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在几年前修了一台力士乐超大排量的柱塞泵，是用在盾构机上的刀盘驱动泵，此泵解体后发现一个奇怪现象，就是9只柱塞中只有1只柱塞滑靴面损坏，其它的8只比较完好（见图一）
理解的，同一台泵的9只柱塞滑靴，都是在同一工况下工作，怎么就单单这一只出现问题？而其它的8只柱塞滑靴表面只有划㾗，细致的观察滑靴面（见图二），不像柱塞滑靴中心孔被异物堵塞，滑靴不能够产生动压油膜而被斜盘磨平的，事实上滑靴中心孔没有被异物堵塞，而像是被外来的非常强大冲击力瞬间作用在柱塞杆端面上与柱塞中心孔内，柱塞滑靴被这强大的冲击力拍平的？
不久又出现一台美国威格士的柱塞泵，也出现同类的情况（见图三、图四），真是百思不得其解！
为了搞清楚滑靴这种现象，我在几年中不断的查看有关泵滑靴的国内外有关的资料，发现国内外从来就没有人提出这样的问题。
在一次维修海上石油平台自升、降桩腿液压系统故障时，又遇到同样的问题，巧合的是二台柱塞泵中各有一只柱塞出现滑靴面被拍平这同一现象，这台三条桩腿的海上自升、降石油平台，支承桩腿液压系统是闭式液压回路，用二台A4VSG355泵合流驱动12台赫格隆、维京84系列液压马达，每条桩腿是使用四台马达，每两台马达面对面驱动一根传动轴，传动轴上的齿轮带动桩腿上的齿条来对桩腿上升与下降进行驱动，我详细的向平台液压操作人员进行询问，向我反映说：平台上升时将要到达的要求高度时，因平台另外的液压系统发生紧急情况下，操作者拍了操纵面板上的液压急停开关后，关闭了平台液压系统后，就感觉平台整体震动一下，液压马达下面的液压钢管与钢管联接处出现向外喷射液压油现象，液压油形成油雾壮喷射十多米远，事后察看是液压钢管与钢管联接油路块上螺栓全部磞断。
我与平台的技术人员进行故障复盘讨论时，从液压原理图上可看到液压设计就有压力失压时的防控装置，即当液压系统压力失压时，液压马达上的刹车油缸会瞬间抱住马达（见图五），固定锁住平台。
但就是搞不明白也无法理解是从那产生的“力”会对流体管道产生这么大的冲击力把油路块上的全部螺栓磞断，同时也作用在柱塞上，把柱塞滑靴面拍平，因为这只滑靴面被外力拍平时，泵已停止转运，所以这只柱塞滑靴面没有产生旋转摩擦痕迹，只是看到滑靴面上的现象但又搞不明白机理，也就为了日后研究用，就珍藏起来。
在今年的一次液压学术的会议上，我与许仰曾老师交谈时，我向许老请教工业液压管道怎么消除震动事宜时，许老详细的向我讲授了流体的“水锤现象”发生的机理及防错设计，许老的谆谆教诲解开了我心中几年的困惑，激动我向许老三鞠躬以表示我的感激之情溢于言表。
我又在网上查询了“水锤效应”及“负水锤效应”，看到国内外对水锤现象理论文献及视频，更进一步理解了对压力瞬间关闭时所产生水锤效应对泵柱塞滑靴面的锤击，也搞明白了我的一次对盾构机液压系统测试时的水锤效应的曲线图[1]见图六
图六曲线图是作者测试盾构机推进液压油缸在推进作业时，油缸无杆腔的压力从80bar上升达到340bar时瞬间失压，油缸无杆腔失压的瞬间压力掉下来后又出现一条直线上升的压力线，在曲线图第2.76秒这个直线上升的竖线压力已顶到端点，超出压力传感器的最大量程不知多少倍，作者本人在不懂水锤现象时，看到曲线图上的大于440bar的压力是百思不解的，那时想压力是柱塞泵产生的，柱塞泵所输出的最高压力是340bar，这又从那冒出大于440bar的压力。
我所知道液压有关知识说，液压柱塞泵在高压状态时，不可关闭电机，但为什么不准关闭电机电源，柱塞泵在高压状态时突然停泵会产生什么后果，没有资料说明。作者在泵实测台上对柱塞泵高压时多次反复关闭电机，也没有出现对柱塞泵产生什么后果，现在在分析产生水锤效应是要有一定的条件的，就是压力管道要有一定的长度的，而且管道上的弯要少，图六的曲线图所测试的柱塞泵P口到执行原件油缸的之间长度要在上百米，石油平台上的柱塞泵P口到液压马达之间的距离也是有上百米的。压力管道有一定的长度才会产生水锤效应的。我在柱塞泵实测台上对在高压下的泵进行的停泵而没有产生后果，是因为泵的P口到加载阀管道的距离短而没有产生水锤效应，是与柱塞泵实际在线的停泵有一定的区别的，所以说：如果柱塞泵与液压执行原件的距离超出10米以上时，不能在压力下停泵。
海上石油平台柱塞滑靴面损伤故障复盘：二台A4VSG355泵合流驱动12台赫格隆液压马达，电机带动柱塞泵旋转，在泵输出压力状态下电机有很高的负载，电机停电或掉电时，电机会霎间停止转运，柱塞泵同时也会霎间停止转运，泵P口会突然变为零压，泵P口与液压执行原件之间的管路产生水锤效应对管路两端的液压原件都会产生强大的水锤效应冲击力，这个“极强的冲击力”冲击到液压马达一侧时，把管路间的联接油路块间的螺栓磞断，冲击到液压柱塞泵一侧时，冲击力进入到泵后盖P口内，再通过渐变弧型油道进入到配流盘高压侧的配流窗口，轰击到柱塞杆外径端面与孔内，柱塞杆带动滑靴撞向斜盘，因为柱塞杆上的球头是最高点也是受力尖点，所以滑靴面中心地带变形量最大而周边的变形量少（见图七）。
图七左、中是同一只柱塞，从中间的图片上可看到滑靴面中心处已凸起。
明白一事又蒙胧另外一件事，就是配流窗口对应三到四个柱塞，一次水锤冲击力到达配流窗口也要造成三只柱塞滑靴面的撞击，为什么单单是九只柱塞中的一只滑靴面受到柱塞球头严重撞击损伤特别大而其余相邻的柱塞滑靴面受损小，变形比较小？
原文始发于微信公众号（iHydrostatics静液压）：【i专栏】W08：水锤效应对柱塞滑靴面的冲击破坏
原创文章，作者：马明东，如若转载，请注明出处：https://www.ihydrostatics.com
评论列表（1条）
多年前，遇到一个威格士泵，只有一个柱塞孔被磨损得很大，大于柱塞直径1-2mm，马老遇到过吗？应该怎么解释？