轴向柱塞泵的问题分析及简介

PL Pp ΔP
FR
DR
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△ P>K，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△P<K．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△ PǂK．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 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 推离原位，随后又被各自的另一个力推回原位。推离使泵斜盘 摆角增大或减小(以适应泵内泄变化的需要)，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△ P恢复原值。泵 的压力保持新值(=负载压力+ △ P)。例如，负载压力PL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 排量增大(增加值=泵压升高而增大的内泄量)，泵的压力PP升 高；随后由于泵压升高。控制阀芯又将右移回到中位 。其结果 是泵的流量恢复原值(但泵斜盘摆角不是原值)．泵的压力PP保 持新值．压差△P也恢复原值。当负载压力为零时，泵压力= △ P。泵的流量降为零 。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。
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 拆下修研
因及
排除
进油管堵塞，阻力大及漏气
内部漏损过大
疏通进油管及清洗进口滤油器，紧固进 油管段的连接螺钉
修研各密封配合面 修复或更换磨损件
方法
发 热
运动件磨损
轴向
现象
原因
轴承回转密封圈损坏
各接合处O形密封圈损坏 配油盘和缸体或柱塞与缸体之间 磨损(会引起回油管外漏增加， 也会引起高低腔之间内漏)
DR
当泵的出口压力没有达到恒压控制阀的设定压力
从而保证通达节流阀的流量恒定：当泵的出口压力达
时．压差控制阀起作用．保证节流阀两端的压差恒定，
到或超过恒压控制阀时，其进行压力)切断，压差控
制阀不起作用，实现恒压控制。
变量 机构 的压 力阀 与流 量阀 的设 定
3
2 1
变量 机构 的压 力阀 与流 量阀 的设 定
调节调定弹簧仍无压力
是
是
溢流阀调定是否 正常 是 泵的输出压力是 否正常 否 泵拆检或换新
弹簧是否弯曲折断
否
是 否 是 否
更换
阀盖 处漏
主阀芯卡死在打开位置
是
油液是否过脏
否 检查密封面几何精度
更换
更换
泵的参数
Vg: 排量 n： 转速 DR: 额定压力 FR：压差范围
DFR1:压力/流量控 制（X口不接邮箱）
磨平配油盘与缸体的接触面单缸研配， 更换柱塞 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
因及
排除
不
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， 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 是调整误差所致 油温太高或太低
方法
够
根据温升选用合适的油液
轴向
现象
方法
泵和电动机不同心，使泵和传动 轴受径向力
轴向
现象
变 量 机 构 失 灵
原因
控制油道上的单向阀弹簧折 断， 变量头与变量壳体磨损 伺服活塞，变量活塞以及弹 簧心轴卡死 更换弹簧
排除方法
柱塞
泵故
配研两者的圆弧配合面 机械卡死时，用研磨的方法使各运 动件灵活
障产
生原
个别通油道堵死
泵 不 能 转 动 (卡死)
排除方法
检查密封圈及各密封环节，排除内漏
更换O形密封圈 磨平接触面，配研缸体，单配往塞
柱塞
泵故
漏
损
障产
生原
变量活塞或伺服活塞磨损 泵体内留有空气
严重时更换 排除泵内的空气 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 重新调整，使电动机与泵同心
因及
排除
噪
声
油箱油面过低，吸油管堵塞及 阻力大，以及漏气等
泵的工作原理
柱塞在旋转时贴紧斜盘。 斜盘的倾斜角决定了柱 塞的行程。
z= 柱塞数
泵的排量 的计算
斜盘式轴向柱塞 泵将输入轴的旋转运 动转变成柱塞的轴向 往复运动。
在前半转动周期 柱塞从缸体的柱塞孔 中移除出，同时使工 作容腔的容积增大； 在转动的后半周期柱 塞进入到缸体的柱塞 孔中，同时使工作容 腔的容积减小。这种 往复运动将液体吸入 再将其排除。
沃克船长轮舱盖液压系统
控制元件
• 泵站
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
存在问题
• 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
PL Pp ΔP
FR
DR
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止。
发 现 问 题 所 在
配油盘 两边密 封面磨 损严重， 进出油 口泄露 严重， 导致泵 的压力 达不到 系统所 需压力
研磨前
研
磨
后
修 复 后 调 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
液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：例如泵的烧损、零部件的损坏、 管路的破裂等等 磨损性：密封处漏油，执行元件的工作速 度变慢等 无论是哪种故障，其不外乎是液压泵、液 压缸、液压阀、管路、液压马达、滤油器 等构成液压系统的基本元件出现故障
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
PL ΔP Pp
时．通过自动改变排量(恒压控制阀在自动起作用)，
FR
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。
轴向
现象
原因
箱油面过低，油管及滤油器堵塞 或阻力太大以及漏气等 泵壳内预先没有充好油，留有空 气
排除方法
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 处螺钉，排除漏气 排除泵内空气 更换中心弹簧
柱塞
泵故
流
障产
生原
量
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 配油盘之间失去密封性能 配油盘及缸体或柱塞与缸体之间 磨损
该船使用的是力士乐恒压变量 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 闭。启动泵。发现此时压力只有100bar。 2、该泵的额定工作压力为280bar。 3、系统所需的实际压力为200bar。 4、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
对 泵 进 行 解 体
简 析 泵 的 原 理
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 析 泵 的 原 理
简析 泵的 变量 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 量 机 构 液 压 系 统 图
P1
4 ΔP Pp 3 2
1 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
FR DR
负载敏感DFR1的原理，分为两部分：一个是压力控制DR， 一个是流量控制FR DR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 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PP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 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， 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。 例如开始阶段油缸是快速动作，泵提供最大流量例如 150L/min，下一个阶段系统只要求50L/min的流量就够了,这 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150L/min流量,就会出现供(150)过于求(50)，根 据压力流量基本公式,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，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50L/min。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 定在输出50L/min的斜盘位置上 这样变量泵的供油流量可 以适应于负载流量需求,没有流量损失。
变量 机构 的压 力阀 与流 量阀 的设 定
变量 机构 的压 力阀 与流 量阀 的设 定
变量 机构 的压 力阀 与流 量阀 的设 定
变量机构的压力阀与流量阀的设定
对于该系列泵压差△P在1O到 20bar之间调节．标准设定为 14bar，恒压控制阀DR调节每圈 大约50bar．调泵前把恒压控制 阀的调节螺钉和恒流控制阀的 压差调节螺钉全部松开．启动 泵后先把恒流控制阀的压差调 节螺钉右旋2—3圈．再把恒压 控制阀的调节螺钉右旋1-2 圈．如果压力无上升．则再把 恒流控制阀的压差调节螺钉右 旋1—2圈，然后再把恒压控制 阀的调节螺钉右旋1圈．直到能 使压力上升为止就不再调节恒 流控制阀的压差调节螺钉 继续 右旋调节恒压控制阀的调节螺钉使压力上升．如果压力 未上升到预定值就不能继续上升了．则再把调节恒流控制阀的压差调节螺钉右旋4分之一 至半圈．再调节恒流控制阀的压差调节螺钉，直至压力到预定压力为止。总的来说就是 两个调节螺钉交替调节．使恒流控制阀不影响恒压控制阀的工作即可。
原因
配油盘与缸体或柱塞与缸体之间 磨损，内泄或外漏过大
排除方法
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 损 适当加大变量机构的偏角，排除内部漏 损
柱塞
泵故
障产
生原
压 力 脉 动
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 相对增大，因此不能连续对外供 油 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
原因 分析
泵 站 液 压 系 统 原 理 图
源自文库
舱 盖 液 压 系 统 原 理 图
舱盖机械故障
是 否
液 压 系 统 故 障 树 的 建 立
检查滚轮活络、舱盖的变形 拧紧联接件，更换失效密封
否
管路、执行机构是 否正常、无泄漏
关严或 更换
是 进、回油管旁通 阀是否关严 是 换向阀是否正常
换向阀拆检，更换密封。或更换阀 组
油脏时，更换新油
油脏时，更换新油，油温太低时， 更换黏度较小的机械油 更换或重新装配滑靴
因及
排除
柱塞与油缸卡死(可能是油脏 或油温变化引起的) 滑靴落脱(可能是柱塞卡死， 或有负载引起的)
方法
柱塞球头折断(原因同上)
更换零件
恒压变量泵的用途
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 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。“系统压力由负载 决定，由恒压泵加以限定”