葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理.doc

葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理葉片泵由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、殼體及泵蓋等組成，如圖1-23所示。轉(zhuǎn)子由變矩器殼體后端的軸套帶動，繞其中心旋轉(zhuǎn)；定子是固定不動的，轉(zhuǎn)子與定子不同心，二者之間有一定的偏心距。1-轉(zhuǎn)子2-定位環(huán)3-定子4-葉片A-進油口B-出油口。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，葉片在離心力或葉片底部的液壓油壓力的作用下向外張開，緊靠在定子內(nèi)表面上，并隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)子葉片槽內(nèi)作往復運動。這樣在每兩個相鄰葉片之間便形成密封的工作腔。如果轉(zhuǎn)子朝順時針方向旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子與定子中心連線的右半部的工作腔容積逐漸減小，將液壓油從出油口壓出。這就是葉片泵的工作過程。葉片泵的排量取決于轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子寬度及轉(zhuǎn)子與定子的偏心距。轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子寬度及轉(zhuǎn)子與定子的偏心距越大，葉片泵的排量就越大。葉片泵具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、油泵油量均勻、容積效率高等優(yōu)點，但它結(jié)構(gòu)復雜，對液壓油的污染比較敏感。液壓系統(tǒng)主要故障分析與消除方法 1 前 言 液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障一般分為兩類: 一類是整個液壓系統(tǒng)發(fā)生故障, 整個液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)動作失靈或速度緩慢無力, 此時可考慮是否因泵和溢流閥的突然損壞或零件的磨損以及濾油器被堵塞所引起的流量、壓力不足; 另一類是個別機構(gòu)動作失靈或發(fā)生故障, 一般可從發(fā)生故障的執(zhí)行機構(gòu)或控制機構(gòu)入手分析。對液壓系統(tǒng)故障來說, 診斷、 尋找故障的原因和所在部位較難, 而找到后排除較為容易。 2 振動與噪聲的來源和消除辦法 液壓沖擊、 轉(zhuǎn)動時的不平衡力、 摩擦阻力以及慣性力的變化等都是產(chǎn)生不同振動形式的根源。在液壓傳動的設(shè)備中, 往往在產(chǎn)生振動后隨之而產(chǎn)生噪聲。液壓系統(tǒng)中的振動與噪聲常出現(xiàn)在液壓泵、 液壓馬達、 液壓缸及各種控制閥上, 有時也表現(xiàn)在泵、 閥與管路的共振上。 2.1 振動與噪聲產(chǎn)生的原因 2.1.1 由泵和馬達引起 ( 1) 泵與馬達或系統(tǒng)密封不嚴而進入空氣或泵的吸沒管路浸入油面太淺而進入空氣。 ( 2) 泵吸油位置太高( 超過 500 mm) , 油的粘度太大或吸油管過細, 以及濾油器被油污阻塞造成泵的吸油口真空度過大而使原來溶解在液壓油中的空氣分離出來。這樣, 當啟動泵與馬達后,帶有大量氣泡的液壓油由低壓區(qū)流到高壓區(qū)后受到壓縮, 體積突然縮小或破裂; 反之, 在高壓區(qū)體積較小的氣泡, 流到低壓區(qū)體積突然增大, 油液中氣泡體積急速改變, 產(chǎn)生 “ 爆炸” 現(xiàn)象而引起振動和噪聲。 ( 3) 泵與馬達在一轉(zhuǎn)中各工作油腔內(nèi)流量和壓力與扭矩的周期變化, 特別當泵與馬達的軸向、 徑間隙由于磨損而增大后, 高壓腔周期地向低壓腔泄漏, 引起壓力脈動, 流量不足, 噪聲加劇。 ( 4) 容積式泵是依靠密封工作容積的變化來實現(xiàn)吸、壓油的, 為了不使吸、 壓油腔互通, 在吸、 壓油腔之間存在一個封油區(qū), 當密封工作容積經(jīng)過封油區(qū), 既不通壓油腔也不與吸油腔相通, 引成閉死的密封容積, 容積有微小變化就會產(chǎn)生高壓和負壓, 引起振動和噪聲, 一般稱它為 困油” 現(xiàn)象。在設(shè)計、 制造或維修時, 如 “ 困油” 未得到合理解決, 則必然會產(chǎn)生振動和噪聲。 ( 5) 液壓泵與馬達的零件加工及裝配精度不高或零件損壞。例如, 齒輪泵的嚙合齒輪的齒形精度不高, 齒面粗糙度差, 相鄰周節(jié)及周節(jié)累積誤差大, 兩軸間的平行度差, 滾針軸承損壞, 裝配前未經(jīng)嚴格的去毛刺和清洗等; 葉片泵的葉片在轉(zhuǎn)子槽中移動不靈活甚至卡死, 個別葉片斷裂或轉(zhuǎn)子有缺陷裂紋,定子內(nèi)表面曲線拉毛、 刮傷, 配油盤端面與內(nèi)孔垂直度不良等; 柱塞泵的柱塞移動不靈活或卡死等, 均能引起壓力脈動, 流量不足, 噪聲加劇。 2.1.2 由控制閥失靈引起溢流閥、 電磁換向閥、 單向閥等的閥芯系支承在彈簧上, 對振動很敏感。例如, 當換向閥換向, 而泵不能卸荷時, 由于泵的全部流量要通過溢流閥溢回油箱, 就會引起系統(tǒng)壓力升高; 當反向起動后, 系統(tǒng)壓力又恢復原定壓力。這種使系統(tǒng)壓力升高與降低及恢復原壓的過程是在瞬間發(fā)生的, 溢流閥的調(diào)壓彈簧在這瞬間被壓縮或伸長。若調(diào)壓彈簧疲勞或端面與軸心線垂直度不良, 閥芯上的 小孔堵塞, 閥芯外圓拉毛或變形, 就會使閥芯在閥體孔內(nèi)移動不靈活而發(fā)生振動和噪聲。當換向閥的開口過小或通道突變, 流速高, 產(chǎn)生渦流, 流速高而背壓低時, 會形成局部真空, 使原來溶解在油液中的氣體被析出, 產(chǎn)生 “ 氣穴” 現(xiàn)象而發(fā)出噪聲。 2.1.3 由機械碰擊引起 如管道布置不合理發(fā)生相互撞擊; 液壓缸的活塞到行程終端位置無緩沖裝置或緩沖裝置失控, 活塞與端蓋的碰撞引起噪聲。 2.2 消除辦法 當系統(tǒng)出現(xiàn)振動和噪聲時,打壓泵, 應先察看是否有外界振動源和機械碰擊, 然后從泵、 馬達、 閥等方面去觀察和分析。有時伴隨振動和噪聲出現(xiàn)液壓油呈乳化現(xiàn)象, 這時應考慮到是空氣進入系統(tǒng)或溢流閥失靈和泵、馬達的 “ 困油” 未得到合理解決引起的。而液壓系統(tǒng)處于壓力工作狀態(tài)時, 空氣是不會進入系統(tǒng)的, 那么空氣只可能從液壓泵進油腔及濾油器處進入, 消除辦法是: 緊固各結(jié)合面及連接管道的螺、 接頭及接口螺母; 清洗濾油器; 補充油箱內(nèi)油液至油標位置, 使濾油器浸沒在油液里。必要時可清洗溢流閥、 泵等元件, 以及修理和更換已損壞的零件。 3 爬行的來源和消除辦法 爬行是液壓傳動中低速運動時常見的不正常運動狀態(tài)。 其現(xiàn)象在輕微程度時為目光不能覺察的振。 而顯著時, 可見時動、 時停的現(xiàn)象, 即運動部件作滑動- 停止相交替的運動, 也可說是在作跳躍運動, 這種現(xiàn)象俗稱爬行。 3.1 節(jié)流閥堵塞引起的爬行及消除辦法 當運動部件出現(xiàn)雙向全行程爬行時, 可能是節(jié)流閥引起的, 因為當工作臺低速時, 節(jié)流閥的通流面積很小, 油中雜質(zhì)及污物極易聚在這里, 液流速度高, 引起發(fā)熱,將油析出的瀝青等雜質(zhì)粘附于節(jié)流口處使通流面積小,致使通過節(jié)流閥的流量減小; 接著, 因節(jié)流口壓差增大,將雜質(zhì)從節(jié)流口上沖走, 使通流面積恢復正常, 通過節(jié)流口的流量又增加。 如此反復,致使工作臺出現(xiàn)間歇性的跳躍。消除辦法: 用什錦銼仔細消除節(jié)流口粘附的雜質(zhì); 更換干凈的油液, 防止油液污染。 3.2 摩擦阻力不均引起的爬行及消除辦法當運動部件運動至液壓缸行程兩端, 出現(xiàn)局部爬行, 一般可能是因摩擦阻力發(fā)生變化而引起的。爬行現(xiàn)象常出現(xiàn)于低速輕載場合 ( 如磨床等) ,試壓爆破檢測儀, 這時的慣性力變化很小, 切削力變化也不大, 因此主要是密封摩擦阻力和導軌摩擦阻力的變化而引起。 一般有如下幾種可能性: ( 1) “ O”型密封圈溝槽底徑與活塞外圓同軸度超差, 致使 “ O” 型密封圈在圓周上的壓縮量不等, Yx型密封圈壓得過緊。 ( 2)活塞與活塞桿同軸度超差。 ( 3) 由于使用年久, 液壓缸的 缸體中部磨損較多, 而兩端磨損較少, 所以整個液壓缸在全長方向上摩擦阻力不一樣。 ( 4) 活塞桿兩端局部彎曲,造成當運動到彎曲部位時,阻力增大。 ( 5) 裝配時沒有保證活塞、 缸體孔、 活塞桿支架三者的同軸度。 ( 6) 液壓缸的母線與導軌不平行。消除辦法: ( 1) 以活塞外圓為基準, 修整溝槽底徑對外圓的同軸度要求。 ( 2) 較正活塞與活塞桿的同軸度要求, 更換 “ O” 型密封圈。 ( 3) 鏜磨缸體孔至要。 ( 4) 重新調(diào)整活塞桿兩端支架使其同軸度至要求, 并適當放松活塞桿處密封圈的壓蓋螺釘。 ( 5) 以平導軌為基準重新修刮液壓缸的安裝基面, 以 “ V” 型導軌為基準, 重新調(diào)整液壓缸母線與導軌的平行度。 3.3 運動部件導軌接觸不良和潤滑油不清潔引起的爬行及消除辦法若以上兩方面的因素已排除, 而仍然有爬行現(xiàn)象出現(xiàn), 可考慮到運動部件導軌之間的接觸不良, 或潤滑油品質(zhì)不佳和污染嚴重而引起的。 消除辦法: ( 1) 修刮導軌, 使兩者接觸面75%, 且均勻。 ( 2) 過濾或更換潤滑油。 ( 3) 清洗潤滑油調(diào)節(jié)器。 4 油液的污染及控制油液污染導致液壓系統(tǒng)的故障主要表現(xiàn)在以下幾個方面: ( 1) 污染顆粒侵入配合間隙, 配合零件的相對運動不靈活、 靈敏度降低或動作循環(huán)錯亂。對于泵, 若污染顆粒進入葉片泵轉(zhuǎn)子槽與葉片之間,就會產(chǎn)生卡住現(xiàn)象; 若進入齒輪泵的輪齒間與端蓋間, 就會加速齒面和端面的磨損, 使容積效率隨之下降; 若進入柱賽泵的滑履與斜盤之間, 會使靜壓建立不起來。對于液壓馬達, 當污物侵入時, 也能產(chǎn)生類似泵的不良后果。對于方向閥, 當污染顆粒侵入滑閥之間隙時, 會使閥芯移動不靈活甚至卡住。對于流量閥, 當污染顆粒結(jié)集在節(jié)流口, 會使通流面積發(fā)生變化, 影響速度的穩(wěn)定性。對于壓力閥, 當污染物粘附在閥座處, 會影響閥座的密封性。而這種污染物粘附在閥座上是經(jīng)常處于變化狀態(tài), 時而存在, 時而被油液沖走, 引起無規(guī)律的間斷故障。 ( 2 ) 污染顆粒堵塞阻尼孔,使元件失靈,造成各種故障。 ( 3) 油液污染后, 油的粘度發(fā)生變化, 防銹性、 抗乳化性、 消泡性、 潤滑性等物理化學性能降低, 從而引起液壓系統(tǒng)的各種故障。總之, 油液污染是液壓設(shè)備發(fā)生各種故障的禍根。有時只需要清洗系統(tǒng)中某些元件, 故障即可消除。 5 泄 漏 5.1 泄漏原因 液壓系統(tǒng)中許多元件廣泛采用間隙密封, 而間隙密封的密封性與間隙大小( 泄漏量與間隙的立方成正) 、壓力差 ( 泄漏量與壓力差成正比) 、 封油長度 ( 泄漏量與長度成反比) 、 加工質(zhì)量及油的粘度等有關(guān)。由于運動副之間潤滑不良、 材質(zhì)選配不當及加工、 裝配、 安裝精度較差,就會導致早期磨損, 使間隙增大、 泄漏增加。其次, 液壓元件中還廣泛采用密封件密封, 其密封件的密封效果與密封件材、 密封件的表面質(zhì)量、 結(jié)構(gòu)等有關(guān)。如密封件材料低劣、 物化性不穩(wěn)定、 機械強度低、 彈性和耐磨性低等,則都因密封效果不良而泄漏; 安裝密封件的溝槽尺寸設(shè)計不合理, 尺寸精度及粗糙度差, 預壓縮量小而密封不好也會引起泄漏。另外, 接合面表面粗糙度差, 平面度不好,壓后變形以及緊固力不均; 元件泄油、 回油管路不暢;油溫過高, 油液粘度下降或選用的油液粘度過小; 系統(tǒng)壓力調(diào)得過高, 密封件預壓縮量過小; 液壓件鑄件殼體存在缺陷等都會引起泄漏增加。 5.2 減少內(nèi)泄漏及消除外泄漏的措施 ( 1) 采用間隙密封的運動副應嚴格控制其加工精度和配合間隙。 ( 2) 采用密封件密封是解決泄漏的有效手段,但如果密封過度, 雖解決了泄漏, 卻增加了摩擦阻力和功率損耗, 加速密封件磨損。 ( 3) 改進不合理的液壓系統(tǒng), 盡可能簡化液壓回路, 減少泄漏環(huán)節(jié); 改進密封裝置, 如將活塞桿處的 “ V” 型密封改用 “ Yx” 型密封圈, 不僅摩擦力小且密封可靠。 ( 4) 泄漏量與油的粘度成反比, 粘度小, 泄漏量大, 因此液壓用油應根據(jù)氣溫的不同及時更換, 可減少泄漏。 ( 5) 控制溫升是減少內(nèi)外泄漏的有效措施。壓力和流量是液壓系統(tǒng)的兩個最基本參數(shù), 這兩個不同的物理量, 在液壓系統(tǒng)中起著不同的作用, 但也存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。掌握這一基本道理, 對于正確調(diào)試和排除系統(tǒng)中所出現(xiàn)的故障是必要的。 如何清洗液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)在制造、試驗、使用和儲存中都會受到污染,鎖管機，而清洗是清除污染，使液壓油、液壓元件和管道等保持清潔的重要手段。生產(chǎn)中，液壓系統(tǒng)的清洗通常有主系統(tǒng)清洗和全系統(tǒng)清洗。全系統(tǒng)清洗是指對液壓裝置的整個回路進行清洗，在清洗前應將系統(tǒng)恢復到實際運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 清洗介質(zhì)可用液壓油，清洗時間一般為2-4小時，特殊情況下也不超過10小時，清洗效果以回路濾網(wǎng)上無雜質(zhì)為標準。 清洗時注意事項：1、一般液壓系統(tǒng)清洗時，多采用工作用的液壓油或試車油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸氣或其它液體，防止液壓元件、管路、油箱和密封件等受腐蝕； 2、清洗過程中，液壓泵運轉(zhuǎn)和清洗介質(zhì)加熱同時進行。清洗油液的溫度為（50-80）時，系統(tǒng)內(nèi)的橡膠渣是容易除掉的； 3、清洗過程中，可用非金屬錘棒敲擊油管，可連續(xù)地敲擊，也可不連續(xù)地敲擊，以利清除管路內(nèi)的附著物； 4、液壓泵間歇運轉(zhuǎn)有利于提高清洗效果，間歇時間一般為（10-30）min; 5、在清洗油路的回路上，應裝過濾器或濾網(wǎng)。剛開始清洗時，因雜質(zhì)較多，可采用80目濾網(wǎng)，清洗后期改用150目以上的濾網(wǎng)； 6、清洗時間一般為（48-60）小時，要根據(jù)系統(tǒng)的復雜程度、過濾精度要求和污染程度等因素決定； 7、為了防止外界濕氣引起銹蝕，清洗結(jié)束時，液壓泵還要連續(xù)運轉(zhuǎn)，直到溫度恢復正常為止； 8、清洗后要將回路內(nèi)的清洗油排除干凈油膜是如何建立的呢？油膜是潤滑油固有的特性，油膜的厚薄我們用粘度來表示。粘度的定義：粘度是流體的內(nèi)部阻力，潤滑油粘度即通常所說的油的厚薄。粘度大則說明油厚，粘度小則表示油薄。 因此，正確的粘度是使發(fā)動機保持正常運轉(zhuǎn)的最重要因素。油太厚，則粘度大，機油無法快速流動，車子在起 動時零部件會因暫時缺油而造成磨損。油太薄，則因潤滑不足而加速機件的磨損。粘度常用的單位是厘斯，粘度通常是以國際標準在40時數(shù)值表示的。從上面這句話可以看出粘度和溫度存在著一定的關(guān)系，我們稱之為粘溫關(guān)系。粘溫關(guān)系的含義是：機油的粘度隨著溫度的上升而減小，溫度下降后粘度增大，而且在坐標圖上呈直線變化。我們會常聽到有人說夏天用厚些的油，冬天再改換薄些的油，這聽起來很麻煩。能不能有一種粘度隨氣溫變化而變動不大的油呢？答案是有的。先引一個粘度指數(shù)的概念，我們把機油粘度隨溫度變化而改變的程度稱之為粘度指數(shù)，隨著溫度變化粘度變化大的機油其粘度指數(shù)較小，而隨溫度變化粘度變化小，則有較高的粘度指數(shù)，因此我們在選擇機油時應選擇具有高粘度指數(shù)的機油，以減小溫度變化對機油粘度造成的影響。 節(jié)流閥是通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制流體流量的閥門。將節(jié)流閥和單向閥并聯(lián)則可組合成單向節(jié)流閥。節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡易的流量控制閥，在定量泵液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥和溢流閥配合，可組成三種節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，即進油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、回油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流閥沒有流量負反饋功能，不能補償由負載變化所造成的速度不穩(wěn)定，一般僅用于負載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的場合。對節(jié)流閥的性能要求是：流量調(diào)節(jié)范圍大，流量一壓差變化平滑；內(nèi)泄漏量小，若有外泄漏油口，外泄漏量也要小；調(diào)節(jié)力矩小，動作靈敏。節(jié)流閥(throttle valve)的外形結(jié)構(gòu)與截止閥并無區(qū)別，只是它們啟閉件的形狀有所不同。節(jié)流閥的啟閉件大多為圓錐流線型，通過它改變通道截面積而達到調(diào)節(jié)流量和壓力。節(jié)流閥供在壓力降極大的情況下作降低介質(zhì)壓力之用。介質(zhì)在節(jié)流閥瓣和閥座之間流速很大，以致使這些零件表面很快損壞即所謂汽蝕現(xiàn)象。為了盡量減少汽蝕影響，閥瓣采用耐汽蝕材料（合金鋼制造）并制成頂尖角為140180的流線型圓錐體，這還能使閥瓣能有較大的開啟高度，一般不推薦在小縫隙下節(jié)流。節(jié)流閥具有以下特點：1、構(gòu)造較簡單，便于制造和維修，成本低。2、調(diào)節(jié)精度不高，不能作調(diào)節(jié)使用。3、密封面易沖蝕，不能作切斷介質(zhì)用。4、密封性較差。節(jié)流閥按通道方式可分為直通式和角式兩種；按啟閉件的形狀分，有針形、溝形和窗形三種。節(jié)流閥的安裝與維護應注意以下事項：該閥經(jīng)常需要操作，因此應安裝在易于方面便操作的位置上。安裝時要注意介質(zhì)方向與閥體所標箭頭方向保持一致。節(jié)流口堵塞原因：1、油液中的機械雜質(zhì)或因氧化析出的膠質(zhì)、瀝青、碳渣等污物堆積在節(jié)流縫隙處。2、由于油液老化或受到擠壓后產(chǎn)生帶電的極化分子，而節(jié)流縫隙的金屬表面上存在電位差，故極化分子被吸附到縫隙表面，形成牢固的邊界吸附層，吸附層厚度一般為58微米，因而影響了節(jié)流縫隙的大小。以上堆積、吸附物增長到一定厚度時，會被液流沖刷掉，隨后又重新附在閥口上。這樣周而復始，就形成了流量的脈動。3、閥口壓差較大時，因閥口溫度高，液體受擠壓的程度增強，金屬表面也更易受摩擦作用而形成電位差，因此壓差大時容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。減輕節(jié)流口堵塞的措施：1、選擇水力半徑大的薄刃節(jié)流口。2、精密過濾并定期更換油液。3、適當減小節(jié)流口前后的壓差。4、采用電位差較小的金屬材料、選用抗氧化穩(wěn)定性好的油液、減小節(jié)流口表面粗糙度。節(jié)流閥的應用由于節(jié)流閥的流量不僅取決于節(jié)流口面積的大小，還與節(jié)流口前后的壓差有關(guān)，閥的剛度小，故只適用于執(zhí)行元件負載變化很小且速度穩(wěn)定性要求不高的場合。對于執(zhí)行元件負載變化大及對速度穩(wěn)定性要求高的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，必須對節(jié)流閥進行壓力補償來保持節(jié)流閥前后壓差不變，從而達到流量穩(wěn)定動力元件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵