柱塞泵三对摩擦副对回油流量的影响分析

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1、第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议柱塞泵三对摩擦副对回油流量的影响分析张文超王少萍赵四军（北京航空航空大学自动化科学与电气工程学院北京100083）摘要：航空液压柱塞泵性能失效的主要模式是回油流量增加，柱塞泵工况的变化以及三对关键摩擦副的磨损都会造成内泄漏量增大，使回油流量变化，最终导致容积效率下降不能满足要求。本文通过大量的实验探索了泵在正常磨损情况下回油流量的增长情况，比较了不同摩擦副的磨损对液压柱塞泵性能的影响程度，并给出合理的理论分析与计算进行验证，确定显著影响因素，从而对于在设计中有针对性地提高关键摩擦副中薄弱环节的性能，以及失效后

2、的修复有重要指导意义。关键词：航空液压柱塞泵关键摩擦副回油流量中图分类号：TG156并从理论上进行比较，给出合理的推导和验证。从0前言而对深入了解液压泵的性能随摩擦副磨损的退化，采用先进的手段提高柱塞泵薄弱环节的抗摩擦能力有很重要的指导意义。由于飞机为保证飞行任务的可靠性，对航空液压泵的性能提出了较高的要求。柱塞泵具有容积效率高，运转平稳，流量均匀性好，噪声低等优点，1配流盘与转子摩擦副影响所以被广泛应用于航空航天液压系统的能源供应。根据航空柱塞泵外场和内厂的经验，最常见的1.1实验分析故障及失效模式即为三对主要摩擦副的磨损失效。为了观察直轴柱塞泵失效后各配对摩擦副的磨泵在工作的时

3、候，由于工况的不稳定，比如泵体发损情况，实验分别设置正常工况，油液污染工况，热导致温度升高，泵本身的磨损和管路杂质形成的压力和转速双应力加速寿命工况等，工作失效后分污染源导致油液污染度增大，污染颗粒对摩擦副表解泵，分析造成失效的原因，观察并测量磨损状况面产生划伤；同时各配对摩擦副在相对高速运转的对回油流量的影响。时候，随工作时间的增长磨损会逐渐累积，产生粘分油盖以及与之配对的转子是最为重要的一对着磨损，磨粒磨损等主要磨损形式。当磨损积累到摩擦副，经过大量的实验可以看出，配流盘的磨损一定程度时，油膜建立相对不稳定，这些均使泵的后表现的形式大致相似，多数表现为粘着磨损和磨内泄漏量逐渐增

4、大，最终导致壳体回油流量增大，粒磨损，只是磨损程度不尽相同，表面形态为一圈出口流量及容积效率降低，不能满足使用的要求。圈均匀的摩擦痕迹，主要原因是在高压作用下油膜尤其对于军品，对敏感零部件的使用性能要求更加建立不稳定而产生干摩擦，或者是由于泵工作时由严格。于磨损产生的污染颗粒使之产生影响。下图1为正目前对于柱塞泵的整体性能主要通过在回油管常与磨损失效后的配流盘的对比图：路上安装涡轮流量传感器来监测。国外对于摩擦副磨损的研究也很多，例如苏联通过在柱塞行程中心添加放射性同位素标记，采用微测试技术，表面活[1]化和表面光洁度计来监测柱塞与缸体的磨损，但是国内直接监测磨损量的手段尚未成熟，

5、一般只通过某些传感器提供的信息监测泵的整体磨损情况。以往的研究都是从理论上单独推导泄漏量的计算公式，在工程中往往都从经验上来估计磨损对回(a)正常(b)磨损油流量的影响，并没有将理论和实验相结合进行推图1柱塞泵配流盘正常与磨损对比理验证，各摩擦副的具体磨损形态和机理也缺乏细为了观察的更为清楚，在电子显微镜下观察配致的研究。流盘、转子的各个典型部位，如下图2所示，配流本文通过对航空液压直轴柱塞泵进行大量的实盘表面表面呈一圈圈均匀划痕，可以判断主要磨损验，利用各种分析手段探索各配对摩擦副对泵的整形式为磨粒磨损。污染物颗粒高速移动于转子和配体泄漏量的影响，确定它们各自影响的严重程度，月第

6、五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议流盘之间，在工作面产生极高的接触应力，引起表如图1（a）所示，内封油带内圈向中央环形区域过面材料脱落，构成新的磨粒。渡的边缘处，会出现突然凹下去的压痕，原因是这里正好是与转子接触面相接触表面的边缘，如果磨损严重后可以观察到有台阶出现。轮廓仪在这一运动轨迹下获得的表面轮廓形态如下图4所示。(a)闭死区1(b)吸油窗口图4配流盘死区由内封过渡到外封轮廓(c)排油窗口(d)转子工作面实验后与配流盘配合的转子端面也产生较大程图2柱塞泵配流盘和转子工作面度的磨损，为了增加表面耐磨性，转子表面实行镀在电子显微镜下观察图像银

7、技术。在电子显微镜下观察如上图2（d）所示，对多次更换或推研后的配流盘反复实验，并用在沿箭头向外的表面，内圈磨损量较小且均匀，只轮廓仪测定配流盘各个典型工作区域的微观形态，有在A区域粗糙度大，此处为与配流盘内封油带外磨损形态基本类似，由此可以反映出泵的工作机理。圈贴合处，承受高压油液较大的力的作用，其表面从图3中对比可以得出：外封油带的磨损量很小而轮廓如下图5所示。且较为均匀，内封油带磨损程度较大，而且内圈比外圈更为严重（通过比较R值可以得到），有的部y位有明显沟槽。