液壓馬達,又被稱為油馬達,是液壓系統的一種執行元件,可將液壓泵提供的液體壓力能轉變為其輸出軸的機械能(轉矩或轉速),因其具備體積小、質量輕、結構簡單、工藝性好、對油液污染不敏感、耐沖擊和慣性小等諸多優點,被廣泛應用于注塑機械、船舶機械、起揚機、工程機械、建筑機械、煤礦機械、礦山機械、冶金機械、石油化工以及港口機械等。
分類上,液壓馬達可分結構類型、額定轉速與工作機制三種情況,主要包括徑向柱塞馬達、軸向柱塞馬達、軸向球塞式馬達、斜軸式柱塞馬達、斜盤式柱塞馬達、雙斜盤式柱塞馬達、低速液壓馬達、徑向柱塞馬達、連桿式液壓馬達、無連桿式液壓馬達、擺缸式液壓馬達、滾珠式液壓馬達、葉片式馬達以及齒輪式液壓馬達等。針對不同的液壓馬達,其故障診斷的依據和方法各有差異,本文將重點講講廣泛應用于工程機械、石化機械、船舶機械、輕工產業機械等設備上的“擺線馬達”。
擺線馬達是一種低速中扭矩多作用型液壓馬達,其結構是由一對一齒之差的內嚙合擺線針柱行星傳動結構所組成,采用一齒差行星減速器原理,故可視為高速液壓馬達和減速機構組合而成的低速大扭矩液壓元件。
作為一種常用的液壓機械元件,故障問題在所難免,其易出故障的零件包括配流軸和配油盤、轉子、定子、軸承和油封等,故障部位在于配油盤的外圓面或配油盤端面磨損拉傷、轉子外齒表面的磨損拉上、定子內齒(針齒)表面的磨損拉傷、軸承磨損或破損以及油封破損等,我們將針對常見的三種故障情況,分享它的維修心得。
(一)馬達運行無力
①檢查定子與轉子是否配對太松——由于馬達在運行中內部個零件部分都處于相互摩擦的狀態,假如液壓系統內的液壓油油品過差,則會加速馬達內部零件的磨損。當定子體內針齒超一定限度后,將會令定子體配對內部間隙變大,無法達到正常的封油效果,這可能造成進一步的內泄問題,其表現癥狀為馬達在無負載情況下運行正常,但聲音比正常情況下要大,在負載下則會無力或運行趨緩,解決辦法在于更換外徑稍大的針齒(如圓柱體);
②檢查輸出軸和殼體孔之間是否因磨損而加速內泄露——造成該故障的主要原因是液壓油純度不夠,含一定雜質,由此導致殼體內部磨出凹槽,從而內泄露增大使得馬達無力,解決辦法在于及時更換殼體或整個重新配對。
(二)低轉速下速度不穩定,有爬行現象
①檢查轉子的齒面是否存在拉毛拉傷情況——拉毛的位置摩擦力較大,未拉毛的位置則較小,這就容易出現轉速和扭矩的脈動,尤其是在低速狀態下,容易出現速度失衡。
轉子齒面的拉毛,除了油中污物等原因外,主要是轉子齒面的接觸應力大。對于六齒轉子和七齒定子之間的齒面,接觸壓力最大可到30MPa,轉速和轉矩的脈動力也可超過2%,因此齒面容易拉毛,低速性能偏差。想解決這一問題,可更改為八齒轉子和九齒定子,且選擇較小的短幅系數和較大的針徑系數,可使齒面的最大接觸壓力減少至20MPa左右,馬達的轉速脈動率可降低至1.5%左右,低速性能得到一定改善,最低轉速可穩定于5r/min左右。
值得注意的是,為保證低速穩定性,擺線馬達的最低轉速盡量不要小于10r/min,否則無法完成正常工作;
②對于定子的圓柱針輪在工作中無法轉動的情況,可采取將針齒厚度調整至略小于定子厚度的辦法。
(三)轉速降低,輸出扭矩降低
①有擺線馬達沒有間隙補償(平面配流除外)機構,轉子和定子以線接觸進行密封,且整臺馬達中的密封線較長,若轉子和定子接觸面因齒形精度不佳、裝配質量差或接觸線處拉傷時,內泄露便較大,造成容積效率下降、轉速下降以及輸出扭矩降低。
這一故障的解決辦法是(若選用的是針輪定子)考慮更換針輪,并與轉子研配;
②轉子和定子的嚙合位置,以及配流軸和機體的配流位置,這兩者相對位置對應的一致性對輸出扭矩有較大影響,若兩者的對應關系失配,即說明配流精度不高,這將進一步引起扭轉速度和輸出扭矩的大幅降低,解決辦法在于確定這些零件的具體位置并做相應調整。
值得注意的是,為保證配流精度,提高配流軸油槽和內齒相對位置精度、轉子擺齒線和內齒相對位置、集體油槽和定子針齒相對位置精度都尤為重要,一定的誤差都可能導致轉速的降低;
③配流軸磨損——內泄露大,影響了配油精度,或因配流套和馬達體殼孔之間的配合間隙過大,影響了配油精度,都可能使容積效率下降,影響馬達的轉速和輸出扭矩。
這一故障的解決辦法在于采用電鍍或刷鍍的手段修復,以盡可能保證間隙的合適。