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柱塞泵的工作原理

柱塞泵是液壓系統(tǒng)的一個重要裝置。它依靠柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)吸油、壓油。柱塞泵具有額定壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場合，諸如液壓機(jī)、工程機(jī)械和船舶中。

柱塞泵是往復(fù)泵的一種，屬于體積泵，其柱塞靠泵軸的偏心轉(zhuǎn)動驅(qū)動，往復(fù)運(yùn)動，其吸入和排出閥都是單向閥。當(dāng)柱塞外拉時，工作室內(nèi)壓力降低，出口閥關(guān)閉，低于進(jìn)口壓力時，進(jìn)口閥打開，液體進(jìn)入；柱塞內(nèi)推時，工作室壓力升高，進(jìn)口閥關(guān)閉，高于出口壓力時，出口閥打開，液體排出。當(dāng)傳動軸帶動缸體旋轉(zhuǎn)時，斜盤將柱塞從缸體中拉出或推回，完成吸排油過程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中的油液通過配油盤分別與泵的吸、排油腔相通。變量機(jī)構(gòu)用來改變斜盤的傾角，通過調(diào)節(jié)斜盤的傾角可改變泵的排量。

柱塞泵結(jié)構(gòu)形式

柱塞泵分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩種代表性的結(jié)構(gòu)形式；由于徑向柱塞泵屬于一種新型的技術(shù)含量比較高的高效泵，隨著不斷加快，徑向柱塞泵必然會成為柱塞泵應(yīng)用領(lǐng)域的重要組成部分。

柱塞泵的維護(hù)

斜盤式軸向柱塞泵一般采用缸體轉(zhuǎn)動、端面配流的形式。缸體端面上鑲有一塊由雙金屬板與鋼配油盤組成的摩擦副，而且大多數(shù)是采用平面配流的方法，所以維修比較方便。配油盤是軸向柱塞泵的關(guān)鍵部件之一，泵工作時，一方面工作腔的高壓油把缸體推向配油盤，另一方面配油盤和缸體間的油膜壓力形成對缸體的液壓反推力使缸體背離配油盤。缸體對配油盤的設(shè)計液壓壓緊力Fn略大于配油盤對缸體的液壓反推力Ff，即Fn/Ff=1.05~1.1，使泵工作正常并保持較高的容積效率。

常見故障處理

1液壓泵輸出流量不足或不輸出油液

(1)吸入量不足。原因是吸油管路上的阻力過大或補(bǔ)油量不足。如泵的轉(zhuǎn)速過大，油箱中液面過低，進(jìn)油管漏氣，濾油器堵塞等。

(2)泄漏量過大。原因是泵的間隙過大，密封不良造成。如配油盤被金屬碎片、鐵屑等劃傷，端面漏油；變量機(jī)構(gòu)中的單向閥密封面配合不好，泵體和配油盤的支承面有砂眼或研痕等?？梢酝ㄟ^檢查泵體內(nèi)液壓油中混雜的異物判別泵被損壞的部位。

(3)傾斜盤傾角太小，泵的排量少，這需要調(diào)節(jié)變量活塞，增加斜盤傾角。

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中位時排油量不為零

變量式軸向柱塞泵的斜盤傾角為零時稱為中位，此時泵的輸出流量應(yīng)為零。但有時會出現(xiàn)中位偏離調(diào)整機(jī)構(gòu)中點(diǎn)的現(xiàn)象，在中點(diǎn)時仍有流量輸出。其原因是控制器的位置偏離、松動或損傷，需要重新調(diào)零、緊固或更換。泵的角度維持力不夠、傾斜角耳軸磨損也會產(chǎn)生這種現(xiàn)象。

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輸出流量波動

輸出流量波動與很多因素有關(guān)。對變量泵可以認(rèn)為是變量機(jī)構(gòu)的控制不佳造成，如異物進(jìn)入變量機(jī)構(gòu)，在控制活塞上劃出階痕、磨痕、傷痕等，造成控制活塞運(yùn)動不穩(wěn)定。由于放大器能量不足或零件損壞、含有彈簧的控制活塞的阻尼器效能差，都會造成控制活塞運(yùn)動不穩(wěn)定。流量不穩(wěn)定又往往伴隨著壓力波動。這類故障一般要拆開液壓泵，更換受損零部件，加大阻尼，提高彈簧剛度和控制壓力等。

4輸出壓力異常

泵的輸出壓力是由負(fù)載決定的，與輸入轉(zhuǎn)矩近似成正比。輸出壓力異常有兩種故障。

(1)輸出壓力過低

當(dāng)泵在自吸狀態(tài)下，若進(jìn)油管路漏氣或系統(tǒng)中液壓缸、單向閥、換向閥等有較大的泄漏，均會使壓力升不上去。這需要找出漏氣處，緊固、更換密封件，即可提高壓力。溢流閥有故障或調(diào)整壓力低，系統(tǒng)壓力也上不去，應(yīng)重新調(diào)整壓力或檢修溢流閥。如果液壓泵的缸體與配流盤產(chǎn)生偏差造成大量泄漏，嚴(yán)重時，缸體可能破裂，則應(yīng)重新研磨配合面或更換液壓泵。

(2)輸出壓力過高

若回路負(fù)載持續(xù)上升，泵的壓力也持續(xù)上升，當(dāng)屬正常。若負(fù)載一定，泵的壓力超過負(fù)載所需壓力值，則應(yīng)檢查泵以外的液壓元件，如方向閥、壓力閥、傳動裝置和回油管道。若最大壓力過高，應(yīng)調(diào)整溢流閥。

5振動和噪聲

振動和噪聲是同時出現(xiàn)的。它們不僅對機(jī)器的操作者造成危害，也對環(huán)境造成污染。

(1)機(jī)械振動和噪聲

如泵軸和電機(jī)軸不同心或頂死，旋轉(zhuǎn)軸的軸承、聯(lián)軸節(jié)損傷，彈性墊破損和裝配螺栓松動均會產(chǎn)生噪聲。對于高速運(yùn)轉(zhuǎn)或傳輸大能量的泵，要定期檢查，記錄各部件的振幅、頻率和噪聲。如泵的轉(zhuǎn)動頻率與壓力閥的固有頻率相同時，將會引起共振，可改變泵的轉(zhuǎn)速以消除共振。

(2)管道內(nèi)液流產(chǎn)生的噪聲

進(jìn)油管道太細(xì)、進(jìn)油濾油器通流能力過小或堵塞、進(jìn)油管吸入空氣、油液豁度過高、油面過低吸油不足和高壓管道中產(chǎn)生液擊等，均會產(chǎn)生噪聲。因此，必須正確設(shè)計油箱，正確選擇濾油器、油管和方向閥。

6液壓泵過熱

液壓泵過度發(fā)熱有兩個原因，一是機(jī)械摩擦生熱。由于運(yùn)動表面處于干摩擦或半干摩擦狀態(tài)，運(yùn)動部件相互摩擦生熱。二是液體摩擦生熱。高壓油通過各種縫隙泄漏到低壓腔，大量的液壓能損失轉(zhuǎn)為熱能。所以正確選擇運(yùn)動部件之間的間隙、油箱容積和冷卻器，可以杜絕泵的過度發(fā)熱和油溫過高的現(xiàn)象。另外，回油過濾器堵塞造成回油背壓過高，也會引起油溫過高和泵體過熱。

7漏油

柱塞泵漏油主要有以下原因：

(1)主軸油封損壞或軸有缺陷、劃痕；

(2)內(nèi)部泄漏過大，造成油封處壓力增大，而將油封損傷或沖出；

(3)泄油管過細(xì)過長，使密封處漏油；

(4)泵的外接油管松動，管接頭損傷，密封墊老化或產(chǎn)生裂紋；

(5)變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)螺栓松動，密封破損；

(6)鑄鐵泵殼有砂眼或焊接不良。

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