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軸向柱塞泵的常見故障機(jī)理分析

發(fā)布時(shí)間： 2019/3/16

　　對(duì)軸向柱塞泵診斷域的選擇上，假設(shè)為正常使用情況下，經(jīng)過(guò)磨合期后出現(xiàn)的故障作為診斷的故障域。在這種情況下，軸向柱塞泵以流量降低、壓力無(wú)法調(diào)節(jié)到正常使用的壓力、泵的振動(dòng)噪聲變大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)元件的失效為最常見的故障表現(xiàn)形式。柱塞泵常見的故障類型如下：
　　(1)滑靴脫落由于制造誤差或軸向柱塞泵在工作中壓力沖擊使柱塞球頭與球窩變形，從而引起柱塞球頭的松動(dòng)或脫落。隨缸體的轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞在不斷與吸排油口相遙時(shí)給軸向柱塞泵帶來(lái)沖擊。
　　(2)缸體與配流盤問(wèn)磨損缸體與泵進(jìn)出油口的連接要靠缸體與配油盤的精密配合實(shí)現(xiàn)，柱塞腔容積減小時(shí)，必須與出油口相通，才能達(dá)到壓油的目的。同樣，柱塞腔容積增大時(shí)，必須與進(jìn)油口相通，才能達(dá)到吸油的目的。當(dāng)缸體與配油盤的磨損加大，會(huì)發(fā)生高壓腔與低壓腔的密封不嚴(yán)而導(dǎo)致壓力性能下降。機(jī)械配合面的摩擦加大，泵振動(dòng)亦增加。
　　(3)軸承表面損傷軸承的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)容易產(chǎn)生由于材料疲勞引起微孔狀點(diǎn)蝕損傷，或滾道面和滾動(dòng)體發(fā)生鱗片狀剝落現(xiàn)象，以及其他破損和傷痕。當(dāng)滾柱滾過(guò)軸承表面損傷點(diǎn)時(shí)易產(chǎn)生沖擊脈沖，引起軸向柱塞泵的振動(dòng)。
　　(4)柱塞與缸體問(wèn)的磨損柱塞在缸體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成缸體內(nèi)容積的變化實(shí)現(xiàn)柱塞泵吸排油，當(dāng)柱塞退回時(shí)缸體內(nèi)柱塞腔容積變大壓力降低，軸向柱塞泵吸油；當(dāng)柱塞推進(jìn)時(shí)缸體內(nèi)柱塞腔容積變小，壓力增大，軸向柱塞泵排油。柱塞的長(zhǎng)時(shí)間高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)容易造成柱塞和缸體內(nèi)配合面的磨損，從而造成柱塞與缸體間的間隙燮大，軸向柱塞泵的振動(dòng)加劇，內(nèi)泄增大，輸出壓力降低，達(dá)不到額定壓力值。
　　常用信號(hào)數(shù)據(jù)源
　　(1)泵殼振動(dòng)泵殼的振動(dòng)包含了豐富的軸向柱塞泵故障信息，目前對(duì)軸向柱塞泵診斷大多采用測(cè)量泵殼振動(dòng)進(jìn)行處理的方法。軸向柱塞泵的振動(dòng)源由機(jī)械振動(dòng)與流體引起的振動(dòng)兩部分組成。機(jī)械振動(dòng)正常情況下主要由柱塞缸體旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)大軸承產(chǎn)生。故障發(fā)生時(shí)，軸向柱塞泵會(huì)表現(xiàn)出異常振動(dòng)。流體振動(dòng)一部分為缸體的柱塞腔從低壓區(qū)到高壓區(qū)，又從高壓區(qū)到低壓區(qū)時(shí)產(chǎn)生的沖擊而引起的周期性振動(dòng)。該沖擊振動(dòng)基頻為柱塞數(shù)與轉(zhuǎn)速的乘積，頻率主要在0～2kHz以內(nèi)。流體振動(dòng)的另一部分是泵吸油時(shí)，由于困油或吸空產(chǎn)生的空穴現(xiàn)象，空穴產(chǎn)生的氣泡在高壓腔脹破而“爆破”產(chǎn)生高頻振動(dòng)，頻率可達(dá)20kHz。現(xiàn)在軸向柱塞泵站的油箱設(shè)計(jì)時(shí)一般油面高于軸向柱塞泵吸油口或采用供油泵，并保持合適的油溫，所以一般油泵吸空現(xiàn)象不容易發(fā)生。
　　(2)壓力脈動(dòng)泵處于承載狀態(tài)下的液流脈動(dòng)會(huì)引起壓力的波動(dòng)，它同排送量之間的關(guān)系，可以根據(jù)水力沖擊理論推導(dǎo)出的公式表示，即液體和管道的折算體積模量。分段壓力脈沖的相對(duì)值通常大于液流脈動(dòng)的相對(duì)值。波動(dòng)壓力的曲線是一種復(fù)雜的非諧波曲線。曲線的形狀取決于泵的類型，但是，對(duì)于同一種類型的泵，曲線的形狀也可能會(huì)有很大的差異。通過(guò)對(duì)脈動(dòng)壓力曲線的形狀所作的分析，可以獲得有關(guān)泵的狀態(tài)的信息。基于這個(gè)原因，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軸向柱塞泵的診斷。
　　(3)溫度的變化液壓設(shè)備中在發(fā)生故障時(shí)，一定伴隨著運(yùn)動(dòng)配合表面的摩擦帶來(lái)的機(jī)械能損失以及由于阻尼孑L的堵塞、內(nèi)部的泄漏等帶來(lái)的壓力能的異常損失，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律這些能量就會(huì)轉(zhuǎn)化為別的能量的形式，而一般情況下大都會(huì)以熱量的形式表現(xiàn)出來(lái)。因此，通過(guò)對(duì)軸向柱塞泵溫度變化的大小、方位的檢測(cè)，就可以對(duì)泵的狀態(tài)進(jìn)行判定。
　　(4)噪聲軸向柱塞泵的噪聲信號(hào)實(shí)質(zhì)上是振源信號(hào)經(jīng)過(guò)軸向柱塞泵振動(dòng)產(chǎn)生的壓力波，壓力波是在空氣中傳播產(chǎn)生的，所以它一定含有振源的信息。在軸向柱塞泵正常工作時(shí)，它有一定的噪聲級(jí)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，軸向柱塞泵發(fā)出的噪聲信號(hào)必然出現(xiàn)變化，因此可以通過(guò)對(duì)軸向柱塞泵附近噪聲信號(hào)的檢測(cè)，并進(jìn)行有效的處理和分析，就能提取到與軸向柱塞泵故障有關(guān)的特征量，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸向柱塞泵故障原因的診斷。在特殊的工況下，無(wú)法對(duì)軸向柱塞泵本身進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)時(shí)，可以通過(guò)對(duì)噪聲的監(jiān)測(cè)達(dá)到診斷的目的。
　　以上幾種數(shù)據(jù)源是現(xiàn)在軸向柱塞泵診斷最經(jīng)常采用的信號(hào)來(lái)源，通過(guò)對(duì)這些原始信號(hào)在時(shí)域或頻域上進(jìn)行處理，用于軸向柱塞泵故障診斷，可以取得良好的診斷結(jié)果。

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