68 北京科技大学学报 2001年第1期 动部分的振幅较大，如图2(b)所示；当外载压力 诊断时，关心的是波形图在气穴前、后的变化， 较高时，齿轮泵发生气穴时的流量脉动明显加 这只要求较高的相对精度，而相对精度较易保 剧，如图2（©）所示，且高频脉动部分的振幅变大， 证，因此用流量波形分析法对油泵气穴发生与 由于出口压力较高，漏回吸油腔的高压油增多， 否进行诊断是有效和可靠的 因而流量波形图中出现大量“回流”现象 42齿轮泵齿面磨损试验 (⑤)文献[11]认为，出口压力较高时，泵发生 在齿轮泵的被动齿轮的齿面上，人为造成 气穴、气蚀情况下的出口流量脉动主要表现为 刮伤、拉痕，以研究齿面磨损情况下，齿轮泵的 低频脉动.通过实测发现，泵发生气穴时的流量 输出流量、输出压力的变化，试验过程中调整加 脉动，在压力较低时以低频脉动为主，在压力较 载溢流阀，使出口压力分别为0.4,3.1,6.0,8.4， 高时则以高频脉动为主，这从图2(b,c)的对照中 10.4,12.0及13.0MPa,同时由函数记录仪记录 显而易见 流量曲线.图3是齿轮泵发生齿面磨损后，在不 气穴与气蚀一直是液压元件中经常发生的 同压力时的输出流量变化波形.试验发现： 一个严重问题，特别是随着液压系统向高压、高 (1)齿轮泵发生齿面磨损后，泵的输出流量 速、微型化方向发展以及随着高水基介质、水一 与输出压力都变得不稳定. 乙二醇、油包水等水基介质的运用，气蚀问题更 (2)当加载溢流阀调定压力低于3.1MPa时， 为突出，而油泵的人口处是最易发生气穴的地 输出流量及输出压力的脉动较弱，且以低频脉 方，气蚀对油泵的危害极大，它不仅使泵的振动 动为主，脉动的振幅也较小，见图3(a,b) 和噪声增加，系统刚性下降，油泵的容积效率降 (3)当加载溢流阀的调定压力高于12MPa 低，而且使液压元件材料受到侵蚀，是导致油泵 时，输出流量的脉动振幅变小，但主要表现为高 失效的重要原因之一， 频脉动，如图3(f)和(g)所示，而输出压力的波动 根据齿轮泵气穴特性试验，笔者认为，由于 较小. 液压泵发生气穴与气蚀时，其输出流量信号必 (4)当外载压力在3.1~12MPa之间时，随着 然发生变化（如流量下降、波动加剧），因此，利 溢流阀调定压力的升高，输出流量及压力的脉 用流量信号来诊断气穴是恰当的、可行的.虽然 动变强烈，而且以高频脉动为主，脉动的振幅也 获得流量的真实波形图非常困难（取决于信号 较大，如图3(c)(e)所示. 测试记录仪的精度与可靠性)，但进行泵的气穴 齿轮泵在运行过程中，特别在其工作寿命 的中、后期，由于液压油中的尘埃、铁屑或机械 51.2(a p=0.5 MPa 杂质等进入泵内，就会引起齿面等的磨损，它不 仅使齿轮泵的内泄漏增加，导致输出流量减小 而且不稳定，压力也升不高，同时使齿轮泵的噪 05 10 15 20 25 声与振动增大，影响其寿命.因此，及时识别齿 (b) p=3.5MPa 轮泵的齿面磨损是提高其性能的关键之一， 50.2 mmryommnmr 4.3齿轮泵内侧板磨损试验 在齿轮泵的内侧板上，尤其在与吸、排油腔 01020304050 60 (c) 相对应的部位，人为进行刮伤、点坑、拉毛处理， 43.0 P=7.9MPa 以研究侧板磨损后，齿轮泵输出流量、压力的变 rTr竹wyhTiumin 化情况.试验时泵的出口压力由溢流阀分别调 定为2.1,4.3,6.5,8.5,11.2及13.3MPa,由函数记录 010203040 50 6070 (d) 仪绘出的流量变化曲线如图4所示.试验发现： p=12.5 MPa 45.2 (1)侧板磨损后，齿轮泵的输出流量及输出 压力都出现了波动，这主要是内泄漏引起的，过 0 10 1520 25 多的油流回吸油腔，必然使流量、压力降低 t/s (2)随着溢流阀加载压力的提高，输出流量 图2气穴时的流量变化曲线 的脉动加剧，脉动振幅增大 Fig.2 Diagnosis of cavitation via flow signal (3)压力较低时，如图4(a,b)示，流量脉动. 68 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 1 年 第 1 期 动部分 的振 幅较大 , 如 图 2伪)所示 ; 当外 载压力 较 高时 , 齿 轮泵发 生气穴 时 的流量脉动 明显加 剧 , 如图 2 c( )所示 , 且高频脉动部分的振幅变大 , 由于 出 口压力较 高 , 漏 回 吸油腔的高压油增多 , 因 而流量波 形 图 中出现大量 “ 回流 ” 现象 , ( 5 )文献 【川认为 , 出 口 压力 较高时 , 泵 发生 气 穴 、 气蚀 情况下 的 出 口 流量脉 动主要表 现为 低频脉 动 . 通过实测发现 , 泵发生气穴 时的流量 脉动 , 在压力较低 时以 低频脉动为 主 , 在 压力较 高 时则 以 高频 脉动为 主 , 这从 图 2 b(, c) 的对 照 中 显 而易见 . 气穴 与气蚀 一直是液压元 件 中经常发生 的 一个严重 问题 , 特别是 随着液 压系统 向高压 、 高 速 、 微型 化方 向发展 以及 随着 高水基介 质 、 水一 乙 二醇 、 油包水等水基介质 的运用 , 气蚀 问题更 为突 出 , 而油 泵 的人 口 处是最 易发生气 穴 的地 方 , 气蚀 对油泵 的危害极大 , 它不仅使泵 的振动 和 噪声增加 , 系统刚性下降 , 油泵的容积效率 降 低 , 而且 使液压元件材料受到侵蚀 , 是导致油泵 失效 的重要原 因之一 根据齿轮泵气穴 特性试验 , 笔者认为 , 由于 液压泵发 生气穴 与气蚀 时 , 其输 出 流量信 号必 然发生变 化 ( 如流 量下 降 、 波动加剧 ) , 因 此 , 利 用流量 信号来诊断气穴是恰 当的 、 可行 的 . 虽然 获得流量 的 真实波 形 图非 常 困难 ( 取决 于信号 测试记 录仪 的精 度与可靠性 ) , 但进 行泵的气穴 5 , . 2理 P = 0 . 5 M P a 0 5 10 1 5 2 0 2 5 t/ S 图 2 气穴时 的流 l 变化 曲线 F ig · 2 D i a g n o s i s o f e a v i t a t i o n v i a if ow s i g n a l 诊断 时 , 关心 的是波 形 图在气 穴前 、 后 的变化 , 这只要求 较高 的相对 精度 , 而相对精 度较易保 证 , 因此用 流量波形 分析法 对油泵气 穴发生与 否进行诊 断是有 效和 可靠 的 . .4 2 齿轮泵齿面磨损试验 在齿 轮泵 的被动齿轮 的齿面上 , 人 为造成 刮伤 、 拉 痕 , 以 研究齿 面磨损情 况下 , 齿 轮泵 的 输 出流量 、 输出压力的变化 , 试验过程 中调整加 载 溢流 阀 , 使 出 口 压力 分别 为 0 .4 , 3 . 1 , 6 .0 , 8 .4, 10 . 4 , .12 0 及 13 . o M p a , 同时 由函 数记 录仪记 录 流量 曲线 . 图 3 是齿轮泵发生齿 面磨损后 , 在不 同压 力时 的输 出流量变化 波形 . 试验发 现 : ( l) 齿 轮泵发 生齿 面磨 损后 , 泵的输 出流量 与输 出压力 都变得 不稳定 . (2 )当加 载溢流 阀调定压力低于 3 . 1 M P a 时 , 输 出流量及 输 出压 力 的脉 动较弱 , 且 以低频 脉 动 为主 , 脉 动的振 幅也较小 , 见 图 3 a( , b) . (3 ) 当加载 溢流 阀的调定 压力高 于 12 M P a 时 , 输 出流量 的脉动振 幅变小 , 但 主要表现 为高 频脉动 , 如 图 3( f) 和 ( g) 所示 , 而输 出压力 的波动 较小 . (4 ) 当外 载压力在 3 . 1一 12 M P a 之 间时 , 随着 溢流 阀调定 压力 的升高 , 输 出流量及 压力 的脉 动变强烈 , 而且 以高频脉动 为主 , 脉动 的振 幅也 较大 , 如图 3 ( e 卜( e )所 示 . 齿轮 泵在运行 过程 中 , 特别在其工 作寿命 的 中 、 后期 , 由于液压 油 中的尘埃 、 铁 屑或机械 杂质等进入泵 内 , 就会引起齿面 等的磨损 , 它不 仅 使齿 轮泵 的 内泄漏增 加 , 导致输 出流量减小 而且 不稳定 , 压力也升不高 , 同时使齿轮泵的噪 声 与振动 增大 , 影响其 寿命 . 因 此 , 及 时识别齿 轮泵 的齿 面磨损 是提高其性 能 的关键 之一 .4 3 齿轮泵 内侧板磨损试验 在齿轮泵 的内侧板 上 , 尤其 在与吸 、 排油腔 相对应 的部位 , 人 为进行 刮伤 、 点坑 、 拉毛 处理 , 以研究侧板磨 损后 , 齿 轮泵 输出流量 、 压力 的变 化情 况 . 试 验 时泵的 出 口 压力 由溢 流 阀分别调 定为 2 . 1 , 4 . 3 , 6 . 5 , 8 . 5 , 1 1 . 2 及 13 . 3 M P a , 由函数记 录 仪绘 出的流量变化 曲线 如图 4 所示 . 试验发现 : ( 1)狈四板磨 损后 , 齿轮泵 的输 出流量及输 出 压力 都 出现 了波动 , 这主要是 内泄漏 引起 的 , 过 多的油 流 回 吸油腔 , 必然使 流量 、 压力 降低 . (2 ) 随着溢 流阀加载压 力 的提 高 , 输 出流量 的脉 动加剧 , 脉动振 幅增大 . (3 )压力 较低时 , 如 图 4( a , b) 所示 , 流量脉动 . 1旧闷、卿乒