提高進(jìn)口高壓柱塞泵使用壽命的對策
提高進(jìn)口高壓柱塞泵使用壽命的關(guān)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(huán)境因素(如溫度、腐蝕性、載荷頻率等),應(yīng)力集中因素,零件尺寸結(jié)構(gòu)因素,表面加工質(zhì)量因素,零件使用的材料等。
對鋼球失效現(xiàn)象,可以判定是屬于應(yīng)力集中導(dǎo)致鋼球表面疲勞點(diǎn)蝕,介質(zhì)中的酸性物質(zhì)引起點(diǎn)蝕處腐蝕(特別是在使用液壓液的系統(tǒng)中,鋼球的腐蝕尤為嚴(yán)重),并逐步擴(kuò)展的結(jié)果。根據(jù)赫茲應(yīng)力計(jì)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(fù)號用于內(nèi)接觸。假設(shè)所用材料均為軸承鋼GCr15,計(jì)算后,該型泵在連續(xù)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(chǎn)生的接觸壓應(yīng)力為649MPa,比軸承鋼材料的許用接觸應(yīng)力3800MPa要小得多,但與普通優(yōu)質(zhì)碳素鋼的接近。理論計(jì)算結(jié)果似乎與實(shí)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(shí)際應(yīng)力比計(jì)算要大得多,但另一方面在有腐蝕性介質(zhì)存在的情況下,線接觸部分由于應(yīng)力的周期性作用,很容易產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)以上計(jì)算分析,可采取以下應(yīng)對措施:裝配時采用錘擊鋼球和吸油閥座的方法適當(dāng)增加鋼球密封線的寬度,以減小鋼球的接觸應(yīng)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(shí)際使用中采用9Cr18材質(zhì)的鋼球進(jìn)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(zhì)量,有必要對零件以及相關(guān)傳動機(jī)構(gòu)的尺寸(譬如偏心軸的偏心距)、結(jié)構(gòu)做出合理的調(diào)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(jié)構(gòu),減少應(yīng)力集中帶來的疲勞隱患。
對于復(fù)位彈簧斷裂,主要應(yīng)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(jìn)入泵裝配環(huán)節(jié)。
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