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。它的結構是斜盤軸向柱塞泵，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，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，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，把旋轉運動轉變為柱塞在缸內作往復運動，斜盤每旋轉一圈，每個柱塞實現一次吸油和壓油的動作。柱塞一方面隨缸體旋轉，一方面在缸體內作往復運動。因此，當缸體旋轉時，柱塞就相對缸體作往復運動，形成密閉容積的變化而實現吸油和排油的。

2．故障現象

  液壓設備工作速度慢、生產效率低，不滿足生產需要。

3．故障診斷

    泵在額定的功率下，泵的流量與壓力以及生產效率之間的輸出特性和流量特性存在以下關系：當液壓缸輕負載、較低壓力時，泵以全流量工作；負載加大后，壓力提高，泵在輸出相同壓力的狀態下，泵的輸出流量比原來的輸出流量要大，此時，執行機構的速度變快，機器的生產效率提高。

  在工作過程中，負荷不斷增大，如果此時泵的壓力和流量變小，則執行機構的運動速度變慢，設備的生產效率降低。當泵的壓力和流量小到一定程度時，設備的生產效率將下降得更快，最后導致設備不能正常工作。

    根據上述的分析以及產生故障的現象，我們判斷產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致泄漏。另一方面，由于缸體和配流盤之間存在著高速旋轉運動，缸體在工作過程中受力是比較復雜的，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，產生附加力矩作用在配流盤上，使配流盤工作表面產生磨損從而產生泄漏。

    (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生磨損，使柱塞與柱塞孔之間的配合間隙超差，產生嚴重的泄漏，同時在工作過程中產生的柱塞所受的側向力比較大。柱塞與缸體上柱塞孔之間的配合間隙標準為0.01～0.03mm。

    (3)調量機構的偏角小。調量機構的偏角小，調量機構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整調量機構的偏角來實現的，由于泵長時間的工作，調量機構的偏角也有可能發生改變。所以，對于這種因素也不能排除。

5．排除方法

    (1)技術狀態檢測。根據故障原因的確定，我們將柱塞泵進行了拆解，對柱塞、缸體、配流盤、調量機構、彈簧等相關零部件進行了技術檢測，檢測鑒定的結果；彈簧及調量機構的零部件技術狀態正常；柱塞、缸體、配流盤的檢測鑒定結果；柱塞的圓柱表面產生了嚴重的磨損，缸體上柱塞孔也磨損超差了，配流盤的配流表面產生了嚴重的磨損，局部出現凹坑。這和我們分析判斷的結果相吻合。

    (2)修復方法。

    1)配流盤的修復。配流盤磨損嚴重部位采用焊補的方法進行修復，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。

    ①缸體上柱塞孔的修復。對缸體上的7個柱塞孔，采取制作專用的內錐套研磨工具進行研磨，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。缸體端面經過技術鑒定，需要進行研磨修復，其方法為；放在二級精度的研磨平板上進行研磨。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。根據柱塞表面的磨損狀態，以及技術檢測的結果，決定采用鍍硬鉻的方法進行尺寸恢復，用機械磨削加工的方法進行加工。修復后的尺寸為25⁺，橢圓度為0.002～0.005，錐度為0.002～0.005，表面粗糙值Ra0.8。

    修復后的柱塞泵經過裝機運行實驗后，故障現象消失，實驗效果非常好。裝機運行后，運行狀態良好，能安全可靠長期運轉。通過對該故障的分析與診斷，我們認識到只要能把產生故障的原因分析診斷準確，然后選擇合理的修復方法，產生的故障就能夠排除。