通轴泵的原理与维修保养

通轴泵的原理与维修保养

通轴式轴向柱塞泵一般为前置式轴向柱塞泵，其主轴穿过斜盘、缸体和后盖。主轴后端可串１～３个齿轮泵，或两个通轴泵串联。它可与发动机输出轴直接连接而不需加分动箱，组成１～２个独立的闭式液压系统；或１个闭式液压系统，外加１～２个开式液压系统，供主机的操作系统、转向系统或其他工作系统使用。

通轴泵（马达）是集成化程度很高的元件。它将补油泵、变量控制阀、高压安全阀、低压溢流阀、补油溢流阀、补油单向阀和冲洗阀，甚至有的将吸油滤油器都集成在泵或马达壳体上，只要用两根高压软管将泵和马达的进出口相连，再加上油箱、冷却器和吸油滤油器就可很方便地组成闭式液压系统，并可无级变速。因此被广泛应用于工程机械、行走车辆、农用机械、石油机械以及游乐设备和矿山机械等。通轴泵－变量马达组成的闭式液压系统原理见附图。（林德图）

通轴泵-一变量马达组成的闭式液压系统原理图

1.通轴式变量泵 2.补油泵 3.冷却器 4.滤油器 5.补油溢流阀 6.油箱 7.安全阀 8.补油溢流阀 9.手动伺服变量机构 10.变量马达

世界上著名且常用的通轴泵（马达）产品有：萨澳－桑斯川特公司的 PV20 系列、４０系列、 ９０系列等；林德公司的 BPV 系列；力士乐公司的 A4V 系列和美国伊顿公司的产品。通轴泵 可以与通轴式液压马达、斜轴式液压马达和低速大扭矩液压马达组成闭式液压系统。 

一、 工作原理 通轴泵和通轴马达是一种容积式流体机械，它市靠容积的改变来建立压力和输送流量的， 而容积的改变又是靠转子部件和定子部件既紧密接触又相对滑动来实现的。因此在这类机械中 有３对摩擦副：A.柱塞与缸孔。B.滑履与斜盘。C.缸体与配流盘。这些摩擦副的作用有３个：

一 是起密封作用。滑动面的摩擦副要构成一个密封面，否则会造成高压油的大量泄漏，降低容积效率，甚至不能建立所需的压力。

二是起润滑作用。滑动面相对运动，如不能形成必要的润滑 作用。滑动面相对运动，如不能形成必要的润滑条件，则摩擦副很快就会磨损、甚至烧坏。

三 是起力的传递作用。摩擦副的一方往往有很大的力传递给另一方，而力的大小一般是和泵或马 达的压力负载成正比。 必要的润滑条件要求在滑动面间形成适当的油膜，让这层油膜起润滑作用。油膜太薄或形 不成油膜，摩擦副就会烧坏；油膜太厚，则起不到密封作用，造成大量泄漏，降低容积效率， 甚至不能建立与负载相适应的压力。 摩擦副摩擦造成的功率损失，不仅使泵的机械效率下降，而且机械损失又转化成热量，使油温 升高，油的粘度下降，润滑性能变差，泄漏增加，油质劣化。局部温度可升至几百度上千度， 从而使摩擦副两金属壁间的局部地方出现粘着即“咬死”。而摩擦副的早期磨损往往是泵和马达 报废的主要原因之一。 

磨损原因有二：一是上述的粘着磨损，二是磨料磨损。

磨料磨损则是由于液压系统受到外 界污染，一些尘埃或金属粉末进入摩擦副起研磨剂作用造成的。 为了解决上述问题，设计者们采用了静压支承的设计方法。即当外负载发生变化时，如何 保证一对摩擦副的支承面上的流体动反力即承载能力也随之发生变化，使两力始终在允许的油 膜厚度下保持平行，既不使支承面发生固体接触，也不使支承面因间隙过大而产生过大泄漏。 

经过大量实验，认为油膜厚度在 0.010～０.015mm 为最佳值。 油膜是传递力的介质，应具有一定刚度，矿物型液压油的油膜厚度为 0.01～0.04mm 时油膜 的刚度最好。 要满足上述条件，液压泵和马达的制造者和使用者应作到：

a.摩擦副的两个滑动平面（或孔） 的表面粗糙度、平面度和可能的变形之和要小于 0.015mm(一般为 0.003mm)。

b.油液中的最大颗 粒直径要小于 0.015mm． 

二、 使用中应注意的几个问题 

1． 安装 要求：a.通轴泵可以用支架或法兰安装，泵和原动机应采用共同的基础，法兰和基础应有足 够的刚度，以免泵运转时产生振动，b.泵的传动轴与原动机的输出轴安装时应保持同心，其同轴 度误差不大于 0.10mm。c.泵和原动机的传动轴应采用弹性联轴器连接。泵传动轴不能承受弯曲 力矩，严禁在泵轴上安装皮带轮或齿轮来驱动泵。D.当原动机与泵相距较远，不在同一底座时， 可采用万向联轴器传动。E.对于新安装的泵（马达），必须通过壳体的卸油口向泵（马达）内灌 满清洁的与系统同牌号的液压油。 

2． 合理使用液压油 同轴泵的工作介质为矿物型液压油，用油不当会造成泵的过早磨损和损坏。

(1) 液压油型号的选择 表 1 列出几种矿物油的主要质量指标及应用。

表 1 矿物油的主要质量指标及应用

通轴泵和马达组成的闭式液压系统在工程机械、石油机械、农业机械上应用环境变化大、 工作压力高（>21Mpa）,由于是闭式系统，温升较快，热平衡温度一般在 60~80，通轴泵是靠建立一定厚度的油膜来进行工作的，故推荐采用抗磨液压油。根据使用环境的不同，冬、夏季的 液压油型号应不同。尤其是我国东北地区，冬季温度较低，应使用粘度较低的抗磨液压油。而 且主机在低温环境下起动，应使柱塞泵的变量机构在零位状况下运行 10~15min，然后慢慢将变 量机构放大，使油温逐渐升高后再工作，这样将有助于提高泵和马达的使用寿命。在我国南方， 夏季温度较高，应使用粘度较高的抗磨液压油。

(2) 防止液压油的乳化 水是液压系统中最常见的化学污染物，水能经油箱盖、入孔盖和损 坏的密封件渗入液压系统。游离水与油液混合形成乳化液；水与系统中金属颗粒反应生成酸， 使油液变质；水使油液中的添加剂沉淀，形成油泥；水使油液氧化，使润滑油的油膜厚度减薄， 油膜强度降低；水使金属表面腐蚀，加快金属表面疲劳，加快液压元件的磨粒磨损和缩短滚动 轴承寿命。如发现液压油乳化，必须彻底清洗管路。更换液压油。

(3) 防止空气进入液压油 所有油液均含有某些溶解的空气。而可怕的是油液中含有游离空 气，这是不允许的。它会使油液起泡沫，加快油液氧化；使系统刚度降低，变量控制系统响应 迟缓；使泵由于气穴而损坏。因此要求系统的回油管必须在油箱最低油面以下一定深度（油标 尺下限即为最低油面），以免溅起的油滴将空气带入油液；油箱油面如低于油标尺下限，应及时 添加清洁液压油，以免吸空；回油管应远离泵的吸油管，且回油与吸油管口间应加隔栅，使油 液平稳进入吸油口。

3． 液压油的清洁度

(1) 用装有 10um 滤油器的泵往油箱加油。

(2) 定期更换滤油器。滤油器是液压系统中用以控制油液清洁度的关键元件，它直接影响系 统工作的可靠性和使用寿命，必须按使用说明书要求定期更换。对于工程机械和行走机械，新 车在跑合（工作）50 小时后必须更换滤油器，然后再根据主机使用说明书要求按时更换滤油器。 闭式液压系统都是在通轴泵的吸油口装有滤油器。滤油器的安装方式有两种：林德公司的 BPV 型泵是在辅助泵的出油口至主泵进油口处装滤油器；其他通轴泵滤油器是装在油箱和辅助泵吸 油口之间。滤油器也有两种：一种是带旁通阀的，滤油器堵塞时，油能从旁通阀进入泵，不会 造成吸油不足，但会给主泵带来污染物；不带旁通阀的滤油器一旦堵塞，主泵吸空。很容易损 坏主泵。 

(3) 系统维修时应注意清洁度。闭式液压系统是不易被污染的。但在机械设备用用了一段时 间以后，由于某种原因需要在工作现场进行拆卸维修时，一般周围环境较差，故尤其要注意清 洁度问题，这时必须把管路、泵和马达的外露油口包扎好，决不允许污染物进入液压系统，否 则越修越糟。

(4) 油箱必须密封，并加空气滤清器，不允许有外露部分，严防灰尘、水分进入油箱和液压 系统。

(5) 系统如有污染，必须彻底清洗。包括油箱、管路、泵、马达和阀等。如泵、马达过度磨 损或损坏，铁末或铜末将很快遍布整个系统，这时整个系统必须彻底清洗或更换，否则新泵或 马达将同样会被损坏。 

三、 故障诊断与维修 进口的通轴泵和马达，如果使用得当，寿命为 8000~10000 小时。如果发现问题应及时维修。 早期故障一般都是能修复的，且修复后的泵和马达基本上能接近新元件的性能指标。否则，将 会造成更大的经济损失。 1． 故障诊断与排除 通轴泵与马达组成的闭式液压系统，任何部分的故障都是通过系统表现出来的。所以故障 的诊断要从表面现象找到内在原因，要机、电、液全面综合考虑并排除。诊断故障需要有丰富 经验。首先应看清故障现象，如工作压力、动作情况、油高度、油质情况和有无振动等；听听 有无噪声；摸摸通轴泵和马达壳体温度；闻闻有无异味；然后根据液压系统原理图进行分析， 作出判断。现将常见故障现象及排除方法列于表2。

2． 维修 

通轴泵（马达）集成化程度高，结构紧凑，加工精度高，其装配精度、配合间隙都有严格 要求。如轴承间隙的调整、柱塞与孔的配合间隙、摩擦面的表面光洁度、形位公差、滑履与斜 盘固定间隙的调整以及各种变量控制机构（伺服控制、电液比例伺服控制、速度控制、压力控 制、力矩控制）等，它是集机、电、液一体化的高技术产品。维修时不仅要有丰富的经验，而 且要有严格的拆装工序、必要的拆装工具和精密的检测量具，以及元件和系统试验的台架和仪 器。

表 2 通轴泵（马达）及液压系统故障与排除