轴向柱塞泵的问题分析及简介

1、 沃克船长轮舱盖液压系统 泵站 控制元件 沃克船长轮舱盖液压系统 执行元件 动力元件 沃克船长轮舱盖液压系统 舱盖在开启过程中， 其顶升油缸只能伸 出很少的行程。不 能将舱盖完全顶出， 使滚轮与舱盖轨道 同一水平直线。 对该问题的分析主要 原因为液压压力不足 排除掉舱盖的机械故障。 见下图：液压原理图 原因原因 分析分析 存在问题存在问题 泵泵 站站 液液 压压 系系 统统 原原 理理 图图 舱舱 盖盖 液液 压压 系系 统统 原原 理理 图图 液液 压压 系系 统统 故故 障障 树树 的的 建建 立立 舱盖机械故障舱盖机械故障 泵的输出压力是泵的输出压力是 否正常否正常 管路、执行机构是管路

2、、执行机构是 否正常、无泄漏否正常、无泄漏 换向阀是否正常换向阀是否正常 进、回油管旁通进、回油管旁通 阀是否关严阀是否关严 溢流阀调定是否溢流阀调定是否 正常正常 泵拆检或换新泵拆检或换新 关严或关严或 更换更换 否 否 是 是 是 是 否 拧紧联接件，更换失效密封拧紧联接件，更换失效密封 是 检查滚轮活络、舱盖的变形检查滚轮活络、舱盖的变形 否 换向阀拆检，更换密封。或更换阀换向阀拆检，更换密封。或更换阀 组组 否 调节调定弹簧仍无压力调节调定弹簧仍无压力 是 弹簧是否弯曲折断弹簧是否弯曲折断 否 是 更换更换 主阀芯卡死在打开位置主阀芯卡死在打开位置 是 否 阀盖阀盖 处漏处漏 油液是否

3、过脏油液是否过脏 是 更换更换 检查密封面几何精度检查密封面几何精度 否 更换更换 否 泵的参数泵的参数 Vg: 排量排量 n： 转速转速 DR: 额定压力额定压力 FR：压差范围：压差范围 DFR1:压力压力/流量控流量控 制（制（X口不接邮箱）口不接邮箱） u该船使用的是力士乐恒压变量该船使用的是力士乐恒压变量 泵泵 1、在确认溢流阀工作性能完好的情况下，将泵的出口阀关、在确认溢流阀工作性能完好的情况下，将泵的出口阀关 闭。启动泵。发现此时压力只有闭。启动泵。发现此时压力只有100bar。 2、该泵的额定工作压力为、该泵的额定工作压力为280bar。 3、系统所需的实际压力为、系统所需的实

4、际压力为200bar。 4、溢流阀的调定压力为、溢流阀的调定压力为251bar 故可以断定该问题的原因在于泵本身故可以断定该问题的原因在于泵本身 对对 泵泵 进进 行行 解解 体体 发发 现现 问问 题题 所所 在在 配油盘配油盘 两边密两边密 封面磨封面磨 损严重，损严重， 进出油进出油 口泄露口泄露 严重，严重， 导致泵导致泵 的压力的压力 达不到达不到 系统所系统所 需压力需压力 研磨前研磨前 研研 磨磨 后后 修修 复复 后后 调调 试试 1、车间修复后的泵回装好后，必须开启进、出油口 的阀门。 2、开启旁通阀后再运转泵，排除泵内空气，是泵腔 内充满油液，达到足够的润滑 3、如有必要，

5、可打开闷堵进行放气。 4、待泵启动正常后，关闭旁通阀，观察溢流阀压力。 对压力/流量控制阀及溢流阀进行压力的调整。 （一般溢流阀的设定压力高于恒压泵的调定压力 1MPA)? 沃克船厂轮舱盖液压系统 u液液压元件在工作过程中出现的故障可分为压元件在工作过程中出现的故障可分为 突发性和磨损性两大类。突发性和磨损性两大类。 u突突发性：例如泵的烧损、零部件的损坏、发性：例如泵的烧损、零部件的损坏、 管路的破裂等等管路的破裂等等 u磨损磨损性：密封处漏油，执行元件的工作速性：密封处漏油，执行元件的工作速 度变慢等度变慢等 u无无论是哪种故障，其不外乎是液压泵、液论是哪种故障，其不外乎是液压泵、液 压缸

6、、液压阀、管路、液压马达、滤油器压缸、液压阀、管路、液压马达、滤油器 等构成液压系统的基本元件出现故障等构成液压系统的基本元件出现故障 轴向轴向 柱塞柱塞 泵故泵故 障产障产 生原生原 因及因及 排除排除 方法方法 现象现象原因原因排除方法排除方法 流流 量量 不不 够够 箱油面过低，油管及滤油器堵塞箱油面过低，油管及滤油器堵塞 或阻力太大以及漏气等或阻力太大以及漏气等 检查贮油量，把油加至油标规定线，排检查贮油量，把油加至油标规定线，排 除油管堵塞，清洗滤油器，紧固各连接除油管堵塞，清洗滤油器，紧固各连接 处螺钉，排除漏气处螺钉，排除漏气 泵壳内预先没有充好油，留有空泵壳内预先没有充好油，留

7、有空 气气 排除泵内空气排除泵内空气 液压泵中心弹簧折断，使柱塞回液压泵中心弹簧折断，使柱塞回 程不够或不能回程，引起缸体和程不够或不能回程，引起缸体和 配油盘之间失去密封性能配油盘之间失去密封性能 更换中心弹簧更换中心弹簧 配油盘及缸体或柱塞与缸体之间配油盘及缸体或柱塞与缸体之间 磨损磨损 磨平配油盘与缸体的接触面单缸研配，磨平配油盘与缸体的接触面单缸研配， 更换柱塞更换柱塞 对于变量泵有两种可能，如为低对于变量泵有两种可能，如为低 压可能是油泵内部摩擦等原因，压可能是油泵内部摩擦等原因， 使变量机构不能达到极限位置造使变量机构不能达到极限位置造 成偏角小所致；如为高压，可能成偏角小所致；如

8、为高压，可能 是调整误差所致是调整误差所致 低压时，使变量活塞及变量头活动自如；低压时，使变量活塞及变量头活动自如； 高压时，纠正调整误差高压时，纠正调整误差 油温太高或太低油温太高或太低根据温升选用合适的油液根据温升选用合适的油液 现象现象原因原因排除方法排除方法 压压 力力 脉脉 动动 配油盘与缸体或柱塞与缸体之间配油盘与缸体或柱塞与缸体之间 磨损，内泄或外漏过大磨损，内泄或外漏过大 磨平配油盘与缸体的接触面，单缸研配，磨平配油盘与缸体的接触面，单缸研配， 更换柱塞，紧固各连接处螺钉，排除漏更换柱塞，紧固各连接处螺钉，排除漏 损损 对于变量泵可能由于变量机构对于变量泵可能由于变量机构 的偏

9、角太小，使流量过小，内泄的偏角太小，使流量过小，内泄 相对增大，因此不能连续对外供相对增大，因此不能连续对外供 油油 适当加大变量机构的偏角，排除内部漏适当加大变量机构的偏角，排除内部漏 损损 伺服活塞与变量活塞运动不协伺服活塞与变量活塞运动不协 调，出现偶尔或经常性的脉动调，出现偶尔或经常性的脉动 偶尔脉动，多因油脏，可更换新油，经偶尔脉动，多因油脏，可更换新油，经 常脉动，可能是配合件研伤或憋劲，应常脉动，可能是配合件研伤或憋劲，应 拆下修研拆下修研 进油管堵塞，阻力大及漏气进油管堵塞，阻力大及漏气疏通进油管及清洗进口滤油器，紧固进疏通进油管及清洗进口滤油器，紧固进 油管段的连接螺钉油管段

10、的连接螺钉 发发 热热 内部漏损过大内部漏损过大修研各密封配合面修研各密封配合面 运动件磨损运动件磨损修复或更换磨损件修复或更换磨损件 轴向轴向 柱塞柱塞 泵故泵故 障产障产 生原生原 因及因及 排除排除 方法方法 现象现象原因原因排除方法排除方法 漏漏 损损 轴承回转密封圈损坏轴承回转密封圈损坏检查密封圈及各密封环节，排除内漏检查密封圈及各密封环节，排除内漏 各接合处各接合处O形密封圈损坏形密封圈损坏 更换更换O形密封圈形密封圈 配油盘和缸体或柱塞与缸体之间配油盘和缸体或柱塞与缸体之间 磨损磨损(会引起回油管外漏增加，会引起回油管外漏增加， 也会引起高低腔之间内漏也会引起高低腔之间内漏) 磨

11、平接触面，配研缸体，单配往塞磨平接触面，配研缸体，单配往塞 变量活塞或伺服活塞磨损变量活塞或伺服活塞磨损严重时更换严重时更换 噪噪 声声 泵体内留有空气泵体内留有空气 排除泵内的空气排除泵内的空气 油箱油面过低，吸油管堵塞及油箱油面过低，吸油管堵塞及 阻力大，以及漏气等阻力大，以及漏气等 按规定加足油液，疏通进油管，清洗滤按规定加足油液，疏通进油管，清洗滤 油器，紧固进油段连接螺钉油器，紧固进油段连接螺钉 泵和电动机不同心，使泵和传动泵和电动机不同心，使泵和传动 轴受径向力轴受径向力 重新调整，使电动机与泵同心重新调整，使电动机与泵同心 轴向轴向 柱塞柱塞 泵故泵故 障产障产 生原生原 因及因

12、及 排除排除 方法方法 现象现象原因原因排除方法排除方法 变变 量量 机机 构构 失失 灵灵 控制油道上的单向阀弹簧折控制油道上的单向阀弹簧折 断，断， 更换弹簧更换弹簧 变量头与变量壳体磨损变量头与变量壳体磨损 配研两者的圆弧配合面配研两者的圆弧配合面 伺服活塞，变量活塞以及弹伺服活塞，变量活塞以及弹 簧心轴卡死簧心轴卡死 机械卡死时，用研磨的方法使各运机械卡死时，用研磨的方法使各运 动件灵活动件灵活 个别通油道堵死个别通油道堵死油脏时，更换新油油脏时，更换新油 泵泵 不不 能能 转转 动动 (卡死卡死) 柱塞与油缸卡死柱塞与油缸卡死(可能是油脏可能是油脏 或油温变化引起的或油温变化引起的)

13、 油脏时，更换新油，油温太低时，油脏时，更换新油，油温太低时， 更换黏度较小的机械油更换黏度较小的机械油 滑靴落脱滑靴落脱(可能是柱塞卡死，可能是柱塞卡死， 或有负载引起的或有负载引起的) 更换或重新装配滑靴更换或重新装配滑靴 柱塞球头折断柱塞球头折断(原因同上原因同上)更换零件更换零件 轴向轴向 柱塞柱塞 泵故泵故 障产障产 生原生原 因及因及 排除排除 方法方法 恒压泵一般用于这样的液压系统，开始阶段恒压泵一般用于这样的液压系统，开始阶段 要求低压快速前进，而后转为慢速靠近，最要求低压快速前进，而后转为慢速靠近，最 后停止不动并保压，恒压泵设定的压力就是后停止不动并保压，恒压泵设定的压力就

14、是 系统保压所需要的压力。系统保压所需要的压力。“系统压力由负载系统压力由负载 决定，由恒压泵加以限定决定，由恒压泵加以限定” 恒压变量泵的用途恒压变量泵的用途 泵的工作原理 柱在旋转时贴紧斜盘。 斜盘的倾斜角决定柱 的程。 z= 柱数 泵的排量泵的排量 的计算的计算 简 析 泵 的 原 理 斜盘式轴向柱塞斜盘式轴向柱塞 泵将输入轴的旋转运泵将输入轴的旋转运 动转变成柱塞的轴向动转变成柱塞的轴向 往复运动。往复运动。 在前半转动周期在前半转动周期 柱塞从缸体的柱塞孔柱塞从缸体的柱塞孔 中移除出，同时使工中移除出，同时使工 作容腔的容积增大；作容腔的容积增大； 在转动的后半周期柱在转动的后半周期

15、柱 塞进入到缸体的柱塞塞进入到缸体的柱塞 孔中，同时使工作容孔中，同时使工作容 腔的容积减小。这种腔的容积减小。这种 往复运动将液体吸入往复运动将液体吸入 再将其排除。再将其排除。 这种往复运动是由于斜盘和驱动轴轴线夹角产生的。这个角度是变化的（变量泵）。这种往复运动是由于斜盘和驱动轴轴线夹角产生的。这个角度是变化的（变量泵）。 简简 析析 泵泵 的的 原原 理理 简析简析 泵的泵的 变量变量 原理原理 1、当负载没有压力或压力未达到控制阀调定压力时，斜盘控制活 塞在平衡活塞的弹簧推动下，无杆腔油通过控制阀直接回到邮箱， 此时泵近似全排量输出。泵相当于一个定量泵。此阶段称为“定量 阶段” 2、

16、当负载达到或超过控制阀调定压力时，液压油通过控制阀进入 无杆腔，推动活塞，此时斜盘倾斜角变小（18），排量减小， 输出流量减小。流量的减小会导致泵输出压力减小。当柱塞泵压力 减小后，低于控制阀的调定压力时，会重复1中的状况。这个阶段 为“定压阶段” 此过程可简单概述为 平衡不平衡新的平衡 变变 量量 机机 构构 液液 压压 系系 统统 图图 1一平衡活塞；2一控制活塞； 3一恒压控制阀DR；4一恒流控制阀FR S进油口 L壳体冷却润滑泄油口 2 1 4 3 P1 Pp P 负载敏感负载敏感DFR1DFR1的原理，分为两部分：一个是压力控制的原理，分为两部分：一个是压力控制DRDR， 一个是流量

17、控制一个是流量控制FRFR DRDR恒压控制，即通过阀控变量油缸来保证出口压力基本恒压控制，即通过阀控变量油缸来保证出口压力基本 不变，就是压力控制阀控制变量油缸，出口压力在稳态不变，就是压力控制阀控制变量油缸，出口压力在稳态 时与压力控制阀右端的可调弹簧力相平衡，变量泵的变时与压力控制阀右端的可调弹簧力相平衡，变量泵的变 量压力量压力P PP P通过调节压力阀的弹簧设定，当系统压力没有通过调节压力阀的弹簧设定，当系统压力没有 达到调定的恒压压力时，泵排出最大流量，相当于一个达到调定的恒压压力时，泵排出最大流量，相当于一个 定量泵。当系统压力达到所调的恒压压力时，泵进入恒定量泵。当系统压力达到

18、所调的恒压压力时，泵进入恒 压工况，负载的速度进入可调阶段。速度进入可调阶段，压工况，负载的速度进入可调阶段。速度进入可调阶段， 流量即发生变化，该变化是系统要求泵输出的流量要有流量即发生变化，该变化是系统要求泵输出的流量要有 所变化的。所变化的。 例如开始阶段油缸是快速动作，泵提供最大流量例如例如开始阶段油缸是快速动作，泵提供最大流量例如 150L/min150L/min，下一个阶段系统只要求，下一个阶段系统只要求50L/min50L/min的流量就够了的流量就够了, ,这这 个时候泵输出流量相当于负载的速度要求要大。如果泵个时候泵输出流量相当于负载的速度要求要大。如果泵 不改变输出的不改变

19、输出的150L/min150L/min流量流量, ,就会出现供就会出现供(150)(150)过于求过于求(50)(50)， 根据压力流量基本公式根据压力流量基本公式, ,系统压力就会升高，在节流阀上系统压力就会升高，在节流阀上 的压力损失将增加。压力阀的弹簧被压缩，阀芯右移，的压力损失将增加。压力阀的弹簧被压缩，阀芯右移， 泵主动变量缸推动斜盘使角度减小，输出流量相对减小，泵主动变量缸推动斜盘使角度减小，输出流量相对减小， 直到泵打出去的流量正好是直到泵打出去的流量正好是50L/min50L/min。系统压力恢复到设。系统压力恢复到设 定值，下面这个恒压控制阀就回到中位初始位置，泵稳定值，下面

20、这个恒压控制阀就回到中位初始位置，泵稳 定在输出定在输出50L/min50L/min的斜盘位置上的斜盘位置上 这样变量泵的供油流量可这样变量泵的供油流量可 以适应于负载流量需求以适应于负载流量需求, ,没有流量损失。没有流量损失。 DR FR FR恒流控制，即泵的输出压力Pp随负载压力PL变化而变化， 从 而使节流阀前后的压差 P保持一个常数，根据流量压力 公式，压差不变，阀开度也不变，流量也就不变。也就使 通过节流阀的流量不受负载影响，始终保持在节流阀的设 定值 。我们假设压力控制阀暂不参与工作，即阀芯处于右 位，即液压力小于弹簧力，阀芯被弹簧压在左侧，右工作 位起作用，此时就是典型的FR控

21、制，此时流量控制阀起作 用去控制变量油缸，实现流量控制。原理如下，稳态时， 流量控制阀两端的压力差与阀的可调弹簧力相平衡，流量 阀的弹簧力较小，一般约相当于1-2MPa。可以近似认为弹 簧力保持恒定不变，也就是说阀两侧的压力差保持恒定不 变。这个压力差实际就是节流阀(泵的正上方)两端压差， 那么，节流阀压差不变，其流量就只与节流阀的阀口开度 相关，与负载压力无关，调节开度即可调流量(对应负载的 速度)。如当输出的负载流量偏离设定值，负载流量偏大， 这时通过主油路节流阀的压差就会增大，从而推动流量阀 的阀芯右移，从而斜盘角度减小，直到输出的负载流量在 节流阀上的压差重新与流量阀的弹簧力达到平衡为

22、止。 DR FR PL Pp P 在调节瞬间阀芯的位置有三种状态(在此，设压差的设定值为 K) 当 P=K阀芯中位(在中位作微小调整);当 PK，即负载 压力降低(或泵的压力升高)，阀芯右移，P控升高，泵斜盘摆角 减小；当PK即负载压力升高(或泵的压力降低)，阀芯左 移，P控降低泵斜盘摆角增大。 只要 PK阀芯就进入调节状态直至 P=K调节才完成。 由于节流阀的存在，泵压力的变化一般要滞后于负载压力的变由于节流阀的存在，泵压力的变化一般要滞后于负载压力的变 化。由于存在滞后，化。由于存在滞后， 使控制阀芯及泵斜盘首先被各自的一个力使控制阀芯及泵斜盘首先被各自的一个力 推推离离原位，随后又被各自

23、的另一个力推原位，随后又被各自的另一个力推回回原位。推离使泵斜盘原位。推离使泵斜盘 摆角增大或减小摆角增大或减小( (以适应泵内泄变化的需要以适应泵内泄变化的需要) )，泵的压力升高或，泵的压力升高或 降低；推回使泵的流量及控制阀两端的压差降低；推回使泵的流量及控制阀两端的压差 P P恢复原值。泵恢复原值。泵 的压力保持新值的压力保持新值(=(=负载压力负载压力+ + P) P)。例如，负载压力。例如，负载压力P PL L升高，升高， 先是控制阀芯离开中位左移。其结果是泵斜盘摆角增大，泵的先是控制阀芯离开中位左移。其结果是泵斜盘摆角增大，泵的 排量增大排量增大( (增加值增加值= =泵压升高而

24、增大的内泄量泵压升高而增大的内泄量) )，泵的压力，泵的压力P PP P升升 高；随后由于泵压升高。控制阀芯又将右移回到中位高；随后由于泵压升高。控制阀芯又将右移回到中位 。其结果。其结果 是泵的流量恢复原值是泵的流量恢复原值( (但泵斜盘摆角不是原值但泵斜盘摆角不是原值) )泵的压力泵的压力P PP P保保 持新值压差持新值压差P P也恢复原值。当负载压力为零时，泵压力也恢复原值。当负载压力为零时，泵压力= = P P。泵的流量降为零。泵的流量降为零 。因此，泵的压力随负载压力变化的前。因此，泵的压力随负载压力变化的前 后。泵的输出流量是相同的。后。泵的输出流量是相同的。 DR FR PL Pp P 由上可知DFR控制就是DR和FR的结合恒压恒流 各自起作用并不矛盾 恒压是系统要求的流量变化 时通过自动改变排量(恒压控制阀在自动起作用)， 以保持系统压力为恒压调定值不变。恒流是调定恒流 流量后，在负载压力发生变化情况下，通过自动改变 排量(恒流控制阀自动在起作用)，使输给系统的流量 保持为恒流调定值不变。 当泵的出口压