簡潔實用等優點。

技術領域：

本發明屬于液壓傳動技術領域，具體涉及一種具有仿生微結構表面特征的柱塞泵用柱塞及其制備工藝。

背景技術：

在液壓傳動領域中，軸向柱塞泵因具有優越的性能而被廣泛使用。軸向柱塞泵的工作原理是利用柱塞在缸體內往復運動所產生的容積變化來進行吸油和排油。在柱塞泵關鍵組成部件中，柱塞-銅套副的潤滑、密封以及表面接觸情況對柱塞泵的工作效能和使用壽命有著重要的影響。因此，對柱塞-銅套副進行合理的設計對改善柱塞泵的性能有著至關重要的作用。

研究人員針對軸向柱塞副存在的一些問題進行了大量的研究。有些通過改變柱塞或銅套的材料來改善柱塞副的接觸性能；也有通過在柱塞表面加工出仿生微造型改善柱塞副的潤滑和摩擦磨損特性。如中國專利CN103867432A公開了一種具有仿生非光滑表面的高壓海水柱塞泵柱塞摩擦副，通過在柱塞副摩擦表面加工出通孔和凹坑狀單元體形成的仿生非光滑表面，改善柱塞副的潤滑特性、承載特性以及摩擦磨損特性。實踐證明，通過仿生學的方法在物體表面加工出仿生結構，有利于改善其表面性能。本發明通過仿生鯊魚盾鱗的菱形肋條狀結構，在柱塞表面加工出仿生微結構表面特征，達到改善柱塞副的潤滑性能和摩擦特性的效果。同時，確定該柱塞的制備工藝。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種具有仿生微結構表面特征的柱塞泵用柱塞及其制備工藝。通過該柱塞可以在保證柱塞副良好密封性的同時，有效改善柱塞泵柱塞副的潤滑性能，從而達到減少柱塞與銅套之間的摩擦磨損，延長柱塞泵使用壽命的目的。通過該制備工藝可以簡潔、實用地加工出所需的具有仿生微結構表面特征的柱塞。本發明主要是通過仿生鯊魚盾鱗的菱形肋條狀結構，利用車床車削的方法，在柱塞表面加工出具有仿生微結構表面特征的仿生表面。

本發明所提供的一種具有仿生微結構表面特征的柱塞泵用柱塞包括左旋螺旋溝槽7和右旋螺旋溝槽8；所述左旋螺旋溝槽7和所述右旋螺旋溝槽8，從所述柱塞4端面倒角處開起并設置在所述柱塞4外圓柱面的1/3長度處；所述左旋螺旋溝槽7和所述右旋螺旋溝槽8的截面形狀為矩形或半圓形，其在柱塞表面的寬度或直徑為0.1—0.5mm，左螺旋角度為β₁，右螺旋角度為β₂，β₁和β₂的取值范圍為20—40°；所述左旋螺旋溝槽7和所述右旋螺旋溝槽8從所述柱塞4端面同一起點處開起，并且所述左旋螺旋溝槽7及所述右旋螺旋溝槽8的溝槽起點均勻分布在所述柱塞4端面的整個圓周面上；所述溝槽起點為8個、9個或10個，所述溝槽起點與所述柱塞4端面圓心的連線與所述柱塞4端面圓的水平中心線的夾角α為45°或40°或36°。所述左旋螺旋溝槽7和所述右旋螺旋溝槽8在所述柱塞4外圓柱面的1/3長度處形成具有仿生微結構表面特征的仿生表面。

在柱塞泵工作時，所述左旋螺旋溝槽7和所述右旋螺旋溝槽8形成具有仿生微結構表面特征的仿生表面始終位于所述銅套3的內部，保證了柱塞副具有良好的密封性。同時，所述左旋螺旋溝槽7和所述右旋螺旋溝槽8通過所述柱塞4端面倒角處開設的油槽口與缸體2內腔相連通，當所述柱塞4在所述缸體2中進行往復運動時，缸體2內腔的高壓油可以通過所述柱塞4端面倒角處開設的油槽口進入所述左旋螺旋溝槽7和所述右旋螺旋溝槽8，在柱塞-銅套間形成有效的潤滑、冷卻和密封油膜，從而改善柱塞副的潤滑特性。

本發明所提供的一種具有仿生微結構表面特征的柱塞泵用柱塞是通過以下制備工藝制備的：