液压泵滑靴失效分析与改进优化设计

　　某液压泵的研制近16年,它是某主机液压系统的心脏。从1999年至2000年底先后进行了8轮寿命考核实验,每次均告失败,加上两轮摸底实验共损失10台套,实验投入大量的人力、物力。此八轮实验的故障模式、原因分析如下:

　　(1)滑靴锰黄铜制,时间1999年11月12日至17日,累计28h5min;球头与球窝脱开,滑靴破裂3块。当时认为是历史遗留品,不具延寿资格;

　　(2)滑靴锰黄铜制,时间1999年11月22日至27日,累计77h50min;零流量压力突然增大,安装座出口端加强筋处有裂纹漏油。原因是壳体螺纹与随动腔光孔同轴度不好导致胶圈被冲,机加毛坯面连接处无倒圆,产生过度应力集中;

　　(3)锰黄铜制,时间1999年12月6日至15日,累计140h30min;分油盖与壳体结合面漏油,两滑靴破裂、柱塞球头断裂。原因是分油盖毛坯飞边打磨不合理,端面缺肉;滑靴材料使用达到极限;材料本身有缺口或收口滚压时产生裂纹;

　　(4)锰黄铜制,时间1999年12月18日至29日,累计200h。84h50min转子与轴承内圈锁紧螺套松脱,壳体磨损严重;200h滑靴磨损严重。原因是锁紧螺套与轴承内圈冲铆质量不可靠,材料使用达到极限;

　　(5)铍青铜制,时间2000年3月13日至20日,累计125h50min。75h电磁铁法兰边漏油;125h50min一只滑靴颈部破裂。原因是电磁铁外壳锁紧销脱落,铍青铜滑靴强度不够;

　　(6)采用双金属材料、空心柱塞结构,时间2000年3月24日至4月20日,累计172h35min。柱塞失效;一只沿圆环芯轴底部破裂脱落,一只沿圆环芯轴底部产生裂纹。原因是挖刀抠制,柱塞芯底应力大;电子束焊时空腔中空气高温膨胀产生裂纹;

　　(7)滑靴采用双金属、光孔柱塞结构,时间2000年8月10日至27日,累计203h20min。一钢制滑靴沿球窝最大直径均匀断裂。原因是球铰游隙过大;

　　(8)双金属、光孔柱塞结构,时间2000年11月6日至17日,累计157h40min。九只双金属滑靴银、铜层全部剃光,只留钢基体,耐磨片凸台一侧烧伤严重。从8轮长试和2轮摸底所发生的故障模式来看,有7轮实验直接与滑靴失效有关,其中滑靴破裂4次、滑靴工作面剃头2次、滑靴背面台肩与回程盘磨损失效1次,可见影响该泵寿命的关键因素是滑靴失效。

　　1 失效因素剖析

　　根据前述各种故障模式分析,可知以下三点应引起注意:

　　1.1 滑靴结构尺寸

　　从后几轮采用双金属滑靴的实验情况看,滑靴剃头现象明显增多。这说明产品设计初期对滑靴的受力和强度分析不够周到。为解决滑靴的强度问题,曾经委托上海某院对滑靴进行全面的有限元分析,但由于是固液耦合问题,计算得出的失效结果与实际实验结果不相符合。后来在查寻相关资料的基础上,提出了改进优化设计方法。