毕业设计（论文）-PC200-7挖掘机液压泵的结构与功能及工作原理设计.doc

前 言随着我国基本建设规模的快速发展，各类土建工程对质量、工期、工艺、安全、成本及社会效益的要求越来越高，从而有力地推动了与之相关的国内工程机械市场的快速发展。近年来，由于挖掘机的品种繁多，结构各异，与我国原有机型的差别也较大。因此在国内使用中往往带来许多问题。为此搜集了大量资料编写了对小松pc200-7挖掘机液压泵的故障分析与排除论文，希望能对读者有所帮助。论文阐述了小松pc200-7挖掘机液压泵的结构、功能及工作原理，并详细的介绍了它的故障分析与排除,挖掘机液压泵的优劣直接影响到其动力性、经济性、可靠性、振动、噪声与排放特性的好坏，因此本文就是通过对小松pc200-7挖掘机液压泵的故障排除及主要零件的研磨方法来提高这些性能。目的是通过对排除液压泵的故障来提高了挖掘机的功率。1.小松pc200-7挖掘机液压泵的结构与功能及工作原理1.1液压泵的结构与功能液压泵的结构如下图。 图1-1 液压泵的结构1 轴（前） 2. 托架 3. 壳体 4. 变量斜盘 5. 滑靴 6. 柱塞7. 缸体 8. 配流盘 9.端盖 10.轴（后） 11.壳体 结构：缸体（7）用花键固定在轴（1）上，轴（1）有前后轴承支撑。柱塞（6）端部为凹球面，滑靴（5）嵌在其中，形成一体。柱塞（6）和滑靴（5）形成一个球面轴承。斜盘（4）有平面a，滑靴（5）沿圆周滑动时，总是挤压在此平面上。斜盘（4）在圆柱面b与固定在泵体上的托架（2）间产生高压油，在滑动时形成静压轴承。柱塞（6）在缸体（7）的每个缸腔内作相应的轴向运动。缸体封住通往配流盘（8）的压力油并产生相对旋转。此表面设计成使油压平衡保持在适当水平。缸体（7）每个缸腔内的油皆通过配流盘（8）吸入和排出。功能： 液压泵是一种能量转换装置，它将从发动机传来的机械能转换为液压能，为液压系统提供一定流量的压力油，去驱动液压油缸和液压马达，是整个液压系统的动力源。1.2液压泵的工作原理液压泵的工作原理如下图所示。图1-2液压泵的工作原理1、pc-epc电磁阀 2、活塞 3、滑阀 4、6、弹簧 5、阀座 7、活塞 8、滑块 9、伺服活塞 a、b、c、d、e、f、g、j、油孔 工作原理：当执行元件负荷小，液压泵压力pp1（左泵压力）和pp2（右泵压力）低时，在pc-epc电磁阀1中，有从泵控制器传来的指令电流。指令电流x的大小，取决于作业内容（操纵操作杆）、作业方式的选择、发动机转速设定以及实际转速。指令电流x的大小可以改变活塞2的推力。活塞2的推力、液压泵压力pp1、pp2与弹簧4、6的预紧力组成推动滑阀3的全力，在平衡位置使滑阀3停止。位置不同，从pc阀输出的压力（c孔的压力）不同。依靠伺服活塞9的移动，连接在滑块8上的活塞7左右移动，活塞7向左移动时弹簧6被压缩。弹簧6被固定之后，只有弹簧4被压缩。油泵压力pp1、pp2低时，滑阀3处于靠左的位置，c孔与d孔相通由于pc阀的c孔与ls阀的e孔相连接，大径活塞一侧经jged孔与油箱相通，因此，伺服活塞9向右移动，泵的流量增大。随着伺服活塞9的移动，连接在滑块8上的活塞7向右移动，弹簧4和6伸长，弹簧力变弱，滑阀3向右移动，c孔与d孔的连接被切断。与泵的输出压力油相通的b孔与c孔接通，导致c孔压力上升，大径活塞一侧的压力上升，伺服活塞9向右移动停止，即伺服活塞的停止位置（泵的排量）取决于滑阀3的平衡位置。当负荷变大，泵输出压力高时，滑阀3向右移动，与泵的输出压力油相通的b孔与c孔接通，c孔流出的压力油经ls阀进入大径活塞一侧，伺服活塞9向左移动，泵的流量变小。随意伺服活塞9的移动，弹簧4、6被压缩，弹簧力增大，滑阀3向左移动，c孔与d孔接通，导致c孔的压力（等于大径活塞一侧的压力）下降，伺服活塞向左移 动停止。因为弹簧4与6是两段弹簧，泵的平均输出压力与伺服活塞9的位置（泵的排量）关系形成折线（如图1-3所示）。发动机功率的多模式设定：设指定电流x提供给滑阀3的力为fs，泵的平均压力值为pd，作用面积为a，滑阀3平衡时弹簧力为f1，则fspda=f1。泵流量q液压泵平均输出压力(ppl+pp2)/2图1-3液压泵输出压力与流量q的关系设f1为定值，侧伺服活塞的位置固定时泵的流量为定值，此时指电流x增大，提供给滑阀3的力f3也增大，导致pd下降。因此，泵平均输出压力（pp1+pp2）/2与q的关系是：随着x的增加，折线左移。（如图1-3所示）2.小松pc200-7挖掘机液压泵的故障诊断方法、分析及排除方法2.1液压泵的故障诊断方法液压泵的故障与诊断方法可分为“四觉”诊断法和仪器诊断法。“四觉”诊断法即利用触觉、视觉、听觉和嗅觉来初步诊断液压泵的技术状态和故障。仪器诊断法为物理测试方法。下面就详细介绍一下仪器测试诊断法：1.快速油质分析根据现场迅速检测出液压油的各项理化性能指标，判断液压泵故障是否因液压油变质引起。2.温度计通过测试液压泵液压油温度和泵壳温度之差来判断故障。如果泵壳温度高于油温5以上则可能是液压泵的机械磨损较大、机械效率太低；如温差在10以上而油质没有问题，系统压力调定没有问题，则可能是液压泵磨损严重、轴向间隙大、泄漏增加、容积效率降低。3.噪声计通过精确测试液压泵噪声来诊断故障。挖掘机液压泵的正常噪声极限值为105db，如果超过此极限值则可能是液压泵磨损太大或空气进入内部，也可能是电机与泵传动轴不同心造成。4.压力表挖掘机液压泵是恒压控制，系统压力的大小不能表征液压泵的工 况，但可通过压力表指针的摆动来判断油泵故障。如果压力表指针的偏摆超过200kpa或摆动过于迟缓，均为异常现象。5.液压系统测试仪由于挖掘机液压泵的压力在调节范围内保持恒定，因此可通过液压系统测试仪实测液压泵的流量来判断其工况。液压测试仪一般由流量计、压力表、转速表等组成，根据测试仪在管路中的接法，可分为旁通测试法和直通测试法。将测试仪用旁通法安装在油泵高压管路上，使油泵在额定转速下运转，液压油温在60左右，观察并记录测试仪在空载时的流量读数，然后用加载阀加载，使负载压力逐渐上升到系统的额定压力，观察并记录此时的流量读数。如果实测流量比空载时下降了25%，说明液压泵已有故障；如果流量读数减少了50%，则可判定液压系统的故障是由液压泵引起的，必须解体检修。 2.2液压泵的故障分析及排除方法液压泵作为液压系统的能源装置，在液压系统中占有至关重要的地位，如果液压泵出现故障，将会影响到整个液压系统的正常工作。2.2.1油泵吸不上油或无压力原因：原动机与油泵旋向不一致 排除方法：纠正原动机旋向 原因：油泵传动键脱落 排除方法：重新安装传动键 原因进出油口接反 排除方法：按说明书选用正确接法 原因：油箱内油面过低，吸入管口露出液面 排除方法:补充油液至最低油标线以上 原因：转速太低吸力不足 排除方法：提高转速达到油泵最低转速以上 原因：油粘度过高，使叶片运动不灵活 排除方法：选用推荐粘度的工作油 原因；油温过低，使油粘度过高 排除方法：加温至推荐正常工作油温 原因：吸入管道或过滤装置堵塞造成吸油不畅 排除方法：清洗管道或过滤装置，除去堵塞物，更换或过滤油箱内液压油 原因：吸入口过滤器过滤精度过高造成吸油不畅 排除方法：按照说明书正确的选用过滤器 原因：系统油液过滤精度低导致叶片在槽内卡住 排除方法：拆洗、修磨油泵内脏件，仔细重装，并更换液压油原因：小排量油泵吸力不足排除方法：向泵内注满液压油 原因：吸入管道漏气 排除方法：检查管道各连接处，并予以密封、坚固 2.2.2流量不足达不到额定值原因：转速未达到额定转速 排除方法：按说明书指定额定转速选用发电机转速 原因：系统中有泄漏排除方法：检查系统，修补泄漏点 原因：由于油泵长时间工作、振动使泵盖螺钉松动 排除方法：适当拧紧螺钉 原因：吸入管道漏气排除方法：检查各连接处，并予以密封、紧固 原因：油箱内油面过低吸油不充分 排除方法：补充油液至最低油标线以上 原因：入口滤油器堵塞 排除方法：清洗过滤器或选用通流量为油泵流量2倍以上的滤油器 原因：吸入管道堵塞或通径小 排除方法：清洗管道，选用不小于油泵入口通径的吸入管 原因：油粘度过高或过低排除方法：选用推荐粘度的工作油 原因：变量泵流量调节不当排除方法：重新调节至所需流量2.2.3压力升不上去原因：油泵不上油或流量不足排除方法：向泵内注满工作油原因：溢流阀调整压力太低或出现故障 排除方法：重新调试溢流阀压力或修复溢流阀 原因：系统中有泄漏排除方法：检查系统、修补泄漏点 原因：由于油泵长时间工作振动，使泵盖螺钉松动 排除方法：适当拧紧螺钉 原因：吸入管道漏气排除方法：检查各连接处，并予以密封、紧固 原因：吸油不充分排除方法：向泵内注满工作油原因：变量泵压力调节不当排除方法：重新调节至所需的压力2.2.4液压泵中的液压油变白、混浊、有气泡原因：液压泵连接管老化，接头松动排除方法：应更换橡胶密封件，紧固接头。原因：油箱的液压油油量不够排除方法：应添加标准的液压油至规定值。原因：吸油滤网堵塞排除方法：应更换滤网，清除异物。原因：液压油中有水混入排除方法：应更换液压油，或将原液压油作除水处理。2.2.5液压泵供油不足分析：空气侵入柱塞泵工作腔引起排量减小故障原因：挖掘机的作业环境比较恶劣，在此环境下很容易出现柱塞泵的吸油口处密封不严或吸油管破裂等现象，从而使泵吸进了空气。柱塞泵在工作中，如果柱塞工作腔内的油进了空气，那么当柱塞处于压油口位置时，柱塞将对腔内的空气和油液增压。当柱塞运动到缸体孔底部时，其底部总会存有部分剩余容积，即有部分增压的油液滞留于腔内剩余容积中。当柱塞继续运行到吸油口位置时，随着腔内容积的增大，内部油液压力降低，滞留在剩余容积中的空气随之膨胀，这样工作腔中的部分容积将被这部分空气所占据，使得柱塞泵实际吸油量减少。当进人油液中的空气达到一定量时，将会造成系统供油不足甚至出现不供油情况。再者，如果液压油不能及时流人吸油口，泵吸油口将会产生气穴，从而引起柱塞密封过早损坏以及柱塞缸壁气蚀等故障现象。为此，必须采取相应措施来减少或杜绝空气进人液压系统。排除方法：（1）确保所有进口管路的连接处无泄漏。为保证其密封良好，应拧紧所油管接头；对于柱塞泵，必须具有较严密的密封装置。（2）避免吸油软管吸扁和破裂。应尽可能控制吸油口液体的流速（对于吸油软管，其液流速度一般不应超过35m/s），防止吸油管路各点压力低于大气压而形成真空，造成橡胶软管吸扁、漏气和侵人空气。（3）控制油箱油面高度。一般情况下油箱的最低油面与吸油口的垂直距离应小于05m；若系统许可，油箱内油面的高度应高与泵的吸油口，并且使液压系统回油管的末端经常处于油面以下，这样可避免产生气泡。（4）定期检查和清洗吸油滤油器，防止吸油滤油器堵塞，否则给空气的进人创造了条件，可导致液压吸空。（5）如果油箱中存有大量气泡，应及时排除。若油液中存有相当量的空气时，可将柱塞泵出口处管接头拧松，以排出泵内空气。分析：柱塞泵本身的技术状态恶化、吸油管结构不合理或油液质量差故障原因：（1）吸油管内液流阻力较大。诸如吸油管长度较长、直径较小、转弯处太多、转弯角度太小等等，均会引起吸油阻力增大，从而造成泵流量下降、供油不足或压力上不去等现象。（2）泵内泄漏引起泵的供油量陪低。随着泵使用时间的延长（如使用时间达到5000小时，泵的容积效率将会明显下降，从而引起供油量减少。这主要是由于泵内零件各摩擦副问的密封性能下降，当摩擦副间的配合间隙超过005mm时，将会引起内泄漏增大。另外，凿岩机长期处于环境较恶劣的情况下工作，灰尘、沙粒等不时侵人油液中，当液压油的污染程度达到cf级以下时，就必须更换油液。因为在此情况下很容易造成柱塞杆与缸孔、柱塞杆球头与滑靴球窝、配流盘与缸体配流面、滑靴与斜盘等处配合面上的油膜被破坏，使金属间产生直接接触磨损，因而在其配合面处出现划痕、烧蚀和脱落等现象，这样不但使内泄漏增加，甚至还可造成泵的报废。排除方法：（1）优化吸油管结构。应尽量缩短吸油管长度，油管直径不应太小，并避免严重弯曲。一般吸油管直径应大于排油管直径，吸油滤油器的通油能力必须要大与泵的最大流量。（2）严格控制油液的污染，保证液压系统油液清洁。可采用封闭式油箱，并在油箱人口处安装具有一定精度的空气滤清器；新泵及管路在使用前必须进行严格清洗；油液在使用前必须经过过滤；采取一些措施，保证油液的初始清洁度，以保证初始油液符合系统和元件的要求。（3）作业时，油温控制在50左右比较理想，一般情况应限制在80以下。因为出现油温连续升高的现象，除环境温度高及系统压力损失大造成的之外，对泵来说，主要是由于泄漏量增大引起的，泵的容积效率下降，势必造成排油量不足。（4）采取措施保证油液清洁。应注意如下几方面：油箱内钢板表面应经过喷油处理或钢刷除锈；加工液压元件时，应清除飞边及毛刺等；管道内如采用酸洗时，应进行中和处理并冲洗干净并保证油料的清洁，加人油箱的油液要进行沉淀处理。（5）所选用油的粘度应适宜。如果油液粘度太大，则管道中的流动阻力增大，使泵吸油困难；粘度过小，又会使泄漏增加、润滑性能变差、运动部件的摩损增加等。233.小松pc200-7挖掘机液压泵主要零件研磨的方法3.1研磨时所需的材料（1）研磨剂用#400、#600和#1000研磨粉与润滑油（如机油、液压油或柴油）完全的混合，溶解后使用。研磨粉的数目越大，粉末越细。注：研磨粉与润滑油混合的同时，不能有任何的灰尘混入研磨剂（2）氧化铬把它像研磨剂一样混合并溶解于润滑油中。它的作用是能去除已附着在金属表面的研磨粉，同时它能对表面进行最好的抛光（镜面抛光）（3）贡蓝它是一种通常使用的油漆，颜色为绿色。3.2配流盘平面研磨的方法该液压泵采用的是平面配流盘，当其与缸体配合面有拉痕时，会造成泵输出的流量小、压力低，且泄漏量会增大，使挖掘机的动作变慢，作功效率底等现象，此时应在无尘车间里进行研磨修复。 研磨的方法：（1）首先，在油缸体滑动面上均匀地涂上一层薄薄的通用油漆（贡蓝）。注：贡蓝层必须既均匀又薄，涂的不能太多也不能太少，因此，必须凭借个人的经验选用最恰当的量和最好的方法来进行涂抹。（2）插入一个中央夹具，之后等涂上的贡蓝层一干燥，要迅速的将配流盘套在缸体的顶部。然后，用45公斤的力将配流盘往下压，将配流盘以90角方向前后的移动两或三次。移动两或三次之后，从缸体的滑动面上拿开配流盘。（3）把配流盘的滑动面朝上放在工作台上，检查接触面的情况，如一边有过量的接触，要用油石把过量的一边擦去。（注：当心不能擦去的太多）如没有接触的情况马上进行第4步。（4）在研磨台上进行研磨，研磨后将配流盘的平面进行彻底地清洗。 （5）将研磨台的平面上铺上一张纸，并往纸上涂一层汞蓝。在研磨台上进行配流盘平面的最后抛光。（6）最后再次将平面彻底地清洗，研磨结束。3.3缸体平面研磨的方法柱塞与缸体之间的标准间隙为25-26m。当间隙超过60m时，会加大柱塞与缸体的相互撞击，且泄漏量会增大，也会降低泵的使用寿命，容积效率将降低，此时应进行研磨。研磨的方法：（1）首先，将零件彻底地冲洗干净，对要研磨的表面上的脏点和灰尘进行清除。（2）其次，将油缸体的整个滑动面均匀的涂上一层研磨粉。与此同时，将滑板的滑动面也要涂上研磨粉（注：将阀板与定位销钉对齐，将其安装在端帽上方，并固定。）（3）将油缸体放在滑板上面，并将这两个零件摩擦两到三分钟。（注：在摩擦时，将油缸体轻轻的压在滑板上，同时在板的顶部作大的圆周运动。）（4）用一块干净的棉布将研磨粉擦掉，再将零件彻底地清洗，然后，拿一张干净的白纸，往纸的两边倒上润滑油。（注；机油、液压油都可以作为润滑油，但要非常注意的是所用的润滑油中千万不能有灰尘。）（5）再将这张纸两边倒上润滑油的纸放在两个滑动面之间，将油缸再次轻轻的压在阀板上，将油缸体在同一地位旋转到两到三分钟，以便将滑动面上的研磨粉除去。（注：油缸体只作简单的旋转，而不是作步骤3中的大的圆周运动。）（6）再次彻底清洗零件，将油倒在纸的两边，然后在纸的两边涂上一层氧化铬。（7）将这张纸放在两个滑动面之间，将油缸轻轻压在阀板上，将油缸体在同一地位旋转两到三分钟，以便将滑动面上的研磨粉除去。（注：这一程序将研磨粉除去，并将滑动面进行最后的抛光。不要持续太长时间，那样会使角度成斜面。）（8）最后再次将滑动面彻底的清洗，研磨结束。4.小松pc200-7挖掘机液压油的选用和泵维修后的安装与启动4.1液压油的选用为提高油泵性能，延长使用寿命，推荐使用抗磨液压油。要使用cf级以上的液压油，最好使用小松专用纯正液压油sae10型号的。 液压系统过滤的精度不低于25m（微米）。为防止吸入污物和杂质，在吸油口处应另置过滤精度为70150m（微米）的滤油器，其额定通流量应不低于泵流量的两倍。 液压泵正常工作油温：5080。 4.2液压泵维修后的安装与启动液压泵维修后的安装特别重要，将影响到维修后的液压泵能否正常工作，以至于液压系统的使用，所以，在液压系统的安装中应注意以下几点：（1）油泵支架座结构要牢固，刚性好，并能充分吸收振动。（2）油泵可安装成任何方向(最好水平放置)。泵和轴必须对正，同轴度应控制在0.1mm以内。特别注意的是泵轴上不得施加径向或轴向载荷，不允许刚性联接，必须通过挠性联轴节驱动。（3）吸入阻力不应太高，以防产生空蚀现象。油泵允许吸入真空度为110 mm水银柱。安装应尽量接近油箱，吸入高度不得大于500mm。 （4）注意进油口处连接法兰、接头以及整个吸油管道必须严格密封，防止漏气，否则将会引起噪声、系统振动，并使油箱内产生大量泡沫，降低泵的寿命。油泵的吸油管道通径应不小于泵入口通径。（5）油箱应设有隔板，用来分隔回油带来的气泡与脏物。回油管应伸到油面以下(不得直接和泵的入口连接)，防止回油飞溅引起气泡。 泄油口应单独配管，泄油阻力不得大于0.03mpa。液压泵维修后的启动：油泵启动前，应检查进、出油口，切勿搞错方向，泵旋转方向应与标牌指示方向一致(订货时未注明旋向者，一律按顺时针旋向)。初次启动应向泵里注满油，并用手转动联轴器，旋转力量应均匀、灵活。本泵安装就绪后，先转动联轴器，检查是否灵活。启动时，应尽量在无负荷工况下经点动运转正常后再正式启动。由于泵装配后或长时间停运转再启动，会产生吸空现象，故应在排油口安装放气阀，或松动出口法兰、接头，以便放出空气。总结与展望本次毕业论文主要以小松pc200-7挖掘机液压泵为骨架系统而简明地介绍现液压泵的结构、功能和工作原理以及常见的故障分析与排除；主要零件研磨的方法；液压泵的磨削以及提高斜盘角度来改变发动机的肺活量。通过对液压泵的结构形式、材料和工艺的认识改变磨削液压泵，保证泵从动件之间有足够高的抗摩擦能力抗接触疲劳的能力，提高挖掘机的有效功率。液压泵的优劣直接影响到其动力性、经济性、可靠性、振动、噪声与排放特性的好坏，因此本文就是通过对小松pc200-7挖掘机液压泵的故障排除及主要零件的研磨来提高这些性能。这次毕业设计是大学中的一次重要设计也是对自己所学知识的综合考验，通过这次毕业设计使我学到了许多许多的知识，使我对液压泵有了更深一部的认识、了解，这次毕业设计涉及到了大学所学的重要知识，在设计过程中我一边设计一边回顾所学的知识还收集了许多新的资料综合起来最终得以完成。随着我国基本建设规模的快速发展，各类土建工程对质量、工期、工艺、安全、成本及社会效益的要求越来越高，从而有力地推动