柱塞泵滑靴收口工艺以及滑靴 、配油盘磨损原因分析及其改善方法PPT幻灯片课件.ppt

柱塞泵,1,柱塞组件的收口工艺,基于柱塞和滑靴联结方式的一些思考,2,1.什么是柱塞组件的收口,柱塞组件是柱塞泵(马达)的关键部件。柱塞组件由柱塞座（滑靴）和柱塞体两部分组成。收口技术就是将柱塞体和柱塞座联结的一种特殊工艺，收口技术是柱塞泵(马达)生产工艺的关键技术,也是柱塞泵(马达)生产的技术门槛。柱塞组件收口质量相当重要,它影响到整个泵(马达)的性能及寿命。由于各种原因,各型产品柱塞组件的材料、热处理和结构存在很大差异,给收口这一特殊工艺带来极大不便,每种结构的柱塞组件都要进行新的攻关,拉长了产品的研制周期,增加了生产成本。,3,2.柱塞组件的结构形式,第一种单铰式直轴式轴向柱塞泵例如CY泵、A10V系列泵等,4,第二种双铰式斜轴式轴向柱塞泵例如A2F、A7V双铰式组件常见的有两种形式:a)一头为柱塞座与柱塞杆组合,而柱塞杆的另一头又与柱塞联结在一起b)只由柱塞杆与柱塞体组成一体,5,共同点是要把一个带有凹球面的零件与另一个带有凸球面的零件通过一定的手段组合成一体。组合后,其球面轴向间隙要求极小(一般为0.010.02mm),并保证一定的偏摆角度,而且要求能沿圆周旋转灵活无紧涩现象收口后还必须进行拉脱力的检查。A2FA7V,6,3.收口工艺的技术要求,a.收口后以柱塞体自重应能在18度范围内任意方向灵活转动,因为柱塞体自重特别轻,重量仅为几克,这种灵活性比以往同样要求的大柱塞泵的要求要高得多;b.柱塞体和滑靴的轴向间隙不大于某个值(常0.02mm);c.两零件之间的拉脱力大于某个值。,7,4.收口技术的常见方法,第一种单滚轮辗压收口柱塞座夹紧在车床上的三爪或专用夹具里,用顶针顶住柱塞，滚轮装在方刀架上，沿柱塞座裙部作轴向和径向进给运动,使金属弯曲、流动产生塑性变形,逐渐将球头包在凹珠内1、卡盘2、柱塞座3、柱塞4、滚轮5、刀杆,8,第二种三滚轮收口,a.三滚轮液压半自动收口.柱塞座安装在主轴的卡盘上卡紧,通过顶针将柱塞垂直顶在柱塞座内球面内。工作时,主轴旋转,三个滚轮向下运动,作用于柱塞座裙部,边滚边挤,使柱塞座裙部金属沿柱塞球面流动,达到包容的目的。滚轮往复运动的轴线与球心、交于一点,其倾角a一般以30度为宜。a过大，收口时轴向分力太大,使金属过快地沿轴向下挤,产品腰鼓形增大,以致柱塞座与柱塞球面接触面积减小,形成较大的轴向间隙,同时因金属过快地向下流动,使裙部变形区变薄,拉脱强度降低。,9,b.三滚轮手动收口夹具组合将柱塞座紧在车床卡盘或专用夹具内,收口时零件作回转运动,收口夹具装在车床的尾架上,用手旋转收口夹具螺旋套,使三滚轮逐渐向中心收缩,从而使柱塞座裙部收压变形,达到逐渐将柱塞球头包容在柱塞座的球面内.这种收口方法与三滚轮液压半自动收口机收口原理相似,只是它不需专用设备,在普通车床上就可实现,另外它的三个滚轮不倾斜,处在同一平而内,即图示a角为0度.但因受到收口力量的限制,它主要适用于直径较小的试生产零件组合收口.,10,滑靴、柱塞的检验,11,1.滑靴的一般结构,12,滑靴常见的结构形式：a.1.密封带2.通油环b.1.外辅助支撑2.泄油槽3.密封带4.内辅助支撑5.通油孔c.1.外密封带2.环形油槽3.内密封带4.阻尼槽a为滑靴的一般结构.b中增加了内外辅助支撑，减小了接触比压，增设辅助支撑不会改变滑靴底部的压力分布情况。好处是增加了承压面积而又不增大滑靴尺寸。c采用的滑靴、斜盘缝隙阻尼与螺旋槽阻尼并联的形式，属于按静压平衡原理设计的结构.,13,2.滑靴工作原理图：,滑靴上的液压反推力=柱塞对滑靴的压紧力FN（包括液压力主摩擦力惯性力），则称为静压平衡滑靴。泵运行时，工作腔压力发生波动，引起支撑油膜的压力场变化。FN就可能因柱塞运动摩擦力的变化或斜盘倾角的变化产生变动，因此为了使滑靴的液压平衡，必须同时使得滑靴油腔中的压力也发生相对的变化方法是在工作腔到滑靴底腔的油道中设置阻尼小孔。滑靴底腔的油压力pn就为工作腔压力p与阻尼小孔压降差(pn=p-p)。所以当FN，滑靴和斜盘的油膜厚度，泄漏量，通过阻尼孔的流量和阻尼孔两端压降。因此滑靴底腔压力，反推力，滑靴达到新平衡。在滑靴副的结构参数中，滑靴油室半径d5，底面外圆半径d6尺寸以及阻尼孔直径d4和长度是滑靴副设计的关键参数.,14,3.滑靴磨损原因分析,影响滑靴副正常工作的因素有：壳体腔压力，中心弹簧压紧力,吸油口管阻力。1.不同壳体压力对滑靴副油膜的影响壳体压力增大会使滑靴的油膜厚度尤其是在吸油区时剧烈增大，在外力倾覆力矩的作用下滑靴倾覆严重。在泵实际工作中并不是每个滑靴表面都和压盘紧紧贴紧，总有滑靴瞬时不与压盘接触的场合，这样滑靴在吸油区时巨大的倾覆会撞击斜盘，发生巨大的噪声甚至异常磨损。,15,2.不同弹簧预紧力下滑靴副油膜特性弹簧预紧力越大，滑靴副油膜厚度减薄，然而滑靴倾覆程度大大降低，油膜稳定性大大增强。3.吸油口管阻力超标导致吸空由于油箱油位过低，吸油管路液阻过大等等原因，使液压泵进口压力低于规定要求造成吸空问题，从而使滑靴受力异常，滑靴被拔出、回程盘断裂；,16,结论,1.由于柱塞泵内部泄漏过大或者泄漏油管路堵塞导致回油阻力增加、壳体压力增大，致使滑靴异常磨损；2.由于旧的缸体压紧弹簧刚度降低或新换零件的累计公差导致预紧力不够，致使滑靴异常磨损；3.由于进油口吸空导致滑靴受力异常；4.其它（特殊原因）：4.1由于柱塞与转子孔粘连、卡死导致滑靴受力异常；4.2油液清洁度差导致滑靴磨损；4.3某些情况造成配流盘与缸体瞬间脱开（掀盘）导致壳体腔压力瞬时增大；,17,配油盘,18,1.配油盘的作用：使柱塞和缸孔组成的工作容腔在其容积减小时与排油腔相通，在其容积增大时和吸油腔相通；2.配油盘的辅助支撑方式：热楔支撑、静压支撑、动压支撑。3.球面配流：优点是具有很好的自位性，即使缸体相对转动，仍能保持球面的密合接触。,19,4.轴向柱塞泵的困油现象(柱塞泵噪音产生的主要原因)：a困油现象概念：液压泵的密封工作容积在吸满油之后向压油腔转移的过程中，形成一个闭死容积。如果这个闭死容积的大小发生变化，在闭死容积由大变小时，其中的油液受到挤压，压力急剧升高，使轴承受到周期性的压力冲击，且导致油液发热；在闭死容积由小变大时，又因无油液补充产生真空，引起气蚀和噪声。这种因为闭死容积大小发生变化导致压力冲击和气蚀的现象称困油现象。,液压泵的密闭工作容积在吸满油之后向压油腔转移的过程中，形成了一个闭死容积。,如果这个闭死容积的大小发生变化，,在闭死容积由大变小时，,其中的油液受到挤压，,压力急,剧升高，使轴承受到周期性的压力冲击，,而且导致油液发热；,在闭死容积由小变大时，,又因,无油液补充产生真空，,引起气蚀和噪声。,这种因闭死容积大小发生变化导致压力冲击和气蚀,的现象称为困油现象。,20,b产生原因：轴向柱塞泵中，因吸、压油配流窗口的间距缸体柱塞孔底部窗口的长度，在离开吸（压）油窗口到达压（吸）油窗口之前，柱塞底部的密闭工作容积大小会发生变化，因此存在困油现象。,21,c.改善方法：,1.纯预压和减压结构形式在配流盘上设置角度为1的遮盖区,使缸孔离开吸油腔后不马上与排油腔相接通,而是转过1角度的压缩行程,使缸孔内压力升至排油压力后,再与排油腔接通,从而避免压力冲击。同理,设置2也可以使缸体内压力预先减至吸油腔压力,然后再与吸油腔接通。该结构对于额定压力低、缸孔死容积小的泵,在额定工况下具有较好的适用性。但对于变压、变流量的泵适应性差。因为1和2是根据额定工况确定的,工况一变,就难以避免一定的压力突变。对于额定压力高、缸孔死容积大的泵来说,只靠纯预压、减压来避免压力突变是难以实现的。,1-排油区2-吸油区为了保证密封，配油盘吸排油槽的间隔角应等于或略大于缸体底部腰形孔所对应的中心角,22,2.配流盘带有节流孔的结构形式节流孔底部与排油腔(或吸油腔)相接通。它借助于柱塞在缸孔内运动以及经过节流孔向缸孔内注入(或从缸孔内泄出)部分液体所共同产生的预升压(或预减压)作用,来消除缸孔内的压力突变。这样就可以取较小的包角1和2,避免1和2过大带来的缺陷。,23,由于节流孔与排(吸)油腔相通,当缸孔内的压力与排(吸)油腔压力不等时,液体通过节流孔注入(或泄出)缸孔的流动就不会停止,而会继续进行。两者压力差别越大,流过节流孔的液体流量就越大,因而缸孔内的压力上升(或下降)的速度也快,这就使缸孔内的压力和排(吸)油腔压力很快接近.当工况发生变化后,如负载压力高于额定压力后,缸孔在接近排油腔时,两者压力差将比额定工况时大,此时由节流孔注入缸孔的流量比额定工况下在同一位置上注入缸孔的流量大,直到缸孔内的压力接近于排油腔压力,注入流量才变小,缸孔内压力上升也随之缓慢。因而,当缸孔与排油腔接通时,两者压力相差不大。节流孔结构对工况偏离额定工况的情况具有一定的适用性。,24,3.设置三角槽：包角为1的区域为升压区,在此区域内,通过三角槽流入和柱塞压缩的作用,使柱塞的工作腔离开吸油槽后并不立即与排油槽相通,利用困油现象对工作容腔中的油液进行了一定的预压缩，然后再和排油槽相通，避免压力突变。同理,包角为2的区域为预卸压区。由于三角槽是变阻尼节流,因此油液注入或流出缸孔的流量变化比较平稳,因而缸孔内的压力变化也比节流孔式的平缓,对工况变化具有较好的适应性。,25,4.配流盘带有单向阀的结构形式在配流盘上装有两个高阻尼单向阀。在从吸油腔到排油腔段,利用两个单向阀抑制低压油突然与高压油接通瞬间导致高压油从排油区进入柱塞腔形成流量倒灌及压力冲击现象。只有当柱塞腔压力油的压力与排油腔的压力相等时,打开单向阀,柱塞腔才能向排油腔排油,避免了压力正超调,进而抑制压力脉动,以减少流体运动所产生的噪声。采用该结构,噪声等级有明显的降低。,26,5.配油盘的磨损问题：a.现状b.问题分析：（三对摩擦副）配油盘和缸体的相对高速运动使油膜破坏而引起金属直接接触，产生大量的热。使缸体和配油盘之间由于过热而金属咬合或者产生了裂纹。缸体和配油盘之间压力不平衡在缸体和配油盘之间存在着半周的高压区和半周的低压区，产生压力不平衡，同时由于缸体和柱塞之间产生压力作用使缸体压向配油盘，而缸体和配油盘之间的油膜反推，想把缸体推开，当反推力大于缸体的压紧力时，则出现推盘现象，使缸体和配油盘之间的运动精度破坏而引起烧盘。,27,轴承疲劳点蚀破坏承受柱塞轴向推力的滚动轴承，由于受到重载偏心负荷的影响，使轴承产生了疲劳点蚀破坏，因而也加剧了配油盘和缸体的磨损烧伤。制造安装误差的影响。配油盘加工中要求平面度不大于0.003mm。虽采取了较严密的加工工艺,仍避免不了超差的问题。各部件的装配,虽然采用了分组装配等一系列措施,由于零件误差很小,零件的互换性较差,仍存在装配不良的问题,造成缸体和配油盘之间出现楔形间隙,使配油盘和缸体加速磨损。,28,缸体与配油盘材料。由于缸体和配油盘的材料选择不当,形成不了良好的摩擦副而加剧了磨损。（缸体配油盘材料）工作介质的污染。对于工作介质油液,若使用不佳及污染,均可导致配油盘和缸体的磨损和烧伤。油液在高温、高压下易产生氧化变质,失去了油液的性能,加速了配油盘的磨损。工作载荷的影响,29,6.改善方法：a球面配油盘采用球面配油盘,利于补偿轴向偏载引起的附加力矩对缸体产生倾复,使缸体具有良好的自位性,减少冲击和局部磨损,避免烧盘。b静压配油盘在配油盘和缸体接触面之间设有静压支承,使缸体和配油盘在静压支承面间旋转,来抵抗压力不平衡,减少配油面间的磨损。,30,c增设缓冲盲孔为减少配油间隔处的磨损可设立几个小盲孔。在缸体回转时盲孔与一个压油的柱塞缸相通使