柱塞泵故障分析與維修的研究

范永佳　呂菲

【摘 要】以斜盤式軸向柱塞泵和閥配流徑向柱塞泵為例，分別介紹了軸向柱塞泵和徑向柱塞泵的結(jié)構(gòu)和工作原理，描述了柱塞泵的損壞現(xiàn)象，分析了損壞原因，提出了維修措施和在實(shí)用中的注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】柱塞泵；損壞；維修

柱塞泵是利用柱塞在泵的缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使柱塞與泵壁間形成容積發(fā)生改變，反復(fù)吸入和排出液體增高其壓力的泵，是液壓系統(tǒng)的一個(gè)重要裝置。柱塞泵按柱塞的排列方向不同可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。柱塞泵與齒輪泵和葉片泵相比，柱塞泵容積效率高，可達(dá)0.92～0.98，因而額定工作壓力高，可達(dá)35MPa左右，可輸出較高轉(zhuǎn)速，功率與質(zhì)量之比是所有液壓泵中最大的。柱塞泵輸出流量大，壓力脈動(dòng)較小，運(yùn)行平穩(wěn)，易于改變排量，可以制造成各種類型的變量泵。由于柱塞泵綜合性能好，而被廣泛應(yīng)用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，如工程機(jī)械、航空及武器裝備等領(lǐng)域。但柱塞泵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，使用時(shí)對(duì)油液的清潔度要求較高，自吸能力差，使用與維護(hù)要求高。

1.軸向柱塞泵的故障分析與維修

軸向柱塞泵是將數(shù)個(gè)柱塞均勻地布置在一個(gè)多孔的缸體圓周上，且使柱塞軸線與缸體中心線平行或傾斜一個(gè)角度的液壓泵，按其配流方式不同可分為配流盤配流和閥式配流兩大類。配流盤配流柱塞泵根據(jù)傳動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可以分為斜盤式和斜軸式，選取斜盤式軸向柱塞泵為例。

1.1斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

斜盤式軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)和工作原理，泵工作時(shí)斜盤和配流盤固定不動(dòng)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸、缸體及柱塞一起旋轉(zhuǎn)。柱塞尾部有彈簧，使柱塞的球頭端始終與斜盤工作表面保持緊密接觸，柱塞缸體內(nèi)的柱塞孔壁及配流盤共同構(gòu)成密封空腔。當(dāng)傳動(dòng)軸按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，位于最上端的柱塞在斜盤的約束下開始向右移動(dòng)使密閉容積減小，油液從配流盤壓油口排入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓油過程；最下端的柱塞沿著斜盤工作表面逐漸向左伸出，油液在大氣壓力下進(jìn)入缸孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)吸油過程。

1.2斜盤式軸向柱塞泵故障分析

軸向柱塞泵工作時(shí)，失效主要表現(xiàn)是流量逐漸降低，直到超過最低使用極限；或者突然發(fā)生故障停止工作。導(dǎo)致這兩種現(xiàn)象的發(fā)生，一般是由于以下幾個(gè)方面造成的：軸承與傳動(dòng)軸咬合咬粘而損壞；柱塞孔間隙增大；柱塞球頭磨損，柱塞被卡死不動(dòng)；單向閥閥口密封不好，內(nèi)漏以及彈簧損壞，柱塞不動(dòng)。

造成以上損壞現(xiàn)象主要是因?yàn)橐韵聨讉€(gè)原因，以Q*PCY14-1B恒功率變量柱塞泵為例。如圖1-2所示，該泵屬于斜盤式軸向柱塞泵，其傳動(dòng)軸與軸承出現(xiàn)接觸摩擦，使軸承溫度升高致?lián)p壞；柱塞孔被柱塞長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)磨損，間隙增大導(dǎo)致高低壓油串通，引起內(nèi)漏，流量降低；柱塞尖端部與推力球軸承接觸，由于體積小，散熱慢，尖端因摩擦生熱被氧化后磨損，致使泵的流量降低；長(zhǎng)期不更換液壓油，不能按時(shí)清洗油池或由于粗精過濾器的故障，柱塞經(jīng)常被雜物卡死；由于高壓油的作用或油質(zhì)量差導(dǎo)致閥座的閥口和骨架油封內(nèi)漏；如圖所示柱塞的球頭與滑靴以及滑靴與斜盤之間的摩擦致使滑靴和球頭失效。

圖1-2 Q*PCY14-1B恒功率變量柱塞泵結(jié)構(gòu)圖

1.3軸向柱塞泵維修措施及注意事項(xiàng)

根據(jù)上述原因，修復(fù)應(yīng)做以下工作：定期清洗粗精過濾器和油池，定期更換液壓油，保證柱塞泵有一個(gè)正常良好的工作環(huán)境；發(fā)現(xiàn)損壞零件應(yīng)及時(shí)更換，如軸承、閥座、彈簧及密封標(biāo)準(zhǔn)件等等；研磨柱塞孔，應(yīng)根據(jù)柱塞配隙，使其精度能滿足柱塞泵使用性能的要求；加工柱塞尖端部時(shí)，要保證具有較高的硬度和光潔度，使其摩擦阻力小且耐磨，延長(zhǎng)使用壽命。

2.徑向柱塞泵的故障分析與維修

徑向柱塞式液力機(jī)械，其結(jié)構(gòu)型式有多種，其共同特征是各柱塞排列在傳動(dòng)軸的半徑方向上，即各柱塞的中心線都垂直于傳動(dòng)軸的中心線。由于這種液力機(jī)械的柱塞可排列成多列，因而可有較多的柱塞，作為泵時(shí)流量可較大。根據(jù)配流的方式不同分為軸配流和閥配流兩種形式，選取軸配流式徑向柱塞泵為例。

2.1軸配流式徑向柱塞泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

軸配流式徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)和工作原理：

主要是由定子（1）缸體（3）襯套（4）柱塞（5）及配流軸（2）組成。

2.2軸配流式徑向柱塞泵故障分析

根據(jù)對(duì)徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，我們認(rèn)為由于滑靴與定子接觸處為線接觸，特別容易磨損，很可能就是故障點(diǎn)。通過拆檢，果然發(fā)現(xiàn)滑靴與定子的貼合圓弧面磨損嚴(yán)重，圓弧面上的合金層已有磨痕，部分合金層已磨掉，定子內(nèi)曲面的磨損程度稍輕，僅僅只有劃痕。由于滑靴圓弧推力面大于活塞上的推力面，使其無法緊緊貼緊在定子內(nèi)曲面上，因此運(yùn)動(dòng)密封不嚴(yán)而造成內(nèi)泄漏增大，致使液壓系統(tǒng)無法建立起較高的壓力。

2.3軸配流式徑向柱塞泵維修措施

根據(jù)軸的損壞程度加工去掉損壞層且磨至某一尺寸待用，一般第一次磨損的軸都可修復(fù)，根據(jù)加工后的軸的尺寸和軸套的磨損程度配制新軸套。在實(shí)際的修理中，我們選用了舍棄軸套保留軸的方案，在加工軸套時(shí)由滾針磨損情況而縮小軸套的軸承部分尺寸以恢復(fù)其配合深度。

另外，我們還適當(dāng)加大了軸與套的間隙，一般選用0.12～0.18mm之間，這樣雖對(duì)泵的壓力及流量稍有影響但減少了軸與套的掃鏜機(jī)會(huì)，大大延長(zhǎng)了泵的使用壽命。為了控制困油和噪聲，必須按指標(biāo)修理配油機(jī)構(gòu)以及確定配流時(shí)間，提高軸承的幾何精度和裝配質(zhì)量，保證其良好的潤(rùn)滑條件達(dá)到降低困油和噪聲的目的。柱塞泵在使用的過程中要定期更換液壓油，保證柱塞泵有一個(gè)正常良好的工作環(huán)境，發(fā)現(xiàn)損壞的零件應(yīng)及時(shí)修理更換，以免對(duì)柱塞泵造成更大的損壞。定期檢查吸油管道連接處的密封及油箱，避免泵吸空氣使油液含有空氣，形成氣泡，對(duì)泵產(chǎn)生氣蝕，產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和氣穴噪聲。

3.總結(jié)

柱塞泵使用壽命的長(zhǎng)短，與平時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)、液壓油的數(shù)量和質(zhì)量、油液清潔度等有關(guān)。避免油液中的顆粒對(duì)柱塞泵的摩擦副磨損等，是延長(zhǎng)柱塞泵壽命的有效途徑。在維修中更換零件應(yīng)盡量使用原廠生產(chǎn)的零件，這些零件有時(shí)比其它仿造的零件價(jià)格要貴，但質(zhì)量及穩(wěn)定性要好。如果購買售價(jià)便宜的仿造零件，短期內(nèi)似乎是節(jié)省了費(fèi)用，但由此也帶來了隱患，也可能對(duì)柱塞泵的使用造成更大的危害。在實(shí)際工作中，應(yīng)該深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，勤于觀察，認(rèn)真思考，要本著先外圍、后查看核心部件，先輔助設(shè)施、后功能部件，先易后難來展開診斷、修復(fù)工作。具體問題，具體分析，舉一反三、觸類旁通，如此，才可有效、快捷地診斷、修復(fù)設(shè)備。