柱塞泵零件㾗迹学 — 斜盘

柱塞泵在工作中，摩擦副之间的摩擦运动，因各种外因条件的影响，会在金属表面留下各类磨㾗，从滞留在泵零件表面金属这些表面磨㾗来分析来判断柱塞泵的异常工作状态，追究成因、认真分析，找出成因。分析泵零件表面典型㾗迹，设定合理的柱塞泵工作条件。

图1

图2

图1和图2，在斜盘表面留下滑靴撞击的㾗迹，在追究原因前，先把柱塞吸、排油工作原因说明一下。

按力士乐液压柱塞泵公称转数1500rpm来计算，滑靴在斜盘表面圆周滑动360°用时是40ms，滑靴面要经过二次压力瞬变。

① 在柱塞压缩油液时，柱塞杆中心孔中的压力油在反作用压力下，从滑靴节流孔中溢出，在滑靴滑动面上产生足够强大静压油膜，当柱塞压缩油液完毕后，缸体配流面柱塞窗口旋入配流盘高、低压封闭带之间时，柱塞腔内积存的闭死容积是高压力油液，这一腔高压力闭死容积油液用时0.8ms（小排量柱塞泵所用时间0.5ms~0.1ms），为通过配流盘三角渐扩槽瞬间释压，使腔内闭死容积液与配流盘低压窗口内油液压力相一致，这一次压力瞬变，滑靴与斜盘间的有撑开力的压力油液瞬间消失，滑靴将要在斜盘表面上进行无压力油膜的180°旋转滑动。

② 柱塞进行抽吸油液时，柱塞上的滑靴被回程盘强制拉拔，柱塞从下止点运行到上止点，柱塞腔内吸满无压油液，当缸体配流面柱塞窗口旋入配流盘低、高压封闭带封谷之间时，柱塞腔内刚吸满容积内无压力油液，用时0.8ms，通过配流盘高压窗口边缘的三角渐扩槽引入配流盘高压窗口内高压容液，使柱塞腔内容积液与配流盘高压窗口内油液压力相一致，这种过程的目的是不让配流盘高压窗口内的高压力油液冲击到缸体柱塞腔。“瞬间冲压”，通过三角渐扩槽引入的压力油液瞬间也同时作用在柱塞杆端面、滑靴节流孔上，这也是滑靴第二次压力瞬变，使滑靴与斜盘二者间产生足够强大撑开力油膜。

图3

图4

是什么原因促使滑靴脱盘，有刚度的间隙环流液对滑靴平衡力的影响。

柱塞泵壳体内与旋转体之间的空隙中，充满油液，泵旋转体组件高速转动时，带动空隙中的油液旋转，壳体内这一圈旋转的油液称为：“间隙环流”。

间隙环流的刚度是与壳内压力相匹配，壳体内压力高、间隙环流刚度也同时生高。暴露在缸体外侧的柱塞及滑靴在高速旋转的同时，也搅动间隙环流液体旋转，反过来间隙环流对滑靴旋入面产生迎击阻力，间隙环流刚度越大，产生的迎击阻力也越大，造成滑靴不能与斜盘平行而倾斜。滑靴的倾斜角度与壳体内压力成正比。另一个问题是柱塞吸油升程时，因泵吸油口侧压力是负压值（针对自吸泵S管道），这负压对柱塞杆吸油高速回程时产生虹吸力，油液产生抽吸牵引力抽吸柱塞向缸孔内滑动，这样，一只柱塞，滑靴与柱塞处在壳体间隙环流的壳体压力以及迎击阻力，这二力同时挤压柱塞促使柱塞滑入缸孔侧，而柱塞杆在缸孔中呈负压，牵引柱塞滑入缸孔中，这些“力”合在一起，促使柱塞带动滑靴产生脱盘间隙（见图5）。要使滑靴不产生脱盘现象，只有改变泵吸油侧压力为正压以及消减壳体压力。

图5

国外液压柱塞泵制造厂为了改善间隙环流对滑靴面的迎击冲力，改进滑靴最大外圆的直角边为斜边（见图6）。

图6

图7

是什么原因在斜盘表面产生A、B、C、D四道撞击㾗迹。

只有当斜盘与主轴呈现垂直90°时，滑靴在斜盘表面滑动旋转时，是正圆。当斜盘角度改变时，斜盘阶跃到最大斜角时，滑靴在斜盘滑动面上的正圆转动变成为椭圆（俗称扁圆），斜盘的角度改变，滑靴“瞬间冲压”撞击点也跟随椭圆改变位置，图8上的A、D二点的位置是斜盘最小角度与最大角度的撞击点，B、C二点为斜盘在某一角度位置的撞击点。

图8

图3曲线图摘自：《液压与气动》1990第一期、柱塞泵柱塞腔内压力瞬变过程的实验研究。作者：邱泽麟，陈兆能，陆元章。