多作用徑向柱塞馬達的制造工藝
以徑向球塞式低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(QJM型液壓馬達)為例進行介紹。
(1)結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求如圖R所示,QJM型液壓馬達在轉(zhuǎn)子2上均布安裝多個鋼球1和球托5構(gòu)成的球塞副,并通過球托傳力;馬達的配流機構(gòu)為配流軸4。
由于該型馬達用鋼球和球托代替了一般內(nèi)曲線徑向柱塞馬達上的柱塞或活塞與橫粱、滾輪等零件,且無軸承作為支承,從而使其與其他類型的液壓馬達相比,具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、低速穩(wěn)定性好、效率高等特點,額定工作壓力為20MPa,尖峰工作壓力可達31.5MPa以上。所以要求其零件必須具備高強度、耐磨、配合嚴密等條件,給加工帶來了一定的困難。
定子、轉(zhuǎn)子及配流軸等主要關(guān)鍵零件的材料及工藝直接影響該型馬達的性能和壽命。
(2)關(guān)鍵零件的材料和工藝要求
①定子 如圖S所示,在液壓馬達工作時,高壓油經(jīng)配流軸進人鋼球下端油腔,壓力油形成液壓力P,將鋼球向上推,使它與內(nèi)益線體的曲線接觸。在接觸點處,由P力形成的分力Pe壓向內(nèi)曲線定子,它就給鋼球一個大小相等、方向相反的正壓力PC,此力作用在鋼球上可分解為徑向分力N和切向分力T,其中徑向分力N與液壓力P相平衡,切向分力T通過鋼球作用在轉(zhuǎn)子4的切線方向,迫使轉(zhuǎn)子4沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)子4直接與傳動軸相連,故使傳動軸轉(zhuǎn)動。由此可見,切向分力T的大小決定于內(nèi)曲線的形狀。而且由于鋼球與定子的接觸應(yīng)力要比一般的滾柱或橫梁與定子的接觸應(yīng)力大得多,故要求定子不但要有準確的內(nèi)曲線形狀,而且必須具備高硬度、高耐磨、抗疲勞等性能。
根據(jù)上述要求,定子的材料為軸承鋼GCr15SiMn,要求球化退火2級以上,整體淬火硬度為60~63HRC。
內(nèi)曲線傳統(tǒng)上是采用凸輪靠模的仿形加工,但為了保證內(nèi)曲線的平滑過渡,建議采用先進的內(nèi)曲線加工中心。
定子的加工工藝過程為:下料→模鍛→球化退火l~2級→粗、精車內(nèi)止口和兩平面,留磨余量0.4~0.6mm→鉆孔→銑曲面,留磨余量0.4~0.6mm→去毛刺→整體淬火(60~63HRC) →變形不大于0.3mm→磨兩平面達圖紙要求→磨兩止口達圖紙要求→磨內(nèi)曲面達圖紙要求→磨內(nèi)曲線滾道達圖紙要求→探傷去磁斗清洗→檢查。
②轉(zhuǎn)子其主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩,但它又是該型液壓馬達中所有摩擦副的集中地,它與配流軸組成旋轉(zhuǎn)摩擦副,與球托組成往復(fù)摩擦副。因此要求轉(zhuǎn)子具有足夠的強度,并有較高的耐磨性。
按照上述要求,轉(zhuǎn)子的材料選用球墨鑄鐵QT600,熱處理正火硬度為230~260HB。
另外,轉(zhuǎn)子與配流軸、活塞配合間隙的大小,直接影響到該液壓馬達的內(nèi)泄漏及容積效率的大小,加工精度要求較高。
轉(zhuǎn)子的加工工藝過程為:鑄造→退火消除內(nèi)應(yīng)力→粗車,留余量2~3mm→粗鏜,留余量3~4mm→正火(230~260HB) →精車內(nèi)孔及小端,留磨余量0.3~0.4mm→鉆Φ10mm工藝定位孔→鏜孔,留精鉸余量0.01~0.03mm→鉸孔→去鉸孔后活塞孔內(nèi)毛刺→插內(nèi)孔矩形花鍵→磨小端外圓→磨配流內(nèi)孔→去內(nèi)孔毛刺→清洗檢查。
③配流軸它在該型液壓馬達中有三個作用:一是配流;二是油路的連接;三是作為轉(zhuǎn)子的徑向支承。其配流角度的加工精度直接影響到液壓馬達總效率、沖擊和噪聲大??;作為對外連接,它又要具有足夠的剛性;作為支承,它又與轉(zhuǎn)子直接組成旋轉(zhuǎn)摩擦副,需要具有較高的耐磨性。
綜合各方面的因素,配流盤的材料選為球墨鑄鐵QT600,熱處理正火硬度為230~260HB,與轉(zhuǎn)子配合的圓柱面的圓柱度不大于0.005mm,表面粗糙度≤0.8μm,配流角度的分度誤差為±10′。
配流軸的加工工藝過程為:鑄造→退火消除內(nèi)應(yīng)力→粗車,留余量2~3mm→正火(230~260HB) →精車內(nèi)孔及外圓,留磨余量0.3~0.4mm→鉆進、出油口底孔→車進、出油口螺孔→車內(nèi)孔偏心槽與油口接通→銑配流槽達設(shè)計要求→去內(nèi)孔槽口及配流槽口所有毛刺,但不允許倒角→磨內(nèi)孔達到設(shè)計要求→修去內(nèi)孔磨后產(chǎn)生的毛刺→按圖紙要求磨外圓,配合間隙→般為0.015~0.03mm→去外圓磨后產(chǎn)生的毛刺→清洗烘干→檢驗。