周 雄，譚東才，張 偉

（三一汽車制造有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100）

0 引言

柱塞泵經(jīng)長(zhǎng)期使用后，柱塞與缸體等零部件均會(huì)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，使泵的容積效率降低，影響整機(jī)性能。該類泵體大多為進(jìn)口件，價(jià)格昂貴，采購周期長(zhǎng)，若更換新件，不僅使生產(chǎn)成本上升，同時(shí)影響產(chǎn)能的提升，由于液壓件高精密性的特點(diǎn)，相關(guān)的修復(fù)研究較少，根據(jù)再制造的實(shí)際狀況，介紹柱塞泵的再制造修復(fù)工藝。

1 柱塞泵結(jié)構(gòu)及工作原理

柱塞泵主要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的缸體、柱塞旋轉(zhuǎn)組件，控制排量的斜盤、伺服活塞組件，承擔(dān)吸油和排油功能的閥蓋等組成（圖1）。工作原理：柱塞與缸體隨軸一起旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，柱塞進(jìn)行左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，伺服活塞移動(dòng)使斜盤傾斜，斜盤傾斜量的變化引起柱塞行程隨之變化，柱塞泵輸出的油液量也就發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)柱塞泵的排量改變。

2 主軸與軸承的失效分析與修復(fù)

主軸是柱塞泵的重要零件之一，常見的主軸損壞失效原因：①偏心（圖2a）。主軸與花鍵套安裝偏心，導(dǎo)致兩者中心對(duì)中不齊，該種情況下主軸摩擦痕跡呈非圓周對(duì)稱分布；②過載（圖2b）。柱塞泵扭轉(zhuǎn)負(fù)載過高，導(dǎo)致主軸斷裂；③摩擦腐蝕（圖2c）?；ㄦI齒缺少潤(rùn)滑或潤(rùn)滑不充分，長(zhǎng)時(shí)間磨損導(dǎo)致主軸損壞，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致疲勞斷裂。

主軸損壞的柱塞泵一般采取的措施是更換主軸，找出主軸損壞的原因并予以更正，安裝時(shí)確保主軸與花鍵套對(duì)中安裝。

圖1 柱塞泵結(jié)構(gòu)

圖2 主軸損壞失效形式

軸承經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間磨損后會(huì)出現(xiàn)油隙，油隙的存在影響柱塞泵內(nèi)部各摩擦副的配合間隙，破壞摩擦副中間的油膜厚度，油膜厚度過大或過小都會(huì)影響柱塞泵的使用壽命，超過軸承使用壽命的需更換新軸承。拆卸下的軸承，通過目測(cè)方法檢查，若滾柱表面有劃痕或者變色，則須更換。

3 摩擦副失效分析

柱塞泵共有柱塞與缸體、滑靴與斜盤、配流盤與缸體配流面3 對(duì)摩擦副，作為柱塞泵的主要構(gòu)成部分，摩擦副的好壞直接決定柱塞泵的性能與質(zhì)量，造成柱塞泵摩擦副失效的原因主要有4 個(gè)。

3.1 潤(rùn)滑不足（圖3）

零部件在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，由于摩擦副表面油液缺少導(dǎo)致動(dòng)態(tài)油膜支撐失效或油膜喪失，液壓元件金屬表面之間直接接觸，接觸表面發(fā)生干摩擦，引起摩擦副粘附磨損（如拖尾磨痕/掛銅或擦傷）。粘附磨損的損壞程度主要取決于元件工作于油膜喪失工況下時(shí)間的長(zhǎng)短及外部導(dǎo)致油膜破壞因素的嚴(yán)重程度。

圖3 潤(rùn)滑不足導(dǎo)致摩擦副失效

3.2 工作溫度過高

液壓油黏度隨工作溫度升高而降低，即溫度越高，油液越稀。油溫過高則無法保證旋轉(zhuǎn)部件之間形成穩(wěn)定的液壓油膜，將可能引起運(yùn)動(dòng)面粘附磨損（圖4a）。液壓油選用不當(dāng)，油液的某些特性不能滿足工況需求（如潤(rùn)滑及承受負(fù)載特性），也將導(dǎo)致相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面損傷（圖4b）。

圖4 油液?jiǎn)栴}導(dǎo)致摩擦副失效

3.3 磨損污染物

磨損污染物將破壞液壓油膜，污染物也可直接損傷元件表面，是液壓油中含有的可充當(dāng)研磨介質(zhì)（磨料）的固體顆粒物所致。當(dāng)固體顆粒物流經(jīng)元件時(shí)，像一個(gè)個(gè)小的研磨切割器，在支撐材料表面留下切割凹槽（圖5a）。液壓油中存在空氣或泡沫，將導(dǎo)致液壓油膜中含氣，動(dòng)態(tài)油膜支撐無法建立，也會(huì)造成液壓零件的損傷（圖5b）。

圖5 磨損污染物導(dǎo)致摩擦副失效

3.4 轉(zhuǎn)速過高

當(dāng)柱塞泵長(zhǎng)時(shí)間在高于其額定轉(zhuǎn)速工況下工作時(shí)，內(nèi)部零件負(fù)載過高會(huì)導(dǎo)致其脫離正常工作位置，初期損傷表現(xiàn)為支撐盤最外邊臺(tái)階磨損或滑靴表面外邊緣磨損，隨著元件工作于超速下反復(fù)發(fā)生，旋轉(zhuǎn)表面之間的油膜將被破壞，易引起零件脫落。見圖6。

圖6 轉(zhuǎn)速過高導(dǎo)致摩擦副失效形式

4 磨擦副檢查與修復(fù)

4.1 柱塞與缸體的檢查

對(duì)柱塞與缸體摩擦副的檢查，可以先目測(cè)柱塞外圓表面和缸體內(nèi)孔是否有明顯的可視缺陷，可借助放大鏡或內(nèi)窺鏡進(jìn)行檢查，也可用手指在零部件表面撫摸感知，如有明顯的可視缺陷或銹蝕、裂紋，或者有明顯的手感凹坑、刮傷或邊有剝落等，說明柱塞或缸體已經(jīng)損壞，需要更換新件；目測(cè)或手感無法確定，再通過試驗(yàn)作進(jìn)一步檢測(cè)。

另外，還可采用快捷方法檢測(cè)。用手堵住缸體上任一柱塞孔尾端，從另一端將對(duì)應(yīng)的柱塞向外拉出，如柱塞缸體未被損壞，柱塞拉出過程應(yīng)感到有吸力，柱塞拉出一段距離后快速放手，此時(shí)柱塞會(huì)在真空吸力的作用下回到原位置，如果能快速回位說明柱塞可繼續(xù)使用；否則，應(yīng)換新件或待修，需要注意的是更換新件時(shí)需要成套更換。

4.2 柱塞與缸體的修復(fù)

柱塞與缸體的修復(fù)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同，采取不同的修復(fù)工藝。在此主要介紹嵌入式安裝的修復(fù)工藝。銅套嵌入式安裝在缸體內(nèi)部的，可直接更換銅套，先將柱塞桿處徑修整到統(tǒng)一尺寸，再采用高精度的砂紙對(duì)齊外圓表面進(jìn)行拋光打磨。銅套的安裝可以根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的工藝，在此列舉3 種常用的安裝方法：①熱脹冷縮法。將缸體加熱后將銅套擠壓入內(nèi)，或?qū)~套在超低溫工況下放置一段時(shí)間后，壓入缸體，以上裝配方式的原則為過盈裝配；②采有專用強(qiáng)力膠粘著裝配，該方法要求銅外套外徑表面有溝槽；③將缸孔頭部攻螺紋孔，銅套外徑加工螺紋，涂專用膠后旋入裝配。

柱塞常見的修復(fù)工藝有電刷鍍技術(shù)、熱噴涂或者電弧噴涂技術(shù)、激光熔敷技術(shù)等，都是在柱塞面噴涂或熔敷高硬度、高耐磨的合金粉末。

4.3 配流盤與缸體配流面的修復(fù)

配流盤與缸體配流面配合常見的有平面和球面配流兩種結(jié)構(gòu)形式。配流盤的修復(fù)主要采用研磨工藝，溝槽或劃痕較淺時(shí)，可以直接研磨修復(fù)；溝槽較深時(shí)，研磨前先用修復(fù)技術(shù)填平后再進(jìn)行研磨，避免盲目研磨，導(dǎo)致防銅層變薄或漏油。研磨前，應(yīng)對(duì)樣機(jī)的初始尺寸進(jìn)行測(cè)繪，研磨掉的尺寸用補(bǔ)償墊補(bǔ)償，確?？傮w尺寸不變。當(dāng)需要修復(fù)的劃痕較深，需要研磨的量較大時(shí)，研磨后應(yīng)重新進(jìn)行熱處理，以確保表面硬度，各零件推薦硬度見表1。

缸體與配流盤修復(fù)完成后，在配流盤面涂潤(rùn)滑脂或凡士林油，堵死泄油道，將配流盤和缸體按要求裝配，水平放置后往缸體孔道注油，注油時(shí)采取間隔注油方式，即一個(gè)孔注油，一個(gè)孔不注油，靜置一段時(shí)間后觀察柱塞孔中是否有串油現(xiàn)象，可以用此方法判別缸體與配流盤研磨合格。

表1 零件推薦硬度HS

4.4 滑靴與斜盤的修復(fù)

如果滑靴與斜盤的間隙超出規(guī)定值，柱塞中的高壓油會(huì)從柱塞球頭與滑靴間隙中泄出，導(dǎo)致柱塞泵內(nèi)泄漏過大，容積效率損失；滑靴與斜盤中的油膜變少，會(huì)發(fā)生金屬直接接觸磨擦，因其高速轉(zhuǎn)動(dòng)，油膜過少滑靴可能燒蝕脫落，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成靜壓支承失效，柱塞桿球頭與滑靴球窩超出配合公差要求的一定值時(shí)，必須成組更換，更換極限配合間隙見表2。

表2 各規(guī)格柱塞桿與缸孔的更換標(biāo)準(zhǔn)

柱塞泵斜盤使用一段時(shí)間后，斜盤工作面在長(zhǎng)期高速摩擦下會(huì)出現(xiàn)凹痕，這種情況的修復(fù)往往采用研磨工藝，如果磨損量較少，研磨后可直接使用，如果研磨量＞0.2 mm，采用氮化處理工藝以保證原有的氮化層厚度。

斜盤平面損傷加劇會(huì)出現(xiàn)溝槽，這種情況下可以采用激光熔敷合金粉末的方法進(jìn)行修復(fù)。激光熔敷有2 個(gè)特點(diǎn)：①保證材料的結(jié)合強(qiáng)度，不會(huì)輕易脫落；②保證熔敷材料的硬度且不會(huì)對(duì)熔敷周邊材料的硬度產(chǎn)生影響。

5 結(jié)語

柱塞泵的使用壽命，與液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性、清潔度、液壓油品等因素相關(guān)，平時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)必不可少，對(duì)柱塞泵維護(hù)與修理工藝的研究，可以延長(zhǎng)柱塞泵壽命，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)有著重要意義。