启东市东方液压件有限公司
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轴向柱塞泵的常见故障机理分析
发布时间: 2019-3-16
  对轴向柱塞泵诊断域的选择上,假设为正常使用情况下,经过磨合期后出现的故障作为诊断的故障域。在这种情况下,轴向柱塞泵以流量降低、压力无法调节到正常使用的压力、泵的振动噪声变大、内部结构元件的失效为最常见的故障表现形式。柱塞泵常见的故障类型如下:
  (1)滑靴脱落 由于制造误差或轴向柱塞泵在工作中压力冲击使柱塞球头与球窝变形,从而引起柱塞球头的松动或脱落。随缸体的转动柱塞在不断与吸排油口相遥时给轴向柱塞泵带来冲击。
  (2)缸体与配流盘问磨损 缸体与泵进出油口的连接要靠缸体与配油盘的精密配合实现,柱塞腔容积减小时,必须与出油口相通,才能达到压油的目的。同样,柱塞腔容积增大时,必须与进油口相通,才能达到吸油的目的。当缸体与配油盘的磨损加大,会发生高压腔与低压腔的密封不严而导致压力性能下降。机械配合面的摩擦加大,泵振动亦增加。
  (3)轴承表面损伤轴承的长期运转容易产生由于材料疲劳引起微孔状点蚀损伤,或滚道面和滚动体发生鳞片状剥落现象,以及其他破损和伤痕。当滚柱滚过轴承表面损伤点时易产生冲击脉冲,引起轴向柱塞泵的振动。
  (4)柱塞与缸体问的磨损 柱塞在缸体内的往复运动完成缸体内容积的变化实现柱塞泵吸排油,当柱塞退回时缸体内柱塞腔容积变大压力降低,轴向柱塞泵吸油;当柱塞推进时缸体内柱塞腔容积变小,压力增大,轴向柱塞泵排油。柱塞的长时间高速往复运动容易造成柱塞和缸体内配合面的磨损,从而造成柱塞与缸体间的间隙燮大,轴向柱塞泵的振动加剧,内泄增大,输出压力降低,达不到额定压力值。
  常用信号数据源
  (1)泵壳振动泵壳的振动包含了丰富的轴向柱塞泵故障信息,目前对轴向柱塞泵诊断大多采用测量泵壳振动进行处理的方法。轴向柱塞泵的振动源由机械振动与流体引起的振动两部分组成。机械振动正常情况下主要由柱塞缸体旋转带动大轴承产生。故障发生时,轴向柱塞泵会表现出异常振动。流体振动一部分为缸体的柱塞腔从低压区到高压区,又从高压区到低压区时产生的冲击而引起的周期性振动。该冲击振动基频为柱塞数与转速的乘积,频率主要在0~2kHz以内。流体振动的另一部分是泵吸油时,由于困油或吸空产生的空穴现象,空穴产生的气泡在高压腔胀破而“爆破”产生高频振动,频率可达20kHz。现在轴向柱塞泵站的油箱设计时一般油面高于轴向柱塞泵吸油口或采用供油泵,并保持合适的油温,所以一般油泵吸空现象不容易发生。
  (2)压力脉动泵处于承载状态下的液流脉动会引起压力的波动,它同排送量之间的关系,可以根据水力冲击理论推导出的公式表示,即液体和管道的折算体积模量。分段压力脉冲的相对值通常大于液流脉动的相对值。波动压力的曲线是一种复杂的非谐波曲线。曲线的形状取决于泵的类型,但是,对于同一种类型的泵,曲线的形状也可能会有很大的差异。通过对脉动压力曲线的形状所作的分析,可以获得有关泵的状态的信息。基于这个原因,可以实现对轴向柱塞泵的诊断。
  (3)温度的变化液压设备中在发生故障时,一定伴随着运动配合表面的摩擦带来的机械能损失以及由于阻尼孑L的堵塞、内部的泄漏等带来的压力能的异常损失,根据能量转化和守恒定律这些能量就会转化为别的能量的形式,而一般情况下大都会以热量的形式表现出来。因此,通过对轴向柱塞泵温度变化的大小、方位的检测,就可以对泵的状态进行判定。
  (4)噪声轴向柱塞泵的噪声信号实质上是振源信号经过轴向柱塞泵振动产生的压力波,压力波是在空气中传播产生的,所以它一定含有振源的信息。在轴向柱塞泵正常工作时,它有一定的噪声级。当故障发生时,轴向柱塞泵发出的噪声信号必然出现变化,因此可以通过对轴向柱塞泵附近噪声信号的检测,并进行有效的处理和分析,就能提取到与轴向柱塞泵故障有关的特征量,实现对轴向柱塞泵故障原因的诊断。在特殊的工况下,无法对轴向柱塞泵本身进行直接监测时,可以通过对噪声的监测达到诊断的目的。
  以上几种数据源是现在轴向柱塞泵诊断最经常采用的信号来源,通过对这些原始信号在时域或频域上进行处理,用于轴向柱塞泵故障诊断,可以取得良好的诊断结果。