一种柱塞的制作方法

本实用新型涉及液压元件及液压系统技术领域，特别涉及一种柱塞。

背景技术：

在工程机械领域，尤其是掘进类机械装备，其作业工况极其恶劣，滑靴、柱塞、配流盘和缸体等关键部件易出现划伤，其报废原因95％以上是因为柱塞缸体副、柱塞主轴副、缸体配流副、滑靴副等关键摩擦副失效引起的；主要失效形式为磨损、冲击撞伤等引起的泄漏、卡死或柱塞断裂等。上述失效原因都是因为关键部件的材料耐磨损、抗冲击性能差等原因造成的，其中跟柱塞有关的失效占比达到50％以上。

现阶段，市场上高压、高转速的液压马达、泵的柱塞大多采用柱塞环密封，柱塞环材料制造工艺特殊，价格比较贵；同时，在运动过程中，当柱塞受到冲击时，冲击力会通过柱塞杆传递给柱塞环，导致柱塞环与缸体孔碰撞，因柱塞环受力面很小，可以理解成线接触，虽然柱塞环会伸缩，释放部分冲击能量，但大部分冲击能量会作用在柱塞环与缸体孔上，导致油膜失效，干摩擦，刮伤缸体孔与柱塞环，导致泄漏量加大甚至马达、泵整体失效。

因此，如何提供一种可以最大程度减小缸体运行过程中对柱塞环与缸体孔冲击的柱塞，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种柱塞，通过优化柱塞与滑靴球窝以及缸体孔的连接结构，大大降低了液压缸体运行过程中对缸体本身以及柱塞的冲击，有效保护了缸体孔和柱塞，延长了液压设备的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种柱塞，包括柱塞杆、活塞、限位块和封堵销，所述柱塞杆的大凸球部用于与主轴或滑靴球窝配合连接，柱塞杆的小凸球部与活塞的小凹球面配合连接，活塞内腔上开设有限位槽，限位块安装于限位槽内，活塞的外圆柱沿径向设置有封堵孔，封堵销安装于封堵孔内。

优选地，所述柱塞杆的杆身为圆锥体结构。

优选地，所述大凸球部上设置有螺旋油槽。

优选地，所述外圆柱上设置有环状油槽。

优选地，所述小凸球部的球心与所述小凹球面的球心重合。

优选地，所述封堵孔为阶梯孔。

优选地，所述限位槽与所述封堵孔相通。

优选地，所述限位块为滚珠。

优选地，所述小凸球部的球心与所述小凹球面配合间隙为0～0.03mm。

本实用新型所提供的柱塞，主要包括柱塞杆、活塞、限位块和封堵销，柱塞杆的大凸球部用于与主轴或滑靴球窝配合连接，柱塞杆的小凸球部与活塞的小凹球面配合连接，活塞内腔上开设有限位槽，限位块安装于限位槽内，活塞的外圆柱沿径向设置有封堵孔，封堵销安装于封堵孔内。本实用新型提供的柱塞，通过将柱塞设计为大凸球部、小凸球部和活塞的组合式结构，并且大凸球部与外部装备、小凸球部与活塞以及活塞和缸体孔的连接方式设置为间隙连接，此组合结构增大了受力面积，大大减小了相互之间的冲击力，减小了相互之间的磨损，增加了柱塞的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1所示的a-a截面视图；

图3为图1所示的大凸球部结构正视图。

其中，图1-图3中：

柱塞杆—1，大凸球部—101，小凸球部—102，螺旋油槽—103，活塞—2，小凹球面—201，限位槽—202，外圆柱—203，封堵孔—204，环状油槽—205，限位块—3，封堵销—4。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1至图3，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；图2为图1所示的a-a截面视图；图3为图1所示的大凸球部结构正视图。

在本实用新型所提供的一种具体实施方式中，柱塞主要包括柱塞杆1、活塞2、限位块3和封堵销4，柱塞杆1的大凸球部101用于与滑靴球窝配合连接，柱塞杆1的小凸球部102与活塞2的小凹球面201配合连接，活塞2内腔上开设有限位槽202，限位块3安安装于限位槽202内，活塞2的外圆柱203沿径向设置有封堵孔204，封堵销4安装于封堵孔204内。

其中，柱塞杆1的大凸球部101用于与滑靴球窝配合连接，形成一对摩擦副，根据摩擦副配合材料的膨胀系数的不同，设计摩擦副配合间隙，优选同种材料优选配合间隙为0～0.02，异种材料优选配合间隙0.01～0.03；柱塞杆1的小凸球部102与活塞2的小凹球面201配合连接，形成一对摩擦副，根据摩擦副配合材料的膨胀系数的不同，设计摩擦副配合间隙；活塞2内腔上开设有限位槽202，限位块3安安装于限位槽202内，限位槽202、限位块3以及小凸球部102构成一个近似轴承结构，通过此近视的轴承结构，限制柱塞杆1和活塞2轴向分离，形成一个整体，确保柱塞杆1可以绕柱塞杆1和活塞2的配合球面球心摆动、旋转和往复运动；活塞2的外圆柱203沿径向设置有封堵孔204，封堵销4安装于封堵孔204内，封堵孔204孔径外小里大，为一通孔，封堵销4采用墩粗的工艺实现有效变形，确保封堵销4的最大直径大于外面的小孔直径，小于或等于里面大孔直径，限制封堵销4从封堵孔204跑出，从而确保限位槽202、限位块3以及小凸球部102构成的近似轴承结构的稳定，保证柱塞旋转、摆动、往复运动正常。

具体的，在实际的工作过程当中，柱塞杆1的大凸球部101用于与滑靴球窝配合连接，形成一对摩擦副，柱塞杆1的小凸球部102与活塞2的小凹球面201配合连接，形成一对摩擦副，外圆柱203与液压马达/泵的缸体孔配合，形成一对摩擦副，在液压系统工作时，液压马达/泵的缸体孔对活塞2的外圆柱203形成机械作用冲击，由于封堵销4可以确保限位槽202、限位块3以及小凸球部102构成的近似轴承结构的稳定，保证柱塞旋转、摆动、往复运动正常，使活塞2不会产生径向位移，运动更加精准和稳定；此时，活塞2会对柱塞杆1的小凸球部102形成机械作用冲击，此时由于限位块3以及限位槽202的配合，可以限制限制柱塞杆1和活塞2轴向分离，形成一个整体，使柱塞杆1的小凸球部102更加稳定，不会产生径向位移，确保柱塞杆1可以更加稳定地绕柱塞杆1和活塞2的配合球面球心摆动、旋转和往复运动。

为了优化上述实施例中柱塞运行过程中受力更加均匀、磨损程度更小的优点，柱塞杆1的杆身为圆锥体结构。柱塞杆1整体为圆锥体结构，由柱塞杆1的大凸球部101向柱塞杆1的小凸球部102方向直径递增，当柱塞杆1的小凸球部102受到缸体的机械作用力时，可以将冲击力传递的面积更大，这就减小了小凸球部102的整体压强，减缓冲击力，更好地保护了缸体孔和小凸球部102，使缸体孔和小凸球部102磨损更小，使用寿命更长。

进一步地，大凸球部101上设置有螺旋油槽103；外圆柱203上设置有环状油槽205。在柱塞运动的过程当中，时刻伴随着相互冲击力，大凸球部101时刻受到来自柱塞本身的冲击力，而外圆柱203时刻受到来自缸体孔的冲击力，当大凸球部101与外圆柱203在受到冲击力时，机会对本身造成磨损，在大凸球部101上设置螺旋油槽103，在外圆柱203上设置环状油槽205，螺旋油槽103和环状油槽205内设置润滑油，在柱塞运动时，螺旋油槽103和环状油槽205渗出润滑油，可以减小大凸球部101与外圆柱203的表面摩擦力，减小大凸球部101与外圆柱203以及缸体孔的磨损，延长柱塞的使用寿命。

进一步地，小凸球部102的球心与小凹球面201的球心重合；小凸球部102的球心与小凹球面201配合间隙为0～0.03mm。同样的，涉及到机械力学角度，在力与作用力之间也存在着冲击，当这种冲击作用体现到例如小凸球部102与小凹球面201之间时，小凸球部102与小凹球面201的受力稳定性极为重要，将小凸球部102的球心与小凹球面201的球心重合设计，可以保证小凸球部102与小凹球面201受到冲击力时，保证了小凸球部102与小凹球面201的稳定性，避免小凸球部102与小凹球面201轴向振动，减小相互摩擦，提高小凸球部102与小凹球面201使用寿命。

需要说明的是，小凸球部102与活塞2设置为球形，通过球面配合增大受力面积、减少局部受力，减少冲击。

需要说明的是，小凸球部102的球心与小凹球面201配合间隙为0～0.03mm，这个间隙范围只是根据试验确定的，还可以根据其他现场情况来确定，在此不做具体限制。

进一步地，封堵孔204为阶梯孔。封堵孔204优选设计成阶梯孔，孔径外小里大，设计为通孔，封堵销4采用墩粗的工艺实现有效变形，确保封堵销4的最大直径大于外面的小孔直径，小于或等于里面大孔直径，限制封堵销4从封堵孔204跑出，从而确保限位槽202、限位块3以及小凸球部102构成的近似轴承结构的稳定，保证柱塞旋转、摆动、往复运动正常。

进一步地，限位槽202与封堵孔204相通。在装配过程中，限位槽202与封堵孔204相通可以方便装配限位块3和封堵销4，方便安装和维修。

进一步地，限位块3为滚珠。滚珠为圆球形，由于限位块3的作用是进行限位，在进行限位的过程当中会受到冲击力，当圆球形的限位块3受到冲击力时，可以更好地缓冲冲击力，减小零部件磨损；同时，圆球形的限位块3也不会影响正常限位功能，正常实现柱塞功能。

综上所述，本实施例所提供的柱塞主要包括柱塞杆、活塞、限位块和封堵销，柱塞杆的大凸球部用于与主轴或滑靴球窝配合连接，柱塞杆的小凸球部与所述活塞的小凹球面配合连接，活塞内腔上开设有限位槽，限位块安装于限位槽内，活塞的外圆柱沿径向设置有封堵孔，封堵销安装于封堵孔内。本实用新型提供的柱塞，通过将柱塞设计为大凸球部、小凸球部和活塞的组合式结构，并且大凸球部与外部装备、小凸球部与活塞以及活塞和缸体孔的配合方式设置为间隙配合，增大受力面积，大大减小了相互之间的冲击力，减小了相互之间的磨损，增加了柱塞的使用寿命。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。