基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副制造技术

基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副，涉及煤矿水液压技术领域，包括固定件、耐磨环及与其配对的摩擦件，耐磨环安装在固定件上且与摩擦件同轴布置，摩擦件表面设有周向分布的微造型阵列，该阵列的微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型面积尺寸中至少有一个尺寸是沿耐磨环轴线方向规律变化的，其变化规律一般为由摩擦件的一端至另一端逐渐增加，或逐渐减小，或先增加后减小，或先减小后增加。所述的摩擦件可以为缸套，此时柱塞为固定件；摩擦件也可以为柱塞，此时缸套为固定件。本实用新型专利技术不仅可有效改善卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副的润滑和磨损问题，还能提高其润滑和承载的稳定性，改善缸套摩擦副的偏磨问题。

【技术实现步骤摘要】
基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副
本技术属于煤矿水液压
，具体地说是一种基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副。
技术介绍
乳化液泵作为煤矿井下安全高效开采的必备配套设备，是煤矿井下最重要的核心动力装置之一，其一般采用卧式柱塞结构。煤矿井下的液压支架、单体液压支柱等支护装备，部分电牵引采煤机液压调高系统，部分刮板机、皮带机的齿轮箱和液力耦合器，以及乳化液钻机与乳化液锯等工具设备，变轨吊、安装叉车、安装运输车、组装架、棚架移动设备等综采工作面快速安装、运输、回撤装备，均依靠乳化液泵提供动力。可见，乳化液泵的性能是保证煤矿安全高效开采的关键。乳化液泵以乳化液为工作介质，乳化液中含有大量的基础油、乳化剂和稳定剂等化学物质，严重污染矿区地下水资源，乳化液还易分解变质，严重影响煤矿工人的工作环境和身体健康，且配置乳化液的设备还需定期清洗检查，且耗费大量化学合成剂，使用成本高，工人劳动强度大。与乳化液介质相比，水介质具有环境友好、清洁安全、价格低廉、取用方便等诸多优点，是替代乳化液的理想介质，而煤矿井下水资源丰富，部分低洼处积水还需专门抽排处理，使用经处理的井下废水替代乳化液作为工作介质，对矿区废水再利用，降低煤矿支护成本，保护矿区环境，推进煤矿节能减排，改善工人工作环境等具有重要意义，符合国家节能减排可持续发展的战略需求。但水介质粘度低润滑性能差，煤矿乳化液泵缸套摩擦副运动速度高(一般曲轴转速在400r/min以上)，液力端压力高(一般为31.5MPa-50MPa)，流量大(一般在400L/min以上)，介质污染严重(主要包括磨屑及砂石子等微磨粒污染)，使用水为工作介质将会加剧缸套摩擦副的摩擦磨损，缩短缸套摩擦副的使用寿命，且井下环境恶劣，设备维修成本高、难度大，严重影响井下的安全和高效生产。基于上述原因，绿色、安全、廉价的水介质，一直未能在煤矿井下得到很好推广和应用。随着人们对安全生产、环境保护以及节能减排的日益重视，各国都制定了相应的法律和法规，以实现经济和环境的可持续发展，这也要求乳化液技术应向安全、环保和节能的方向发展。因此，必须针对煤矿的特殊工况，解决制约煤矿井下卧式高压大流量柱塞泵水液压化的缸套摩擦副的摩擦和磨损问题，从而为煤矿乳化液装备的水压化奠定基础。要减小或消除上述现象，除了从缸套摩擦副材料的选择及材料的处理工艺上进行考虑之外，还应重点从其结构设计着手，提出适用于卧式煤矿高压大流量水液压泵的新型缸套摩擦副新结构。微造型技术是在摩擦副表面加工出规律分布的微观形貌，以产生动压润滑效果，具有流体动压润滑、二次供液润滑及容纳微磨粒的作用效果。目前微造型技术在机械密封、配流副、推力轴承、刀具抗磨等领域已有成功应用。此外，本技术的第一专利技术人提出的中国专利申请号201611094299.7的专利公开了一种基于微造型阀芯和异形阀腔的煤矿水压三用阀，将微造型技术应用于阀芯的润滑和减磨领域。本技术涉及的基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副，其微造型阵列采用变尺寸设计，不再是简单的均匀分布，微造型阵列的深度尺寸、直径尺寸和面积尺寸是规律变化的，且这种规律变化是与水液压泵的缸套摩擦副的工况变化相适应的，不但有效改善了卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副在水介质环境下的摩擦和磨损问题，而且可较大限度的确保缸套摩擦副在周期运动过程中的稳定润滑和恒定承载。此外，借助缸套摩擦副的往复运动，摩擦副微造型壁面与微磨粒、水介质的流固耦合作用，以及及水介质的压力波动可实现对微磨粒的自清理，进一步改善卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副的磨粒磨损问题，最终使缸套摩擦副的抗磨性能得到提高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副，以提高微造型缸套摩擦副在水介质环境下的稳定润滑和抗磨性能。本技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副，包括固定件、耐磨环及与其配对的摩擦件，耐磨环安装在固定件上且与摩擦件同轴布置，摩擦件表面设有周向分布的微造型阵列，该微造型阵列的微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型面积尺寸中至少有一个尺寸是沿耐磨环轴线方向规律变化的。所述的微造型阵列的微造型结构可以为圆柱形、球冠形、正方体、长方体、凹台形、锥台形、圆锥形、球柱形或半椭球形中的一种或多种。所述的微造型深度尺寸由摩擦件的一端至另一端逐渐增加，或逐渐减小，或先增加后减小，或先减小后增加。所述的微造型间距尺寸由摩擦件的一端至另一端逐渐增加，或逐渐减小，或先增加后减小，或先减小后增加。所述的微造型面积尺寸由摩擦件的一端至另一端逐渐增加，或逐渐减小，或先增加后减小，或先减小后增加。所述的微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型面积尺寸还可以组合变化。所述的摩擦件为缸套时，柱塞为固定件，耐磨环安装在柱塞外表面的凹槽内，耐磨环与缸套组成摩擦副；所述的摩擦件也可以为柱塞，此时缸套为固定件，耐磨环安装在缸套内表面的凹槽内，耐磨环与柱塞组成摩擦副。由于微造型深度尺寸、微造型间距尺寸、微造型面积尺寸、摩擦副相对运动速度及摩擦副两端的压力差对基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副的动压润滑性能影响均较大。该缸套摩擦副处于高速高压工况，柱塞与缸套间相对运动速度高，且相对运动的形式为按照正余弦曲线变化的往复周期运动；此外，随着柱塞的往复运动，柱塞完成吸、排液过程，吸、排液过程中压力由大变小，再由小变大。因此，为了补偿运动速度及耐磨环两端压力差变化导致的动压润滑性能的变化，将微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型面积尺寸设计成可变形式，通过规律地改变摩擦件上与耐磨环有效接触区域的微造型阵列的上述三个尺寸，以匹配柱塞运动过程中的速度及压力变化，借助微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型面积尺寸间的协同作用，补偿速度及压力变化造成的润滑及承载力波动，进而实现缸套摩擦副的稳定润滑和承载。通过合理设置微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型面积尺寸，不仅改善了缸套摩擦副的润滑性能，而且还能防止缸套摩擦副产生偏磨现象，从而提高卧式煤矿高压大流量水液压泵在复杂工况条件下的可靠性，延长摩擦副的使用寿命。此外，煤矿井下磨屑及砂石子等微磨粒对水介质污染严重，借助柱塞的往复运动，摩擦件上微造型壁面与微磨粒、水介质的流固耦合作用及水介质的压力波动可实现微造型凹坑对摩擦副间隙中微磨粒的容纳、输送及外排的自清理过程，从而进一步改善卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副的磨粒磨损问题，使缸套摩擦副的抗磨性能得到提高。本技术在卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副表面开设变尺寸的微造型阵列结构，具有以下优势：一是缸套摩擦副的微造型阵列结构，能产生较好的动压润滑效果，提高缸套摩擦副的润滑性能，进而改善缸套摩擦副的抗磨性能；二是缸套摩擦副的微造型阵列结构的微凹坑能够存储润滑介质，具有二次润滑的功能；三是缸套摩擦副的微造型阵列结构的微凹坑形貌能够存储微磨粒，且在柱塞的运动及高压介质的作用下，微凹坑形貌还具有输送和外排微磨粒的功能，从而减轻或避免磨粒磨损；四是采用变尺寸设计，通过微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副，包括固定件(3)、耐磨环(2)及与其配对的摩擦件(1)，耐磨环(2)安装在固定件(3)上且与摩擦件(1)同轴布置，摩擦件(1)表面设有周向分布的微造型阵列(4)，其特征在于：该微造型阵列(4)的微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型面积尺寸中至少有一个尺寸是沿耐磨环(2)轴线方向规律变化的。

【技术特征摘要】
1.基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副，包括固定件(3)、耐磨环(2)及与其配对的摩擦件(1)，耐磨环(2)安装在固定件(3)上且与摩擦件(1)同轴布置，摩擦件(1)表面设有周向分布的微造型阵列(4)，其特征在于：该微造型阵列(4)的微造型深度尺寸、微造型间距尺寸及微造型面积尺寸中至少有一个尺寸是沿耐磨环(2)轴线方向规律变化的。2.根据权利要求1所述的基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副，其特征在于：所述的微造型深度尺寸由摩擦件(1)的一端至另一端逐渐增加，或逐渐减小，或先增加后减小，或先减小后增加。3.根据权利要求1所述的基于微造型的卧式煤矿高压大流量水液压泵的缸套摩擦副，其特征在于：所述的微造型间距尺寸由摩擦件(1)的一端至另一端逐渐增加，或逐渐减小，或先增加后减小，或先减小后增加。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：何涛，王传礼，邓海顺，周大伟，杨林建，郝飞，陈明亮，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34