斜轴式液压泵压力跳动的故障分析与排除

　　1 概况

　　为多型飞机配套的某系列斜轴式恒压液压泵,在出厂试验中大量出现零流量压力跳动故障现象,即先将压力泵出口压力设定在额定压力,经多次打动态后把泵出口关闭,压力表指针指示值比原设定的额定压力值要小或大012~014 MPa,待稳定数秒钟后,指针突然跳到额定压力点。这种故障现象几乎存在于每一批待出厂的产品中,有时故障率高达50%,这严重影响了工厂的正常生产秩序和产品的交付,因此有必要对这一故障进行研究,以采取有效的防止措施。

　　2 故障分析

　　2.1 液压泵工作原理

　　图1为液压泵结构原理图,液压泵主要由泵壳体、调节器、转子组件、主轴组件、摆架组件、轴尾密封件等组成。发动机工作时,传动轴通过万向轴带动转子旋转,柱塞也随之转动。由于转子轴线相对于传动轴有一个倾斜角C,所以转子转动时,柱塞就在转子柱塞孔内作往复运动,进行吸油和排油。由于泵出口与流量调节器相通,当系统需用油量减少时,泵输出的多余流量使出口压力升高,当压力超过一定值时,调节器开始工作,调节器内随动活塞打开,高压油流入作动筒,使油压对摆架的控制力矩克服回位弹簧等对摆架的作用力矩,作动筒左移,摆架向减小摆角(即转子轴线相对于传动轴的倾斜角C)的方向偏转,直至稳定在一个新的平衡位置上,此时出口流量减小。当系统不需要流量时,油压升高,油压对摆架产生的力矩亦最大,使摆架倾角减小至最小(几乎为零),此时泵所输出的流量,仅用于补充系统的泄漏及泵本身循环用油需要。此时的出口压力即为零流量压力。

　　根据泵的工作原理,作用在摆架上,使摆架绕万向轴端旋转的力矩主要有:油压力矩My、回位弹簧力矩Mt、油液阻尼力矩Mz、摆架组件的惯性力矩Mi以及转子柱塞孔内油液对摆架的干扰液压力矩Mg等,其力矩平衡方程式如下:

　　在上式等号右侧的4项力矩中,只有干扰液压力矩Mg与出口压力相关,也就是说,只有Mg有可能影响出口压力的稳定性。

　　2.2 计算

　　假定泵进口油压p0=0,分流盘平面角B=0。

　　由于泵工作时,处于排油区的柱塞数量和位置随转子转角A而变化,转子柱塞孔中油液的压力p作用点也随A变化,因此液压力对摆架的转动力矩在每一瞬时也在变化。

　　图2a为5个柱塞排油时各柱塞中心位置,1、2、3、4、5分别为5个柱塞处于排油区的起始点,1c、2c、3c、4c、5c为终止点,柱塞转动角为A>1b~21b,两柱塞夹角分别为合力作用点的起始点和终止点。

　　图2b为4个柱塞排油时各柱塞中心位置,1、2、3、4分别为4个柱塞处于排油区的起始点,为终止点,柱塞转动角为a>21^o~41^o,oe3、oe4分别为合力作用点的起始点和终止点。