[發明專利]一種具有微坑球弧面和擺線型花鍵孔結構的球鉸

在審

• 申請號: 201710432016.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107246366A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 王兆強;武明恩;何干;王振
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: F04B1/24
• 分類號: F04B1/24;F04B53/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 王小榮

技術領域

本發明屬于斜盤式軸向柱塞馬達技術領域，涉及一種具有微坑球弧面和擺線型花鍵孔結構的球鉸。

背景技術

斜盤式軸向柱塞馬達因其額定工作壓力高、功率密度大、變量調節方便等優點，廣泛應用于各類工程機械的液壓系統中，其性能和可靠性直接影響液壓系統的性能和可靠性。隨著主機輕量化、節能化、操作舒適化的要求越來越高，對軸向柱塞馬達的壓力等級和轉速、工作的可靠性提出了更高的要求。而隨著壓力等級和轉速的提高，馬達的工況條件變得越來越惡劣，馬達的故障發生率不斷增大。根據大量的調研統計和微觀摩擦學理論分析可知，軸向柱塞馬達三大摩擦副的摩擦磨損是發生故障的重要原因。其故障機理為：當軸向柱塞馬達工作時，摩擦副間的力矩系數增大，使配對摩擦副在工作載荷下摩擦加劇，導致摩擦副間的油膜變薄，在這種應力的反復作用下，摩擦副間某一部件發生偏磨磨損，甚至還會發生表面疲勞磨損而脫落，使摩擦副運動間隙增大，降低馬達的機械效率和容積效率，嚴重時還會導致馬達內零件損壞，造成馬達無法正常工作，進而危及整個液壓系統的安全。

斜盤式軸向柱塞馬達的三大摩擦副中，滑靴副因其運動特性復雜，受力工況惡劣，故其故障率相對較高。滑靴在回程結構的作用下，與斜盤構成摩擦副。目前，斜盤式軸向柱塞馬達的回程結構主要包括浮動式和定間隙式，其中浮動式回程又分為中心彈簧式回程和分布彈簧式回程。

在浮動式回程結構中，滑靴始終受到回程盤對其的壓緊力，使其壓在斜盤表面。其中，彈簧通過球鉸作用于回程盤上，使回程盤隨著主軸的轉動一起回轉，隨著壓力等級和轉速的提高，球鉸副的接觸面需要有足夠的潤滑度。當在惡劣工況下，球鉸與回程盤的震動、微粒和鐵屑對球鉸與回程盤之間接觸面的刮傷都會減少回程盤的壽命，甚至可能引發回程盤撕裂，直接導致整個馬達失效。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用于在高速高壓和工作條件相對惡劣的工況下穩定工作的具有微坑球弧面和擺線型花鍵孔結構的球鉸。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種具有微坑球弧面和擺線型花鍵孔結構的球鉸，該球鉸應用于斜盤式軸向柱塞馬達中，所述的斜盤式軸向柱塞馬達包括回程盤以及貫穿回程盤中心處的主軸，所述的球鉸位于回程盤與主軸之間，所述的球鉸包括球鉸前端面、與回程盤相適配的球鉸球弧面以及將球鉸前端面與球鉸球弧面的中心處連通并與主軸相適配的花鍵孔，該花鍵孔為擺線型花鍵孔，所述的球鉸球弧面上設有球鉸球弧面微坑結構。主軸上設有與花鍵孔相適配的花鍵，主軸通過花鍵孔貫穿球鉸，與球鉸采用花鍵形式傳動連接，并通過球鉸與回程盤鉸接。球鉸球弧面位于球鉸后端，與球鉸前端面一起圍成球鉸的外輪廓。球鉸前端面為支撐推桿的光滑平面，與壓在彈簧上的推桿相接觸。球鉸球弧面微坑結構能夠提高球鉸的壓力承載和潤滑油膜穩定性，并能夠存儲潤滑油。

所述的球鉸球弧面微坑結構包括6-21個沿圓周方向均勻開設有在球鉸球弧面上的球鉸球弧面微坑組，所述的球鉸球弧面微坑組包括多個球鉸球弧面微坑。球鉸球弧面微坑組包括多個沿軸向均勻開設在球鉸球弧面上的球鉸球弧面微坑。根據不同的工作條件與要求，選用不同的球鉸球弧面微坑分布形式。

所述的球鉸球弧面微坑呈圓柱形、圓錐形或橢圓柱形。根據不同的工作條件與要求，選用不同形狀的球鉸球弧面微坑。

所述的球鉸球弧面微坑的內徑為450-550μm，深度為100-200μm。

所述的花鍵孔的內側面上設有花鍵孔內側面微坑結構。

所述的花鍵孔內側面微坑結構包括6-21個沿圓周方向均勻開設有在花鍵孔內側面上的花鍵孔內側面微坑組，所述的花鍵孔內側面微坑組包括多個沿軸向均勻開設在花鍵孔內側面上的花鍵孔內側面微坑。

所述的花鍵孔內側面微坑的內徑為250-350μm，深度為50-100μm。

所述的球鉸前端面與花鍵孔的相交線為短幅外擺線等距曲線。短幅外擺線等距曲線是一種無重復交點且無相互重疊的封閉式曲線，其頭數為n＝1+K(K為自然數)。

所述的短幅外擺線等距曲線的幅長系數﹤0.45。

所述的回程盤上設有與球鉸球弧面相適配的回程盤球弧面，該回程盤球弧面上開設有多個回程盤球弧面微坑。球鉸球弧面與回程盤球弧面的球心相重合。回程盤球弧面上回程盤球弧面微坑的尺寸及分布可與球鉸球弧面微坑相同，以便在不影響強度的情況下增加其儲油能力，減少球鉸副相互作用的摩擦力。

球鉸中的各微坑由激光加工而成。

與現有技術相比，本發明具有以下特點：