VICKERS威格士變量柱塞泵工作原理
VICKERS威格士變量柱塞泵工作原理
VICKERS威格士柱塞泵是液壓系統(tǒng)的一個重要裝置。它依靠柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)吸油、壓油。柱塞泵具有額定壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場合，諸如液壓機(jī)、工程機(jī)械和船舶中。
柱塞泵是往復(fù)泵的一種，屬于體積泵，其柱塞靠泵軸的偏心轉(zhuǎn)動驅(qū)動，往復(fù)運(yùn)動，其吸入和排出閥都是單向閥。當(dāng)柱塞外拉時，工作室內(nèi)壓力降低，出口閥關(guān)閉，低于進(jìn)口壓力時，進(jìn)口閥打開，液體進(jìn)入；柱塞內(nèi)推時，工作室壓力升高，進(jìn)口閥關(guān)閉，高于出口壓力時，出口閥打開，液體排出。當(dāng)傳動軸帶動缸體旋轉(zhuǎn)時，斜盤將柱塞從缸體中拉出或推回，完成吸排油過程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中的油液通過配油盤分別與泵的吸、排油腔相通。變量機(jī)構(gòu)用來改變斜盤的傾角，通過調(diào)節(jié)斜盤的傾角可改變泵的排量。
VICKERS威格士變量柱塞泵
概述
柱塞泵柱塞往復(fù)運(yùn)動總行程L是不變的，由凸輪的升程決定。柱塞每循環(huán)的供油量大小取決于供油行程,供油行程不受凸輪軸控制是可變的。供油開始時刻不隨供油行程的變化而變化。轉(zhuǎn)動柱塞可改變供油終了時刻，從而改變供油量。柱塞泵工作時，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運(yùn)動，從而完成泵油任務(wù)，泵油過程可分為以下三個階段。
進(jìn)油過程
當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過去后，在彈簧力的作用下，柱塞向下運(yùn)動，柱塞上部空間（稱為泵油室）產(chǎn)生真空度，當(dāng)柱塞上端面把柱塞套上的進(jìn)油孔打開后，充滿在油泵上體油道內(nèi)的柴油經(jīng)油孔進(jìn)入泵油室，柱塞運(yùn)動到下止點(diǎn)，進(jìn)油結(jié)束。
供油過程
當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)到凸輪的凸起部分頂起滾輪體時，柱塞彈簧被壓縮，柱塞向上運(yùn)動，燃油受壓，一部分燃油經(jīng)油孔流回噴油泵上體油腔。當(dāng)柱塞頂面遮住套筒上進(jìn)油孔的上緣時，由于柱塞和套筒的配合間隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞頂部的泵油室成為一個密封油腔，柱塞繼續(xù)上升，泵油室內(nèi)的油壓迅速升高，泵油壓力>出油閥彈簧力+高壓油管剩余壓力時，推開出油閥，高壓柴油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油管，通過噴油器噴入燃燒室。
回油過程
柱塞向上供油，當(dāng)上行到柱塞上的斜槽（停供邊）與套筒上的回油孔相通時，泵油室低壓油路便與柱塞頭部的中孔和徑向孔及斜槽溝通，油壓驟然下降，出油閥在彈簧力的作用下迅速關(guān)閉，停止供油。此后柱塞還要上行，當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過去后，在彈簧的作用下，柱塞又下行。此時便開始了下一個循環(huán)。
VICKERS威格士變量柱塞泵柱塞泵以一個柱塞為原理介紹，一個柱塞泵上有兩個單向閥，并且方向相反，柱塞向一個方向運(yùn)動時缸內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，這時一個單向閥打開液體被吸入缸內(nèi)，柱塞向另一個方向運(yùn)動時，將液體壓縮后另一個單向閥被打開，被吸入缸內(nèi)的液體被排出。這種工作方式連續(xù)運(yùn)動后就形成了連續(xù)供油 。
2結(jié)構(gòu)形式
柱塞泵分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩種代表性的結(jié)構(gòu)形式；由于徑向柱塞泵屬于一種新型的技術(shù)含量比較高的泵，隨著不斷加快，徑向柱塞泵必然會成為柱塞泵應(yīng)用領(lǐng)域的重要組成部分．
3VICKERS變量柱塞泵維護(hù)
斜盤式軸向柱塞泵一般采用缸體轉(zhuǎn)動、端面配流的形式。缸體端面上鑲有一塊由雙金屬板與鋼配油盤組成的摩擦副，而且大多數(shù)是采用平面配流的方法，所以維修比較方便。配油盤是軸向柱塞泵的關(guān)鍵部件之一，泵工作時，一方面工作腔的高壓油把缸體推向配油盤，另一方面配油盤和缸體間的油膜壓力形成對缸體的液壓反推力使缸體背離配油盤。缸體對配油盤的設(shè)計(jì)液壓壓緊力Fn略大于配油盤對缸體的液壓反推力Ff，即Fn/Ff=1.05~1.1，使泵工作正常并保持較高的容積效率。
(1)檢查柱塞有無傷痕和銹蝕現(xiàn)象，必要時應(yīng)更換新品。
(2)檢查柱塞副配合情況。將柱塞端頭插人柱塞套內(nèi)，傾斜約60°，若柱塞能在自身作用下緩慢地下滑為配合良好。
(3)檢查柱塞副的密封性。用手握住柱塞套，兩個手指堵住柱塞頂端和側(cè)面的進(jìn)油口。用另一只手拉出柱塞，感到有較大的吸力，放松柱塞立即縮回原位，表明柱塞副密封良好，否則應(yīng)更換柱塞副。
(4)檢查出油閥副減壓環(huán)帶是否磨損有臺階或傷痕現(xiàn)象，必要時應(yīng)予以更換。
(5)檢查出油閥副的配合情況。用手指堵住出油閥下孔，用另一手指將出油閥輕輕向下壓，當(dāng)手指離開出油閥上端時，它能自動彈回原位，表明出油閥副密封良好，否則應(yīng)更換出油閥副。
(6)檢查挺柱。噴油泵體和挺柱之間的標(biāo)準(zhǔn)間隙為0～0.03mm，如超過0.2mm ，則應(yīng)更換零件。
(7)檢查柱塞凸緣和控制套的凹槽之間的間隙，應(yīng)為0.02～0.08mm，如超過0.12mm，必須更換控制套。
VICKERS變量柱塞泵故障處理
液壓泵流量問題
(1)吸入量不足。原因是吸油管路上的阻力過大或補(bǔ)油量不足。如泵的轉(zhuǎn)速過大，油箱中液面過低，進(jìn)油管漏氣，濾油器堵塞等。
(2)泄漏量過大。原因是泵的間隙過大，密封不良造成。如配油盤被金屬碎片、鐵屑等劃傷，端面漏油；變量機(jī)構(gòu)中的單向閥密封面配合不好，泵體和配油盤的支承面有砂眼或研痕等。可以通過檢查泵體內(nèi)液壓油中混雜的異物判別泵被損壞的部位。
(3)傾斜盤傾角太小，泵的排量少，這需要調(diào)節(jié)變量活塞，增加斜盤傾角。
中位時排油量不為零
變量式軸向柱塞泵的斜盤傾角為零時稱為中位，此時泵的輸出流量應(yīng)為零。但有時會出現(xiàn)中位偏離調(diào)整機(jī)構(gòu)中點(diǎn)的現(xiàn)象，在中點(diǎn)時仍有流量輸出。其原因是控制器的位置偏離、松動或損傷，需要重新調(diào)零、緊固或更換。泵的角度維持力不夠、傾斜角耳軸磨損也會產(chǎn)生這種現(xiàn)象。
輸出流量波動
輸出流量波動與很多因素有關(guān)。對變量泵可以認(rèn)為是變量機(jī)構(gòu)的控制不佳造成，如異物進(jìn)入變量機(jī)構(gòu)，在控制活塞上劃出階痕、磨痕、傷痕等，造成控制活塞運(yùn)動不穩(wěn)定。由于放大器能量不足或零件損壞、含有彈簧的控制活塞的阻尼器效能差，都會造成控制活塞運(yùn)動不穩(wěn)定。流量不穩(wěn)定又往往伴隨著壓力波動。這類故障一般要拆開液壓泵，更換受損零部件，加大阻尼，提高彈簧剛度和控制壓力等。
輸出壓力異常
泵的輸出壓力是由負(fù)載決定的，與輸入轉(zhuǎn)矩近似成正比。輸出壓力異常有兩種故障。
(1)輸出壓力過低
當(dāng)泵在自吸狀態(tài)下，若進(jìn)油管路漏氣或系統(tǒng)中液壓缸、單向閥、換向閥等有較大的泄漏，均會使壓力升不上去。這需要找出漏氣處，緊固、更換密封件，即可提高壓力。溢流閥有故障或調(diào)整壓力低，系統(tǒng)壓力也上不去，應(yīng)重新調(diào)整壓力或檢修溢流閥。如果液壓泵的缸體與配流盤產(chǎn)生偏差造成大量泄漏，嚴(yán)重時，缸體可能破裂，則應(yīng)重新研磨配合面或更換液壓泵。
(2)輸出壓力過高
若回路負(fù)載持續(xù)上升，泵的壓力也持續(xù)上升，當(dāng)屬正常。若負(fù)載一定，泵的壓力超過負(fù)載所需壓力值，則應(yīng)檢查泵以外的液壓元件，如方向閥、壓力閥、傳動裝置和回油管道。若zui大壓力過高，應(yīng)調(diào)整溢流閥。
振動和噪聲
振動和噪聲是同時出現(xiàn)的。它們不僅對機(jī)器的操作者造成危害，也對環(huán)境造成污染。
(1)機(jī)械振動和噪聲
如泵軸和電機(jī)軸不同心或頂死，旋轉(zhuǎn)軸的軸承、聯(lián)軸節(jié)損傷，彈性墊破損和裝配螺栓松動均會產(chǎn)生噪聲。對于高速運(yùn)轉(zhuǎn)或傳輸大能量的泵，要定期檢查，記錄各部件的振幅、頻率和噪聲。如泵的轉(zhuǎn)動頻率與壓力閥的固有頻率相同時，將會引起共振，可改變泵的轉(zhuǎn)速以消除共振。
(2)管道內(nèi)液流產(chǎn)生的噪聲
進(jìn)油管道太細(xì)、進(jìn)油濾油器通流能力過小或堵塞、進(jìn)油管吸入空氣、油液豁度過高、油面過低吸油不足和高壓管道中產(chǎn)生液擊等，均會產(chǎn)生噪聲。因此，必須正確設(shè)計(jì)油箱，正確選擇濾油器、油管和方向閥。
VICKERS變量柱塞泵
液壓泵過熱
液壓泵過度發(fā)熱有兩個原因，一是機(jī)械摩擦生熱。由于運(yùn)動表面處于干摩擦或半干摩擦狀態(tài)，運(yùn)動部件相互摩擦生熱。二是液體摩擦生熱。高壓油通過各種縫隙泄漏到低壓腔，大量的液壓能損失轉(zhuǎn)為熱能。所以正確選擇運(yùn)動部件之間的間隙、油箱容積和冷卻器，可以杜絕泵的過度發(fā)熱和油溫過高的現(xiàn)象。另外，回油過濾器堵塞造成回油背壓過高，也會引起油溫過高和泵體過熱。
漏油
VICKERS變量柱塞泵漏油主要有以下原因：
(1)主軸油封損壞或軸有缺陷、劃痕；
(2)內(nèi)部泄漏過大，造成油封處壓力增大，而將油封損傷或沖出；
(3)泄油管過細(xì)過長，使密封處漏油；
(4)泵的外接油管松動，管接頭損傷，密封墊老化或產(chǎn)生裂紋；
(5)變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)螺栓松動，密封破損；
(6)鑄鐵泵殼有砂眼或焊接不良。
5機(jī)械使用
柱塞泵缸體鑲裝銅套的，可以采用更換銅套的方法安裝。首先把一組柱塞桿處徑修整到統(tǒng)一尺寸，再用1000#以上的砂紙拋光外徑。
缸體安裝銅套的三種方法：
（a）缸體加溫?zé)嵫b或銅套低溫冷凍擠壓，過盈裝配；
（b）采有樂泰膠粘著裝配，這咱方法要求銅外套外徑表面有溝槽；
（c）缸孔攻絲，銅套外徑加工螺紋，涂樂泰膠后，旋入裝配。
熔燒結(jié)合方式的缸體與銅套，安裝方法如下：
（a）采用研磨棒，手工或機(jī)械方法研磨修復(fù)缸孔；
（b）采用座標(biāo)鏜床，重新鏜缸體孔；
（c）采用鉸刀修復(fù)缸體孔。
（3）采用“表面工程技術(shù)”，方法如下：
（a）電鍍技術(shù)：在柱塞表面鍍一層硬鉻；
（b）電刷鍍技術(shù)：在柱塞表面刷鍍耐磨材料；
（c）熱噴涂或電弧噴涂或電噴涂：噴涂高碳馬氏體耐磨材料；
（d）激光熔敷：在柱塞表面熔敷高硬度耐磨合金粉末。
（4）缸體孔無銅套的缸體材料大都是球墨鑄鐵的，在缸體內(nèi)壁上制備非晶態(tài)薄膜或涂層。因?yàn)楦左w孔內(nèi)壁有了這種特殊物質(zhì)，所以才能組成硬—硬配對的磨擦副。
VICKERS威格士變量柱塞泵工作原理
