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、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

2、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

3、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

4、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，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

5、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、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

6、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

7、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

8、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，

9、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

10、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

11、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

12、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)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

13、的压力就是后停止不动并保压，恒压泵设定的压力就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

14、周期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、当负载达到或超过控制阀调定压力时，液

15、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FRS进油口 L壳体冷却润滑泄油口2143P1PpP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，一个是流量控制一个是流量控制FRFRDRDR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，

16、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

17、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)(5

18、0)，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

19、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。DRFRFR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

20、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止。DRFRPLPpP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

21、，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

22、；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

23、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。DRFRPLPpP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