应用自润滑轴承的容积式泵或马达

摘要

一种可变速的压力能转换装置，包括若干个轴向伸展的柱塞和与之相连的油缸，与柱塞连接的斜盘绕横轴旋转，用以调节排量，一个带有分开配置的鞍状轴承座的机壳。斜盘有分开配置的与鞍状轴承相配的接触区段，所述的每个轴承座上装有一弓形轴承。第个轴承包括一聚合材料的弓形体，一个嵌入该体的弓形加强件，其上开有许多孔，聚合材料伸进并穿过这些孔与加强件固接。

说明书

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本发明涉及液压泵和马达，特别是涉及包含轴承的液马达。

柱塞式液压泵和液马达使用若干个轴向伸展的柱塞和与之相配的油缸，一个与柱塞接合的斜盘，该斜盘的枢轴由径向轴承支承在机壳里。

对于另一类型的液压泵或液马达，轴承的形式是采用部分轴颈轴承的形式，通常称为“鞍状轴承”。使用这种轴承形式的优点是减小了整体尺寸，减少了支承部位使用的零件，因而增加了可靠性，更易于维护，斜盘产生的挠度减小。鞍状轴承即可以采用滚动元件的，也可以采用非滚动元件的支承形式。本发明只涉及非滚动元件的鞍状轴承。

在液压泵和液马达中，轴颈轴承一般通过形成液动压、液静压或混合的油膜而起作用。然而在下述情况下常规的润滑机制不足以很好地形成液膜使轴颈轴承起作用。典型的例子有：超载荷、准稳定态的运行，润滑不良。对于非液静压力润滑的鞍状轴承就常常如此。在这些情况下面与面的接触就会产生而且也确实产生高摩擦系数和磨损加剧。克服这个问题的一个办法是把接触面中的一个用自润滑材料制造。然而，这样形成的自润滑轴承还是受温度、负荷、运行速度等等的限制。许多自润滑轴承使用聚合物作为自润滑材料，这些聚合物赋予轴承副低摩擦系数。但由于聚合物的屈服强度低，轴承付承载能力相对减低。其他具有较高屈服强度的材料不具备合适的低摩擦系数。已经尝试过使用填充材料与聚合物密实混合形成一种组合材料来提高聚合物的屈服强度，但这些组合物因为摩擦系数增加而都失败了。其高摩擦系数是由于摩擦过程中把填充材料暴露出来，使啮合面不再是贴在真正的聚合物界面上。另一种技术是想办法加入编织金属网形成组合结构而增强聚合物的屈服强度。它也同样失败了，因为金属丝之间的摩擦即不足以阻止聚合物产生变形，也不足以阻止相互交叉的网丝横向运动产生变形。另外，网丝的变形更多地取决于剪力的方向和编织网的“顺茬”或“斜茬”。试图把丝网粘贴到金属衬背上以进一步增加组合结构的强度的努力没有成功，因为网丝是圆的，聚合物填充在网眼中，可供连接加固的区域较小。

由此，本发明的目的是提供一种容积式液压泵或马达，它具有一种大承载能力的非滚动元件式的鞍状轴承，该轴承可承受作用在液压泵或马达轴承上额定载荷，并且比较容易加工。

本发明的可变速的压力能转换装置包括若干个轴向伸展的柱塞和与之相配的油缸，一个与柱塞接合的斜盘，该斜盘以横轴为枢轴而转动，用以改变装置的排量，一个带有分开配置的鞍状轴承座的机壳。斜盘有分开配置的与鞍状轴承相配合的接触区段，每个所说的区段上装有一个弓形轴承，每个轴承包含一个聚合材料的弓形体和一个弓形增强件，该元件嵌在弓形体中，并且有许多孔洞，聚合材料通过所述的这些孔与该增强件固接。

图1为本发明容积式液压泵或马达的纵局部剖视图;

图2为沿图1    2-2线所作的去掉零件的剖视图;

图3是与图1相似的去掉零件的剖视图;

图4是液压泵或马达斜盘的俯视图;

图5是轴承的俯视图;

图6是轴承的侧视图;

图7是沿图6    7-7线所作的放大局部剖视图;

图8是轴承部分俯视图;

图9是轴承装配前的零件分解图;

图10是一种改进型的轴承局部剖视图;

图11是图12所示轴承部分局部放大俯视图;

图12是图10所示轴承另一部分的局部放大剖视图;

图13是图12所示轴承加工成弓形后的局部剖视图;

图14为一种进一步改进型的轴承;

图15为该轴承的另一种结构;

图16是图7所示轴承的局部放大剖视图;

图17是改进型轴承的局部放大剖视图。

参见图1-4，本发明特别涉及一种泵或马达类型的压力能转换装置，其结构是众所周知的，包括有带端盖21的机壳20，驱动轴22安装在泵壳和端盖中，并支持转子23，该转子中安装着环形排布的若干个油缸24，每个油缸配有一个可轴向移动的柱塞25，每个油缸24有一个开口26，当转子转动时，这些开口与泵的端盖21一起以类似滑阀的方式工作。油缸24中的柱塞25与斜置的斜盘27以一种当转子旋转时柱塞产生前后轴向运动的方式协同动作。斜盘27上有弓形支承面一支座面28，与安装在机壳20的凹槽31处的弓形鞍式轴承30相配合。如图所示，在无压力时，弹簧33顶着斜盘27成倾斜的位置。在柱塞34的压力下，斜盘27可以移动，以改变泵的排量。正如本领域技术人员熟知的那样，压力调节器和其它控制机构安装在泵头21处。

本发明轴承30包括一个热塑性材料的弓形体，最好是聚四氟乙烯，和一个至少有一部分嵌在塑料基体中的弓形加强件。

参照图5-9，较好的轴承结构包括：塑料基体35，弓形金属隔片36，其上开有孔37，一部分塑料穿过这些孔，和一个弓形金属背衬元件38，该元件用粘合剂39与隔片及塑料基体粘接。

轴承最初作成平板状，使用热压固化的膜片形的粘合剂可以把轴承这三片零件在加热箱里加压而成一体。在这个过程中，塑料35通过开孔37而成形，金属件36粘接到背衬材料38上。固化后，轴承再加工成要求的形状。另一种方法是，基体35与金属件36可以先加工成形，再接到已经弯曲好了的背衬件38上。一个具有代表性的实施例是：薄片36的厚度为0.381mm，装配后的轴承厚度是3.00mm，背衬件38的厚度是1.9mm。薄片36的开孔直径为1.00mm，孔的各行距为2.00mm。

金属件36的开孔37最好这样加工，使孔的各个断面不一致，以增加抗剪强度。更准确地说，假如开孔37用光化学法浸蚀加工，就会有砂漏一样的形状，如图16所示，包括狭窄的中间部分37a，和扩口的端部37b、37c，可以更有效地卡住塑料基体35和金属件36，这就增加的抗剪强度。如果通孔37用冲压加工，在一端加工出窄部37d，尖部37e，在另一端加工出扩口的部分36f。这样也有助于增加抗剪强度。

对于图10-13所示的结构，轴承有一个专门加工出的金属丝网结构的嵌埋件，与基体35a的一个表面邻接。如图11所示，大比例放大后，增强件36a的交织的网丝40、41用滚子压扁，如在42处那样，在嵌入基体35里之前，互相熔接和固定在一起，轴承可以用或者不用粘接在轴承上的背衬件38a。如图12所示，基体先制成平板状，然后滚压弯成要求的弓形外形，如图13所示。

对于图14所示的结构，背衬件38已经被第二个更粗些的丝网45所代替，对这种结构的轴承，可以用一种聚合材料35b填充轴承的后部，以形成配合性柔曲的承受面。网丝40a、41a压扁，并互相熔接，再与第一个丝网熔接。

对图15里所示的结构，背衬板38c也开有孔洞46，通过这些孔洞基体的塑料伸进去形成柔曲的支承，可以适应表面38c的公差。

由此可见，本发明的每种型式，都是通过利用嵌埋的薄片提高塑料聚合物的有效抗张强度，该嵌埋件具有减少变形的作用，在受载荷时把聚合物机械地卡住在适当的位置上。

对于嵌埋件是金属编织网的结构，把股线熔接或粘接，再把股线压扁，增强了股线间的机械结合，避免股线间相互滑移。