液壓馬達性能下降的原因

日期:2016年4月14日 15:06
1)液壓馬達磨損情況
WTZ-150和WTZ-200系列鉆機上安裝的主要是6K-195和 6K-310兩種型號液壓馬達。經拆檢后發現,液壓馬達配流盤與閥盤的摩擦表面磨損嚴重,磨損最深處達0.15 mm;輸出軸油封漏油 。
(2)配流盤磨損的原因
由該種液壓馬達工作原理可知,配流盤和擺線轉子由小聯動軸聯接一起旋轉,同時配流盤在閥盤上做滑動旋轉。造成此摩擦副過度磨損的原因如下:
剛安裝新的液壓馬達時,由于馬達殼體內沒有加注液壓油,使摩擦副的摩擦表面缺乏足夠的潤滑而造成磨損。特別是工作初期就帶較大負荷,更加劇了配流盤的磨損。
液壓系統的濾芯失效使液壓油中混入顆粒物雜質,小的顆粒物在配流盤旋轉過程中進入摩擦表面,使摩擦表面產生磨料磨損。
配流盤與閥盤摩擦表面由于磨損粗糙度變差,使摩擦副之間雜質儲存空間加大,進入摩擦表面的顆粒物與被磨削 下來的金屬顆粒隨配流盤一起旋轉,加劇了磨損。
由于配流盤與閥盤間的磨損,使液壓油在進、回油道之間產生縫隙而連通,在高壓作用下,使液壓油的密封、清洗、散熱性能下降,油溫提高,加據了磨損。
(3)液壓馬達無力的原因
根據對配流盤磨損的原因分析可知,造成液壓馬達無力的原因主要如下:
由于配流盤磨損,使進、回油道在配流盤處連通,部分高壓油泄流,流經定轉子副的油壓下降,流量減少,最終造成馬達的輸出轉速和扭矩下降。
由于配流盤磨損,其在閥體內的相對位置發生變化,閥體上的彈簧對配流盤與閥盤間的預緊力和貼合力降低,加劇了液壓油的泄漏,造成液壓馬達性能下降。
液壓油溫度的提高,造成其綜合性能下降,使其驅動擺線轉子旋轉的能力進一步下降。
經檢查定轉子副以及與其兩側配合的軸承殼體和閥盤的結合面無明顯磨損。運動正常無卡滯,不會造成性能下降。
(4)輸出軸油封漏油的原因
經拆檢測試,輸出軸的軸向和徑向間隙符合標準,輸出軸與油封的配合面無明顯磨損。但是發現油封橡膠老化變硬,彈性變差。油封唇口磨損后,預緊力和封油性能下降,油溫過高加速了油封唇口的磨損;此外,由于液壓馬達的內泄,造成殼體內的背壓過高,使油封唇口磨損和漏油進一步加劇。
修復方法
由以上分析可知,只要將配流盤與閥盤這一對摩擦副的配合關系恢復,就可以恢復液壓馬達的性能。而選配合適的輸出軸油封,即可排除液壓馬達的漏油故障。
(1)配流盤的修復
將配流盤清洗后,用壓縮空氣吹干凈。用外徑千分尺或百分表測量配油盤沒有磨損處的厚度h1 及磨損量(測量h1是為調整配流盤預緊彈簧的彈力提供依據)。
因配流盤的磨損嚴重(0.10 mm ~0.15 mm),若用手工研磨較為費力,決定采用平面磨床研磨。研磨時,以配流盤進油口一側的端面為基準面,選用60#白剛玉砂輪進行研磨。
(2)閥盤的修復
閥盤的研磨與配流盤的研磨要求相同,只是磨削量不大,不需對其厚度進行測量。在研磨閥盤與配油盤形成摩擦副的結合面時,其對稱面為研磨基準面。
由于閥盤外表面的局部有漆及受外力作用其邊沿局部凹凸不平,影響被研磨面的精度要求。所以在研磨前應進行清理和修整,有條件的可將其外露處倒角45°(寬1~1.5mm), 然后進行平面度檢查,研磨基準面的平面度應≤0.01mm。應在保證基準面符合要求后,再對其對稱的端面進行研磨。
(3)輸出軸油封的選配
ETN 6K系列液壓馬達的輸出軸油封采用有骨架無彈簧型油封(VC型)。油封初始預緊力靠橡膠材料與軸間的過盈量產生,當油封唇緣或軸磨損后,密封性下降,產生漏油,這是液壓馬達漏油的主要原因。ETN 6K系列液壓馬達是按照美國EATON公司產品圖樣和制造技術生產的產品,其產品尺寸采用英制標準。通過對軸頸、油封安裝基孔及油封厚度進行測量,其軸頸尺寸為φ44.43 mm,油封安裝基孔尺寸為φ 63.5 mm,油封厚度4 mm。
油封為易損件,英制標準的油封不好采購,且供貨周期長。為提高輸出軸油封的維修性能和通用性能,決定遵循不改動或少改動尺寸的原則,將其改為公制標準,以保證其原有性能及強度。
原油封采用VC(即單唇外橡膠骨架無彈簧油封)型,其密封性較差,使用壽命短。根據液壓馬達的工作狀況及結構尺寸,可用SC(單唇有彈簧外橡膠內骨架油封)或SB(單唇有彈簧外鐵殼骨架油封)型油封代替,這2種型號的油封比VC型油封密封效果好、使用壽命長。
油封材料的選擇由其工作的相容性、工作溫度范圍的適應性及唇緣對旋轉軸的跟隨力所決定。通常其唇緣的溫度比液壓油溫度高20~ 50℃,線速度<15 m / s 。常用的密封材料有丁晴橡膠、橡塑復合、氟橡膠、硅橡膠、聚丙稀酸酯橡膠、乙丙橡膠、聚四氟乙烯、尼龍、聚甲醛、氯丁橡膠、氟硅橡膠和聚氨酯等。
6K-195液壓馬達最高轉速為866 r / min ,輸出軸與油封配合面的尺寸為φ44.43 mm ,其最高線速度=C×n / 60,式中C為軸頸的周長,n 為軸的最高轉速。
最高線速度 = C×n / 60= 44.43×3.14×866 / 60
= 2013.6 mm / s
≈ 2 m / s
液壓系統的正常工作溫度為82 ℃ ,由于鉆機在后期使用中,液壓系統技術性能下降,加上液壓元件故障對液壓油溫升的影響,應考慮將工作油溫的數值加高20℃,其唇緣的溫度應高于工作介質溫度20~ 50℃(取最大值50℃),最終確定油封唇緣的耐受溫度為152℃。
根據以上對油封工作環境的分析,對比各種密封材料的使用性能,油封材料決定選用氟橡膠。
輸出軸軸頸尺寸由原φ44.43 mm磨削為φ44+0.05 mm,油封座孔的直徑尺寸由原φ63.5 mm車削至64 mm。由于油封安裝位置余量較寬,油封厚度定為8 mm。全部數據(見附表)選擇為整數,有利于油封的選擇。
輸出軸整體是經過淬火和調質處理的,磨削后其與封油及配合面的硬度超過30HRC(一般要求旋轉軸的表面硬度取30~40HRC)。
根據以上對油封選配的分析,決定選用SC或SB型、尺寸為φ44×φ64×8的氟橡膠油封替代原VC型油封。油封的外徑與座孔間的過盈量以及油封唇緣與軸頸間的過盈量由制造商根據有關標準確定。
(4)液壓馬達的裝配與測試
6K-195型擺線液壓馬達在裝配時,除按規定和要求裝配外,在安裝配流盤時,應在配流盤3個預緊彈簧座孔內分別裝入厚Δh(Δh=h1-h2)的鋼制調整墊片,以保證配流盤與閥盤間的預緊力。
經修復完成的液壓馬達,向進(出)油口分別注入T46#抗磨液壓油100 mL,并雙向轉動輸出軸數圈,旋轉平順無卡滯后,將一油口保持空氣暢通,另一油口通入0.6~0.8 MPa的壓縮空氣,驅動液壓馬達試運轉。試運轉正常后,液壓馬達完成修復工作。
(5)效果及效益
運用以上修復方法,共修復6K-195、6K-310型液壓馬達14只,均已正常使用,且已連續工作3個月以上,延長了舊液壓馬達的使用周期。單只液壓馬達的維修成本不足300元,若更換一只新的液壓馬達則需資金6 000元左右,僅這14只液壓馬達就節約資金7萬余元,為單位取得了明顯的經濟效益。

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