柱塞泵的故障診斷與排除

1．簡介

    一種丹尼遜液壓泵PV系列的高壓柱塞泵，該泵的功率為125kW，壓力為30MPa，流量為174 L/min。它的結(jié)構(gòu)是斜盤軸向柱塞泵，如圖P所示。在缸體中有7個沿圓周方向均布的小柱塞。它的工作原理為：通過傳動軸帶動缸體旋轉(zhuǎn)，均布在缸體中的7個柱塞的球狀頭部裝在滑靴的球面凹窩內(nèi)，并加以鉚臺，使滑靴和柱塞不會脫離，但可以相對運動。利用斜盤的旋轉(zhuǎn)，把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹诟變?nèi)作往復(fù)運動，斜盤每旋轉(zhuǎn)一圈，每個柱塞實現(xiàn)一次吸油和壓油的動作。柱塞一方面隨缸體旋轉(zhuǎn)，一方面在缸體內(nèi)作往復(fù)運動。因此，當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)時，柱塞就相對缸體作往復(fù)運動，形成密閉容積的變化而實現(xiàn)吸油和排油的。

2．故障現(xiàn)象

  液壓設(shè)備工作速度慢、生產(chǎn)效率低，不滿足生產(chǎn)需要。

3．故障診斷

    泵在額定的功率下，泵的流量與壓力以及生產(chǎn)效率之間的輸出特性和流量特性存在以下關(guān)系：當(dāng)液壓缸輕負(fù)載、較低壓力時，泵以全流量工作；負(fù)載加大后，壓力提高，泵在輸出相同壓力的狀態(tài)下，泵的輸出流量比原來的輸出流量要大，此時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度變快，機(jī)器的生產(chǎn)效率提高。

  在工作過程中，負(fù)荷不斷增大，如果此時泵的壓力和流量變小，則執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動速度變慢，設(shè)備的生產(chǎn)效率降低。當(dāng)泵的壓力和流量小到一定程度時，設(shè)備的生產(chǎn)效率將下降得更快，最后導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作。

    根據(jù)上述的分析以及產(chǎn)生故障的現(xiàn)象，我們判斷產(chǎn)生故障的原因是泵的壓力和流量過小。

4．影響泵的壓力和流量過小的因素

    (1)配流盤與缸體配流平面、配流盤與泵體配流面之間產(chǎn)生漏油。一方面，配流盤與缸體配流平面、配流盤與泵體配流面之間密封性能下降，在工作的過程中有可能用油不清潔，使配流盤的工作表面磨損而導(dǎo)致泄漏。另一方面，由于缸體和配流盤之間存在著高速旋轉(zhuǎn)運動，缸體在工作過程中受力是比較復(fù)雜的，如果缸體在工作過程所受的各種作用力不平衡時，缸體和配流盤之間形成的油膜將被破壞，產(chǎn)生附加力矩作用在配流盤上，使配流盤工作表面產(chǎn)生磨損從而產(chǎn)生泄漏。

    (2)柱塞與柱塞孔之間的配合間隙超差。柱塞與缸體之間由于長時間運動產(chǎn)生磨損，使柱塞與柱塞孔之間的配合間隙超差，產(chǎn)生嚴(yán)重的泄漏，同時在工作過程中產(chǎn)生的柱塞所受的側(cè)向力比較大。柱塞與缸體上柱塞孔之間的配合間隙標(biāo)準(zhǔn)為0.01～0.03mm。

    (3)調(diào)量機(jī)構(gòu)的偏角小。調(diào)量機(jī)構(gòu)的偏角小，調(diào)量機(jī)構(gòu)偏角大小對泵的流量有一定的影響，因為這種形式的柱塞泵的流量的大小是靠調(diào)整調(diào)量機(jī)構(gòu)的偏角來實現(xiàn)的，由于泵長時間的工作，調(diào)量機(jī)構(gòu)的偏角也有可能發(fā)生改變。所以，對于這種因素也不能排除。

5．排除方法

    (1)技術(shù)狀態(tài)檢測。根據(jù)故障原因的確定，我們將柱塞泵進(jìn)行了拆解，對柱塞、缸體、配流盤、調(diào)量機(jī)構(gòu)、彈簧等相關(guān)零部件進(jìn)行了技術(shù)檢測，檢測鑒定的結(jié)果；彈簧及調(diào)量機(jī)構(gòu)的零部件技術(shù)狀態(tài)正常；柱塞、缸體、配流盤的檢測鑒定結(jié)果；柱塞的圓柱表面產(chǎn)生了嚴(yán)重的磨損，缸體上柱塞孔也磨損超差了，配流盤的配流表面產(chǎn)生了嚴(yán)重的磨損，局部出現(xiàn)凹坑。這和我們分析判斷的結(jié)果相吻合。

    (2)修復(fù)方法。

    1)配流盤的修復(fù)。配流盤磨損嚴(yán)重部位采用焊補(bǔ)的方法進(jìn)行修復(fù)，用鑄308焊條冷焊，焊后回火保溫，用平面磨床磨削，保證配流盤工作面與外圓的垂直度小于0.015，平面度小于0.01。

    2)缸體的修復(fù)。

    ①缸體上柱塞孔的修復(fù)。對缸體上的7個柱塞孔，采取制作專用的內(nèi)錐套研磨工具進(jìn)行研磨，這樣能夠保證幾何精度和表面粗糙度的要求，研磨后孔的最終尺寸為Φ25，橢圓度為0 002～0. 005，錐度為0 002～0.005，表面粗糙值Ra0.8，柱塞孔的中心與缸體端面的垂直度小于0.01。

  ②缸體端面的修復(fù)。缸體端面經(jīng)過技術(shù)鑒定，需要進(jìn)行研磨修復(fù)，其方法為；放在二級精度的研磨平板上進(jìn)行研磨。平面度小于0.005mm，表面粗糙度值Ra為0.32。

    3)柱塞圓柱表面磨損的修復(fù)。根據(jù)柱塞表面的磨損狀態(tài)，以及技術(shù)檢測的結(jié)果，決定采用鍍硬鉻的方法進(jìn)行尺寸恢復(fù)，用機(jī)械磨削加工的方法進(jìn)行加工。修復(fù)后的尺寸為25⁺，橢圓度為0.002～0.005，錐度為0.002～0.005，表面粗糙值Ra0.8。

    修復(fù)后的柱塞泵經(jīng)過裝機(jī)運行實驗后，故障現(xiàn)象消失，實驗效果非常好。裝機(jī)運行后，運行狀態(tài)良好，能安全可靠長期運轉(zhuǎn)。通過對該故障的分析與診斷，我們認(rèn)識到只要能把產(chǎn)生故障的原因分析診斷準(zhǔn)確，然后選擇合理的修復(fù)方法，產(chǎn)生的故障就能夠排除。