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(gè)重要裝置。它依靠柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)驅(qū)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其吸入和排出閥都是單向閥。當(dāng)柱塞外拉時(shí)，工作室內(nèi)壓力降低，出口閥關(guān)閉，低于進(jìn)口壓力時(shí)，進(jìn)口閥打開，液體進(jìn)入；柱塞內(nèi)推時(shí)，工作室壓力升高，進(jìn)口閥關(guān)閉，高于出口壓力時(shí)，出口閥打開，液體排出。當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)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(shí)刻不隨供油行程的變化而變化。轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞可改變供油終了時(shí)刻，從而改變供油量。柱塞泵工作時(shí)，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(dòng)，從而完成泵油任務(wù)，泵油過程可分為以下三個(gè)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(dòng)，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(dòng)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(shí)，柱塞彈簧被壓縮，柱塞向上運(yùn)動(dòng)，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(shí)，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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)便開始了下一個(gè)循環(huán)。

VICKERS威格士變量柱塞泵柱塞泵以一個(gè)柱塞為原理介紹，一個(gè)柱塞泵上有兩個(gè)單向閥，并且方向相反，柱塞向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)缸內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，這時(shí)一個(gè)單向閥打開液體被吸入缸內(nèi)，柱塞向另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，將液體壓縮后另一個(gè)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(dòng)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(huì)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(dòng)、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(shí)，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(duì)缸體的液壓反推力使缸體背離配油盤。缸體對(duì)配油盤的設(shè)計(jì)液壓壓緊力Fn略大于配油盤對(duì)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(shí)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(gè)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(tái)階或傷痕現(xiàn)象，必要時(shí)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(shí)，它能自動(dòng)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(shí)排油量不為零

變量式軸向柱塞泵的斜盤傾角為零時(shí)稱為中位，此時(shí)泵的輸出流量應(yīng)為零。但有時(shí)會(huì)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(shí)仍有流量輸出。其原因是控制器的位置偏離、松動(dòng)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(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象。

輸出流量波動(dòng)

輸出流量波動(dòng)與很多因素有關(guān)。對(duì)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(dòng)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(huì)造成控制活塞運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。流量不穩(wěn)定又往往伴隨著壓力波動(dòng)。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(huì)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(shí)，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(dòng)裝置和回油管道。若zui大壓力過高，應(yīng)調(diào)整溢流閥。

振動(dòng)和噪聲

振動(dòng)和噪聲是同時(shí)出現(xiàn)的。它們不僅對(duì)機(jī)器的操作者造成危害，也對(duì)環(huán)境造成污染。

(1)機(jī)械振動(dòng)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(dòng)均會(huì)產(chǎn)生噪聲。對(duì)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(dòng)頻率與壓力閥的固有頻率相同時(shí)，將會(huì)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(huì)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(gè)原因，一是機(jī)械摩擦生熱。由于運(yùn)動(dòng)表面處于干摩擦或半干摩擦狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(huì)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(dòng)，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(dòng)，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(duì)的磨擦副。

VICKERS威格士變量柱塞泵工作原理