液压系统的效率主要取决于液压泵的容积效率,当容积效率下降到72%时,就需要进行常规维修,更换轴承和老化的密封件,要更换或修复超出配合间隙的磨擦副,使其性能得到恢复。
1、液压泵的供油形式
直轴斜盘式柱塞泵分为压力供油型的自吸油型两种。压力供油型液压泵大都采用有气压的油箱,也有液压泵本身带有补油分泵向液压泵进油口提供压力油的。自吸油型液压泵的自吸油能力很强,无需外力供油。
气压供油的液压油箱,在每次启动机器后,必须等液压渍箱达到使用气压后,才能操作机械。如液压油箱的气压不足时就担任机器,会对液压泵内的与滑鞭造成拉脱现象,出会造成泵体内回程板与压板的非正常磨损。采用补油泵供油的柱塞泵,使用3000h后,操作人员每日需对柱塞泵检查1-2次,检查液压泵运转声响是否正常。如发现液压缸速度下降或闷车时,就应该对补油泵解体检查,检查叶轮边沿是否有刮伤现象,内齿轮泵间隙是否过大。
对于自吸油型柱塞泵,液压油箱内的油液不得低于油标下限,要保持足够数量的液压油。液压油的清洁度越高,液压泵的使用寿命越长。
2、液压泵用轴承
柱塞泵最重要的部件是轴承,如果轴承出现游隙,则不能保证液压泵内部三对磨擦副的正常间隙,同时也会破坏各磨擦副的静液压支承油膜厚度,降低柱塞泵轴承的使用寿命。据液压泵制造厂提供的资料,轴承的平均使用寿命为10000h,超过此值就需要更换新口。
拆卸下来的轴承,没有专业检测仪器是无法检测出轴承的游隙的,只能采用目测,如发现滚柱表面有划痕或变色,就必须更换。
在更换轴承时,应注意原轴承的英文字母和型号,柱塞泵轴承大都采用大载荷容量轴承,购买原厂家,原规格的产品,如果更换另一种品牌,应请教对轴承有经验的人员查表对换,目的是保持轴承的精度等级和载荷容量。
3、三对磨擦副检查与修复
3.1、柱塞杆与缸体孔
柱塞泵零件的更换标准,当表中所列的各种间隙超差时,可按下述方法修复:
(1)缸体镶装铜套的,可以采用更换铜套的方法修复。首先把一组柱塞杆处径修整到统一尺寸,再用1000#以上的砂纸抛光外径。
缸体安装铜套的三种方法:
(a)缸体加温热装或铜套低温冷冻挤压,过盈装配;(b)采有乐泰胶粘着装配,这咱方法要求铜外套外径表面有沟槽;(c)缸孔攻丝,铜套外径加工螺纹,涂乐泰胶后,旋入装配。
(2)熔烧结合方式的缸体与铜套,修复方法如下:
(a)采用研磨棒,手工或机械方法研磨修复缸孔;(b)采用座标镗床,重新镗缸体孔;(c)采用铰刀修复缸体孔。
(3)采用“表面工程技术”,方法如下:
(a)电镀技术:在柱塞表面镀一层硬铬;(b)电刷镀技术:在柱塞表面刷镀耐磨材料;(c)热喷涂或电弧喷涂或电喷涂:喷涂高碳马氏体耐磨材料;(d)激光熔敷:在柱塞表面熔敷高硬度耐磨合金粉末。
(4)缸体孔无铜套的缸体材料大都是球墨铸铁的,在缸体内壁上制备非晶态薄膜或涂层。因为缸体孔内壁有了这种特殊物质,所以才能组成硬—硬配对的磨擦副。如果盲目地研磨缸体孔,把缸体孔内壁这层表面材料研掉,磨擦更加的结构性能也就改变了。被去掉涂层的磨擦副,如果强行使用,就会磨擦面温度急剧升高,柱塞杆与缸孔发生胶合。
另外在柱塞杆表面制备一种独特的薄膜涂层,涂层含有减磨+耐磨+润滑功能,这组磨擦副实际还是硬-软配对,一旦人地改变涂层,也就破坏了配对材料的磨擦副,修理这些特殊的柱塞泵,就要送到专业修理厂。
3.2、滑靴与斜盘
滑靴与斜盘的滑动磨擦是斜盘柱塞泵三对磨擦副中最为复杂的一对。
表1列出柱塞杆球头与滑靴球窝的间隙(参见图2),如果柱塞与滑靴间隙超差,柱塞腔中的高压油就会从柱塞球头与滑靴间隙中泄出,滑靴与斜盘油膜减薄,严重时会造成静压支承失效,滑靴与斜盘发生金属接触磨擦,滑靴烧蚀脱落,柱塞球头划伤斜盘。柱塞杆球头与滑靴球窝超出公差1.5倍时,必须成组更换之。 柱塞杆与缸孔柱塞杆直径φ16φ20φ25φ30φ35φ40标准间隙0.0150.0250.0250.0300.0350.040极限间隙0.0400.0500.0600.0700.0800.090柱塞杆球头与滑靴球窝标准间隙0.0100.0100.0150.0150.0200.020极限间隙0.300.300.300.350.350.35 斜盘作用一段时间后,斜盘平面会出现内凹现象,在采用平台研磨前,首先应测量原始尺寸和平面硬度。研磨后,再测出研磨量是多少,如在0.18以内,对柱塞泵使用无防碍;如果超出0.2mm以上,则应采用氮化的方法来保持原有的氮化层厚度。
斜盘平面被柱塞球头刮削出沟槽时,可采用激光熔敷合金粉末的方法进行修复。激光熔敷技术既可保证材料的结合强度,又能保证补熔材料的硬度,且不全降低周边组织的硬度。
也顺以采用铬相焊条进行手工堆焊,补焊过的斜盘平面需重新热处理,采用氮化炉热处理。不管采取哪种方法修复斜盘,都必须恢复原有的尺寸精度、硬度和表面粗糙度。
3.3、配流盘与缸体配流面的修复
配流盘有平面配流和球面配流两种形式。
球面配流的磨擦副,在缸体配流面划痕比较浅时,通过研磨手段修复;缸体配流面沟槽较深时,应先采用“表面工程技术”手段填平沟槽后,再进行研磨,不可盲目研磨,,以防铜层变薄或漏油出钢基。
平面配流形式的磨擦副可以精度比较高的平台上进行研磨。
缸体和配流盘在研磨前,应先测量总厚度尺寸和应当研磨掉的尺寸,再补偿到调整垫上。配流盘研磨量较大时,研磨后应重新热处理,以确保淬硬层硬度。
柱塞泵零件硬度标准
柱塞杆推荐硬件HS84柱塞杆球头推荐硬度>HS90斜盘表面推荐硬度>HS90配流盘推荐硬度>HS90
缸体与配流盘修复后,可采用下述方法检查配合面的泄漏情况,即在配流盘面涂上凡士林油,把泄油道堵死,涂好油配流盘平放在平台或平板玻璃上,再把缸体放在配流盘上,在缸孔中注入柴油,要间隔注油,即一个孔注油,一个孔不注油,观察4h以上,柱塞孔中柴油无泄露和串通,说明缸体与配流盘研磨合格。
4、结语
柱塞泵使用寿命的长短,与平时的维护保养,液压油的数量和质量,油液清洁度等有关。避免油液中的颗粒对柱塞泵磨擦副造成磨损等,也是延长柱塞泵寿命的有效途径。
在维修中更换零件应尽量使用原厂生产的零件,这些零件有时比其它仿造的零件价格要贵,但质量及稳定性要好,如果购买售价便宜的仿造零件,短期内似乎是节省了费用,但由此出带来了隐患,也可能对柱塞泵的使用造成更大的危害。
柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种代表性的结构形式;由于径向柱塞泵属于一种新型的技术含量比较高的高效泵,随着国产化的不断加快,径向柱塞泵必然会成为柱塞泵应用领域的重要组成部分.
柱塞泵已经有好几十年的历史,它的流行取决于两个主要原因:
1、它们不需要外部的能源——流水的力为它们提供了所需的能量。
2、它们的装置极其简单,只有两个运动的部件。
柱塞泵的基本原理很简单。这种泵使用相对较大的运动水体的动量来将相对较小体积的水抽向高处。
要使用柱塞泵,必须有水源位于水泵的上方。例如,在山腰上要有一个池塘,这样就可以在池塘下面安装水泵。用水管将水从池塘引向水泵。水泵有一个阀门,这个阀门让水通过水管并将水流加速。
1、当水达到了速度时,阀门关闭。
2、 阀门关闭后,流动的水由于惯性在泵内产生了巨大的压力。
3、 压力打开了第二个阀门。
4、高压水流过第二个阀门,流向输水管道(这条管道通常有一个气室,以便在水冲进来时容纳尽可能多的高压水)。
5、 这时泵内的压力下降。个阀门再次打开以允许水流动并再次积累动量。而第二个阀门关闭。
6、 如此循环往复。
输水管能将水抬升至高于泵和水源的位置。例如,如果泵在池塘下3米处,那么输水管的出口可以在泵上30米.柱塞泵有一个很大的缺点,它浪费了大量的水。通常,在这类水泵消耗的水中,实际上只有大约10%顺着输水管流了上去。剩下的水都在积累动量时流出了水泵。
柱塞泵并没有什么神奇之处。我们可以用另一种设计方式来实现同样的功能:
1、从池塘流下的水驱动一个水车。
2、 水车连接着一个普通的轴传动式水泵(或者往复泵、离心泵等等)。
3、 由这台水泵将水抽上高处。
这种设计有更多运动部件,但是它能够实现同样的功能,并且能够很容易的放大或缩小到任意尺寸。可见人们从很久以前就有利用流水能量的想法了!
轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件,加工时可以达到很高的精度配合,因此容积效率高,运转平稳,流量均匀性好,噪声低,工作压力高等优点,但对液压油的污染较敏感,结构较复杂,造价较高。
MCY14-1B:定量柱塞泵
SCY14-1B:手动变量柱塞泵
YCY14-1B:压力变量柱塞泵
BCY14-1B:电液控制柱塞泵
PCY14-1B:恒压变量柱塞泵
柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件:柱塞(plunger)+柱塞套(barrel)构成柱塞偶件(plunger and barrel assembly)、出油阀(delivery valve)和出油阀座(delivery valve seat)构成出油阀偶件(delivery valve assembly
柱塞和柱塞套是一对精密偶件,经配对研磨后不能互换,要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性,其径向间隙为0.002~0.003mm
柱塞头部圆柱面上切有斜槽,并通过径向孔、轴向孔与顶部相通,其目的是改变循环供油量;柱塞套上制有进、回油孔,均与泵上体内低压油腔相通,柱塞套装入泵上体后,应用定位螺钉定位。
柱塞头部斜槽的位置不同,改变供油量的方法也不同。
出油阀和出油阀座也是一对精密偶件,配对研磨后不能互换,其配合间隙为0.01mm 。
出油阀是一个单向阀,在弹簧压力作用下,阀上部圆锥面与阀座严密配合,其作用是在停供时,将高压油管与柱塞上端空腔隔绝,防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。
出油阀的下部呈十字断面,既能导向,又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小的圆柱面,称为减压环带,其作用是在供油终了时,使高压油管内的油压迅速下降,避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大,压力迅速减小,停喷迅速。
工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下,迫使柱塞作上、下往复运动,从而完成泵油任务,泵油过程可分为以下三个阶段。
进油过程
当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧力的作用下,柱塞向下运动,柱塞上部空间(称为泵油室)产生真空度,当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后,充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室,柱塞运动到下止点,进油结束。
供油过程
当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时,柱塞弹簧被压缩,柱塞向上运动,燃油受压,一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时,由于柱塞和套筒的配合间隙很小(0.0015-0.0025mm)使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔,柱塞继续上升,泵油室内的油压迅速升高,泵油压力>出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时,推开出油阀,高压柴油经出油阀进入高压油管,通过喷油器喷入燃烧室。
回油过程
柱塞向上供油,当上行到柱塞上的斜槽(停供边)与套筒上的回油孔相通时,泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通,油压骤然下降,出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭,停止供油。此后柱塞还要上行,当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧的作用下,柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。
结论:通过上述讨论,得出下列结论
① 柱塞往复运动总行程L是不变的,由凸轮的升程决定。
② 柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。
③ 供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。
④ 转动柱塞可改变供油终了时刻,从而改变供油量。
3. 国产系列柱塞式喷油泵
国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号等系列。系列化是根据柴油机单缸功率范围对供油量的要求不同,以柱塞行程,泵缸中心距和结构型式为基础,再分别配以不同尺寸的柱塞直径,组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵,以满足各种柴油机的需要。
国产系列喷油泵的工作原理和结构型式基本相同,以A型泵为例介绍柱塞式喷油泵的构造和工作原理。柱塞泵由四大部分组成:分泵、油量调节机构、传动机构和泵体
国产智能柱塞泵为微处理器智能控制,液晶屏显示,可与电脑进行通讯,具有工作压力稳定、脉动小、操作方便等特点。广泛用于生化、医药、化工、环保等行业,满足以上行业需要连续恒压、恒流输送液体的要求。