斜盤式軸向柱塞泵典型問題分析與研究

劉 展

（安陽鋼鐵建設有限責任公司，河南 安陽 455000）

斜盤式軸向泵的整體設計相當復雜，目前國內相關生產企業均采用反求手段對其進行設計，深度思考泵的流量壓力性能與關鍵摩擦副相關指標，并對其關鍵部件的配油特性與系統技術內容進行深度分析。從實踐應用角度講，軸向柱塞泵是存在諸多典型問題的，例如它的振動、噪聲過大問題、流量壓力、壓力脈動不足問題以及流量變量調整機構失靈問題等等。在操作設備時，必須及時發現并排除這些問題。

1 斜盤式軸向柱塞泵及其結構分析

1.1 斜盤式軸向柱塞泵的基本結構組成

斜盤式軸向柱塞泵屬于容積式液壓泵中的一種，它主要依靠柱塞的往復運動改變缸孔內內腔容積的大小，進而完成包括吸油、排油的整個過程。

軸向柱塞泵具有壓力大、功率大、易于改變排量等突出優點，目前被行業領域中所廣泛應用。

1.2 軸向柱塞泵的合理應用

在一般油路中，斜盤式與斜盤式軸向柱塞泵在額定轉速或超過額定轉速使用過程中，其泵的所有進油口均需要壓力注油，此方法可令液壓泵的進油口壓力始終保持在0.2MPa～0.4MPa范圍內。即需要用一個低壓補油泵供油，保證其流量在主泵流量的120%以上。在降速使用過程中，再允許進油自吸。為了有效延長泵的使用壽命，需要定期從其油路的紊流處取出油樣進行檢驗，保持油液清潔度，這也是維護保養軸向柱塞泵的關鍵工作。

為了有效延長泵的使用壽命，必須定期在油路的紊流處取出油樣進行檢驗，保證油液的清潔度，這也是系統維護保養的重要內容。如果系統無法正常運行，則很有可能是因為控制閥閥芯已經被油污卡死，產生阻尼導致運動不暢。當每次出現故障時又無法找到故障原因，就要首先清洗控制閥和比例閥，因為一般軸向柱塞泵的損壞起源都應該歸結為柱塞滑履磨損，所以當滑履磨損到一定程度時，斜盤間的靜壓油膜就無法形成，此時滑履與斜盤之間的摩擦力會不斷增大，斜盤因此而拉傷，摩擦力也會進一步增大，導致回程盤破裂，泵內臟嚴重損毀。因此斜盤式軸向柱塞泵必須需定期更換已磨損滑履（在損壞之前），避免整泵損壞出現更大問題。

2 斜盤式軸向柱塞泵的常見典型故障問題、原因及解決排除方法研究

2.1 壓力脈動故障問題及排除方法

斜盤式軸向柱塞泵壓常見典型故障問題之一就是壓力脈動問題，具體可分以下4點展開研究。第一，柱塞泵的配油盤與缸體，或者柱塞與缸體之間出現相互磨損問題，磨損長此以往會導致柱塞泵磨損、內些或外漏問題過于嚴重，進而導致出現壓力脈動過度。

針對這一問題故障排除方法為磨平配油盤與缸體之間的接觸面，保證單缸研配。必要時則要更換柱塞，進一步緊固各個連接處螺釘，排除漏損問題。第二，對某些斜盤式軸向柱塞變量來說可能會因為變量機構偏角過小而造成流量過小，此時內泄問題會相對增大，無法實現持續對外供油。此時需要適當加大變量機構偏角角度，并逐一排除其內部漏損問題。第三，伺服活塞與變量活塞可能會存在相互活塞運動不協調問題。這種問題會偶爾出現，到嚴重時則會經常出現，即經常性脈動問題。出現這一問題的解決方法有二：如果是偶爾脈動則主要是因為油臟所造成，更換新油即可里如果是經常脈動則需要檢查配合件，看其是否存在研傷或憋勁問題，必要是需要拆除進行修研處理。第四，柱塞泵經常會出現進油管堵塞問題，如果其中阻力過大還會導致漏氣現象發生。此時必須疏通進油管，并清洗進口濾油器部分，緊固進油管段的連接螺釘。

2.2 流量不足故障問題及排除方法

由流量不足所導致的斜盤式軸向柱塞泵典型故障問題包括以下4點：首先，如果箱內油面過低、油管以及濾油器堵塞、阻力過大或漏氣等等會導致流量不足。此時必須檢查柱塞泵貯油量，如果發現油量不足則要將油加到油標規定線以上，如此可排除油管堵塞。而且定期要徹底清洗一次濾油器，并緊固連接各處螺釘，修復漏氣問題。其次，如果泵殼內預先沒有充好油液，會出現空氣殘留問題，導致流量不足。此時需要排除泵內空氣調整流量。第三，如果液壓泵中心彈簧被這段，會出現柱塞泵柱塞回程不夠或無法回程等等問題，引發缸體與配油盤之間失去其固有密封性能。此時需要更換中心彈簧。另外如果油溫過高或過低，要根據油溫溫升情況選擇合適的油液，確保泵內流量充足。

2.3 噪聲故障問題及排除方法

斜盤式軸向柱塞泵的噪聲典型故障問題由3點：其一，泵體內會殘留一定空氣，造成泵內空氣氣流噪聲，解決方法是排除泵內空氣，降低噪聲發生可能性。其二，如果油箱內部油面過低也會造成吸油管堵塞或出現阻力過大、漏氣等等問題。解決方法是按照規定加足油液部分，疏通進油管，并清洗濾油器，緊固進油段的連接螺釘位置。其三，如果柱塞泵和電動機不同心，則必須保證泵和傳動軸受徑向力。需要對泵與電動機進行重新調整，確保電動機與泵同心。

2.4 流動變量機構調整失靈故障問題及排除方法

柱塞泵控制油道上容易出現單向閥彈簧折斷問題，直接導致變量機構失靈。出現此問題時需要及時更換彈簧。

如果伺服活塞、變量活塞以及彈簧心軸卡死，很可能是因為變量頭與變量殼體磨損所導致，此時需要研配變量頭與變量殼體，研配二者圓弧配合面。當機械卡死時，需要采用研磨方法確保各個運動件始終保持靈活狀態。

3 斜盤式軸向柱塞泵典型故障問題案例分析

3.1 案例概述

某冶金液壓泵站擁有兩臺A2V型9柱塞斜軸式柱塞泵，其排量為63mL/r，轉速為1500r/min，它擁有兩臺通徑為20的電磁溢流閥，同時配備了過濾器與單向閥。根據設計計算其系統壓力脈動應該小于0.4MPa，專門用于吸收壓力脈動，其系統的工作壓力達到20MPa。

3.2 故障問題及故障分析

上述液壓泵站系統在調試過程中出現了強烈壓力震蕩故障，如果將其壓力調低至10MPa時，它的系統壓力在4MPa～16MPa范圍間大幅度脈動。

對該系統故障分析過程主要包含如下，同時提出4點方案步驟：

步驟一：利用壓力傳感器配合TD4037分析儀測取其振動信號與頻譜變換情況，求出振動頻率，其主要頻率應該維持在430Hz～450Hz之間。

步驟二：采用一臺泵工作，另一臺泵卸荷，測試泵的壓力振動情況，結論為壓力振幅應當達到±5MPa左右。

步驟三：觀測其壓力振動情況，發現壓力振動已經基本消失。

上式中n 代表泵轉速，z 代表泵柱塞數，f0代表流量脈動的一次諧波頻率，結合上述算式再進一步計算溢流閥先導閥的固有頻率為：

代入數值推算柱塞泵蓄能器的固有頻率，并綜合上述計算過程可得出以下幾點結論。

3.3 結論提出

首先可明確振動是管網共振所造成的，它還與柱塞泵的管長長度有關。其次，振動應該來源于柱塞泵的流量脈動情況。第三，管網的諧振頻率應該在430Hz～450Hz左右，且泵流量的脈動頻率應該相當于溢流閥先導閥固有頻率的兩倍以上，此時必然會導致柱塞泵產生強烈振動。第四，可能因為蓄能器的固有頻率過低，其對200Hz以上的流量脈動無法起到濾波作用，對消振影響作用也不大。結合上述故障分析及相關結論，對柱塞泵實施了頻譜分析、現場試驗、振動機理分析與計算，最終得出精確結論，即要在系統回路設置專門的消振裝置，以有效排除故障問題。

4 總結

斜盤式軸向柱塞泵的典型故障問題較多，如上文所述之外還包括了冶金液壓站的柱塞泵異常振動故障問題、單向閥所造成的液壓泵吸空故障問題等等。這些問題都導致生產不利。所以本文切實提出了幾點柱塞泵的典型故障問題、成因及故障排除對策，希望以此從綜合方面客觀科學評價柱塞泵運行狀況，延長柱塞泵的使用壽命。