往复式柱塞泵振动问题分析研究与对策

往复式柱塞泵振动问题分析研究与对策

发表时间：2018-09-18T15:47:19.197Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：徐文超

[导读] 摘要：文章介绍对往复式柱塞泵进行振动问题研究的必要性，研究其振动原理和原因，并对目前所用的振动测试方法及其特点进行介绍，提出了针对不同振动机理和原因的振动问题因对措施，以供参考。

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摘要：文章介绍对往复式柱塞泵进行振动问题研究的必要性，研究其振动原理和原因，并对目前所用的振动测试方法及其特点进行介绍，提出了针对不同振动机理和原因的振动问题因对措施，以供参考。

关键词：往复式柱塞泵；振动问题

1引言

随着我国工业化进程的不断加快，液压传动系统目前在相关技术发展的推动下正在向高速高压方向发展，同时也推动了柱塞泵也向此方向发展。但是在柱塞泵向高速高压方向发展的过程中，其振动故障问题也成为设计以及研究人员需要面对的重要问题之一，且振动故障与噪声问题也成为柱塞泵多种物理特性的表现形式，其可以表现出柱塞泵运行中的整体性能、内部各个零部件的配合状况以及发生摩擦以及润滑的状况，甚至是其内部构件发生磨损以及破坏或者是密封失效等问题，所以对柱塞泵振动问题的研究也成为提升柱塞泵整体性能并对其他类型故障进行研究的重要内容。

2往复式柱塞泵振动原理和原因分析

对于柱塞泵来说，其产生振动的形式主要有流体振动和机械振动两种方式，其中前者主要是在柱塞泵在运行过程中，其出口流量产生的脉动在遇到负载阻抗的情况下就会对液压系统造成压力脉动，因此会导致振动现象的发生。此外也会由于柱塞泵处于吸空工况下其内部会由于气泡突然发生破裂而引起气穴振动，此种形式的振动主要与柱塞泵的固有流量、配流盘困油区的倒灌流量等因素而产生的压力冲击有关系。而后者则主要是由于柱塞泵的腔内进行吸油和排油的过程中产生的压力冲击所引起的，在此压力冲击的作用下就将振动因素由斜盘、主轴以及轴承等液压元件向外部壳体以及端盖等部位传递。下面分析流体振动和机械振动的原理。

2.1流体振动的原理

对于流体振动来说，主要分析由于配流盘困油区的倒灌流量和所产生的压力冲击而引起的振动问题，在配流时出现由吸油区向排油区过渡的过程中，由于柱塞腔内充满了低压油，且此过程中低压油会与排油区内的高压油发生接通，此时油压存在较大的压力差，就会导致油从高压区向低压区涌入，这就会导致流量倒灌冲击的产生，且此冲击会在柱塞泵的运行过程中会不断增加直到二者的压力相等。但是此时在油液惯性和阻尼性质的影响下会对腔内的油液排出起到一定的阻碍和限制作用，会导致在压力不断增加的过程中而出现比排油区压力大的现象，这就是压力正超调的现象，而且会在发生相反方向的吸油过程中会同样出现压力负超调的现象，上述两种现象都会导致液压冲击的产生，从而引起柱塞泵的结构振动问题。

2.2机械振动的原理

对于机械振动来说，主要分析以下三种振动原理：一是斜盘及变量机构振动。在此机构的工作过程中会产生周期性的振动，主要是由于此时的液压力矩会呈现出周期性的变化规律的原因。二是轴承振动。这是由于柱塞泵的运行过程中轴承会处于高速旋转的状态，而如果轴承与其他连接元器件之间存在间隙的问题，就会出现周期性的振动现象。三是泵的旋转体偏心和不平衡的振动。柱塞泵在运行过程中其内有的旋转体处于高速转动的状态，当在与泵轴相连的零部件上出现偏心以及动不平衡力的作用时，就会产生周期性的振动现象。

3往复式柱塞泵振动测试方面

目前对于柱塞泵的振动问题进行测试和试验的重点主要集中在泵源的流量脉动测试方法上，而且在进行测试的过程中，需要采用间接测量的方法来满足柱塞泵的出口流量具有较高的频率和较大的流量的特点要求。在传统的进行振动测试的过程中，主要采用的是泵腔压力测试方法、封闭式的压力脉动测量方法等。前者的原理和数据分析方法较为简单，但是测试难点就是进行压力传感器的安装以及压力信号的采集，且需要对泵的结构进行必要的修改。而后者则具有较为复杂的测量过程，需要采用专用的装置进行测试，且还需要对测试结果进行处理，无法对流量脉动的仿真模型进行验证。所以需要采用以下泵源流量脉动的测试方法：伸缩管道测量法、二次源法、双系统、双压力测试法、双点测试法、近源测试法、无发射工况测量法、实用近似法、高阻抗管道测试法等方法。其中在对柱塞泵的泵源流量脉动和阻抗进行测量时可以采用二次源法、双系统、双压力测试法、双点测试法来进行，而对于带有复杂管道的液压泵的流量脉动和阻抗进行测试时，则需要采用近源测试法进行测量。

4往复式柱塞泵振动的应对措施

4.1增设反振动装置法

此种方法的原理就是降低激振源强度，此阿勇反振动装置在柱塞泵的运行过程中对其流量波在泵管道中进行正向传播的信号进行测试，然后通过对伺服辅助源系统进行控制来产生一个此信号的反振动信号，使用此反振动信号对本身流量脉动产生的振动进行抵消。但是在柱塞泵的运行过程中容易产生频率较高且不稳定的流量信号，所以容易导致信号采集不准确的问题而造成控制信号的不准确。

4.2配流时间调整法

此方法的原理就是对配流盘预压缩的角度进行调整，调整的目的就是要将柱塞腔的压力与配流盘排油口的压力调整为相同的压力值，这样就不会由于存在压力差而引起压力冲击的问题而导致振动现象的发生。此种方法可以对流量的倒灌时间进行有效调节和控制，但是由于柱塞泵中的配流盘本身就承受着较大的偏载，如果采用此方法进行调整，则需要再额外加装一个驱动机构，导致其系统更加复杂。

4.3增设减振结构

增设减振结构的方法主要有增加单向阀和增加缓冲槽两种方式，其中前者主要设置在配流盘高压和低压的过渡区域中，其主要原理就是调节二者的压力差来降低泵的流量脉动所造成的压力冲击。后者是目前比较普遍采用的方式，就是在柱塞泵的油液出口到柱塞腔的位置增设缓冲槽，其主要作用就是提高柱塞腔内的压力来降低二者之间的压力差，从而降低其流量脉动。

5结语

往复式柱塞泵的振动问题一直是影响其正常使用以及未来发展的主要问题，所以也成为相关技术人员和专家学者重点研究的内容之一，在分析其产生机理以及原因的基础上，分析目前比较常用的振动测试方法和减振措施，希望对柱塞泵的使用以及未来的发展提供一定