阅读说明：本技术 一种止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构 (Hydraulic pump transmission shaft sealing mechanism with abrasion-resistant locking claws ) 是由 郎鹿 余稀梦 王兴艳 徐荣 孙凯 于 2020-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构,传动轴的密封机构上设有封严衬套(18)和后盖衬套(3),封严衬套(18)上设有缺口(28),后盖衬套(3)上设有与缺口(28)相配合的止动卡爪(27),所述后盖衬套(3)的材质为马氏体不锈钢,所述封严衬套(18)的外径大于等于止动卡爪(27)的外径,封严衬套(18)外径尺寸与止动卡爪(27)外径直径之间的差值小于等于7mm；所述马氏体不锈钢的牌号为1Cr<Sub>17</Sub>Ni<Sub>2</Sub>。本发明具有漏油量不易超标的优点,可避免因漏油量增加而引起的飞机液压系统无法正常工作及灾难性事故的发生。(The invention discloses a sealing mechanism of a hydraulic pump transmission shaft with abrasion-resistant stop claws, wherein a sealing bush (18) and a rear cover bush (3) are arranged on the sealing mechanism of the transmission shaft, a notch (28) is arranged on the sealing bush (18), the rear cover bush (3) is provided with the stop claws (27) matched with the notch (28), the rear cover bush (3) is made of martensitic stainless steel, the outer diameter of the sealing bush (18) is more than or equal to the outer diameter of the stop claws (27), and the difference between the outer diameter of the sealing bush (18) and the outer diameter of the stop claws (27) is less than or equal to 7 mm; the martensite stainless steel is 1Cr 17 Ni 2 . The invention has the advantage that the oil leakage amount is not easy to exceed the standard, and can avoid airplane liquid caused by the increase of the oil leakage amountThe pressing system can not work normally and catastrophic accidents happen.)

一种止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构

技术领域

本发明属于飞机液压系统的液压泵的密封领域，尤其涉及一种止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构。

背景技术

飞机液压系统液压泵的传动轴的密封机构通常采用机械密封和密封圈密封相结合的结构形式，该密封形式在国内外的液压泵中广泛应用。机械密封中包括封严衬套(又称定环)和齿形圈(又称动环)，封严衬套的工作端面和齿形圈的工作端面在波浪圈弹力及介质压力作用下相互贴紧，在静止及相对旋转运动的条件下均能保证一定的密封作用。

液压泵工作过程中，液压油通过转子与柱塞间隙、分油盘与转子间隙、滑靴与耐磨片间隙等进入泵腔，在泵腔内形成一定压力的壳体回油，壳体回油与传动轴的密封机构连通；大部分壳体回油通过循环回路流入油箱，少量进入封严衬套与齿形圈的工作端面之间，对封严衬套与齿形圈进行润滑，然后从液压泵的漏油口排出，形成液压泵传动轴的密封机构漏油。按GJB 2188A《飞机变量液压泵通用规范》规定，液压泵传动轴的密封机构漏油量应不超过2mL/h；在工程实际中，该指标在液压泵技术协议中也会有明确规定。

现有的液压泵传动轴的密封机构，如附图1、附图7、附图8和附图9所示，主要由传动轴、皮碗、后盖衬套、第六密封圈、第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、销子、漏油管接头、第四密封圈、轴承、内轴、齿形圈、挡圈、轴套、封严衬套、第五密封圈、垫圈、安装座、螺栓、波浪圈、后盖、销子等元件组成。液压泵通过安装座固定在飞机附件机匣上，安装座内腔充满了液压泵壳体回油；传动轴由飞机附件机匣带动旋转，传动轴通过花键与内轴连接，内轴带动液压泵内部的旋转部件旋转；后盖通过螺栓与安装座连接，并通过第二密封圈、第三密封圈密封；后盖衬套通过销子与后盖固定连接，并通过第六密封圈、第一密封圈密封，后盖衬套与内轴通过皮碗密封，后盖、后盖衬套、安装座之间通过孔或间隙形成第一油路，第一油路与液压泵漏油管接头连通；轴承、齿形圈、轴套安装在内轴上，齿形圈和内轴之间装有销子和第四密封圈；波浪圈、挡圈、第五密封圈、封严衬套安装在后盖衬套内；内轴、轴套与后盖衬套之间有较大间隙，形成第二油路，第二油路与第一油路连通。

封严衬套通过后盖衬套上的止动卡爪限位，封严衬套上设有与止动卡爪相配合的缺口，齿形圈随内轴旋转而旋转，封严衬套工作端面和齿形圈工作端面紧密贴合，构成一对摩擦副，不仅在相对静止时起到一定密封作用，而且在相对高速旋转过程中也能起到一定密封作用，进入封严衬套与齿形圈工作面之间的油液对摩擦副进行润滑，正常情况下不会大量油液从漏出，少量渗漏出的油液经第二油路、第一油路从漏油管接头排出。

后盖衬套一般采用铝材；封严衬套一般采用含纳米粒子青铜自润滑复合材料NM663。在装配过程中，将封严衬套上的缺口(该缺口的两个侧壁均与该缺口的底面垂直)对准后盖衬套上的止动卡爪装入，此时，缺口的侧壁与止动卡爪的侧壁平行，封严衬套的外径L稍大于后盖衬套的止动卡爪的内径M，L-M≤3mm，封严衬套的外径L小于止动卡爪的内径N-L≥2mm，。封严衬套的缺口侧壁与后盖衬套的的止动卡爪的侧壁之间应设计要求需保留一定空隙，液压泵工作工程中，齿形圈随内轴转动而转动，封严衬套在齿形圈的摩擦力作用下发生转动时，其一个侧壁与止动卡爪的侧壁接触，止动卡爪对封严衬套有止动作用。

在实际使用过程中，申请人发现，有些传动轴的密封机构易于发生漏油量增加的现象，导致漏油量超出GJB 2188A《飞机变量液压泵通用规范》中的规定值或技术协议中的规定值，即为液压泵传动轴的密封机构漏油量超标。至于导致发生漏油量增加现象的原因，目前还尚未被发现。对多个现有的传动轴的密封机构模拟工况下进行试验，试验时间达到490h时，有70％的密封机构漏油量超标，试验时间达到663h时，100％的密封机构漏油量超标。

液压泵传动轴的漏油量超标的危害：液压泵传动轴的漏油量超标，可能会导致飞机液压系统的油箱内的油液快速减少，造成飞机液压系统无法正常工作；超标漏出的油液在发动机舱内大量聚集，若遇明火燃烧，将引发灾难性事故。

因此，现有的传动轴的密封机构存在漏油量易于超标的缺点，可能会导致飞机液压系统无法正常工作并引发灾难性事故。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构。本发明具有漏油量不易超标的优点，可避免因漏油量增加而引起的飞机液压系统无法正常工作及灾难性事故的发生。

本发明的技术方案：一种止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构，传动轴的密封机构上设有封严衬套和后盖衬套，封严衬套上设有缺口，后盖衬套上设有与缺口相配合的止动卡爪，所述后盖衬套的材质为马氏体不锈钢，所述封严衬套的外径大于等于止动卡爪的外径，封严衬套外径尺寸与止动卡爪外径直径之间的差值小于等于7mm。

前述的止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构中，所述马氏体不锈钢的牌号为1Cr₁₇Ni₂。

前述的止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构中，所述缺口的两个侧壁关于所述缺口的底面对称分布，所述缺口的侧壁与缺口的底面之间存在夹角，所述缺口的侧壁与相邻的止动卡爪的侧壁平行。

前述的止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构中，所述夹角为10-60°。

前述的止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构中，所述夹角为15°。

与现有技术相比，本发明是在现有传动轴的密封机构的基础上做了改进。第一处改进是将原有后盖衬套的材质改进为1Cr₁₇Ni₂马氏体不锈钢；第二处改进是缺口的两个侧壁改成了具有一定夹角的斜面，同时相应改进止动卡爪的侧壁，使止动卡爪的侧壁与缺口的侧壁可以平行接触；第三处改进使增加了后盖衬套的外径，从而使凹槽的深度得以增加，从径向上看与止动卡爪重叠的更多。

申请人在经历了长时间以及反复的观察、分析、试验、对比和总结后发现，有些传动轴的密封机构在使用一段时间后，会发生漏油量增加的原因主要有两点。第一点原因是，由于装配需要，后盖衬套上的止动卡爪与封严衬套的缺口之间存在空隙，而封严衬套在齿形圈的摩擦作用下会在小范围内转动，导致封严衬套缺口的侧壁不断与后盖衬套上的止动卡爪的侧壁反复发生碰撞，由于封严衬套材质硬度较高，后盖衬套材质硬度较低，这就使后盖衬套上的止动卡爪的侧壁易于发生磨损。第二点原因是，封严衬套与后盖衬套之间的碰撞主要发生在封严衬套的缺口的侧壁与后盖衬套的止动卡爪的侧壁之间，现有缺口侧壁与止动卡爪侧壁之间的接触面积较小，单位碰撞面积上的碰撞力大，后盖衬套的止动卡爪的侧壁就更加易于发生磨损。在液压泵高速旋转的工程中，由于后盖衬套的止动卡爪的侧壁易于发生磨损，封严衬套的缺口的侧壁卡入止动卡爪的侧壁的被磨损部位，封严衬套与齿形圈的工作端面不能完全贴合，造成传动轴的机械密封失效，导致液压泵传动轴的密封机构漏油量增多、超标。

本发明通过第一处改进使后盖衬套的材质的硬度增加，使其与封严衬套的材质的硬度相接近，二者接触时不易发生磨损；通过第二处和第三处改进使缺口与止动卡爪之间的接触面积增大，使单位碰撞面积上的碰撞力降低，后盖衬套不易发生磨损，从而避免封严衬套卡入后盖衬套磨损部位导致封严衬套与齿形圈工作端面不能完全贴合的情况发生，进而避免造成传动轴的机械密封失效和液压泵传动轴的漏油量增多，从而保证液压泵在其寿命周期内漏油量不超出GJB 2188A《飞机变量液压泵通用规范》中的规定值或技术协议中的规定值，以此确保飞机液压系统的油箱内的油液不会因为液压泵传动轴的漏油量超标而快速减少，确保飞机液压系统正常工作；也不会有超标漏出的油液在发动机舱内大量聚集，避免引发灾难性事故。本发明的技术方案提高了液压泵传动轴的密封的可靠性，可以保证液压泵在其寿命周期内传动轴的漏油量不超出GJB 2188A《飞机变量液压泵通用规范》中的规定值，即不超过2mL/h，这种较小的泄漏量处于飞机液压系统能够接受的范围，实践证明由于泄漏的油液较少，不会发生明火点燃的情况。

本发明模拟工况下进行试验，试验时间不超过1000h时，100％的密封机构漏油量不会超标，即确保了在液压泵正常的寿命周期内密封机构不会发生漏油量超标，试验时间达到2000h时，仍然有40％的密封机构漏油量不会超标。

因此，本发明具有漏油量不易超标的优点，可避免因漏油量增加而引起的飞机液压系统无法正常工作及灾难性事故的发生。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是本发明后盖衬套的右视图。

图3是图2在A-A处的剖视图。

图4是图2在P向的示意图。

图5是本发明封严衬套的右视图。

图6是图5在B-B处的剖视图。

图7是现有的后盖衬套的右视图。

图8是图7在R向的示意图。

图9是现有的封严衬套的右视图。

附图中的标记为：1-传动轴,2-皮碗,3-后盖衬套,4-第六密封圈,5-第一密封圈,6-第二密封圈,7-第三密封圈,8-第一油路，9-销子,10-漏油管接头,11-第四密封圈,12-轴承,13-内轴,14-壳体回油，15-齿形圈,16-挡圈,17-轴套,18-封严衬套,19-第五密封圈,20-垫圈,21-安装座,22-螺栓,23-波浪圈,24-后盖,25-销子，26-第二油路，27-止动卡爪，28-缺口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种止动卡爪耐磨损的液压泵传动轴的密封机构，如图1至图6所示，传动轴的密封机构由传动轴1、皮碗2、后盖衬套3、第六密封圈4、第一密封圈5、第二密封圈6、第三密封圈7、销子9、漏油管接头10、第四密封圈11、轴承12、内轴13、齿形圈15、挡圈16、轴套17、封严衬套18、第五密封圈19、垫圈20、安装座21、螺栓22、波浪圈23、后盖24、销子25等元件组成。液压泵通过安装座21固定在飞机附件机匣上，安装座内腔充满了液压泵壳体回油14；传动轴1由飞机附件机匣带动旋转，传动轴1通过花键与内轴13连接，内轴13带动液压泵内部旋转部件旋转；后盖24通过螺栓22与安装座21连接，并通过第二密封圈6、第三密封圈7密封；后盖衬套3通过销子25与后盖24固定连接，并通过第六密封圈4、第一密封圈5密封，后盖衬套3与内轴13通过皮碗2密封，后盖24、后盖衬套3、安装座21之间通过孔或间隙形成第一油路8，第一油路8与液压泵漏油管接头10连通；轴承12、齿形圈15、轴套17通过过渡配合安装在内轴13上，齿形圈15和内轴13之间装有销子9和第四密封圈11；波浪圈23、挡圈16、第五密封圈19、封严衬套18安装在后盖衬套3内；内轴13与后盖衬套3之间以及轴套17与后盖衬套3之间均有较大间隙，形成第二油路26，第二油路26与第一油路8连通。

封严衬套18通过后盖衬套3上的止动卡爪27限位，封严衬套18上设有与止动卡爪27相配合的缺口28，缺口28与止动卡爪27之间保留一定空隙，止动卡爪27对封严衬套18有止动作用。齿形圈15随内轴13旋转而旋转，封严衬套18工作端面和齿形圈15工作端面紧密贴合，构成一对摩擦副，不仅在相对静止时起到一定密封作用，而且在相对高速旋转过程中也能起到一定密封作用，进入封严衬套18与齿形圈15工作端面之间的油液对摩擦副进行润滑，少量渗漏出的油液经第二油路26、第一油路8从漏油管接头10排出。

所述封严衬套采用含纳米粒子青铜自润滑复合材料NM663，

本发明的特点是，所述后盖衬套3的材质采用1Cr₁₇Ni₂的马氏体不锈钢。所述封严衬套18的外径尺寸L等于止动卡爪27的外径N，比如L＝N＝42.5mm。

所述缺口28的两个侧壁关于所述缺口28的底面的垂直平分线对称分布，所述缺口28的两侧壁之间存在夹角Q，液压泵工作过程中所述缺口28的一个侧壁与相邻的止动卡爪27的侧壁平行接触。

所述夹角Q为10-60°，优选为15℃。

本发明是在现有传动轴的密封机构的基础上做了改进。第一处改进是将原有后盖衬套的材质改进为1Cr₁₇Ni₂马氏体不锈钢；第二处改进是缺口的两个侧壁改成了具有一定夹角的斜面，同时相应改进止动卡爪的侧壁，使止动卡爪的侧壁与缺口的侧壁可以平行接触；第三处改进使增加了后盖衬套的外径，从而使凹槽的深度得以增加，从径向上看与止动卡爪重叠的更多。

本发明通过第一处改进使后盖衬套的材质的硬度增加，使其与封严衬套的材质的硬度相接近，二者接触时不易发生磨损；通过第二处和第三处改进使缺口与止动卡爪之间的接触面积增大，使单位碰撞面积上的碰撞力降低，后盖衬套不易发生磨损，从而避免封严衬套卡入后盖衬套磨损部位导致封严衬套与齿形圈工作端面不能完全贴合的情况发生，进而避免造成传动轴的机械密封失效和液压泵传动轴的漏油量增多，从而保证液压泵在其寿命周期内漏油量不超出GJB 2188A《飞机变量液压泵通用规范》中的规定值或技术协议中的规定值，以此确保飞机液压系统的油箱内的油液不会因为液压泵传动轴的漏油量超标而快速减少，确保飞机液压系统正常工作；也不会有超标漏出的油液在发动机舱内大量聚集，避免引发灾难性事故。本发明的技术方案提高了液压泵传动轴的密封的可靠性，可以保证液压泵在其寿命周期内传动轴的漏油量不超出GJB 2188A《飞机变量液压泵通用规范》中的规定值，即不超过2mL/h，这种较小的泄漏量处于飞机液压系统能够接受的范围，实践证明由于泄漏的油液较少，不会发生明火点燃的情况。

因此，本发明具有漏油量不易超标的优点，可避免因漏油量增加而引起的飞机液压系统无法正常工作及灾难性事故的发生。