提高進口高壓柱塞泵使用壽命的對策
提高進口高壓柱塞泵使用壽命的關鍵,就是要解決上述零件的可靠性問題。影響零件可靠性的因素有零件使用的環境因素(如溫度、腐蝕性、載荷頻率等),應力集中因素,零件尺寸結構因素,表面加工質量因素,零件使用的材料等。
對鋼球失效現象,可以判定是屬于應力集中導致鋼球表面疲勞點蝕,介質中的酸性物質引起點蝕處腐蝕(特別是在使用液壓液的系統中,鋼球的腐蝕尤為嚴重),并逐步擴展的結果。根據赫茲應力計算公式
式中:F為作用于接觸面上的總壓力;B為初始接觸線長度;L1和L2分別為相接觸零件材料的泊松比;E1和E2分別為相接觸零件材料的彈性模量;Q1和Q2分別為兩零件初始接觸線處的曲率半徑,其中正號用于外接觸,負號用于內接觸。假設所用材料均為軸承鋼GCr15,計算后,該型泵在連續輸出80MPa壓力的條件下,尺寸為54mm的鋼球與吸油閥座90b錐面之間產生的接觸壓應力為649MPa,比軸承鋼材料的許用接觸應力3800MPa要小得多,但與普通優質碳素鋼的接近。理論計算結果似乎與實際情形矛盾,一方面由于零件加工存在形狀誤差可能局部實際應力比計算要大得多,但另一方面在有腐蝕性介質存在的情況下,線接觸部分由于應力的周期性作用,很容易產生電化學反應導致腐蝕現象發生。根據以上計算分析,可采取以下應對措施:裝配時采用錘擊鋼球和吸油閥座的方法適當增加鋼球密封線的寬度,以減小鋼球的接觸應力,換用耐腐蝕、高疲勞極限的材料制造,例如不銹鋼、陶瓷材料等。在實際使用中采用9Cr18材質的鋼球進行改造,該型泵吸油閥正常使用的時間成倍增加。
對于柱塞斷裂,除了要控制制造過程的質量,有必要對零件以及相關傳動機構的尺寸(譬如偏心軸的偏心距)、結構做出合理的調整,減少柱塞所受扭矩,以及對柱塞頭肩部過渡處采用圓弧過渡或采用鉸接結構,減少應力集中帶來的疲勞隱患。
對于復位彈簧斷裂,主要應著眼于材料選用與對彈簧制造過程控制,避免有缺陷彈簧進入泵裝配環節。
