柱塞泵的維修之柱塞的深解析

柱塞的功能柱塞的分類柱塞故障特性

柱塞與孔的精配當(dāng)前1頁，總共53頁。柱塞的功能柱塞是柱塞泵的命名元件，柱塞泵之所以被稱為柱塞泵就是因?yàn)橹浅蓧涸鳛橐粋€組合件，包含了滑靴和柱塞體，俺叫柱塞當(dāng)前2頁，總共53頁。柱塞的工作原理我們吸油我們排油我有角度2023/3/21當(dāng)前3頁，總共53頁。柱塞我在下坡我在爬坡2023/3/21當(dāng)前4頁，總共53頁。斜軸式我們吸油我們排油我有角度2023/3/21當(dāng)前5頁，總共53頁。流量是這樣的qt=（柱塞數(shù)）x（柱塞直徑）x（柱塞行程）x（轉(zhuǎn)速）qt2023/3/21當(dāng)前6頁，總共53頁。柱塞知多少從柱塞體的尺寸來分類：大孔長柱塞大孔短柱塞小孔長柱塞小孔短柱塞2023/3/21當(dāng)前7頁，總共53頁。柱塞的分類我們認(rèn)為如果L2>3╳D3，此柱塞體為細(xì)長柱塞；如果L2<2╳D3，則此柱塞體為短粗柱塞；2╳D3<L2<3╳D3的柱塞為正常尺寸的柱塞體。

D4-D3<?D4，我們可以視為小孔柱塞，當(dāng)前8頁，總共53頁。柱塞分類這是大孔按照柱塞體的中心孔的尺寸分，分大孔柱塞和小孔柱塞（見圖示），所謂大孔和小孔指的是“柱塞體中心孔”。當(dāng)前9頁，總共53頁。柱塞分類小孔柱塞這是小孔2023/3/21當(dāng)前10頁，總共53頁。柱塞分類大孔柱塞體優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1，內(nèi)壁比較薄，重量輕。2，高速回轉(zhuǎn)的離心力比較小，在額定的轉(zhuǎn)動慣量下，使用這種柱塞的回轉(zhuǎn)半徑可以設(shè)計(jì)的比較大；3，柱塞體的熱膨脹量就比較小，柱塞外徑與缸體的配合間隙的變化受溫度的影響就比較小。缺點(diǎn)：由于柱塞體的管壁比較薄，強(qiáng)度和剛性均不好，不適用于規(guī)格較大的或壓力較高的柱塞泵。當(dāng)前11頁，總共53頁。柱塞分類小孔柱塞體優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：1，內(nèi)壁比較厚，重量比較大。2，高速回轉(zhuǎn)的離心力就大，在額定的轉(zhuǎn)動慣量下，使用這種柱塞的回轉(zhuǎn)半徑不宜設(shè)計(jì)得過大，3，柱塞體的熱膨脹量就比較大，柱塞外徑與缸體的配合間隙的變化受溫度的影響就比較大。優(yōu)點(diǎn)：由于柱塞體的管壁比較厚，強(qiáng)度和剛性均好，適用于規(guī)格較大的或耐壓等級較高的柱塞泵。當(dāng)前12頁，總共53頁。柱塞分類特殊設(shè)計(jì)柱塞之一焊接柱塞柱塞體的單位重量減小轉(zhuǎn)動慣量小，提高泵的穩(wěn)定性，焊接和中部襯環(huán)加強(qiáng)強(qiáng)度和剛性，可用于高壓泵。當(dāng)前13頁，總共53頁。柱塞分類特殊設(shè)計(jì)柱塞之二塑料填充式柱塞柱塞體的單位重量減小轉(zhuǎn)動慣量小，提高泵的穩(wěn)定性，填充了剛性好的工程塑料，提供柱塞的整體剛性，可用于高壓泵2023/3/21當(dāng)前14頁，總共53頁。柱塞分類滑靴斷面特點(diǎn)油環(huán)式滑靴柱塞油環(huán)式滑靴端面結(jié)構(gòu)簡單，加工簡單，質(zhì)量容易保證。加工成本低當(dāng)前15頁，總共53頁。柱塞分類滑靴斷面特點(diǎn)加工復(fù)雜，成本高

斷面潤滑性能好且完整迷宮式滑靴端面迷宮式滑靴柱塞當(dāng)前16頁，總共53頁。柱塞分類迷宮式滑靴常用于彈簧強(qiáng)制回程的柱塞泵，處于中位狀態(tài)的泵進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí)候，滑靴端面與斜盤（或止推盤）之間存在高速的相對運(yùn)動；這時(shí)低壓儲油環(huán)的油就會在斜盤和迷宮式滑靴端面之間形成油膜，保護(hù)柱塞滑靴的正常高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候不被磨損。當(dāng)前17頁，總共53頁。柱塞泵的工作特殊性摩擦副：三處----1，滑靴+止推面（斜盤表面）；2，柱塞體+缸體孔；3，缸體斷面+配油盤表面運(yùn)動方式：直線+自轉(zhuǎn)+公轉(zhuǎn)+滑動1，柱塞的軸向直線運(yùn)動2，滑靴的周向滑動3，柱塞滑靴的自轉(zhuǎn)運(yùn)動4，缸體的自轉(zhuǎn)與配油盤的滑動。2023/3/21當(dāng)前18頁，總共53頁。柱塞工作特殊性摩擦副：三處----1，滑靴+止推面（斜盤表面）；2，柱塞體+缸體孔；3，柱塞球頭+滑靴。運(yùn)動方式：直線+自轉(zhuǎn)+公轉(zhuǎn)+滑動1，柱塞體的軸向直線運(yùn)動2，滑靴的公轉(zhuǎn)并滑動3，柱塞滑靴的自轉(zhuǎn)運(yùn)動4，柱塞體的自轉(zhuǎn)運(yùn)動。2023/3/21當(dāng)前19頁，總共53頁。柱塞的故障特性分類1，污染造成摩擦副的故障2，潤滑不良造成摩擦副的故障3，間隙不當(dāng)造成的故障4，宏觀特性造成的故障2023/3/21當(dāng)前20頁，總共53頁。摩擦副摩擦副摩擦副柱塞的故障特征1污染2023/3/21當(dāng)前21頁，總共53頁。靜壓支承原理1，滑靴與止推面的運(yùn)動副之間；2，缸體和柱塞體之間；3，柱塞球頭與滑靴之間。上述1和2表面上的密封環(huán)槽的作用除進(jìn)行間隙式密封外，還可以改善潤滑條件、消除液壓固著和貯存污物。應(yīng)該指出，柱塞的圓柱表面與其他的端面、(包括環(huán)槽側(cè)面)交成的邊棱建議不做倒圓，因?yàn)闀?dǎo)致污物楔入而致拉毛、研損柱塞副或卡死。。柱塞的故障特征1污染當(dāng)前22頁，總共53頁。柱塞圓柱表面咬毛、拉傷甚至咬死1）液壓油混入其內(nèi)的鐵銹、鑄砂粒、磨料、切屑卡入柱塞副表面，其實(shí)這些雜質(zhì)呈粉末狀；導(dǎo)致柱塞和缸體內(nèi)表面的磨損，如果雜質(zhì)的尺寸較大的話，可能會導(dǎo)致柱塞卡死在缸體里面；（2）系統(tǒng)過濾器破損，聚集在過濾器里面的雜質(zhì)就會被混入液壓油，導(dǎo)致磨損和卡死現(xiàn)象；（3）液壓油混入水份或混入較大量的空氣，致使?jié)櫥芰Υ蟠鬁p低，柱塞在缸體里高速往復(fù)運(yùn)動時(shí)，會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致磨損或柱塞變色。柱塞的故障特征1污染當(dāng)前23頁，總共53頁。柱塞的故障特征1污染缸體柱塞內(nèi)壁雜質(zhì)顆粒2023/3/21當(dāng)前24頁，總共53頁。柱塞的故障特征2潤滑不良補(bǔ)油壓力過低殼體壓力過低吸油不暢、吸空系統(tǒng)進(jìn)氣2023/3/21當(dāng)前25頁，總共53頁。柱塞故障特征3間隙柱塞間隙過小柱塞間隙過大溫度和留缸長度匹配不好2023/3/21當(dāng)前26頁，總共53頁。柱塞副的間隙δ=D-d,δ間隙過大，會使容積效率顯著降低，損失過大并且發(fā)熱δ間隙過小，雖然容積效率高一些，但容易卡滯。柱塞故障特征3間隙當(dāng)前27頁，總共53頁。柱塞故障特征間隙柱塞加熱試驗(yàn)，溫度20-100度測量大量的柱塞取平均值做曲線柱塞的膨脹率2023/3/21當(dāng)前28頁，總共53頁。柱塞故障特征間隙選擇最佳的柱塞間隙是關(guān)鍵！！間隙過大，會使容積效率顯著降低，損失過大而發(fā)熱，導(dǎo)致總效率下降；間隙過小固然會使容積效率提高，但是發(fā)熱后的熱膨脹或雜質(zhì)會導(dǎo)致柱塞在缸體孔內(nèi)研住。必須選擇最佳的間隙，即保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又使能耗最小的?？刂浦圃炫c運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候的溫差，一般運(yùn)轉(zhuǎn)溫度為50~60℃，而制造溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度，應(yīng)為25℃，再者，柱塞與缸體的線膨脹系數(shù)不等，會使間隙變化。如果缸體孔作為包容件，線膨脹系數(shù)大于柱塞的膨脹系數(shù)，則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦副的間隙會增大。當(dāng)前29頁，總共53頁。留缸長度L0如果柱塞長度L柱塞長度應(yīng)等于柱塞的最小留缸長度L0、最小外伸長度和最大行程之和。最小留缸長度L0與泵的工作壓力PH

有關(guān)，通常有：當(dāng)PH≤20MPa時(shí)， L0=(1.5~1.8)D 4當(dāng)PH≥30MPa時(shí)， L0=(2.0~2.5)D4(式中D4為柱塞直徑）柱塞故障特征間隙2023/3/21當(dāng)前30頁，總共53頁。留缸長度L0留缸長度圖示柱塞故障特征間隙2023/3/21當(dāng)前31頁，總共53頁。柱塞副(柱塞與缸孔)的幾何精度，圓錐度和橢圓度的公差嚴(yán)格控制在柱塞副最小間隙的1／4之內(nèi)，通常為0.002~0.005mm柱塞故障特征間隙當(dāng)前32頁，總共53頁。柱塞的拉拔力和拉拔間隙柱塞的拉拔力主要來源于柱塞體的工況，例如，過緊，油粘度大，雜質(zhì)楔入等。拉拔間隙約為0.02~0.03毫米，多則無益，削弱拉拔力并拉拔沖擊大；少也無益，滑靴轉(zhuǎn)動不靈活，回程卡死。。柱塞故障特征間隙當(dāng)前33頁，總共53頁。柱塞故障特征間隙幾何尺寸的最佳配合：柱塞間隙+留缸長度+柱塞體特征環(huán)境的最佳匹配：液壓油規(guī)格+工作溫度+系統(tǒng)過濾精度2023/3/21當(dāng)前34頁，總共53頁。柱塞故障特征間隙間隙過緊

當(dāng)前35頁，總共53頁。柱塞故障特征間隙當(dāng)前36頁，總共53頁。柱塞和缸體孔摩擦副自然磨損---缸體孔變大或者柱塞體變細(xì)，造成配合間隙過大，油膜變厚保持油壓能力下降而產(chǎn)生內(nèi)泄，導(dǎo)致液壓泵無法產(chǎn)生高壓或排量下降。間隙超差的原因之一，是液壓油的清潔度不符合標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致早期磨損。原因之二，柱塞熱處理硬度未達(dá)到，或者材質(zhì)不合要求。原因之三，柱塞體圓柱表面粗糙度不夠。。柱塞故障特征間隙當(dāng)前37頁，總共53頁。間隙超差的修理方法，一般多是采取更換柱塞、缸體其中之一或二者都更換的辦法。這的確是一種迅速而有效的修理方式，但經(jīng)濟(jì)性不好，價(jià)格昂貴如果缸體孔磨損比較均勻，可以對孔進(jìn)行精鉸或研磨以擴(kuò)大孔徑，保持在形狀、位置的公差范圍內(nèi)，然后安裝間隙公差標(biāo)準(zhǔn)選取，換上圓柱外徑相應(yīng)加大的柱塞，這樣，使用起來與新?lián)Q零件的效果基本一樣。圓柱表面磨損了的柱塞滑靴不一定報(bào)廢，通過表面層的鍍鉻、鍍鎳或新近流行的低溫鍍鐵，也完全可以修復(fù)到所需的硬度、配合尺寸、精度和達(dá)到表面粗糙度的要求標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是：如果在這些磨損件的修復(fù)方面有所作為的話，可以為人類節(jié)約一筆不小的資源。柱塞故障特征間隙當(dāng)前38頁，總共53頁。柱塞故障特征宏觀特征壓力沖擊高速運(yùn)轉(zhuǎn)低排量運(yùn)轉(zhuǎn)2023/3/21當(dāng)前39頁，總共53頁。柱塞故障特征宏觀特征2023/3/21當(dāng)前40頁，總共53頁。配油盤與柱塞和斜盤的對應(yīng)位置：當(dāng)柱塞由斜盤的低位滑向斜盤的高位的時(shí)候，為柱塞腔的增壓過程，當(dāng)輸出壓力達(dá)到最大值的瞬間，柱塞應(yīng)該在最高位置上，對應(yīng)配油盤的位置，應(yīng)該是配油盤的盲點(diǎn)。在盲點(diǎn)容易產(chǎn)生困油，為了避免困油，配油盤上面需要做一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如漸變開口的油槽，俗稱眉毛孔。柱塞故障特征宏觀特征2023/3/21當(dāng)前41頁，總共53頁。

摩擦副：滑靴3的內(nèi)球面環(huán)抱著柱塞的球頭2，內(nèi)外球面之間有良好的間隙，保證任意方向轉(zhuǎn)動平滑，又有足夠的抗拉拔強(qiáng)度，見圖?；サ亩嗣嬖谛北P(搖擺)1上平面滑動，由于有潤滑，從而大大地降低了接觸應(yīng)力。123柱塞故障特征宏觀特征當(dāng)前42頁，總共53頁。柱塞的受力分析滑靴對斜盤端面h=(0.01~0.03mm)的強(qiáng)固油膜，將兩者金屬體隔開柱塞故障特征宏觀特征當(dāng)前43頁，總共53頁。柱塞損壞現(xiàn)象2023/3/21當(dāng)前44頁，總共53頁。壓力沖擊造成的損壞柱塞損壞現(xiàn)象壓力沖擊當(dāng)前45頁，總共53頁。柱塞斷掉柱塞質(zhì)量有問題吧，強(qiáng)度不好誰說的，我的腿遇見金屬雜質(zhì)了怎么呢？研住了唄，回程盤還硬拉我，再加上側(cè)向力，就斷了唄！哎！柱塞損壞現(xiàn)象間隙過小當(dāng)前46頁，總共53頁。絕對是硬質(zhì)的雜質(zhì)，混在殼體的液壓油里面，當(dāng)回程盤有松動的時(shí)候，沒有壓緊滑靴的瞬間，它進(jìn)來了，然后又出去了。柱塞損壞現(xiàn)象雜質(zhì)過多大塊雜質(zhì)當(dāng)前47頁，總共53頁。雜質(zhì)較多而且較大，堵塞了其中一個高壓潤滑孔后，此柱塞1往復(fù)運(yùn)動速度下降，高壓潤滑失去，開始與斜盤研磨，增加了殼體中的雜質(zhì)含量，同時(shí)就磨損了回程盤和球鉸的配合之球面；