W08:水锤效应对柱塞滑靴面的冲击破坏

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维修案例

马老师的经验分享!

在几年前修了一台力士乐超大排量的柱塞泵,是用在盾构机上的刀盘驱动泵,此泵解体后发现一个奇怪现象,就是9只柱塞中只有1只柱塞滑靴面损坏,其它的8只比较完好(见图一)

图一

理解的,同一台泵的9只柱塞滑靴,都是在同一工况下工作,怎么就单单这一只出现问题?而其它的8只柱塞滑靴表面只有划?,细致的观察滑靴面(见图二),不像柱塞滑靴中心孔被异物堵塞,滑靴不能够产生动压油膜 而被斜盘磨平的,事实上滑靴中心孔没有被异物堵塞,而像是被外来的非常强大冲击力瞬间作用在柱塞杆端面上与柱塞中心孔内,柱塞滑靴被这强大的冲击力拍平的?

图二

不久又出现一台美国威格士的柱塞泵,也出现同类的情况(见图三、图四),真是百思不得其解!

图三

图四

为了搞清楚滑靴这种现象,我在几年中不断的查看有关泵滑靴的国内外有关的资料,发现国内外从来就没有人提出这样的问题。

我与平台的技术人员进行故障复盘讨论时,从液压原理图上可看到液压设计就有压力失压时的防控装置,即当液压系统压力失压时,液压马达上的刹车油缸会瞬间抱住马达(见图五),固定锁住平台。

图五

但就是搞不明白也无法理解是从那产生的“力”会对流体管道产生这么大的冲击力把油路块上的全部螺栓磞断,同时也作用在柱塞上,把柱塞滑靴面拍平,因为这只滑靴面被外力拍平时,泵已停止转运,所以这只柱塞滑靴面没有产生旋转摩擦痕迹,只是看到滑靴面上的现象但又搞不明白机理,也就为了日后研究用,就珍藏起来。

在今年的一次液压学术的会议上,我与许仰曾老师交谈时,我向许老请教工业液压管道怎么消除震动事宜时,许老详细的向我讲授了流体的“水锤现象”发生的机理及防错设计,许老的谆谆教诲解开了我心中几年的困惑,激动我向许老三鞠躬以表示我的感激之情溢于言表。

我又在 上查询了“水锤效应”及“负水锤效应”,看到国内外对水锤现象理论文献及视频,更进一步理解了对压力瞬间关闭时所产生水锤效应对泵柱塞滑靴面的锤击,也搞明白了我的一次对盾构机液压系统测试时的水锤效应的曲线图[1]见图六

图六

海上石油平台柱塞滑靴面损伤故障复盘:二台A4VSG355泵合流驱动12台赫格隆液压马达,电机带动柱塞泵旋转,在泵输出压力状态下电机有很高的负载,电机停电或掉电时,电机会霎间停止转运,柱塞泵同时也会霎间停止转运,泵P口会突然变为零压,泵P口与液压执行原件之间的管路产生水锤效应对管路两端的液压原件都会产生强大的水锤效应冲击力,这个“极强的冲击力”冲击到液压马达一侧时,把管路间的联接油路块间的螺栓磞断,冲击到液压柱塞泵一侧时,冲击力进入到泵后盖P口内,再通过渐变弧型油道进入到配流盘高压侧的配流窗口,轰击到柱塞杆外径端面与孔内,柱塞杆带动滑靴撞向斜盘,因为柱塞杆上的球头是最高点也是受力尖点,所以滑靴面中心地带变形量最大而周边的变形量少(见图七)。

图七

图七左、中是同一只柱塞,从中间的图片上可看到滑靴面中心处已凸起。

图八

明白一事又蒙胧另外一件事,就是配流窗口对应三到四个柱塞,一次水锤冲击力到达配流窗口也要造成三只柱塞滑靴面的撞击,为什么单单是九只柱塞中的一只滑靴面受到柱塞球头严重撞击损伤特别大而其余相邻的柱塞滑靴面受损小,变形比较小?

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