船用海水泵液压马达常见故障诊断与维修方案研究.pdf

第3 1 卷 第 3 期 哈 尔 滨 轴 承 J O U R N A L O F H A R B I N B E A R I N G V0 l 3 1 No 3 S e p． 2 0 1 0 船 用 海 水 泵 液 压 马 达 常 见 故 障 诊 断 与 维 修 方 案 研 究 王兴刚 ， 王希贵 1 ． 空军驻哈尔滨轴承厂军事代表室 ， 黑龙汀 哈尔滨 1 5 0 0 3 6； 2 ． 中 船舶重 7 - _ 集 第 7 0 3研究所 ； 黑 龙汀 哈尔滨 1 5 0 0 3 6 摘 要 介绍 了海水 泵液压传动 系统在船舶行 业上 的应用 ，慨括 了某型船 用海水泵液压 系统 的主要工作参数 范 围， 详细地论述 了海水泵液压马达常 见的几种故障及维修方案 ， 积极倡 导海 水泵液压元件 的国产 化。 关键词 海水泵； 海水泵液压马达 ； 故障； 压 力； 国产化元件 中图分类号 U 6 6 4 ． 8 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 4 8 5 2 2 0 1 0 0 3 0 0 6 3 0 3 s tud y o n d i a g n o s i n g c o mmo nc t i o n 8 a n d ma i n t e n a n c e ● p l a n o i s h l p p l n g s e a wa t e r p u mp mo t o r W a n g Xi n g g a n g ，W a n g Xi g u i 1 ． Re p r e s e n t a t i v e o f T h e A i r F o r c e a t Ha r b i n B e a r i n g Gr o u p C o r p o r a t i o n ． Ha r b i n 1 5 0 0 3 6 ， C h i n a ； 2 ． 7 0 3 I n s t i t u t e o f C h i n a S h i p b u i l d i n g l n t u s [ O C o r p o r a t i o n f l a r b i n 1 5 0 0 3 6 C h i n a Ab g t r a c t T h i s p a p e r ma i n l y i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f s e a wa t e r p u mp h y d r a u l i c t r a n s mi s s i o n s y s t e m i n s h i p p i n g i n d u s t r y ，a n d s u mma r i z e s ma i n wo r k i n g p a r a me t e r ’r a n g e s f o r c e r t a i n ma r i n e s e a wa t e r p u mp h y d r a u l i c s ．y s t e m．I t d e l i b e r a t e l y d i s c u s s e s s o me c o n l n l O l l ma l f u n c t i o n s a n d l n a i n t e n a n e e p l a n o f t h e s e a wa t e r h y d r a u l i c mo t o r a n d a d v o c a t e s n a t i v e -ma d e h d r a u l i c c o mp o n e n t s ． Ke y wo r d s s e a wa t e r p u mp ；s e a w a t e r h y d r a u l i c mo t o l ’；ma l f u n c t i o n ；p r e s s u r e ； n a t i v e ma d e c o mp o n e n t 船 舶 甲板机械使 用液压 传动有 近 百年 的 史 ． 随着液压技术的发展 ， 液压传动被进一步虚用 于船舶装备的其他方面 ， 如船舶 自动操舵 、 船舶减 摇鳍和可 变螺距螺旋桨推进 系统调 整机构等方 面。 一旦这些液压传动装置 现故障， 将严重影响 船舶运输生产 ， 增加船舶运输公司的营运成本 。 据 不完全统计 ， 液压 系统 的故 障 ， 近 3 0 ％左右是 由 丁海水泵液压马达的故障导致的。 因此 ， 搞清楚海 水泉液压马达的故障类型和故障发生规律 ，对船 舶液压传动 系统的故 障诊断与维修具有重要的意 义 下 面将就船用海 水泵液压马达的常见故障和 维修更换问题进行讨 论。 收稿 日期 2 0 1 O - 0 6 1 5 作者简 介f 刚 1 9 7 8 一 ， 男 ，I 程帅 2 船用海水泵液压马达 的常见故障及 维修策略 不同T况要求液压传动设 备采用不同的海水 泵液 马达 ，几种常用 的船用低速大扭矩海水泵 液压马达及其 主要性能参数介绍如下。 其 中，单作用径向柱塞海水泵液压马达结构 较简单 ， 适用于对低速稳定性要求不高的场合 ； 双 斜盘轴 向柱塞海水泵液压马达有较 宽的速度范围 和 良好的低速稳定性。当要求海水泵液压马达输 出大扭矩 ， 并且有 良好的低速稳定性时 ， 一般都采 用内曲线多作用径向柱塞海水泵液压马达。液压 传动系统的海水泵液压马达在正常使用时应动作 平稳 ， 无异常声响 ， 否则预示设备安装 条件发生不 良的变化或马达内的定子 、叶片或弹簧等零部件 发生缺陷。船用海水泵液压马达 由 r 丁作环境恶 劣， 负载大， 经一段时间使用后易发生多种故障。 这 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 哈 尔 滨 轴 承 第3 1 卷 些故障的表现形式多种多样 ， 低速稳定性劣化 磨 损1 是船用海水泵液压马达最常见的故障 ， 其产生 原因大多是 由于液压油污染所致 。船舶液压系统 工作条件十分恶劣 ， 各类杂质极易混人液压油中， 使海水泵液压马达零件过早磨损 ，油液泄漏量不 规则地增加 ，结果造成海水泵液压马达低速稳定 性急剧下降。液压油污染对整个液压系统都是一 个极大的祸害 ， 它损坏液压泵 ， 使供油量与供油压 力出现无序脉动，同样也会引发海水泵液压马达 低速稳定性的劣化。液压油的防污染与清洁处理 是船舶液压系统须特别重视的一项工作。 此外 ， 海 水泵液压马达使用 一 段时间后，原来整定的回油 压力变小， 也可能改变马达的低速稳定性 。对此 ， 可将 回油压力进行涮整 ， 选用合理的回油背压力。 2 ． 1 常见船用低速大扭矩海水泵液压马达与主 要工作参数 1 径向柱塞海水泵液压马达 大扭矩 常用压力 MP a 1 2 ～ 2 0 排量 L ／ r 0 ． 1 ～ 】 0 最低稳定转速 r ／ mi n 5 ～ 1 0 调整范围 r ／ mi n 1 5 ～ 6 0 0 外形 较大 总效率 G r ／ 7 7 7 ． 较高 2 轴向柱塞海水泵液压马达 高速 常用压 力 MP a 1 6 ～ 3 2 排量 I J r 0 ． 2 5 ～ 2 5 最低稳定转速 r ／ mi n 2 ～ 4 0 0 调整范围 r ／ mi n 3 ～ 1 2 0 0 外形 较小 总效率 C r ／ r ／ 叼 高 3 内曲线式海水泵液压马达 低速大扭矩 常用压 力 MP a 1 6 ～ 3 2 排 量 L ／ r 0 ． 2 5 ～ 5 0 最低稳定转速 r ／ ra i n 0 ． 5 调整范围 r ／ mi n 1 ～ 2 0 0 外形 小 总效率 G r ／ r ／ 7 7 低 船用海水泵液压马达使用一段时间后 ，其噪 声增大特别明显 ，这主要是 由于马达长期处于高 负载T况下运转 ， 润滑条件义没有很好的保证 ， 导 致机械相对运动部分 的部分元件的轴承 、联轴节 及其它运动部件磨损 ，使部件配合 现误差 。此 外 ，系统的液压 冲击与液压油空穴现象也是造成 海水泵液压马达噪声增大的重要因素。 2 _ 2船用海 水泵液压 马达 的常见 故 障与其原 因 分析和 一般 排除 方法 2 ． 2 ． 1 转速下降原[大 J 马达内部柱塞与缸的配合不 良或配流器间隙 不当； 主轴、 轴承等零件损坏； 液压泵故障方法液压辅件故障或失调。 2 ． 2 ． 2 排除方法 修理更换马达 ， 并严格清洗液压油 ； 更换零件维修 、 液压泵维修或调整液压辅件。 2 ． 2 ． 3 输出转矩变小原 因 马达内部柱塞与缸的配合不 良或配流器间隙 不当； 主轴、 轴承等零件损坏； 液压泵故障 、 液压辅件故障或失调。 2 ． 2 ． 4 排除方法 修理更换马达 ， 并严格清洗液压油 ； 更换零件维修 、 液压泵维修或调整液压辅件 。 2 ． 2 ． 5 低速稳定性下降原因 液压油污染使马达 内零部件磨损； 液压泵等不正常， 使供油等出现异常 ； 液压系统 内混入空气 ，使压力出现波动或液 压油存在空穴现象。 2 ． 2 ． 6 排除方法 修理更换马达 ， 并严格清洗液压油， 检查有关 元件 、 附件 ， 恢复正常供油条件； 排除系统的气体。 2 ． 2 ． 7 噪声增大原因 系统压力流量变化超过额定值 ，马达内部零 件 ； 轴承 、 定子 、 主轴等损坏； 液压油污染使运动部件摩擦力增大； 运动部件 现松动、 偏心； 系统的液压冲击和油液空穴。 2 ． 2 ． 8 排除方法 查找排除压力增大原因， 修理更换马达， 清洗 液压油， 校准配合或更换部件 ； 排除系统的气体。 2 ． 2 ． 9 泄漏 增加 原 因 机械振动引起紧同螺丝松动 ； 密封件损坏 ； 液压油污染磨损零部件。 2 ． 2 ． 1 0 排除方法 拧紧螺丝，更换密封件 ，更换修理相应的部 件 ， 清洗液压油。 事实上 ， 液 系统中各种故障的产生 ， 往往是 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 王兴刚， 等 船用海水泵液压马达常见故障诊断与维修方案研究 6 5 有多种原 因的。液压系统各种元件和附件T作状 况的相互制约和影 响 ， 甚至管路 的长短 、 粗细 、 走 向、 分布都与此有着密切的关系。 以油量供应不足 引起海水泵液压马达输出转矩下降为例 ，除 了上 述有关叙述外 ，还可能与电磁阀等元件的电控线 路故障等有关 。 因此 ， 以上所述的海水泵液压马达 各类常见故障仅包括出现频率较高的一些原因。 3 更换 国产化元件 的选用原 则 液压系统的工作参数有压力 、 流量 、 温度等 ， 代表液压系统工 作性能 的主要 参数是压 力和流 量 ，当根据负载情况基本确定 了海水泵液压马达 的最大阻力矩 ，并知道了海水泵液压马达和液压 缸要求 的工作速度范 围时 ，就可估算系统所需海 水泵液压马达 的工作压力和工作流量 ，为确定液 压系统所需维修元件 海水泵液压马达 提供确切 的依据。 因此 ， 正确选择海水泵液压马达对制定合 理 的液压 系统的维修方案是 一项至关 重要 的工 作 。 选用海 水泵液压 马达通 常是根据 马达 的扭 矩 、 转速 、 安装尺寸和液压系统的最大T作压力等 参数决定 。由于海水泵液压 马达在系统中属于执 行元件 ， 因此往往是带负载启动 ， 即在负载扭矩最 大状态下启动 ， 而船舶机械大多是大功率负载 ， 如 果海水泵液压马达没有足够大的启动力矩是无法 正常工作的。 为了缩小系统体积 ， 提高系统T作可 靠度 ，海水泵液压马达经常与低速T作机构直接 连接 ，因此船用海水泵液压马达要求具有大的启 动扭矩 、 很宽的速度范围和 良好的低速稳定性 。 海水泵液压马达的输 出扭矩为 玑 1 0 。 。 N m 1 丌 式 中 P 一海水泵液压马达 的T作压力 ， MP a ， q 一海水泵液压马达每转排量 ， L ／ r ， 一 海水泵液压马达的机械效率。 由上式可知 ，海水泵液压马达的输 出转矩与 其排量和压力成正比。因此提高工作压力或增大 排量是海水泵液压马达获得大输 j } j 转矩 的最简捷 方法。 但是提高工作压力， 将对海水泵液压马达乃 至整个液压系统的密封要求更加严格。 否则 ， 由于 泄漏量增加 ， 将导致马达容积效率降低 ， 输 f 【 J 转矩 变小 ， 并且还将加剧整个液压系统发热 ， 影响辅件 的寿命 ， 最终导致系统可靠性下 降。因此 ， 对于一 个船舶液压传动设备的维修 ，选用国产的液压元 件，首先要根据原液压系统的最高丁作压力来确 定选用的海水泵液压马达的工作压 力，其次是根 据速度的需求 ，选择能够与原系统液压泵相匹配 的每转工作排量来确定马达 的丁作流量，最后根 据安装环境 ，确定选用海水泵液压 马达的几何尺 寸， 以方便安装。考虑到船舶液压系统的恶劣工作 环境 ， 为满足船舶机械的负载特点和T作要求 ， 并 且保证系统有较高的可靠度 ，船舶液压系统一般 均选择增大马达排量的方法以实现海水泵液压马 达的大输出扭矩。 海水泵液压马达增大排量时， 输 出扭矩成正 比提高 ， 其转速则成反 比下降。 海水泵液压马达的转速为 7 7 1 0 2 q 式 中 一海水泵液压马达的输入流量 ， m ／ s ， q 一海水泵液压马达的排量 ， L ／ r ， 叼 一海水泵液压马达的容积效率 海水 泵液压马达的总效率为 叼叼 叩 。 显然 ，采用增大排量 的方法来提高海水泵液 压马达的输 出转矩 ， 则该类 马达的转速必然较低 ， 亦 即船用海水泵液压马达多为低速大扭矩海水泵 液压马达。 低速海水泵液压马达与高速马达相比， 虽然体积和重量较大 ， 但可靠性较高 ， 寿命 较长。 因此它对换 向、 调速灵敏度要求不高 ， 而对输入转 矩的要求较高 ，故对工作环境恶劣的船舶机械是 较适宜的。此外 ， 由于马达转速低 ， 低速T作机构 可与海水泵液压马达直接连接 ，使整个传动机构 体积缩小 、 重量减轻 。 4 结束语 船舶液压传动 系统 的液压元件发生损坏后 ， 选用国产的液压元件进行维修 ，不仅降低了船舶 液压设备的维修成本 ，而且使国产液压元件在实 际生产中得到 了应用 ，为民族工业的发展积累经 验。 特别是海水泵液压马达 ， 是代表液压工业的整 体水平的重要元件 ， 它的广泛应用 ， 为国产液压元 件打人国际市场开辟 了一条新路。 参考文献 [ 1 】 那成烈 ， 陈 宁 ， 那焱青． 功率匹配轴 向柱塞泵的动态仿真 研 究I J J ． 甘肃工业 大学学报 ， 2 0 0 0 ， 2 6 2 4 5 4 - 5 9 ． 【 2 】 李生华 金元生． 以机器状态监测为 目的的油液分析原理 『 J I ．设备管理与维修， 1 9 9 9 ， 6 编辑 林小 江 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m