提高进口高压柱塞泵使用寿命的对策
提高进口高压柱塞泵使用寿命的对策
提高进口高压柱塞泵使用寿命的关键,就是要解决上述零件的可靠性问题。影响零件可靠性的因素有零件使用的环境因素(如温度、腐蚀性、载荷频率等),应力集中因素,零件尺寸结构因素,表面加工质量因素,零件使用的材料等。
对钢球失效现象,可以判定是属于应力集中导致钢球表面疲劳点蚀,介质中的酸性物质引起点蚀处腐蚀(特别是在使用液压液的系统中,钢球的腐蚀尤为严重),并逐步扩展的结果。根据赫兹应力计算公式
式中:f为作用于接触面上的总压力;b为初始接触线长度;l1和l2分别为相接触零件材料的泊松比;e1和e2分别为相接触零件材料的弹性模量;q1和q2分别为两零件初始接触线处的曲率半径,其中正号用于外接触,负号用于内接触。假设所用材料均为轴承钢gcr15,计算后,该型泵在连续输出80mpa压力的条件下,尺寸为54mm的钢球与吸油阀座90b锥面之间产生的接触压应力为649mpa,比轴承钢材料的许用接触应力3800mpa要小得多,但与普通优质碳素钢的接近。理论计算结果似乎与实际情形矛盾,一方面由于零件加工存在形状误差可能局部实际应力比计算要大得多,但另一方面在有腐蚀性介质存在的情况下,线接触部分由于应力的周期性作用,很容易产生电化学反应导致腐蚀现象发生。根据以上计算分析,可采取以下应对措施:装配时采用锤击钢球和吸油阀座的方法适当增加钢球密封线的宽度,以减小钢球的接触应力,换用耐腐蚀、高疲劳极限的材料制造,例如不锈钢、陶瓷材料等。在实际使用中采用9cr18材质的钢球进行改造,该型泵吸油阀正常使用的时间成倍增加。
对于柱塞断裂,除了要控制制造过程的质量,有必要对零件以及相关传动机构的尺寸(譬如偏心轴的偏心距)、结构做出合理的调整,减少柱塞所受扭矩,以及对柱塞头肩部过渡处采用圆弧过渡或采用铰接结构,减少应力集中带来的疲劳隐患。
对于复位弹簧断裂,主要应着眼于材料选用与对弹簧制造过程控制,避免有缺陷弹簧进入泵装配环节。
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