某SK07-N2神钢液压挖掘机因通轴双联主泵损坏失效而无法工作。通过购买进口原装配件予以修复，但投入使用后，工作不足20天又损坏。

1.SK07-N2神钢液压挖掘机主泵损坏情况

该主泵为通轴式双联柱塞泵，用于SK07-N2神钢液压挖掘机的液压系统，由前泵和后泵组成（远离发动机的叫后泵，靠近发动机的叫前泵）。在现场，后泵已经被拆开，经仔细查看发现，损坏相当严重，九孔回程盘已经严重变形，由平面圆盘形变成了非平面的碗形，其周边的九个孔已经不在一个平面上，孔与孔之间有四处已经断裂；滑靴静压支撑处的表面中度磨损，滑靴底部磨损严重，其中一个滑靴已经磨穿；柱塞外表面、缸体内孔表面尚可，斜盘（摆杆）圆面上约1/3处有明显的磨损痕迹。

将前泵解体查看，发现前泵污染严重，配油盘上布满了黑色污物。虽然回程盘尚没有肉眼所能分辨的轴向变形，但九个孔处与滑靴非静压面均有严重损坏，滑靴球处都有严重磨损，滑靴球窝与柱塞球头之间都出现了大小不相等的间隙，小的达到了1mm，大的达到了3mm，几乎要拔脱。

挖掘机液压系统的油箱是一个闭式油箱，其内已经基本无油，有清洗和清理过的痕迹。

在过滤器下有黑色沥青状污物，与前泵的配油盘表面上的污物相同。旋开油箱上的空气过滤器的盖子发现，空气过滤器已经被污泥等东西堵死，整个油箱密封良好。

主泵在修复后的使用过程中，泵体温度非常高，虽没测过，但发烫，手不能摸，油箱也热，但不发烫；主泵工作时伴有异常噪声。主机工作速度比主泵修复前变快，但不到20天就不能工作了。

修复主泵的技师修复技术很熟练，此前修复了多台类似的进口泵，且修复的效果都比较理想，能达到主机的使用要求。

2.SK07-N2神钢液压挖掘机主泵损坏的原因

图7-31所示为柱塞泵的工作原理图。当传动轴带动缸体作逆时针旋转时，在其自下而上回转的半周内的柱塞，在回程盘和滑靴的作用下逐渐向外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增大，产生真空，油箱中的油液在大气压力的作用下，经吸油管道至配油盘吸油窗口，被吸入柱塞与缸体孔形成的密封工作腔；而自上而下回转的半周内的柱塞被斜盘推着逐渐向里缩入，使柱塞与缸体孔形成的密封工作腔容积不断减小，将油液经配油盘压油窗口压出。

由于空气过滤器已经堵死，没有呼吸作用，造成了闭式油箱呼吸很不通畅，因此当泵吸油时，使油箱内作用于液面上的压力p不能保持在正常情况下的一个大气压的压力，压闭式油箱内就会产生负压（真空），这样回程盘在通过滑靴带动柱塞轴向运动时，将使柱塞与缸体孔的密封工作腔内产生高度负压，回程盘受滑靴（柱塞）的反作用力就变大，随着反作用力加大和反复的交变作用（至少达1000次/min以上），回程盘由弹性变形逐渐形成塑性变形。由于每个运行于吸油区的柱塞都经历这个过程，因此回程盘就由平面圆盘形变成了非平面的碗形，最后损坏。滑靴与柱塞之间的连接处由于作用力变大和反复的交变作用，使得滑靴球窝与柱塞球头之间的间隙不同程度地变大，严重的就会拔脱。

液体中不可避免地会含有一定量的空气。在常温常压下，石油基液压油的空气溶解度在6%～12%之间。由于液压油的饱和蒸汽压力很低，如石油基液压油在71℃时，其饱和蒸汽压力为306.64Pa，似乎很不容易产生气穴，但实际上当油液的绝对压力降低到油液的空气分离压时，油液的溶解空气就大量分离出来，形成大量气泡，导致气穴现象的产生。根据威尔逊（W.E.Wilson）液压泵气穴方程式为(www.daowen.com)

式中，q_T为液压泵理论流量（m³/s）；q_L为因气穴而损失的流量（m³/s）；ρ为液体密度（kg/m³）；C为气穴系数；v_p为泵运动件的速度（m/s）；p_i为泵的入口处压力（N/m²）；p_v为流体的蒸汽压力（N/m²）。而

p_i=p-Δp（7-2）式中，p为作用于油箱液面的压力（N/m²）；Δp为泵吸油管段的压力损失（N/m²）。

图7-31 柱塞泵的工作原理

由式（7-1）可知，反映气穴程度的q_L/q_T值，对于转速一定的泵而言，与泵的入口处压力p_i的大小密切相关，p_i值越小，越容易产生气穴或产生气穴的程度越严重；p_i值越大，越不容易产生气穴或产生气穴的程度越轻。由式（7-2）知，泵的入口处压力p_i的大小，对于一定的液压系统而言，与作用于油箱液面的大气压力p成正比。也就是说，作用于油箱液面的大气压力p越小，越容易产生气穴或产生气穴的程度越严重；p越大，越不容易产生气穴或产生气穴的程度越轻。

本例中由于空气过滤器已经堵死，没有呼吸作用，因此当泵吸油时，使油箱内作用于液面上的压力p不能保持在正常情况下的一个大气压的压力，因而在油箱内产生了负压（真空），导致泵的入口处压力p_i大幅下降。当压力下降至空气分离压时，溶解在油液中的空气就会迅速地从油液中分离出来，产生大量气泡，从而产生气穴。一旦产生气穴，除使油液流动性能变坏外，还伴有激烈的噪声和剧烈的振动。带有大量气泡的油液进入泵的压油区时，气泡在高压下破裂，产生局部高温和冲击压力，使泵体温度居高不下，而油箱中因为油液较多，所以温升不是很明显。

由于油液的局部高温会加速油液变质，而使油液沥青化，沥青积聚在配油盘上，堵塞配流窗口，造成泵的吸油更不通畅，反过来促使产生气穴的程度更加严重，如此一来形成恶性循环，最终导致液压泵失效损坏，主机无法工作。

3.小结

SK07-N2神钢全液压挖掘机通轴双联主泵损坏的主要原因是液压系统中空气过滤器堵死，造成了闭式油箱呼吸很不通畅，并形成箱内负压，从而导致气穴现象的产生，继而导致主泵损坏。次要原因是液压系统中油液变质并受到严重污染，从而加剧了主泵损坏的程度。