摘 要：該文通過實驗的方法研究了轉（zhuǎn）速對國產某型葉片泵配流盤摩擦副摩擦（cā）特性（xìng）的（de）影響。使用與泵的轉子和配流盤相同的材料與工藝製作實驗裝置（zhì）來模擬摩擦副的摩（mó）擦，利用摩擦試驗機來采集摩擦係數，使用電子測微天平對摩擦前後試樣的質量進行稱重，對比數據（jù）並進行摩擦磨損（sǔn）分析，得（dé）到配流盤的摩擦係數和磨損率隨著轉速的增（zēng）大而增大的結論。
關鍵詞：葉片泵；配流盤；摩擦係數（shù）；磨損率
0 引言（yán）
在液壓傳動（dòng）與控製中使用Z多（duō）的液壓泵主要有齒輪式、葉片式和柱（zhù）塞式三大（dà）類型。其中葉片泵是（shì）在近代液壓技術發展（zhǎn）史上Z早使用的一種液壓泵（bèng）[1-2]。葉片泵具有尺寸小（xiǎo）、重量輕、流量均勻、噪聲低的突出優點[3]。但是葉片泵結構複雜（zá），泵在工作過程中（zhōng）有多對摩擦副共同工作。葉片泵轉子、葉片和配流盤（pán）之間（jiān）會形成一層油膜，而磨損會導致配流盤表麵形貌發生（shēng）變化，這又會導致油（yóu）膜厚度發生變化[4]。在高轉速下，葉片泵的壽（shòu）命（mìng）會急（jí）劇縮短，配流盤的（de）磨損是葉片泵失效的一（yī）個重要原因[5-6]。以某型國產（chǎn）葉片（piàn）泵的轉（zhuǎn）子葉片和配流盤的材料工藝為研究（jiū）對象，研（yán）究轉（zhuǎn）速對配流盤摩（mó）擦副摩擦特性的影響，這對（duì）提高國產葉片泵（bèng）的使用壽（shòu）命有著（zhe）重（chóng）要的意義。
1 實驗準備
首先（xiān）使用乙醇對上下摩（mó）擦試樣進行清（qīng）洗，隨（suí）後用棉紗將試樣擦拭幹淨（jìng），並使用電子測（cè）微天平稱重摩擦前的試樣質量（圖1，圖2）。上試樣材（cái）料采用20CrMnMo，熱處理使表麵硬度達到60HRC，精加工使摩擦麵表（biǎo）麵粗糙度達到Ra0.8，與葉片泵轉子和葉片的材料工藝相同；下式樣材（cái）料（liào）采（cǎi）用（yòng）錫青銅，精（jīng）加（jiā）工使摩擦麵表麵粗糙度達到Ra0.8，與葉片泵配流盤的材料相同。通（tōng）過罩杯，在摩擦實驗時加入46號抗（kàng）磨液壓油，以此來模（mó）擬泵的工況。同時使用乙醇清洗摩擦試驗（yàn）機的（de）工作台麵（miàn），完畢後用棉紗擦拭幹淨。在實驗開始前，打開摩擦試驗機使其處於（yú）待機狀態，使試驗機預熱20分鍾。
圖1 摩擦試驗設備
圖2 電子測微天平
在實驗時，摩（mó）擦副施加的載荷為200N，試驗時間為1h,實（shí）驗完成後取出下摩擦試樣用乙醇洗去油汙與摩擦後的汙染物，完畢後用棉紗擦拭幹淨並在（zài）晾幹後稱重。在開始下一組實（shí）驗前，需重新清洗（xǐ）摩擦試驗機的工作台，若由於摩擦實驗造（zào）成工作台（tái）發（fā）熱，需等工作台完全冷卻後再進行下一組實驗。
2 轉速（sù）對摩擦副摩擦係數的影響
該型葉片泵的實際Z大工（gōng）作轉速為1500r/min，結合泵實際啟動到正常工作下的情況，分別選取（qǔ）實驗轉速為900r/min，1200r/min，1500r/min進（jìn）行實驗，實驗（yàn）結果如（rú）下：
2.1實驗轉速900r/min
實驗得到的摩擦曲線如圖3所示。
圖3 實驗（yàn）轉速900r/min時的摩擦係數曲線
從圖3可知，配流盤的摩擦係數從0.1下降到0.05。實（shí）際零件的表麵是凹凸不平的，由於摩（mó）擦載荷的作用，摩擦（cā）試樣上下表麵的波峰相接觸，在實驗開始的（de）一瞬間，由於波峰之間無油液，此時其處於幹摩擦狀態，這時摩擦係（xì）數Z大。實（shí）際表麵（miàn）輪廓如圖4所示，隨著波（bō）峰的擠壓變形、磨損，儲存在波（bō）穀的油液在表麵自由能（néng）的作用下進入波峰之間，形成油膜，摩（mó）擦係數趨於減小[7]。在900r/min的工況下，實驗結（jié）束時摩擦副的摩擦係數達（dá）到了0.05左右。
圖4 實際表麵輪廓示意圖
2.2實驗轉速1200r/min
實驗得到的摩擦曲線如（rú）圖5所示。
圖5 實驗轉（zhuǎn）速1200r/min時的（de）摩擦係數曲線
從圖5可知，在轉速（sù）提高300r/min後，試樣的磨損速度更快。在1200r/min的工況下，實驗（yàn）結束時摩擦副的（de）摩擦係數達到了0.042左右（yòu）。
2.3實驗轉速1500r/min
實驗得到（dào）的摩擦（cā）曲線如（rú）圖6所示。
圖6 實驗轉速（sù）1500r/min的摩擦（cā）係數曲線
從圖6可知，轉速的提高進一步加速了試樣的磨損，但是（shì）高轉速下摩（mó）擦係數的減（jiǎn）小速（sù）度比低轉速的慢。在相同的實（shí）驗（yàn）時間（jiān）內，摩擦係數減小的越快（kuài），說明試樣進入磨合（hé）階段和劇烈磨損階段的時間越快。在1500r/min的工（gōng）況下，實驗結束時摩擦副的摩擦（cā）係數達到了0.04左右。
綜上可見，轉速越高，葉片泵配流副的摩擦係數越低；隨（suí）著轉速的增加，配流盤摩擦係數的減小速度變慢。
3 轉（zhuǎn）速對摩擦副磨損率的影響
按上（shàng）麵的實驗分別（bié）取900r/min，1200r/min，1500r/min實驗前後的試樣，通過（guò）電子測微天平可以得到試樣質量的變化，則磨（mó）損率可按下式計算：
ws=Δm/ρFnl（cm3/Nm）
式中（zhōng） Δm——磨損量（g）；
ρ——材料密度（g/cm3）；
Fn——接觸的法向載荷（N）；
l——滑動距離（m）；
經過計算得到的實驗（yàn）磨損率如圖7所示。
圖7 實驗磨損率
從實驗中（zhōng）可以得出，該摩擦副的磨損率隨著轉速的增加而增（zēng）加，在相同的（de）摩擦載荷下，對偶麵對於（yú）錫青銅的磨損率具有相（xiàng）同的變化趨勢。這是由於隨（suí）著轉速的提高，上（shàng）下試樣在相同的時間內接觸次數更多，磨損加劇；同時劇烈（liè）的磨損產生更（gèng）多的熱（rè）量，使液壓油的黏（nián）度（dù）降低，對偶麵間的承載（zǎi）能力也同時降低。
4 結論
通過上述實驗，可得到如下結論：葉片泵配流副材料（liào）的摩擦係數隨著轉速的提高而降低（dī），但是高轉速下摩擦係數的減小（xiǎo）速（sù）度比低轉速的慢（màn）。摩擦副的磨損（sǔn）率隨著轉速的增加而增加，在相同的（de）摩擦（cā）載荷下（xià），對偶麵對於錫青銅的磨損率具有相同的變化趨勢。在高轉速下，錫青銅磨損加劇，材（cái）料往往是限（xiàn）製國產液（yè）壓元件壽命的一個（gè）重要（yào）因素。相較於國（guó）外先進（jìn）的液（yè）壓元（yuán）件來說，我們的產品不應光僅僅著重於（yú）尺寸的（de）仿製，更（gèng）多（duō）的應看到在材料與工藝上的不足。
參考文獻
[1]黎克英,陸祥生.葉片式液壓（yā）泵和馬達[M].北京：機械工業出版社,1993.
[2]林建亞，何存（cún）興.液壓元件[M].北京（jīng）：機械（xiè）工業出版社,1981.
[3]冀宏，楊（yáng）華勇（yǒng）.液壓氣壓傳動與控製[M].武漢：華中科技大學出版社,2014.
[4]許耀明.油膜理論與液壓泵和馬（mǎ）達的摩（mó）擦副設計[M].北（běi）京：機械工業出版社,1987.
[5]黎克英,陸祥生.葉（yè）片式液壓泵和馬達[M].北京：機械（xiè）工業出版社,1993.
[6]陳琍,樓白楊,鄭（zhèng）曉華（huá）.葉片泵材料磨損失效分析[J].煤礦（kuàng）機械,2004，(9):40-41.
[7]秦西順,吳（wú）煊鵬（péng）.葉片泵失效（xiào）成因與預防[J].工程（chéng）機（jī）械與維修,1999，(2):74-75.
[8]溫詩鑄,黃平.摩擦學原理[M].北京：清華大學出版社,2012.
作者簡介：李少年（1977-），男，安徽泗縣人，副教授，碩士，主要從（cóng）事流體傳動與控製方麵（miàn）的科研與教學工作（zuò），工作於蘭州理工大（dà）學能源（yuán）與動力工程學院。
來源：《液（yè）壓（yā）氣動與密封》
