在冶金行業(yè)引進(jìn)的煉鋼成套設(shè)備中，液壓站大都配置歐、美、日等國(guó)家生產(chǎn)的高壓、大流量液壓柱塞泵機(jī)組。為防止液壓油與液態(tài)鋼水或高溫板坯接觸后的不安全，使用的液壓介質(zhì)為價(jià)格較低的水乙二醇。在使用及維護(hù)中，部分設(shè)備管理人員不了解鋼廠液壓柱塞泵的特性及在線監(jiān)測(cè)方法，也沒有建立建全應(yīng)用于水乙二醇液壓泵的點(diǎn)檢規(guī)章制度，從而造成對(duì)柱塞泵使用及管理的誤區(qū)。

一、液壓柱塞泵概述

1、液壓柱塞泵結(jié)構(gòu)

泵殼內(nèi)裝有缸體6和配流盤5，缸體內(nèi)孑L用花鍵槽與傳動(dòng)軸1聯(lián)接，并由傳動(dòng)軸帶動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)。在缸體的七個(gè)柱塞孑L中各裝有一個(gè)柱塞7，柱塞的球狀頭部裝在滑靴3的球面凹窩內(nèi)，并加以鉚合，使滑靴和柱塞不會(huì)脫離，但可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)?；サ亩瞬宽斣谛北P2上。

柱塞的球狀頭部和滑靴的中心處都鉆有直徑1mm的小通孑L，工作油腔的壓力油可以通過小通孔到達(dá)柱塞頭部和滑靴間以及滑靴和斜盤的相對(duì)滑動(dòng)面之間，起到良好的潤(rùn)滑和靜壓軸承作用，以減少磨損。液壓柱塞泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)缸體回轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成吸油和壓油的動(dòng)作。變量活塞4控制斜盤角度的大小。

2、泵的控制及工作特性

液壓柱塞泵具有變量易控制的特點(diǎn)。從泵的功能上分有恒壓式、恒功率式、恒流量式、伺服變量式等等，本文主要闡述恒壓式變量泵。恒壓式變量泵的壓力控制系統(tǒng)把液壓系統(tǒng)中的壓力控制在恒定范圍內(nèi)，泵僅輸出所需的流量。

恒壓變量柱塞泵控制方式示意泵啟動(dòng)前變量活塞被彈簧壓迫拉動(dòng)斜盤開至最大擺角，泵啟動(dòng)后當(dāng)壓力逐漸升高，增大到泵給定值，滑閥左端的液壓推力克服右端的彈簧力而把閥口打開，形成一個(gè)有適當(dāng)開度的可變節(jié)流口，利用這個(gè)阻力回路可以控制差動(dòng)變量活塞大端壓力。開度增大，壓力就升高，當(dāng)開度大到一定程度時(shí)，壓力便能推動(dòng)差動(dòng)變量活塞，帶動(dòng)斜盤，使角度減小，泵的流量隨之減少。

二、液壓柱塞泵的磨損情況分析

柱塞泵內(nèi)的三大摩擦副為缸體配流表面與配流盤、柱塞與缸孑L、滑靴與斜盤。當(dāng)零件高速轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬與金屬之間產(chǎn)生接觸摩擦，甚至發(fā)生粘結(jié)和磨損。同時(shí)由于局部高溫，造成大尺寸金屬氧化物顆粒疲勞剝落，剝落的金屬顆粒因無法排出泵殼外而積存在液壓泵殼內(nèi)。因泵殼充滿液壓油，沉積的金屬顆粒與液壓油混雜在一起隨泵主軸及缸體的轉(zhuǎn)動(dòng)又在殼體內(nèi)旋流漂移，造成泵軸承的加劇磨損，使軸承的回轉(zhuǎn)精度降低，破壞了上述三對(duì)摩擦副之間的靜液壓平衡，從而又加速了磨損。

1、初期磨損階段

泵在制造過程中，各零件金屬表面有一定的微觀不平度，軸或孑L也存在橢圓度與不直度。在金屬表面發(fā)生初期相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵零件間相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)摩擦副間會(huì)產(chǎn)生輕微的摩擦磨損，零件處于初期磨損階段。

2、正常磨損階段經(jīng)過一段時(shí)間的磨合，摩擦副間生成新的精度等級(jí)更高的粗糙度，磨損速度減慢。進(jìn)入一段相對(duì)比較長(zhǎng)的穩(wěn)定使用階段。

3、異常磨損階段在此階段中，金屬材料達(dá)到疲勞周期的額定壽命，金屬表面產(chǎn)生疲勞層。疲勞層在泵高溫高壓的使用狀態(tài)下，金屬表層易發(fā)生顆粒狀脫落，因此，磨損急劇增長(zhǎng)，最后導(dǎo)致零件失效。同時(shí)泵的三對(duì)摩擦副零件之間的磨損，使零件間的縫隙增大，泵內(nèi)泄漏量隨之增多，油溫也相應(yīng)升高。

三、液壓泵關(guān)鍵零件的修理

1、配流盤修理

泵出現(xiàn)故障后，會(huì)出現(xiàn)泵壓力不夠或流量不足等現(xiàn)象，主要是因?yàn)橛糜筒磺鍧嵒驓馕g使配流盤磨損、咬毛，引起配流盤與缸體配流面之間配合不貼切，密封性能降低而造成泄漏。修磨方法普遍采用手工研磨的方法，研磨可在二級(jí)以上精度的平板上進(jìn)行，以旋磨和直線相結(jié)合的方法進(jìn)行研磨。研磨時(shí)對(duì)配流盤施加的壓力應(yīng)均勻，防止研磨量大小不一。若配流盤已經(jīng)嚴(yán)重磨損、燒損、零件已退火發(fā)黃，則必須更換配流盤。燒盤的原因是由于缸體和配流盤之間的潤(rùn)滑膜被破壞，而引起金屬與金屬直接接觸。由于缸體和配流盤之間存在著高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直接接觸的金屬會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱，零件因過熱而引起金屬材料組織的改變，導(dǎo)致零件間咬合、粘結(jié)，進(jìn)一步加劇摩擦與磨損，最后使金屬燒壞而無法修復(fù)。

2、缸體修理

缸體端面輕微磨損或劃傷時(shí)，將其放在二級(jí)精度以上的研磨臺(tái)上進(jìn)行研磨，使平面度達(dá)到小于0．005 mm的允差，表面粗糙度為RAO．32。若磨損較為嚴(yán)重，應(yīng)以缸體外套軸承跑道的端面為基準(zhǔn)，將缸體置于平面磨床的工作臺(tái)下，把磨損或粘壞的痕跡磨去，然后拋光至上述粗糙度。在修理缸體時(shí)，柱塞缸的七孔上都有l(wèi)mm的倒角，該倒角不能被修磨大，如過大則相當(dāng)于縮短了柱塞孑L的長(zhǎng)度，使柱塞的導(dǎo)向力不足，柱塞受側(cè)向力過大，會(huì)減少泵的使用壽命，因此，缸口的修復(fù)要十分小心，不要刮成大圓角。

3、柱塞與滑靴修理

（1）滑靴

球頭配合松動(dòng)(松靴)柱塞在壓油、排油過程中，不斷地向滑靴包合處進(jìn)行松動(dòng)性沖擊，長(zhǎng)時(shí)間造成滑靴球窩底部沉凹變形和包口材料因剛性不夠而松弛變形造成間隙。處理方式采取再次包合的方法，一種方法是用壓合胎具在壓力機(jī)上再次壓合；另一種方法是在車床上再次滾壓一下。

（2）柱塞圓柱表面咬毛、拉傷

由于液壓系統(tǒng)內(nèi)混入的雜質(zhì)進(jìn)入柱塞副表面，或油質(zhì)下降致使?jié)櫥芰档?，?huì)產(chǎn)生柱塞圓柱表面咬毛或拉傷現(xiàn)象。若磨損不太嚴(yán)重，咬毛或拉傷痕跡不深，可采取研磨方式解決。研磨時(shí)將一個(gè)外套夾同在轉(zhuǎn)動(dòng)的車床上，在柱塞圓柱上涂抹研磨劑液，并小心插人研磨外套中，適當(dāng)前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以使圓柱面在全長(zhǎng)范圍內(nèi)獲得均勻、一致的研磨加工尺寸。

（3）柱塞咬死在缸體孔中

由于缸體支承滾柱軸承損壞，卡磨泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)部件，使柱塞咬死。這時(shí)必須將缸體等全部重大零件拆下檢查，這種損壞零件修復(fù)的可能性不大，通常采用更換的方法進(jìn)行處理，但零件價(jià)格昂貴。

（4）滑靴與斜盤的磨損或燒壞

柱塞中心小孑L或滑靴中心小孑L被雜質(zhì)堵塞而導(dǎo)致磨損或燒壞，輕微者研磨、拋光；較重者先上平磨機(jī)磨削，然后研磨拋光；嚴(yán)重者予以更換。

四、液壓泵的使用與維護(hù)-氣蝕及在線沖洗

1、水乙二醇對(duì)泵氣蝕的加劇及解決

水乙二醇(HFc)與礦物油基液壓油相比，粘溫特性較差，消除空氣和污物的能力也較差，潤(rùn)滑特性也與礦物基液壓油相差甚遠(yuǎn)。水乙二醇中含有45％左右的水，并容納大量氣體，這些氣體在大氣壓下不會(huì)析出，但當(dāng)泵排量增大時(shí)，泵吸油口會(huì)出現(xiàn)低真空現(xiàn)象，水乙二醇內(nèi)的氣體就會(huì)析出。

析出的氣體進(jìn)入到泵配流區(qū)域時(shí)，在高壓油的擠壓作用下，氣泡爆炸破裂，會(huì)對(duì)缸體配流面與配流盤造成氣蝕(見圖3)，氣蝕嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成缸體配流面銅層間隔區(qū)竄通。大量應(yīng)用水乙二醇的液壓系統(tǒng)，須在柱塞泵吸油口設(shè)置螺桿供油泵，通過過濾器供給純凈壓力油，使泵的吸油壓力工作在0．2MPa至0-3MPa之間，可極大減少氣蝕情況的發(fā)生。

2、液壓柱塞泵的在線沖洗

針對(duì)在線使用的液壓柱塞泵殼內(nèi)積存的固體顆粒無法排出等問題，德國(guó)力士樂等公司在液壓泵殼的兩側(cè)設(shè)計(jì)了用于沖洗裝置的沖洗油口，用于定期沖洗泵殼內(nèi)積存的金屬顆粒，同時(shí)另一條管路經(jīng)沖洗口沖洗主軸軸承。沖洗油必須經(jīng)由過濾比B10≥200的濾芯。

由于泵主軸旋轉(zhuǎn)密封最高耐壓0．3MPa，沖洗時(shí)須注意泵殼體內(nèi)壓力不得超出0．2MPa。5．3確保液壓油液品質(zhì)良好工作油液品質(zhì)良好可有效減少液壓泵的故障，延長(zhǎng)液壓泵的使用壽命，從而保證液壓系統(tǒng)的正常工作。

保證工作油液的品質(zhì)良好可采取如下措施：

一是根據(jù)情況定期對(duì)液壓濾芯進(jìn)行更換，采用過濾比高的高效濾芯；

二是防止工作油液經(jīng)常處于高溫，高溫下油液很容易變質(zhì)和析出雜質(zhì)，從而影響工作油液的品質(zhì)；

三是定期檢查液壓油各項(xiàng)指標(biāo)并形成制度。

五、液壓泵故障現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢及診斷方法

1、五感診斷方法

柱塞泵故障診斷最為常用的方法是五感判斷法。這種方法要求維修人員具有豐富的維修經(jīng)驗(yàn)、良好的專業(yè)知識(shí)積累。方法包括查看設(shè)備的外觀是否良好、聽設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音是否正常、觸摸設(shè)備的表面是否有振動(dòng)、溫度是否正常。通過五感診斷方法對(duì)一些簡(jiǎn)單的故障進(jìn)行診斷，通過這些表象表現(xiàn)出來的問題，設(shè)定更加全面的診斷方案。

2、狀態(tài)監(jiān)控方法

柱塞泵是在液壓系統(tǒng)中工作，因此，單獨(dú)對(duì)柱塞泵進(jìn)行監(jiān)控是不夠的，還需要對(duì)與柱塞泵運(yùn)行相關(guān)的因素進(jìn)行監(jiān)控。主要是液壓油的壓力、流量、電動(dòng)機(jī)電流和泵體溫度等。測(cè)量泵殼溫度，溫度高說明液壓柱塞泵內(nèi)泄漏量大，泵內(nèi)摩擦副間隙增大會(huì)造成壓力油泄漏，泄漏的壓力油產(chǎn)生熱能導(dǎo)致泵溫度升高。

如果泵內(nèi)軸承疲勞磨損，軸承發(fā)熱并伴有雜音，熱量就在泵殼外表處顯現(xiàn)出來。發(fā)熱情況可用“紅外線電子測(cè)溫儀”檢測(cè)，問題泵殼表面溫度會(huì)比正常工作的泵殼溫度高。點(diǎn)檢人員應(yīng)定期檢測(cè)泵主軸外部、泵殼體中部、泵后蓋處等溫度并制作表格標(biāo)出溫度記錄，便于對(duì)泵故障做出正確的判斷。

3、液壓柱塞泵的監(jiān)督管理

設(shè)立專業(yè)的設(shè)備監(jiān)督人員，行使對(duì)設(shè)備運(yùn)行、保養(yǎng)、維修全過程的監(jiān)督，使設(shè)備的維修管理科學(xué)壓設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)?；?、數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行“零故障”。

六、結(jié)語

通過對(duì)水乙二醇介質(zhì)液壓柱塞泵的磨損原因分析、故障診斷處理，使液壓系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)使用水平有了很大提高，確保了液壓泵的正常工作，為煉鋼廠液壓系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。