柱塞泵的結(jié)構(gòu)，使用及維修方法

 

液壓泵的種類(lèi)很多，有齒輪泵、葉片泵、螺桿泵、軸向柱塞泵、徑向柱塞泵等幾大類(lèi)。

液壓系統(tǒng)的效率主要取決于液壓泵的容積效率，當(dāng)容積效率下降到72%時(shí)，就需要進(jìn)行常規(guī)維修，更換軸承和老化的密封件，要更換或修復(fù)超出配合間隙的磨擦副，使其性能得到恢復(fù)。

     現(xiàn)以直軸斜盤(pán)式柱塞泵為主，與大家分享一下它的結(jié)構(gòu)、使用及維修方法。

一、柱塞泵的結(jié)構(gòu)

     軸向柱塞泵的柱塞沿軸向圓周均勻分布地裝在缸體中，液壓油經(jīng)配油盤(pán)上的吸油口進(jìn)入液壓缸。由于斜盤(pán)與配油盤(pán)都固定不動(dòng)，當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)液壓缸回轉(zhuǎn)時(shí)，在低壓進(jìn)油與斜盤(pán)的作用下，柱塞就在液壓缸中做往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，完成吸油與壓油過(guò)程。缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞運(yùn)動(dòng)一次，完成一次吸油與壓油。斜盤(pán)式軸向柱塞泵按其結(jié)構(gòu)可分為點(diǎn)接觸式與滑履式兩種。點(diǎn)結(jié)觸式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只適用于中、低壓（壓力為6.3MPa以下），滑履式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于柱塞垢球面是通過(guò)滑履的平面與斜盤(pán)接觸，壓力分散，故可以用于中、高壓（工作壓力為21~32MPa)。

     在斜盤(pán)式軸向柱塞泵中，CY型軸向柱塞泵是較為典型的一種，額寶壓力為32MPa，額定流量有：2.5、10、25、63、80、107、120、160、250（L/min)等規(guī)格。這種柱塞泵分定量泵與變量泵兩種。目前國(guó)內(nèi)常用的有手動(dòng)變量、伺服變量、壓力補(bǔ)償變量、恒壓變量等形式。

     目前用得比較多的主要是CY14—1B型軸向柱塞泵，它采用配油盤(pán)配油，缸體旋轉(zhuǎn)的動(dòng)動(dòng)形式。在滑履與變量頭之間，配油盤(pán)與缸體之間采用了靜壓平衡結(jié)構(gòu)，因而有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、效率高、使用壽命長(zhǎng)等許多優(yōu)點(diǎn)。適用于鍛壓、冶金、礦山、般舶、運(yùn)輸、建筑等機(jī)械及其他高中壓液壓系統(tǒng)中。

二、供油形式

    直軸斜盤(pán)式柱塞泵分為壓力供油型、自吸供油型兩種。壓力供油型液壓泵大都采用有氣壓的油箱，也有液壓泵本身帶有補(bǔ)油分泵向液壓泵進(jìn)油口提供壓力油的。自吸油型液壓泵的自吸油能力很強(qiáng)，無(wú)需外力供油。

    氣壓供油的液壓油箱，在每次啟動(dòng)機(jī)器后，必須等液壓油箱達(dá)到使用氣壓后，才能操作機(jī)械。如液壓油箱的氣壓不足時(shí)就擔(dān)任機(jī)器，會(huì)對(duì)液壓泵內(nèi)的與滑鞭造成拉脫現(xiàn)象，出會(huì)造成泵體內(nèi)回程板與壓板的非正常磨損。采用補(bǔ)油泵供油的柱塞泵，使用3000h后，操作人員每日需對(duì)柱塞泵檢查1-2次，檢查液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)聲響是否正常。如發(fā)現(xiàn)液壓缸速度下降或悶車(chē)時(shí)，就應(yīng)該對(duì)補(bǔ)油泵解體檢查，檢查葉輪邊沿是否有刮傷現(xiàn)象，內(nèi)齒輪泵間隙是否過(guò)大。

    對(duì)于自吸油型柱塞泵，液壓油箱內(nèi)的油液不得低于油標(biāo)下限，要保持足夠數(shù)量的液壓油。液壓油的清潔度越高，液壓泵的使用壽命越長(zhǎng)。

三、液壓泵用軸承

   柱塞泵最重要的部件是軸承，如果軸承出現(xiàn)游隙，則不能保證液壓泵內(nèi)部三對(duì)磨擦副的正常間隙，同時(shí)也會(huì)破壞各磨擦副的靜液壓支承油膜厚度，降低柱塞泵軸承的使用壽命。據(jù)液壓泵制造廠提供的資料，軸承的平均使用壽命為10000h，超過(guò)此值就需要更換新的。

   拆卸下來(lái)的軸承，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)檢測(cè)儀器是無(wú)法檢測(cè)出軸承的游隙的，只能采用目測(cè)，如發(fā)現(xiàn)滾柱表面有劃痕或變色，就必須更換。

   在更換軸承時(shí)，應(yīng)注意原軸承的英文字母和型號(hào)，柱塞泵軸承大都采用大載荷容量軸承，最好購(gòu)買(mǎi)原廠家，原規(guī)格的產(chǎn)品，如果更換另一種品牌，應(yīng)請(qǐng)教對(duì)軸承有經(jīng)驗(yàn)的人員查表對(duì)換，目的是保持軸承的精度等級(jí)和載荷容量。

四 、三對(duì)磨擦副檢查與修復(fù)

   柱塞泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如對(duì)其結(jié)構(gòu)不太熟悉，最好不要拆裝，應(yīng)由專(zhuān)業(yè)維修人員進(jìn)行維修裝配。

 1 柱塞桿與缸體孔

   表1為柱塞泵零件的更換標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)表中所列的各種間隙超差時(shí)，可按下述方法修復(fù)：

 

柱塞桿直徑

￠16

￠20

￠25

￠30

￠35

￠40

柱塞桿與缸孔

標(biāo)準(zhǔn)間隙

0.015

0.025

0.025

0.030

0.035

0.040

極限間隙

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

柱塞桿球頭與滑靴球窩

標(biāo)準(zhǔn)間隙

0.01

0.01

0.015

0.015

0.02

0.02

極限間隙

0.3

0.3

0.3

0.35

0.35

0.35

 

   （1）缸體鑲裝銅套的，可以采用更換銅套的方法修復(fù)。首先把一組柱塞桿處徑修整到統(tǒng)一尺寸，再用1000#以上的砂紙拋光外徑。

    缸體安裝銅套的三種方法：

    （a）缸體加溫?zé)嵫b或銅套低溫冷凍擠壓，過(guò)盈裝配；（b）采有樂(lè)泰膠粘著裝配，這咱方法要求銅外套外徑表面有溝槽；（c）缸孔攻絲，銅套外徑加工螺紋，涂樂(lè)泰膠后，旋入裝配。

   （2）熔燒結(jié)合方式的缸體與銅套，修復(fù)方法如下：

   （a）采用研磨棒，手工或機(jī)械方法研磨修復(fù)缸孔；（b）采用座標(biāo)鏜床，重新鏜缸體孔；（c）采用鉸刀修復(fù)缸體孔。

   （3）采用“表面工程技術(shù)”，方法如下：

   （a）電鍍技術(shù)：在柱塞表面鍍一層硬鉻；（b）電刷鍍技術(shù)：在柱塞表面刷鍍耐磨材料；（c）熱噴涂或電弧噴涂或電噴涂：噴涂高碳馬氏體耐磨材料；（d）激光熔敷：在柱塞表面熔敷高硬度耐磨合金粉末。

   （4）缸體孔無(wú)銅套的缸體材料大都是球墨鑄鐵的，在缸體內(nèi)壁上制備非晶態(tài)薄膜或涂層。因?yàn)楦左w孔內(nèi)壁有了這種特殊物質(zhì)，所以才能組成硬—硬配對(duì)的磨擦副。如果盲目地研磨缸體孔，把缸體孔內(nèi)壁這層表面材料研掉，磨擦更加的結(jié)構(gòu)性能也就改變了。被去掉涂層的磨擦副，如果強(qiáng)行使用，就會(huì)磨擦面溫度急劇升高，柱塞桿與缸孔發(fā)生膠合。

    另外在柱塞桿表面制備一種獨(dú)特的薄膜涂層，涂層含有減磨+耐磨+潤(rùn)滑功能，這組磨擦副實(shí)際還是硬軟配對(duì)，一旦人地改變涂層，也就破壞了最佳配對(duì)材料的磨擦副，修理這些特殊的柱塞泵，就要送到專(zhuān)業(yè)修理廠。

    2 滑靴與斜盤(pán)

   滑靴與斜盤(pán)的滑動(dòng)磨擦是斜盤(pán)柱塞泵三對(duì)磨擦副中最為復(fù)雜的一對(duì)。

   表1列出柱塞桿球頭與滑靴球窩的間隙，如果柱塞與滑靴間隙超差，柱塞腔中的高壓油就會(huì)從柱塞球頭與滑靴間隙中泄出，滑靴與斜盤(pán)油膜減薄，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成靜壓支承失效，滑靴與斜盤(pán)發(fā)生金屬接觸磨擦，滑靴燒蝕脫落，柱塞球頭劃傷斜盤(pán)。柱塞桿球頭與滑靴球窩超出公差1.5倍時(shí)，必須成組更換之。

    斜盤(pán)作用一段時(shí)間后，斜盤(pán)平面會(huì)出現(xiàn)內(nèi)凹現(xiàn)象，在采用平臺(tái)研磨前，首先應(yīng)測(cè)量原始尺寸和平面硬度。研磨后，再測(cè)出研磨量是多少，如在0.18以?xún)?nèi)，對(duì)柱塞泵使用無(wú)防礙；如果超出0.2mm以上，則應(yīng)采用氮化的方法來(lái)保持原有的氮化層厚度。

 

   斜盤(pán)平面被柱塞球頭刮削出溝槽時(shí)，可采用激光熔敷合金粉末的方法進(jìn)行修復(fù)。激光熔敷技術(shù)既可保證材料的結(jié)合強(qiáng)度，又能保證補(bǔ)熔材料的硬度，且不全降低周邊組織的硬度。

   也順以采用鉻相焊條進(jìn)行手工堆焊，補(bǔ)焊過(guò)的斜盤(pán)平面需重新熱處理，最好采用氮化爐熱處理。不管采取哪種方法修復(fù)斜盤(pán)，都必須恢復(fù)原有的尺寸精度、硬度和表面粗糙度。

  3 配流盤(pán)與缸體配流面的修復(fù)

   配流盤(pán)有平面配流和球面配流兩種形式。

   球面配流的磨擦副，在缸體配流面劃痕比較淺時(shí)，通過(guò)研磨手段修復(fù)；缸體配流面溝槽較深時(shí)，應(yīng)先采用“表面工程技術(shù)”手段填平溝槽后，再進(jìn)行研磨，不可盲目研磨，，以防銅層變薄或漏油出鋼基。

   平面配流形式的磨擦副可以精度比較高的平臺(tái)上進(jìn)行研磨。

   缸體和配流盤(pán)在研磨前，應(yīng)先測(cè)量總厚度尺寸和應(yīng)當(dāng)研磨掉的尺寸，再補(bǔ)償?shù)秸{(diào)整墊上。配流盤(pán)研磨量較大時(shí)，研磨后應(yīng)重新熱處理，以確保淬硬層硬度（見(jiàn)表2）。

     表2  柱塞泵零件硬度標(biāo)準(zhǔn)

 

柱塞桿

柱塞桿球頭

斜盤(pán)表面

配流盤(pán)

推薦硬度

>HS84

>HS90

>HS90

>HS90

 

   缸體與配流盤(pán)修復(fù)后，可采用下述方法檢查配合面的泄漏情況，即在配流盤(pán)面涂上凡士林油，把泄油道堵死，涂好油配流盤(pán)平放在平臺(tái)或平板玻璃上，再把缸體放在配流盤(pán)上，在缸孔中注入柴油，要間隔注油，即一個(gè)孔注油，一個(gè)孔不注油，觀察4h以上，柱塞孔中柴油無(wú)泄露和串通，說(shuō)明缸體與配流盤(pán)研磨合格。

五、 使用注意事項(xiàng)

   柱塞泵使用壽命的長(zhǎng)短，與平時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)，液壓油的數(shù)量和質(zhì)量，油液清潔度等有關(guān)。避免油液中的顆粒對(duì)柱塞泵磨擦副造成磨損等，也是延長(zhǎng)柱塞泵壽命的有效途徑。在維修中更換零件應(yīng)盡量使用原廠生產(chǎn)的零件，這些零件有時(shí)比其它仿造的零件價(jià)格要貴，但質(zhì)量及穩(wěn)定性要好，如果購(gòu)買(mǎi)售價(jià)便宜的仿造零件，短期內(nèi)似乎是節(jié)省了費(fèi)用，但由此出帶來(lái)了隱患，也可能對(duì)柱塞泵的使用造成更大的危害。液壓泵啟動(dòng)前必須先從回油口向泵內(nèi)灌滿(mǎn)清潔的工作油，然后方可啟動(dòng)。先采用點(diǎn)動(dòng)數(shù)次，同時(shí)觀察油流方向，若油流方向正確，方可正式啟動(dòng)。啟動(dòng)后空載運(yùn)轉(zhuǎn)20~30分鐘，然后可以投入使用。