實例分析維修液壓柱塞泵轉(zhuǎn)子斷裂的故障

眾鴻液壓維修工程師通過對故障件檢查，結(jié)合柱塞泵工作原理，認為本次故障中轉(zhuǎn)子開裂失效在前，分油盤開裂、分油盤軸承滾子剝落、殼體內(nèi)部損傷均是轉(zhuǎn)子組件斷裂以后導致的結(jié)果。具體分析如下：

（1）轉(zhuǎn)子組件開裂后，轉(zhuǎn)子與分油盤平衡被打破，油膜潤滑遭到破壞，二者磨損加劇，分油盤高壓腔與殼體內(nèi)腔在8、9號柱塞區(qū)段溝通，形成震動趨勢，施加給分優(yōu)盤周期性載荷，導致分油盤工作不穩(wěn)定，在高壓槽底部應(yīng)力集中部位萌生疲勞裂紋，最終發(fā)生斷裂;

（2）分油盤內(nèi)圈是滾棒軸承的外滾道，分優(yōu)盤的斷裂破壞了滾棒的外跑道，滾棒在經(jīng)過端口時產(chǎn)生撞擊或跳動，導致軸承滾棒剝落;

（3）轉(zhuǎn)子斷塊隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，造成殼體內(nèi)腔和斜盤組件側(cè)耳沿周向擠壓磨損和材料缺損。

分析認為，轉(zhuǎn)子組件發(fā)生疲勞斷裂是導致其他零件磨損和斷裂的原因，從而導致液壓柱塞泵的失效。轉(zhuǎn)子組件斷裂原因分析：

根據(jù)維修柱塞泵的斷口形貌判斷，疲勞裂紋從9號柱塞孔腰形槽密封帶靠近減重孔邊緣位置開始，從該處銅層疲勞開裂，沿轉(zhuǎn)子端面徑向向外延伸至轉(zhuǎn)子外圓，轉(zhuǎn)而順著柱塞孔軸線方向向上發(fā)展，在高低壓液壓油的反復沖擊下撕裂轉(zhuǎn)子基體，導致9號柱塞孔形成上下貫通的裂紋，同時疲勞裂紋沿轉(zhuǎn)子周向擴展越過減重孔。

8號柱塞孔上形成軸向貫通裂紋及周向疲勞裂紋，并在8號柱塞孔處形成貫穿至腰形槽的徑向疲勞裂紋，并在8號柱塞孔局部區(qū)域瞬時斷裂，使轉(zhuǎn)子裂紋部分形成斷塊從轉(zhuǎn)子組件上脫落。斷塊脫落時隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，強行擠壓過斜盤耳軸，造成液壓柱塞泵斜盤耳軸內(nèi)側(cè)損傷，越過耳軸后的斷塊擠壓、切削殼體內(nèi)腔，隨著擠壓、切削深度的增加，斷塊脫離轉(zhuǎn)子，卡在殼體一側(cè)。

轉(zhuǎn)子組件鋼基體上疲勞擴展區(qū)微觀形貌上，可見明顯的疲勞條帶特征，銅層上也有疲勞擴展區(qū)發(fā)展特征，亦可見疲勞條帶特征。9號柱塞孔靠近工作面密封帶的銅層斷口已嚴重磨損，無法確定液壓柱塞泵原始形貌。根據(jù)殘留的銅層疲勞區(qū)形貌判斷，疲勞裂紋起源于銅層內(nèi)部，見圖6。斷裂源區(qū)呈現(xiàn)類似于沿晶開裂特征，并出現(xiàn)較多無明顯斷裂特征的孔洞。