内曲线液压马达使用与维修

在低速大扭矩液压马达领域中，压力扭矩比（k、n、m），现世界上现还没有那一款产品能够与赫格隆液压马达相媲美，尽管瑞典赫格隆公司标称自家所生产的产品是世界液压马达类产品中的顶级，但此马达仍然还是有很多的结构及材料还需要改进，例如材料的抗粘性咬合，抗污染性、抗磨损性，重载负荷轴承的匹配等问题。

赫格隆公司的金牌，马拉松，维京这三款内曲线马达在中国的工业、船舶、港口，海工平台，采矿、发电厂、纸浆、糖厂等各领域高端设备中，都能看到它的身影，应用领域广泛（本文后续都称赫格隆金牌，马拉松，维京三款液压马达为马达）。

“贵族中的贵族、性价比高”这是业界人士对赫格隆液压马达最客观的评判，若您已使用这种设备，如想低成本的维护，还要保证使用寿命，那是不符合客观规律性的。随着设备使用年限的增加，维护成本也是要跟随增添。使用保养这种设备，就要像爱护自己孩子一样，处处倍加小心，一但出现意外，其后果将是不堪设想，损失也是非常具大！

此马达的使用及维护保养得当，使用寿命可以成倍的延长，反之寿命则大大缩短。

影响马达使用寿命及对马达造成损伤主要原因有”十怕”，下面按危害原因的顺序谈一下这十怕 ：

怕液压油膜承载能力低。油膜的主要作用是把摩擦副的二金属面隔开，使摩擦副在纯液体摩擦情况下工作，从而减少磨损，可以提高效率，延长摩擦副的工作寿命。

内曲线马达的凸轮圈是固定部件，柱塞与滚柱是运动部件，缸孔中红色压力油向下挤压柱塞与滚柱，滚柱被挤压在凸轮圈滚道弧面上，即使达到最高挤压力时，柱塞与孔壁间、柱塞半球形球窝与滚柱间、滚柱与凸轮圈弧道间，这三对摩擦副二金属间是被油膜间隔开，并没有发生金属间相互接触。这种吸附在金属摩擦面上的油膜厚度在载荷力作用下，油膜厚度由初始值被挤压到最薄的剩余油膜值，剩余油膜形成的油楔要具有足够厚度。这是学术上是挤压油膜理论，挤压油膜理论是内曲线马达工作特性的一个重要理论。

二金属间被摩擦挤压条件下的剩余油膜分为下列两种油膜：

A 吸附膜 : 在边界摩擦状态中，液压油的极性分子吸附在金属摩擦表面上所形成的边界膜，叫做吸附膜。

B 反应膜 : 反应膜是液压油中含有氧、氮、硫、磷、氯等元素，这些元素在金属高速摩擦时所产生的高温状态下，在金属表面上生成硫化铁金属膜，这种膜可适应重载、高温和高速。摩擦副二金属表面每一次摩擦滑动时，金属面上可产生局部温升，这种局部温升有时可达上千度，高温使油液燃烧，生成树脂状物质。这种局部燃烧现象加速液压油劣化，使油膜减弱吸附在金属摩擦表面上的刚度，当油膜形成不好时，从而使摩擦副的二金属壁面间的局部地方出现“粘着”（或称“冷焊”，习惯上又称作“咬死”）现象。

马达的柱塞在工作中往复行程0.6~1.8米/秒，柱塞与缸孔二金属间即紧密接触又相对滑动来实际力的传递，包裹二金属间油膜刚度以及油液运动粘度指数达标(运动粘度=动力粘度/油的密度)，才能保证摩擦副的使用寿命。油液还起到密封作用、润滑作用、力的传递这三个作用。

多数马达是闭式回路液压系统，油箱的容积小，油液的劣化变质时间要比开式回路液压系统中的油液劣化速度快6倍以上。所以闭式回路液压系统液压油更换周期要适当缩减。我国已颁布了HL、HM油换油指标，分别为SH/T0476－92和SH/T0599－94，原则上，使用中的液压油有一项指标达到换油指标时应更换新油。要采取预防性的污染监测，定期进行油品化验检验，检验的主要指标是液压油运动粘度指标及含水量（赫格隆对含水量的要求为：≦0.05%(500ppm)。不是所有的抗磨液压油都适用内曲线马达，应选用质量能够满足 GB11118.1-94 规格及 Dension-o规格要求，保证油品型号与性能，控制（去掉）油液中颗粒，马达使用寿命将得到几十倍的增长。

怕油液杂质（固体颗粒）超标准。马达上最关键的零件，也是决定马达扭矩系数的是柱塞组件与缸孔这对摩擦副，材料上是属于软、硬配对摩擦副，缸体件是球墨铸铁材料，柱塞材料是球墨铸铁但做了表面改性处理，柱塞上的一道起高压密封作用的“柱塞环”是淬火高速工具钢。如果有一粒 10u 硬颗粒夹在这摩擦副二金属间，随着柱塞的往复运动就会在缸体孔壁上划出一道沟槽，这一道沟槽足以泄漏掉动压 , 造成动压油膜消失。泄漏量和摩擦是造成马达功率损失的主要因素 。

图是油液中众多的大小颗粒对缸孔壁面造成的损伤结果，沟槽的形成后果是马达内泄量增大，油温升高 , 扭矩减小。另一后果是缸孔上的沟槽也破坏了边界油膜，使摩擦副间出现粘性摩擦现象，加据马达摩擦副间磨损。

油液中的金属颗粒是系统中的柱塞泵、马达内部众多的摩擦副二金属表面凸峰磨落下来的金属颗粒，金属进入到疲劳期，摩擦副金属表层剥落会有一个增多期。当马达使用达15000H 时，应缩减滤芯更换周期。不要相信滤芯生产商所提供的技术指标，世界上还没有那一个滤芯能达到过滤100%精度。要挤干吹嘘水分，就要自己作一个验证，更换滤芯前化验一次油品中的金属颗粒数，更换滤芯后再化验一次来对比。每次更换滤芯时，要慢慢的把滤筒中的油液排出，注意观察滤筒内底部可否有异物或用肉眼能观察到的颗粒（肉眼可见的最小尺寸：40μm）。

怕液压系统油液温升速度快。记录马达起动后壳体表面温升速度，周、月对比（或马达进、回油口温差），分段记录温度每上升10度的时间差，如发现同时间段温升加速一倍，就说明下面两个问题：

一是油液劣化变质，吸附在二金属摩擦亚表面上边界膜脱吸，摩擦副局部地方发生金属表面粘性摩擦。

二是摩擦副间隙增大，出现超量缝隙流，无功的油液泄漏到壳体内，会造成壳内压力增高（严重时出现炸壳）。

当发现时间段内温升速度加快，也就需要进行维修保养（更换柱塞环，修复配流盘），壳体外表面温度容忍极限≦55度（壳内油液是62度）。

油温升高，必然油膜粘度指数降低,加速油液劣化。包裹二金属间油膜刚度及油膜运动粘度系数的保证才能确保马达正常工作。系统所使用的液压油要定期检测系统中的液压油含水量及运动粘度，早期预报油液劣化程度、油液污染和油液含水量，以便及早采取措施，按质更换液压油或按质增添液压润滑剂，来预防事故的发生。

怕背压低(回油压力)。马达为径向式柱塞马达，工作时要有足够的背压以确保马达所有的柱塞能够贴紧在马达的定子环。（背压值一般为：15-24bar，与马达的壳体压力及马达的转速有关），没有背压或背压不够会出现严重的“撞缸”现象发生，并且可以清晰地听到马达内部有撞缸声响。背压低是马达内泄超量所致，对马达直接造成损坏。闭式液压系统背压低也会对液压柱塞泵造成损坏。 

怕倒拖。倒拖就是马达正常旋转输出转矩时，马达输出轴突然被外力牵引被动加速旋转。马达输出轴非正常被动旋转时，柱塞回程不是被内曲线凸轮环斜面顶进缸孔而是缸孔内出现真空力倒吸现象，虹吸柱塞回程，缸体组件高速旋转时，柱塞上的滚柱撞击凸轮环斜面，造成柱塞从最薄弱的地方断裂。绞吸式挖泥船及盾构机上易出现此现象。

怕低转数。内泄量大的马达运转中不要长时间在最低转速以下工作。因为，低速时驱动压力油进入马达的流量较少，泄漏量超出P口流量时，引起容积效率降低，导致脉动现象，也会出现“撞缸”。

怕液压柱塞泵损坏，连带造成马达被动损坏。闭式液压系统中，泵的P口到马达P口是直通，中间没有任何装置，如出现泵损坏时，泵破碎的零件小渣块会被压力油供入到马达配流油道中，造成马达过早失效。故障现象是无伺服压力或补油压力低。

马达成套系统中，使用了某一种改进型双连柱塞泵，辅泵是(伺服泵，内啮合齿轮泵)内藏在泵的后壳盖中，此种伺服泵大约使用5000H后易损坏(材料原因或油液原因)，一旦此泵损坏，齿轮碎渣经主泵进入到马达柱塞与缸孔这对摩擦副间，造成缸孔臂面严重拉伤。

笔者认为需要对马达的液压系统改造，在泵P口到马达P口管路中间上加装高压过滤器。加装桥式回路的高压过滤器能有效防止此类现象出现，也可有效的提高泵P口所排的压力油洁净度，对泵和马达是十分有利。

怕马达的轴向止推轴承专用的合成油失效或缺少。MA，MB系列马达止推轴承装配在壳内尾轴端封闭腔中，在腔内注入专用的合成油，而不是用壳体内的液压油润滑轴承，必须要定期检查封闭腔密封件是否失效(密封失效后封闭腔内是液压油)。当马达使用到6000H时需冲洗封闭腔及需要换专用合成油才能有效保护止推轴承游隙超量。

怕螺栓失效。Mx2400~MB4000系列液压马达多层壳体上通杆螺栓的使用是有寿命期限，马达壳体紧固通杆螺栓两端螺纹无损伤，整体杆表面无磨损，无锈蚀的情况下，紧固（锁紧）力矩质量保证为交货后5年。超出5年使用期后需要更新螺栓，更新后螺栓按赫格隆通杆螺栓力矩标准进行校正锁紧力矩。

如图是用于紧固马达壳体通体螺栓组件。

48- 盖帽式螺母

47- 特殊摩擦面密封垫圈

76-M24 螺母

77- 特殊摩擦面密封垫圈

4- 通杆螺栓

5- 通杆螺栓杆表面上的粘缩管

123-O 型密封圈

 

Mx2400~MB4000系列液压马达上共有40根、两端带有螺纹的超细长通杆螺栓。

修理装配此通体螺栓时，要在螺栓杆表面上涂均一层专用的防锈油后，在光杆部位用粘缩管加热紧缩包裹着螺栓杆，用以防潮防锈防雨水侵蚀。在紧固通体螺栓时，必需要采用多个液压螺栓紧固器（如图）同步拉伸紧固，它即可以保证联接件间的紧固精度高、无摩擦均匀地实现结合，也能确保其全部通杆螺栓刚度一致性，采用液压螺栓紧固器紧固的螺母达到所规定的拧紧力矩值时螺帽无摩擦力，杆体不产生应力及扭曲变形。使40根螺栓紧固拉力达到同一数值。如果不采用液压螺栓紧固器而采用普通板手紧固通体螺栓螺帽时，产生的摩擦力及应力是无法保证40根螺栓承受力矩一致性，摩擦旋转扭力会使通体螺栓杆上产生扭曲变形扭变力，一旦杆体产生扭曲变形力存在，其使用寿命会缩短，其后果就受力最大的那颗螺栓会出现螺栓断现象。

超长杆螺栓为了便于检查通体螺栓杆是否产生扭曲变形，制造时在螺栓光杆表面上制造出通体的螺旋线（如图），用于维修时便于检察螺杆表面是否已产生扭曲现象。

大型液压马达壳体配流盘端盖上的八根螺栓，承受配流盘与缸孔间的很大不均等的静压撑开力，受到最大的拉脱力螺栓易受马达使用到5000H左右时，需要对螺栓重新校正紧固力。

怕过电流。各种安装马达设备的构件需要电焊时，马达必需要采取零线接地保护，电焊时导线要靠近焊点位置，防止马达内部配流盘及轴承产生过电流灼伤。

笔者写此文章，为了不使文章超长累赘，还有很多针对此马达“怕”没有写进文章，上述“十怕”是笔者在长达20多年维修此马达经验积累，现供国内维护此马达人士借鉴。因此内曲线液压马达为超级精密的机械件，即使受到最好的维护，也意味着该马达各摩擦副间必然存在一定的正常磨损，为了确保该马达能够长期保持在良好的运行状态，笔者经实验证明后建议：

1，马达在运转到15,000小时左右要做个彻底地保养。

2，此马达的输出压力超出22Mpa时，建议用户要选择大一型号的马达来使用，这样会有较好的价格性能比。