飛機(jī)直軸式變量柱塞液壓泵最大壓力小于規(guī)定值的原因分析及排除策略

楊安元，賈春鵬，李傳良，印長(zhǎng)磊

（航空機(jī)務(wù)士官學(xué)校航空機(jī)械工程系，河南 信陽464000）

0 引言

直軸式變量柱塞液壓泵廣泛應(yīng)用于民用和軍用飛機(jī)的液壓系統(tǒng)中，它是液壓系統(tǒng)的核心，由發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣傳動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能。直軸式變量柱塞液壓泵出口壓力升高時(shí)，其出口流量降低，有利于液壓系統(tǒng)在不需要工作時(shí)降低消耗功率。雖然，不同飛機(jī)上的直軸式變量柱塞液壓泵大小不同，其輸出的壓力和流量也不一樣，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的。實(shí)際使用中，常常出現(xiàn)液壓泵最大出口壓力小于規(guī)定值的現(xiàn)象，為此，本文對(duì)直軸式變量柱塞液壓泵最大出口壓力小于規(guī)定值的原因和故障特點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)分析，同時(shí)提出排除排除策略，可供用戶對(duì)直軸式變量柱塞液壓泵最大壓力小于規(guī)定故障分析和排除提供參考。

1 直軸式變量柱塞液壓泵工作原理

直軸式變量柱塞液壓泵的主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示，它由殼體、供油部分和調(diào)節(jié)部分組成。殼體外部有進(jìn)油接頭、出油接頭、回油接頭、漏油接頭和傳動(dòng)軸；供油部分主要由轉(zhuǎn)子、柱塞、斜盤和配油盤等組成；調(diào)節(jié)部分主要由配油柱塞、調(diào)壓彈簧、調(diào)節(jié)活塞、頂桿和回位彈簧等組成[1，2，3]。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子、柱塞一起旋轉(zhuǎn)，同時(shí)柱塞在轉(zhuǎn)子內(nèi)作軸向往返運(yùn)動(dòng)，完成吸油和排油。通過反饋液壓泵的出口壓力至調(diào)節(jié)活塞，調(diào)節(jié)斜盤的傾斜角度，改變柱塞相對(duì)轉(zhuǎn)子的位移量，從而調(diào)節(jié)液壓泵的排油量。變量柱塞液壓泵的性能參數(shù)主要有最大出口壓力P2、供油量Q供、排油量Q排、最大排油量Q排max、泄漏量△Q漏、最大全流量壓力P1等，這些性能參數(shù)可以通過液壓泵的特性曲線獲得，如圖2 所示。

理想狀態(tài)下（不考慮液壓泵的填充損失△Q填），供油量Q供、排油量Q排、漏油量△Q漏之間的關(guān)系為：

圖1 液壓泵的構(gòu)造

圖2 液壓泵的特性曲線

2 原因分析

從液壓泵外部連接關(guān)系和自身的結(jié)構(gòu)、原理看，液壓泵最大出口壓力小于規(guī)定值主要有下列三個(gè)方面的原因：一是液壓泵的排油量減小；二是液壓泵磨損漏油量增大；三是液壓系統(tǒng)其它附件漏油量增大。

2.1 液壓泵的排油量減小

就液壓泵而言，液壓泵工作時(shí)，其最大出口壓力就是液壓泵的供油量Q供等于零時(shí)的壓力。若液壓泵最大出口壓力小于規(guī)定值，就說明液壓泵的實(shí)際排油量比正常值小，使供油量提前等于零了。從液壓泵的結(jié)構(gòu)和工作原理可以看出液壓泵理論排油量減小的原因可能有兩點(diǎn)：一是液壓泵斜盤角度提前變小；二是液壓泵的吸油損失增大。液壓泵調(diào)壓彈簧和回位彈簧疲乏，或調(diào)節(jié)活塞等故障均可造成液壓泵斜盤角度提前變小，柱塞行程量縮短，排油量Q排降低；油箱油量不足或油箱散熱、增壓不良或油液中混有比較多的空氣，使液壓泵產(chǎn)生氣塞現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)際排油量減小[4]。

2.2 液壓泵內(nèi)部漏油量增大

液壓泵長(zhǎng)期使用后，其內(nèi)部的柱塞、調(diào)節(jié)活塞、配油柱塞等會(huì)磨損而使漏油間隙增大。在正常使用條件下，磨損比較緩慢。但是，如果油液不清潔，含有雜質(zhì)、水分而使零件之間的油膜破壞，或者油液變質(zhì)、溫度升高而潤(rùn)滑性變差，磨損就會(huì)加劇。如果油箱內(nèi)油量不足或者液壓泵氣塞而發(fā)生干磨，磨損就更快。由于油液通過間隙的滲漏量是與間隙大小的三次方成正比的，因此液壓泵內(nèi)部磨損間隙增大后，液壓泵的泄漏損失△Q漏就會(huì)隨出口壓力增大而加快增大，導(dǎo)致液壓泵效率降低，最大出口壓力會(huì)小于規(guī)定值[5]。

2.3 液壓系統(tǒng)其它附件漏油量增大

液壓系統(tǒng)一般由液壓泵、油箱、油濾、單向活門、蓄壓器、安全活門、散熱器和傳動(dòng)部分等組成，如圖3所示。正常情況下，在傳動(dòng)分不工作或工作結(jié)束后，液壓泵向蓄壓器供壓。當(dāng)液壓泵出口壓力達(dá)到最大值時(shí)，液壓泵已自動(dòng)調(diào)節(jié)，將其排油量減小，使供油量Q供為0。但當(dāng)出現(xiàn)供壓管路與回油管路之間連接的附件（如安全活門）內(nèi)漏或傳動(dòng)部分內(nèi)部串油時(shí)，則液壓泵持續(xù)供油，系統(tǒng)壓力都不能達(dá)到最大值；當(dāng)供油路上的導(dǎo)管爆裂、附件外部漏油、軟管老化、密封膠圈破損等現(xiàn)象時(shí)，使系統(tǒng)油液大量外漏，則造成系統(tǒng)壓力下降[6]。

圖3 液壓系統(tǒng)組成

3 故障特點(diǎn)

上述各個(gè)原因引起的液壓泵最大壓力小于規(guī)定值的故障，都有各自的特點(diǎn)。

3.1 外部泄漏引起的系統(tǒng)最大壓力小于規(guī)定值的主要特征

這類容易被發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)在泄漏部位有液壓油流出，或有油液滲漏痕跡，系統(tǒng)壓力越高，泄漏越嚴(yán)重。泄漏故障會(huì)導(dǎo)致液壓油箱油量減少甚至嚴(yán)重不足。

3.2 系統(tǒng)附件內(nèi)部泄漏引起的系統(tǒng)最大壓力小于規(guī)定值的主要特征

內(nèi)漏部件殼體發(fā)熱現(xiàn)象比正常情況下高，有的甚至殼體發(fā)燙；在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，液壓泵的最大出口壓力會(huì)升高到接近或等于最大壓力規(guī)定值。這類故障可以通過耳聽、手摸和變化液壓泵的排油量等辦法判斷[7]。

3.3 液壓泵磨損內(nèi)漏引起的系統(tǒng)最大壓力小于規(guī)定值的主要特征

壓力小于規(guī)定值是一個(gè)逐步的過程，磨損嚴(yán)重的液壓泵，其工作效率降低，在進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容檢查時(shí)從時(shí)間長(zhǎng)短上可得到體現(xiàn)。液壓泵磨損后，最大出口壓力減小值，在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速條件下并不一樣，壓力小于規(guī)定值的情況與轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)較大，大轉(zhuǎn)速條件下減小得少，小轉(zhuǎn)速條件下減少得多[8，9]。

液壓泵磨損不嚴(yán)重，在其出口最大壓力高于全流量的壓力值P1時(shí)，可順擰液壓泵的調(diào)整螺塞，改變供油量為零時(shí)的斜盤角度，使液壓泵最大出口壓力恢復(fù)正常。當(dāng)磨損嚴(yán)重時(shí)，其出口最大壓力低于全流量的壓力值P1時(shí)，此時(shí)液壓泵沒有進(jìn)行調(diào)節(jié)，順擰液壓泵的調(diào)整螺塞，液壓泵最大出口壓力不變，這種液壓泵應(yīng)更換。

3.4 液壓泵的吸油損失增大引起的系統(tǒng)最大壓力小于規(guī)定值的主要特征

液壓泵由于吸油損失增大，易導(dǎo)致液壓泵產(chǎn)生氣塞，使系統(tǒng)最大壓力小于規(guī)定值。工作時(shí)，出口壓力達(dá)不到規(guī)定值，液壓泵工作聲音較輕，發(fā)熱快。該故障容易判斷，但排除還需要根據(jù)具體原因進(jìn)行。若液壓泵氣塞不嚴(yán)重，可使傳動(dòng)部分工作幾次，排出柱塞腔內(nèi)的氣體，即可排除故障；若氣塞較嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)在液壓泵工作時(shí)，擰松高壓油路上的某個(gè)接頭排氣即可；若上述措施不能排出，則應(yīng)使液壓泵停止工作，查明原因再排除，以免液壓泵發(fā)生嚴(yán)重磨損[10]。

3.5 液壓泵斜盤角度提前變小引起的系統(tǒng)最大壓力小于規(guī)定值的主要特征

調(diào)壓彈簧疲乏或傳動(dòng)軸、斜盤斷裂，或調(diào)節(jié)活塞、配油柱塞卡在小斜盤位置，均可引起系統(tǒng)最大壓力小于規(guī)定值。這類故障會(huì)使液壓泵出口壓力突然降低。調(diào)壓彈簧疲乏也易造成系統(tǒng)最大壓力小于規(guī)定值，但這是一個(gè)逐步變化的過程[11]。

4 判斷、排除策略

排除故障，一般分三步進(jìn)行。首先，要弄清故障情況，向飛行員和維護(hù)人員了解飛機(jī)的使用情況，故障越具體、越詳細(xì)越利于對(duì)故障的判斷。然后，根據(jù)故障特點(diǎn)和了解的情況進(jìn)行故障分析，判定故障可能存在的部位。最后，通過檢驗(yàn)、測(cè)試找出故障的具體部位。

實(shí)際使用過程中，液壓泵出口壓力的大小，是通過相關(guān)儀表顯示，在通過相關(guān)儀表顯示正常的情況下，最大壓力小于規(guī)定值的故障，依據(jù)排故的基本方法和具體故障特點(diǎn)，可按如下流程排故。

4.1 高空最大出口壓力小于規(guī)定值排故流程

飛行中，若出現(xiàn)液壓泵最大出口壓力小于規(guī)定值時(shí)，可參考圖4 的流程進(jìn)行判斷和排除。

圖4 高空最大出口壓力小于規(guī)定排故流程

4.2 地面最大出口壓力小于規(guī)定值排故流程

飛機(jī)在地面時(shí)，若出現(xiàn)液壓泵最大出口壓力小于規(guī)定值時(shí)，可參考圖5 的流程進(jìn)行判斷和排除。

圖5 地面最大出口壓力小于規(guī)定排故流程

5 結(jié)束語

直軸式變量柱塞液壓泵最大壓力小于規(guī)定值是工作中常見故障，本文中最大出口壓力小于規(guī)定的原因、故障特征分析，結(jié)合了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，通過理論得出，供大家對(duì)具體直軸式變量柱塞液壓泵和其它形式的變量柱塞液壓泵類似故障參考，本文提供的排故策略是針對(duì)液壓泵在使用中出現(xiàn)的現(xiàn)象提出，僅為個(gè)人觀點(diǎn)。