柱塞泵滑靴收口工藝以及滑靴 、配油盤磨損原因分析及其改善方法

1、 第一種 單鉸式 直軸式軸向柱塞泵例如CY泵、A10V系列泵等 第二種 雙鉸式 斜軸式軸向柱塞泵 例如A2F、A7V 雙鉸式組件 常見的有 兩種形 式:a ) 一 頭為柱塞 座與柱塞桿組合 , 而柱塞桿的另一頭又與柱塞聯(lián) 結在 一起 b)只由柱塞桿與柱塞體組 成 一體 a.收口后以柱塞體自重應能在18度范圍內任意方向靈活轉動, 因為柱塞體自重特別輕, 重量僅為幾克, 這種靈活性比以往同樣要求的大柱塞泵的要求要高得多; b.柱塞體和滑靴的軸向間隙不大于某個值(常0.02mm); c.兩零件之間的拉脫力大于某個值。 第一種 單滾輪輾壓收口 柱塞座夾緊在車床上的三爪或專用夾具里 ,用頂針頂住柱塞，滾

2、輪裝在方刀架上，沿柱塞座裙部作軸向和徑向進給運動,使金屬彎曲、流動產生塑性變形,逐漸將球頭包在凹珠內1、卡盤 2、柱塞座 3、柱塞4、滾輪 5、刀桿 a.三滾輪液壓半自動收口.柱塞座安裝在主軸的卡盤上卡緊,通過頂針將柱塞垂直頂在柱塞座內球面內。工作時,主軸旋轉,三個滾輪向下運動,作用于柱塞座裙部,邊滾邊擠,使柱塞座裙部金屬沿柱塞球面流動,達到包容的目的。滾輪往復運動的軸線與球心、交于一點,其傾角a一般以30度為宜。 a過大，收口時軸向分力太大,使金屬過快地沿軸向下擠,產品腰鼓形增大, 以致柱塞座與柱塞球面接觸面積減小,形成較大的軸向間隙,同時因金屬過快地向下流動,使裙部變形區(qū)變薄, 拉脫強度降

3、低。b. 三滾輪手動收口夾具組合 將 柱塞座緊在車床卡盤或專用夾具內,收口時零件作回轉運動,收口夾具裝在車床的尾架上 , 用手旋轉收口夾具螺旋套,使三滾輪逐漸向中心收縮,從而使柱塞座裙部收壓變形,達到逐漸將柱塞球頭包容在柱塞座的球面內.這種收口方法與三滾輪液壓半自動收口機收口原理相似, 只是它不需專用設備,在普通車床上就可實現(xiàn),另外它的三個滾輪不傾斜 ,處在同一平而內,即圖示a角為0度.但因受到收口力量的限制,它主要適用于直徑較小的試生產零件組合收 口. 滑靴常見的結構形式： a.1.密封帶 2. 通油環(huán) b.1.外輔助支撐 2.泄油槽 3.密封帶 4.內輔助支撐 5.通油孔 c.1.外密封帶

4、 2.環(huán)形油槽 3.內密封帶 4.阻尼槽 a為滑靴的一般結構. b中增加了內外輔助支撐，減小了接觸比壓，增設輔助支撐不會改變滑靴底部的壓力分布情況。好處是增加了承壓面積而又不增大滑靴尺寸。c采用的滑靴、斜盤縫隙阻尼與螺旋槽阻尼并聯(lián)的形式，屬于按靜壓平衡原理設計的結構. 滑靴上的液壓反推力=柱塞對滑靴的壓緊力FN（包括液壓力主 摩擦力慣性力），則稱為靜壓平衡滑靴。 泵運行時，工作腔壓力發(fā)生波動，引起支撐油膜的壓力場變化。FN就可能因柱塞運動摩擦力的變化或斜盤傾角的變化產生變動，因此為了使滑靴的液壓平衡，必須同時使得滑靴油腔中的壓力也發(fā)生相對的變化方法是在工作腔到滑靴底腔的油道中設置阻尼小孔?；?/p>

5、底腔的油壓力pn就為工作腔壓力p與阻尼小孔壓降差(pn=p-p)。所以當FN ，滑靴和斜盤的油膜厚度 ，泄漏量 ，通過阻尼孔的流量和阻尼孔兩端壓降 。因此滑靴底腔壓力 ，反推力 ，滑靴達到新平衡。 在滑靴副的結構參數(shù)中，滑靴油室半徑d5，底面外圓半徑d6尺寸以及阻尼孔直徑d4和長度是滑靴副設計的關鍵參數(shù). 影響滑靴副正常工作的因素有：殼體腔壓力，中心彈簧壓緊力,吸油口管阻力。 1.不同殼體壓力對滑靴副油膜的影響不同殼體壓力對滑靴副油膜的影響 殼體壓力增大會使滑靴的油膜厚度尤其是在吸油區(qū)時劇烈增大，在外力傾覆力矩的作用下滑靴傾覆嚴重。在泵實際工作中并不是每個滑靴表面都和壓盤緊緊貼緊，總有滑靴瞬時

6、不與壓盤接觸的場合，這樣滑靴在吸油區(qū)時巨大的傾覆會撞擊斜盤，發(fā)生巨大的噪聲甚至異常磨損。2.不同彈簧預緊力下滑靴副油膜特性不同彈簧預緊力下滑靴副油膜特性 彈簧預緊力越大，滑靴副油膜厚度減薄，然而滑靴傾覆程度大大降低，油膜穩(wěn)定性大大增強。3.吸油口管阻力超標吸油口管阻力超標 導致吸空導致吸空 由于油箱油位過低，吸油管路液阻過大等等原因，使液壓泵進口壓力低于規(guī)定要求造成使液壓泵進口壓力低于規(guī)定要求造成吸空問題，吸空問題，從而使滑靴受力異常，滑靴被拔出、回程盤斷裂； 1. 由于柱塞泵內部泄漏過大或者泄漏油管路堵塞導致回油阻力增加、殼體壓力增大，致使滑靴異常磨損； 2. 由于舊的缸體壓緊彈簧剛度降低或

7、新?lián)Q零件的累計公差導致預緊力不夠，致使滑靴異常磨損； 3. 由于進油口吸空導致滑靴受力異常； 4. 其它（特殊原因）： 4.1 由于柱塞與轉子孔粘連、卡死導致滑靴受力異常； 4.2 油液清潔度差導致滑靴磨損； 4.3 某些情況造成配流盤與缸體瞬間脫開（掀盤）導致殼體腔壓力瞬時增大； 4.軸向柱塞泵的困油現(xiàn)象(柱塞泵噪音產生的主要原因)： a困油現(xiàn)象概念：液壓泵的密封工作容積在吸滿油之后向壓油腔轉移的過程中，形成一個閉死容積。如果這個閉死容積的大小發(fā)生變化，在閉死容積由大變小時，其中的油液受到擠壓，壓力急劇升高，使軸承受到周期性的壓力沖擊，且導致油液發(fā)熱；在閉死容積由小變大時，又因無油液補充產生

8、真空，引起氣蝕和噪聲。這種因為閉死容積大小發(fā)生變化導致壓力沖擊和氣蝕的現(xiàn)象稱困油現(xiàn)象。 b產生原因：軸向柱塞泵中，因吸、壓油配流窗口的間距缸體柱塞孔底部窗口的長度，在離開吸（壓）油窗口到達壓（吸）油窗口之前，柱塞底部的密閉工作容積大小會發(fā)生變化，因此存在困油現(xiàn)象。 1.純預壓和減壓結構形式 在配流盤上設置角度為1 的遮蓋區(qū), 使缸孔離開吸油腔后不馬上與排油腔相接通,而是轉過1 角度的壓縮行程, 使缸孔內壓力升至排油使缸孔內壓力升至排油壓力后壓力后, 再與排油腔接通再與排油腔接通, 從而避免壓力沖擊。同理, 設置2 也可以使缸體內壓力預先減至吸油腔壓力, 然后再與吸油腔接通。該 結構對于額定壓力

9、低、缸孔死容積小的泵,在額定工況下具有較好的適 用性。但對于變壓、變流量 的泵適應性差。因為1 和2是根據(jù)額定工況確定的, 工況一變, 就難以避 免 一 定 的 壓 力 突變。對于額定壓力高、缸孔死容積大的泵來說, 只靠純預壓、減壓來避免壓力突變是難以實現(xiàn)的。1-排油區(qū)2-吸油區(qū)為了保證密封，配油盤吸排油槽的間隔角應等于或略大于缸體底部腰形孔所對應的中心角 2. 配流盤帶有節(jié)流孔的結構形式 節(jié)流孔底部與排油腔( 或吸油腔)相 接通。它借助于柱塞在缸孔內運動以及經過節(jié)流孔向缸孔內注入(或從缸孔內泄出)部分液體所共同產生的預升壓(或預減壓) 作用,來消除缸 孔內的壓力突變。這樣就可以取較小的包角1

10、和2,避免1和2過大帶來的缺陷。 由于節(jié)流孔與排( 吸) 油腔相通, 當缸孔內的壓力與排( 吸) 油腔壓力不等時, 液體通過節(jié)流孔注入( 或泄出) 缸孔的流動就不會停止, 而會繼續(xù)進 行。兩者壓力差別越大, 流過節(jié)流孔的液體流量就越大, 因而缸孔內的壓力上升( 或下降) 的速度也快, 這就使缸孔內的壓力和排(吸) 油腔壓力很快 接近.當工況發(fā)生變化后, 如負載壓力高于額定壓力后, 缸孔在接近排油腔時,兩者壓力差將比額定工況時大, 此時由節(jié)流孔注入缸孔的流量比額定工況下在同一位置上注入缸孔的流量大, 直到缸孔內 的壓力接近于排油腔壓力, 注入流量才變小, 缸孔內壓力上升也隨之緩慢。因而, 當缸孔

11、與排油腔接 通時, 兩者壓力相差不大。節(jié)流孔結構對工況偏離額定工況的情況具有一定的適用性。 3.設置三角槽：包角為1的區(qū)域為升 壓區(qū), 在此區(qū)域內, 通過三 角槽流入 和 柱 塞 壓 縮 的 作用,使柱使柱塞的工作腔離開吸油槽后并不立即塞的工作腔離開吸油槽后并不立即與排油槽相通與排油槽相通, 利用困油現(xiàn)象對工利用困油現(xiàn)象對工作容腔中的油液進行了一定的預壓作容腔中的油液進行了一定的預壓縮，然后再和排油槽相通，避免壓縮，然后再和排油槽相通，避免壓力突變。力突變。同理, 包角為2的 區(qū) 域 為 預 卸壓區(qū)。由于三角槽是變阻尼 節(jié)流, 因此 油液注入或流出缸孔的流量變化比較平穩(wěn), 因而缸孔內的壓力變化

12、也比節(jié)流孔式的平緩, 對工況變化具有較好的適應性。 4.配流盤帶有單向閥的結構形式 在配流盤上裝有兩個高阻尼單向閥。在從吸油腔到排油腔段, 利用兩個單向閥抑制低壓油突然與高壓油接通瞬間導致高壓油從排油區(qū)進入柱塞腔形成流量倒灌及壓力沖擊現(xiàn)象。只有當柱塞腔壓力油的壓力與排油腔的壓力相等時, 打開單向閥, 柱塞腔才能向排油腔排油, 避免了壓力正超調, 進而抑制壓力脈動, 以減少流體運動所產生的噪聲。采用該結構, 噪聲等級有明顯的降低。 5.配油盤的磨損問題： a. 現(xiàn)狀 b. 問題分析： （三對摩擦副）配油盤和缸體的相對高速運動使油膜破壞而引起金屬直接接觸，產生大量的熱。使缸體和配油盤之間由于過熱而

13、金屬咬合或者產生了裂紋。缸體和配油盤之間壓力不平衡 在缸體和配油盤之間存在著半周的高壓區(qū)和半周的低壓區(qū)，產生壓力不平衡，同時由于缸體和柱塞之間產生壓力作用使缸體壓向配油盤，而缸體和配油盤之間的油膜反推，想把缸體推開，當反推力大于缸體的壓緊力時，則出現(xiàn)推盤現(xiàn)象，使缸體和配油盤之間的運動精度破壞而引起燒盤。 軸承疲勞點蝕破壞 承受柱塞軸向推力的滾動軸承，由于受到重載偏心負荷的影響，使軸承產生了疲勞點蝕破壞，因而也加劇了配油盤和缸體的磨損燒傷。 制造安裝誤差的影響。配油盤加工中要求平面度不大于0.003mm。雖采取了較嚴密的加工工藝, 仍避免不了超差的問題。各部件的裝配, 雖然采用 了分組裝配等一系

14、列措施, 由于零件誤差很小, 零件的互換性較差, 仍存在裝配不良的問題, 造成缸體和配油盤之間出現(xiàn)楔形間隙,使配油盤和缸體加速磨損。 缸體與配油盤材料。由于缸體和配油盤的材料選擇不當, 形成不了良好的摩擦副而加劇了磨損。 （缸體 配油盤材料） 工作介質的污染。對于工作介質油液, 若使用不佳及污染,均可導致配油盤和缸體的磨損和燒傷。油液在高溫、高壓下易產 生氧化變質, 失去了油液的性能, 加速了配 油盤的磨損。 工作載荷的影響 6.改善方法： a 球面配油 盤 采用球 面配油盤, 利于補償軸向偏載引起的附加力矩對缸體產生傾復, 使缸體具有良好的自位性, 減少沖擊和局部磨損, 避免燒盤。 b 靜壓配油盤 在配油盤和缸體接觸面 之間設有靜壓支承, 使缸體和配油盤在靜壓支承面間旋轉, 來抵抗壓力不平衡, 減少配油面間的磨損。 c增設緩沖盲孔 為減少配油間隔處的 磨損可設立幾個小盲孔。在缸體回轉時盲孔與一個壓油的柱塞缸相通使盲孔充滿壓力油液, 當緊接著被切斷時, 盲孔內油液便起到緩沖支承作用,