單向閥造成液壓泵吸空故障的分析與排除

在液壓系統中，一般在液壓泵的出口處安裝一個單向閥，用以防止系統的油液倒流和因負載突變等原因引起的沖擊對液壓泵造成損害。單向閥設置不當會引起液壓泵的吸空故障。

1  故障現象與排除過程

在調試某液壓系統時，液壓泵啟動后，系統始終沒有壓力。仔細檢查和分析后，判斷是液壓泵沒有流量輸出所致。將液壓泵出口管道接頭松開，啟動液壓泵，果然沒有流量輸出。

為排除故障，解決液壓泵沒有流量輸出的問題，檢查后確認：

①電機轉向與液壓泵旋向相符；

②液壓泵的進出油口連接正確；

③油箱中油液達到足夠高的液位；

④油溫正常,油液粘度滿足液壓泵的使用要求；

⑤電機的轉速符合液壓泵的使用要求。

該泵裝置是立式安裝的，電機在油箱蓋板上面，液壓泵在油箱蓋板下面，為此將泵裝置吊起，對泵的吸入系統進行檢查,確認：

①吸油管道不漏氣；

②吸油口濾油器淹沒在液面以下足夠多；

③吸油濾油器沒有堵塞，容量足夠大；

④吸油管道通徑足夠、不過長,彎頭也不多。重新安裝后，啟動液壓泵，仍無流量輸出。在吊起檢查泵的吸入系統時，發現液壓泵是排量為8ｍL/ｒ的葉片泵。考慮到小排量葉片泵的自吸能力較弱，就從松開的管接頭處沿出油管道向泵內灌油，然后再開機，還是沒有流量輸出。

按常規的知識和經驗，疑點集中到泵的傳動鍵和泵的本身，于是拆下液壓泵并將其解體，仔細檢查后確認：

①傳動鍵完好，沒有脫落也沒有斷裂；

②泵內零件未見異常，葉片運動靈活自如，沒有卡住。

將系統恢復再開機，仍然沒有流量輸出。究竟是什么原因導致液壓泵沒有流量輸出呢？在反復推敲和分析后，注意到在解體液壓泵時泵內沒有油液痕跡，直立段的吸油管道內腔下半段有油跡，而上半段沒有油跡，這說明：一是灌的油并沒有到達液壓泵內；二是液壓泵沒有流量輸出系泵吸不上油或吸空所致。這時泵出口處的單向閥引起了人們注意。該單向閥直接安裝在泵的出油口，從出油管道接頭處向泵灌油時，因單向閥阻隔，油液自然到不了液壓泵內腔。將單向閥閥芯抽出，毋需灌油，一開機液壓泵就輸出流量了。

2  故障機理分析

單向閥怎么會引起液壓泵的吸空故障呢？ 

根據流體力學原理，在液壓泵未啟動前，液壓泵吸油、壓油管道及油液狀態如圖3-8所示。此時，ｐ1=ｐ2=ｐ0。

當液壓泵啟動時，吸油管道中的一部分空氣被抽到出油管道內，吸油管道內的氣體質量由ｍ1變為ｍ1-Δｍ，壓力ｐ1變為ｐ0-Δｐ1。而出油管道中的氣體質量由ｍ2變為ｍ2+Δｍ，壓力ｐ2變為ｐ0+Δｐ2。這相當于出油管道內的氣體被壓縮，而吸油管道內形成一定的真空度，如圖3-9所示。

圖3-8液壓泵啟動前的狀態圖         3-9液壓泵啟動時的狀態

Δｐ1=ｐ0-ｐ1=ｈρg

ｈ=（ｐ0-ｐ1）/ρg               （1）

式中：ｈ為吸油管道內的真空度，ｍ；ｐ0為大氣壓力，Ｐa；ｐ1為壓力,Ｐａ；ρ為液體的密度,kg/ｍ3；ｇ為重力加速度，ｍ/ｓ2。

由式（1）可知，吸油管道內的真空度隨著其內的壓力ｐ1的降低而增大。當真空度ｈ≥吸油高度ｈ0時，液壓泵就可以吸入液壓油。很顯然，在本實例中，沒有滿足ｈ≥ｈ0的條件，原因是什么呢?

當單向閥直接安裝于液壓泵的出口時,泵的壓油窗口到單向閥之間的出油管道的空間十分狹小，這樣液壓泵的傳動組件（葉片副、柱塞副、螺桿副等）從吸油窗口將吸油管道內的氣體抽出經壓油窗口壓排到出油管道時，這部分氣體便受到較大程度地壓縮。而泵的傳動組件在結束壓排時，其工作腔內留有剩余容積，其內殘留著受到壓縮的空氣。當泵的傳動組件再次轉到吸油窗口時，剩余容積內的壓縮空氣就會膨脹，部分或全部占據工作腔容積，甚至還會有部分氣體又回流到吸油管道內，如此一來就導致無法將吸油管道內的空氣進一步抽出，無法使吸油管道內的壓力ｐ1進一步降低，倘若此時真空度尚未滿足ｈ≥ｈ0的條件，液壓泵就將吸不上油，產生吸空故障。訂貨須知：

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