液压泵气孔与气穴产生的原因及解决方法.pdf

2 0 1 1年 1月 第 3 9卷 第 2期 机床与液压 MACHI NE T 00L HYDRAUL I CS J a n ．2 01 1 V0 1 ． 3 9 No ． 2 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 0 2 ． 0 4 9 液压泵气孔与气穴产生的原 因及解决方法 谢 响 明 邵 阳职业技 术 学院 ，湖 南邵 阳 4 2 2 0 0 4 摘要 液压泵 作为液压 系统 的能力装置 、动力元件 ，其性能 的好坏直 接影 响液压 系统 的正常工作 。对液压 泵气孔与气 穴产生的原因进行了认真分析，并提出相应的措施来消除这类缺陷。 关键词 液压泵 ；气孔 ；气穴 ；改进措施 中图分类 号T H 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 2 1 4 8 2 液压 泵作 为液 压系 统 的能力 转换装 置 、动力 元 件 ，其性能的好坏直接影 响液压系统的工作效率 。气 孔和气穴是液压泵 的常见故障 ，气孔是液压泵本身的 原 因引起的故障，气穴是外界因素引起 的故障 。通过 分析产生气孔和气穴的原 因 ，并采取相应措施 ，消除 和预防这类缺陷 。 1 气孔成因及预防措施 1 ． 1 气孔类型及 成 因分析 P V B Q A液压泵壳体采用铸造成型，车铸件端面 3 m m，观察 气孔形 状特 征及位 置分 布。气孔呈 椭 圆 形或梨形 ，集 中气孔呈蜂窝状 ，内壁光滑 ，靠 近铸件 表面 ，分布无规律 。根据生产现状及气孔特征 ，判断 气孔类型为侵人性气孔及少量渣气孔。侵入气体主要 来源 于铁液热作用下型壁 内造型材料 生成 的气体 。浇 注后产生并聚集 于型壁表面的砂层孔 隙中的气体 ，因 热膨胀压 力猛 增 而 向四面扩 散 ，在铁 液未 凝成 硬壳 前 ，有可能侵入铁液 中，也可能进入型腔或穿过砂层 逸出型外 。当型壁 内气体 的压力大于阻止气体侵入铁 液的各种阻力时，气体才会侵入铁液中，即气体侵入 铁液 的条件为 p气 p静 p阻 p腔 式 中P 为型腔表面砂层某点气体的剩余压力 ； P 静为铁液的静压力 P 静 h ； P 脖为铁液液 面上型腔 内气体压力 ； P 为气体侵入铁 液时 因铁液 表面 张力 而引起 的附加压强 P 2 t r ／ r ，r 为气泡半径，取孔隙的一 半 ，o r 为铁液 的表面张力 。 根据侵入性气孔 的形成条件 ，要防止气体侵入铁 液应满足 的条 件是 P 气 P 静 P 阻 p 腔 。这 可从减少 铸型表 面气体剩 余压力 P 气和提高 P 腔 、P 静两方 面着 手。但在生产实际中 ，过大 的 P 腔 、P 静会带来 机械粘 砂等其他质量问题 ，因此 主要靠减少 P 来防止气孔 侵入 。主要措施有 减少 型 芯 砂 的发 气 量 ，提 高 铸型的透气能力 ，并在较高温度下浇注 ，以便 已侵入 气体能在 铁液未形成硬壳前逸 出。 渣气孔是 由于铁 液与 渣相反应 生成 的气 孔 ，即 F e O [ C ] 一 [ F e ] C O T，在 s含量较高时容易 形成 。S以 F e S 存在于铁液 中，它与铁液 中的 Mn 反 应生成 Mn S ，M n S 溶 于氧化 渣并 降低其熔点 成液态 ， 从而使渣中 自由氧 化铁 能与 石墨 充分 接触反 应 生成 C O 。要防止这类 气孔 必须 控制铁 液 中的 S含 量 ，同 时在熔炼 和浇注过程 中防止铁液氧化。 1 ． 2 防止 气孔 生成 的措施 1 ． 2 ． 1 改进型砂质量 1 降低煤粉 的加入量 ，减少含水量 ； 2 提 高新 砂 的 补 加 量 ，并 严 格 控制 含 泥 量 ， 以改善铸 型的透气能力 。 I ． 2 ． 2改进 芯砂 的质量 1 选用更 粗的新砂 ，含泥量控制在最低 ； 2 减少 黏土的加入量 ； 3 适 当加入 一定 量 的木屑 ，以提高 泥芯 的透 气能力 。 1 ． 2 ． 3 改进浇注系统设计 适 当增大直浇道 的直径 ，提高浇注速度 以适 当增 加 P 静；在 芯 头 上 开 设 一定 大小 的排 气 道 ，以减 小 P ，提高型腔的排气能力。 1 ． 2 ． 4 规范造型制芯过程操作 砂型紧实度要求均匀适度 ，起模 和修 型严禁过多 刷水 ，上型应扎足够数量和深度的出气孔。泥芯必须 干透 ，且要在冷却至室温后才能下芯合箱 。合箱时封 死芯头 问隙 ，防止铁液钻 人堵塞排气道 口。 1 ． 2 ． 5 严格控制熔炼与浇注过程 收稿 日期 2 0 1 0一 O 1 2 1 作者简介 谢响明 1 9 6 7 一 ，男 ，高级 教 师 ，现 主要 从 事机 械 、机 电等 方 面 的教 学 与管 理 工作 。Em a i l s y z y x x m 1 6 3． c o rn。 第 2期 谢响明液压泵气孔与气穴产生的原因及解决方法 1 4 9 妥善管理炉料 ，对锈蚀严重 或表面油脂物多 的炉 料 ，必须经清理或处理后才 能使 用。用 一定厚度 的废 钢 ，以防 止 炉 内氧 化。孕 育 剂充 分 预 热 ，炉 缸 、前 炉 、浇包充 分烘 干。抬 包浇 注 时应 低 位 浇 注迅 速 充 满。浇 口杯 中液面高度必须大于直浇道直 径 ，且 浇注 过 程平 稳 ，以防气 体 卷入 。浇 注 时必 须及 时点 火 引 气 ，铁液 出炉温度确保在 1 4 2 0℃ 以上 ，浇 注温度在 1 3 6 0 ℃ 以 上 。 1 ． 2 ． 6控制铁液 中硫含量 防止渣气孔 铁液 中的硫 主要来 自于燃 料 和金属 炉料 ，因此 ， 应选用含硫量低 的铸造 焦炭和低硫金属炉料 ，同时进 行炉外脱硫 ，控制铁液 中的硫 含量少于 0 ． 1 ％ 。 1 ． 3改进 效 果 通过上述工 艺 改进 ，P V B Q A泵 壳 体气 孔 缺 陷 由 3 0 ％ ～ 4 0 ％ 下降 到 1 ％ ～ 2 ％ ，且 没有 出现其 他新 的 铸 造缺陷 ，废品损失显著降低 。 2 气穴成因及预防措施 2 ． 1 气 穴故 障原 因分 析 液压泵 吸油 系统产生气穴 的主要原 因是 泵吸油 口 处压力低 于气体 分离压或吸人空气 ，依据伯 努力 流量 连续性方程 ，可 知液压 泵吸油处压力为 p p 一 一 一 Ap 其 中P 为油箱 液面压 力 ；P为液 体密 度 ；g为 重力 加速度 ；h为液压 泵 吸油 口距 离油 箱液 面的高度 ； 为动能修正系数 ； 为液 压泵 吸油 口处速 度 ；a p 为 吸油管 内总压力损失 。 对 上式分析可知 ，能引起 P下降的变量为产生 气 穴故 障的原 因 ，具 体如 下 1 油 箱 透气 孔 堵 塞 ， 导致油箱液面压力P 过低 ； 2 电动机速度高 ，导 致液压泵 吸油 口液 流速 度 过 高 ； 3 滤 芯堵 塞 或 滤油器精 度选 择 过 高 ，导 致滤 油器 芯 处 压力 损 失过 大 ，从而使 卸 增 大 ； 4 油 液 温度 低 、黏度 大 ， 导致沿程阻力 系数 过大 ，从 而 使 △ p 增 大 ； 5 吸 油管的总长度 z 过高或吸油管的内径 d 过小，导致 △ P 增大 ； 6 管道 弯折 、压 扁 、堵 塞等 ，导致 局部 阻 力系数过大 ，从 而使 △ p 增 大 ； 7 泵 安装 过 高 ， 导致液压泵吸 油 的高度 h过大 ； 8 其他 ，如管 道 密封不严 、吸油管浸入油箱 面太浅 等 ，使 液压泵 吸油 口直接吸人空气 ，是液压泵产生气穴 的重 要原 因 。 2 ． 2预 防液 压泵 产 生气 穴的措 施 1 降低管路等附件 引起的压力损失。①增大 吸油 管直径 、减小或避免吸油管道 的弯 曲 ，以降低 吸 油速 度 、减 小沿程和局部压力损失 。②选用合适 的吸 油滤油器 ，并要经常检查、定期清洗，避免堵塞。③ 尽量使 液压 泵吸油 口低于油箱液面或把液压泵安装在 低于油箱 的位 置 ，从 而改善吸入条件 ；自吸性差 的大 流量泵 ，应加低压辅助泵供油。④避免由于油的黏度 高而产生吸油不足 。一方 面应根 据地区 、季节 、气温 变化合理选用液压 油的牌 号 ；另一方面在低温开车运 行时 ，应进行空车 预运转 ，使系统温度 适宜时再加载 运转 。 2 防止液压泵吸空、除去油中气泡。①定期 检查 吸油管接头 的密封状况 ，防止 因密封不严 而吸入 空气 。②启动机器一定要检查油箱的液面是否在合理 的范围内。③设法除去油液中的气泡。如可选用性能 好 的液压油或在油液 中加入消泡添加剂 。④合理设计 油箱结构 。 3结束 语 分析液压泵气 孔和气穴原因并提出相应的改进措 施。降低气孔缺陷，能提高液压泵出厂合格率；减少 气穴缺陷，能提高液压泵的工作效率。 参考文献 【 1 】丁根宝． 铸造工艺学[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 8 5 ． 【 2 】李达． 铸铁脱硫的理论与实践[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 8 5 ． ‘ 【 3 】肖珑． 液压与气压传动技术[ M] ． 西安 西安电子科技大 学 出版社 ， 2 0 0 7 ． 【 4 】左健民． 液压与气压传动[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 99．