液压柱塞泵失效机理研究

　　潘军安徽马鞍山243003）并提出相应的改进措施。

　　1SKF钢包精炼炉液压系统概述SKF钢包精炼炉是一种专门用于冶炼优质钢的真空精炼炉，其主要运动部件有：电极升降机构、加热盖运行机构、真空盖运行机构、加热搅拌小车等，这些运动部件的驱动及控制均采用液压传动来实现，其中电极升降机构为液压伺服控制系统。

　　系统主要技术参数如下：台（一备一用）系统工作压力：PI= 120bar系统大工作流量：Qx= 147IVmin蓄能器充气压力：P油箱有效容积：1L工作介质：水乙二醇液压系统原理图如所示，该系统主要由泵源装置、循环冷却过滤装置、蓄能器组、控制阀站等组成。

　　2油泵失效机理分析SKF钢包精炼炉液压控制系统所采用的主工作油泵为德国力士乐A10V系列恒压变量柱塞泵，该系列柱塞泵专用于开式液压传动系统c具有噪音低、寿命长、功率重量比高、变量控制方式多、响应快等特点。

　　陆强、潘军：液压柱塞泵失效机理研究SKF钢包精炼炉液压系统中的恒压变量柱塞泵在油泵启动时发生柱塞断裂、滑靴脱落的故障应属于非正常故障，因为从该泵失效形式来看是一种机械性失效，而非磨损或汽蚀失效，亦非疲劳失效。从失效的过程看，这种失效又有一定的偶然性，但是失效的频率又较篼。为了找出该泵真正的失效原因，经分析认为造成该系统主工作油泵非正常损坏的原因有以下几种可能：2.1从系统的配管来看（见），循环过滤冷却系统回油口离主工作泵吸油口太近，即循环过滤冷却系统回油中的气泡有可能被主泵吸人，另外油液的扰动也会对主泵吸油造成影响，但气泡吸人只会造成汽蚀现象，而从泵内零件解体看不存在汽蚀点。油液扰动也不应是造成主泵机械性失效的因素。

　　冷却器电机循环泵油箱阀块马钢职工大学学报2.2调整问题，该油泵为恒压变量柱塞泵，其压力一-流量特性曲线（如）所示，在系统调试时，应首先对泵进行工作压力的设定及大、小排量的设定，即设定泵的实际工作压力??流量特性曲线。如果设定值超出泵的额定参数范围（如超压运行、长期处于低压状态下运行、在所设定的大或小排量点工作时，柱塞泵内的斜盘、滑靴、柱塞、缸体处于死点附近工作），则都会影响泵的正常工作，降低泵的工作寿命。特别是对于采用水乙二醇作为工作介质的系统，由于其润滑性、粘温特性差、比重大，油泵又属于高速高压旋转部件，因而对泵的转速、工作压力、斜盘的大倾角（决定泵的大排量）等限制都比较大。对于本系统的油泵其额定转速为2200rpm，实际转速炎1470rpm，额定工作压力为280bar，实际工作压力为120bar，因而都在其额定参数范围并作了降速降压工作处理，不应对泵的正常工作造成影响。关于大排量及小排量设定，对斜盘倾角的影响，泵的制造商在结构设计上已作了限制，从制造上应确保了柱塞、滑靴组件不在其死点位置工作。由此可见，泵的调整也不是造成该系统主泵机械性失效的原因。

　　2.3从系统原理图及其使用说明书分析，系统中的蓄一器组为应急动力源，当系统刚刚投入运行时，首先给蓄能器充油，蓄能器充油压力达到lOMPa时，由压力继电器控制充油阀关闭（电磁铁失电）。正常工作情况下由恒压变量柱塞泵向系统供油，只有在电气控制系统突然断电的情况下，为了保护电极等设备不被钢水烧损，才能通过手动球闽将蓄能器中的压力油供给系统，对设备起到保护作用。由于在正常工作情况下，电极夹紧等机构动作时间较短，大部分工作时间是恒压变量柱塞泵将油供给伺服阀，控制电极随动升降，因而该系统为典型的由恒压变量柱塞泵与伺服阀组成的容积节流调速系统，系统中的溢流阀设定压力为1314MPa，起安全阀作用。经分析认为，该系统中的恒压柱塞泵机械性失效的关键在于该溢流阀的设计上不合理，由系统使用说明书中可知，为了延长泵的工作寿命，要求油泵空载启动。但本系统在栗出口压力油路上没有设置卸荷回路，油泵在停机一段时间后启动时只能带载启动。另一方陆强、潘军：液压柱塞泵失效机理研究面由于电气控制逻辑设计不合理，在油泵启动瞬间管路中压力低于压力继电器设定压力（即蓄能器充油压力），使得充油阀打开易造成蓄能器中的压力油反向油泵出口倒灌，造成对泵出口压力的冲击，将通过变量机构迅速改变斜盘倾角，直至小位置。由于油泵中的柱塞??滑靴组件受力状况恶劣，再加上在启动时的阶跃压力冲击载荷以及该冲击载荷引起的斜盘倾角的急剧改变，极易产生柱塞根部断裂这种机械性损坏。

　　3改进措施根据以上对油泵柱塞失效机理的分析，提出以下几点可行的处理意见：3.1在不改动原有系统原理情况下，为确保油泵空载启动，可在油泵启动前，先将安全溢流阀手柄松开，并应同时确认蓄能器充液阀电磁铁处于失电状态，以免蓄能器中的压力油倒流。待油泵启动运转平稳后，再逐渐调高安全溢流阀的压力至设定压力值，然后各控制机构即可投人正常运转。此方案对操作工人技术要求高，且操作十分不便，但可在不改造系统的情况下达到可靠地启动油泵的目的。

　　3.2将油泵出口的安全溢流阀改为电磁溢流阀（常闭型），且其电磁铁的控制一起进人主系统的PLC控制，在油泵启动前使电磁溢流阀得电，并使蓄能器充液阀电磁铁失电。在油泵启动运转平稳后，系统各机构即可投入正常运行。在此应注意，所选择的电磁溢流阀在由卸荷状态向关闭状态切换时，主阀芯的关闭速度应比较缓慢，即应能使油泵出口压力逐步上升，避免给油泵出口一个阶跃压力信号，影响油泵的正常工作。