SMFS1490马达故障及改进(2)-分析与改进
1 原因分析
(1)缸体柱塞孔定位槽底处倒角过小,使滚子不能完全回位,从而导致柱塞滚子组件不能完全回缩到缸体孔内。
(2)柱塞和滚子组成的曲率半径比定子曲面的最小曲率半径要大,在运动过程中和曲面碰撞。
(3)缸体受力面积小、交变载荷和瞬间载荷大。
(4)滚子和无油轴承问题。
a)柱塞半圆弧面(未装无油轴承处)和无油轴承直径尺寸相同,如图44所示,滚子在工作过程中,除了和无油轴承形成滚动摩擦副外,还会和柱塞半圆弧面形成摩擦副,特别是无油轴承经过正常的磨损后,柱塞半圆弧面将成为和滚子的主要摩擦副,结果产生金属小颗粒,进而大大加剧无油轴承磨损直至破坏。
b)如图45所示,柱塞回程到最低点时,由于滚子不能完全回缩到缸体柱塞孔内,滚子受到曲面的滚压(大约有0.5mm的滚压量),由于滚子硬度没有曲面大,导致滚子失效,失效后滚子再与无油轴承作用时,将产生咬合而破坏无油轴承。
c)分析如图46:柱塞在高压油的作用下,由内往外运动,滚子一直贴着内曲面滚动,由于柱塞滚子的曲率半径比曲面的最小曲率半径要大,在图示位置,除了滚子,柱塞也将和曲面作用,曲面对柱塞有一个朝向圆心的力Fr,滚子和柱塞瞬间脱开,而滚子受到惯性力Fa的作用,柱塞和滚子形成对拉,使柱塞圆弧被拉大,而此时滚子一直在滚动,滚子和柱塞半圆弧面(未装无油轴承处)形成摩擦副,磨出铁屑,最终破坏滚子和无油轴承。
d)如图47所示,在柱塞运动到曲面最低点处时(高点到低点),由于滚子已受到定位槽限制而停止运动,而柱塞在加速度作用下(惯性力)继续快速回缩,使无油轴承和滚子之间产生2~3 mm左右的间隙,当柱塞再次在高压油的作用往外运动时,柱塞和滚子之间由不同的加速度而产生撞击,(若马达以100 r/min的速度运行,无油轴承和滚子之间撞击800r/min)从而破坏无油轴承。
e)使用中油液太脏。
(5)弹簧底座受力不均匀,使底座侧翻;弹簧除正常压缩外,还受到附加的侧翻力作用,弹簧材料抗疲劳性能不好。
2 解决措施
(1)调整缸体柱塞孔深度尺寸加深0.1 mm,定位槽底部倒角加工难度大,取消倒角,调整槽深尺寸至24.6mm。
(2)增大柱塞半圆弧面(未装无油轴承处)直径,使其比滚子直径大0.3 mm,如图48 所示。
(3)柱塞直径外圆增大倒角。
(4)减小缸体定位槽宽度尺寸,如图49 所示。
(5)配油孔深度加深,如图50;弹簧材料改为抗疲劳性能更好的65Mn。
改进后液压马达磨损情况得到明显改善,故障得到排除,机械效率明显提高,工作压力稳定,马达能正常工作。
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