1.飞机柱塞泵故障特点
某型飞机液压系统采用了ZB-40型柱塞泵，该泵虽然具有较多的优点，但随着飞机使用时间的增加，液压泵多次翻修，其故障明显增多。据某部统计：四年中，在飞机的维护中一共更换液压泵106台，其中因液压泵内部严重磨损造成效率低而更换的有90台，并且夏季比冬季多。故障主要形式是液压泵出口压力达不到规定要求而不能满足系统工作的需要，其故障特点如下。
1）在液压泵使用初期，故障率较高，具有早期性。
2）随着使用时间增加，故障率逐年增加，具有渐进性。
3）故障率随季节变化，夏季较高，具有季节性。
4）翻修次数增加，故障率也增加。
由于液压泵是飞机液压系统的关键部件，它的故障将会引起整个系统的瘫痪，造成重大的军事和经济损失，甚至危及飞行安全。因此对液压泵的故障进行分析，并提出预防措施具有重大的现实意义。
2.故障原因分析
通过对液压泵结构、原理和故障特点的分析，导致故障的原因主要有以下几个方面。
（1）液压泵设计存在缺陷 此液压泵是一种滑靴斜盘式轴向柱塞泵，柱塞与斜盘之间采用了滑靴静压支承，即在柱塞头部开一个小孔，从工作腔内不断引出一股泄流量很小的高压油液，使之在柱塞头部的间隙中形成一定厚度的油膜（0.015～0.025mm），油膜按一定压力分布而承受柱塞的全部作用力；而且转子端面与配流盘之间的摩擦副也采用了静压支承。这样虽然避免了柱塞与斜盘、转子与配流盘的直接接触，减小了摩擦力，延长了使用寿命，但同时也增加了泄流损失。特别是当液压系统被污染，含有固体颗粒污染物的油液高速流过小孔时，会不断冲刷小孔，使小孔直径增大，而且固体污染物一般硬度都很高，它们进入间隙的油膜中，就像研磨剂一样对金属配合面进行磨削，造成配合面磨损严重，使间隙增大。另外，当含有水的油液进入配合面时，会破坏和改变油膜层，使其润滑性能下降，引起配合面的严重磨损而使间隙增大。随着液压泵的磨损和泄漏的增加，其故障率也不断增加。虽然该泵采用了单支点内支承缸体，使转轴在径向力作用下变形时，也能保证缸体在柱塞工作腔油压作用下与配流盘贴合，减少泄漏；但是，柱塞一旦发生卡滞或卡死，就可能使缸体发生倾覆，加重转子和配流盘以及柱塞和斜盘等处的磨损和泄漏。另外，由液压泵供油原理可知，柱塞是在油压和斜盘的联合作用下在缸体内往复运动来完成吸油和排油的，因此，在液压泵工作时柱塞将受到油压力、摩擦力和斜盘的作用力，而斜盘对每个柱塞的作用力是垂直于斜表面的，这个力沿柱塞轴线的分量Fx与作用在柱塞的液压力和摩擦力平衡，垂直于轴线的分量Fy作用在塞头部，由于柱塞处于悬臂状态，从而会产生较大的径向力作用在柱塞和缸体上，加剧配合面间的磨损、卡滞和泄漏，影响使用寿命。
由于液压泵在结构上存在上述缺陷，当与其他一些因素同时存在时，如制造和翻修质量不高，油液污染、油温高、柱塞卡滞和气塞等，就会使泵磨损加剧，流量损失增加而超过规定值。
（2）维修质量不高 液压泵故障高峰期在200h以前，200h之后则开始下降，有早期故障特征。而早期故障的产生，一般是由于配合副之间缺少良好的贴合，或装配上存在缺陷；也可能是设计不当、选材不合适、加工质量太差而造成的。所以，从实际情况分析可知，液压泵的早期故障主要是由于翻修质量不高，在交付使用前又没有进行足够的接近工作条件的严格的出厂模拟试验而造成的。由于液压泵的固有缺陷，以及在调试、装配等工艺过程中引入的故障因素以隐患的形式保留下来；加之液压泵投入使用后，工作条件比较恶劣，这样，在外部条件和内在因素的综合作用下，这些隐患就发展为故障。从近五年液压泵更换情况来看，有50%以上的液压泵装机后实际使用时间仅在100h左右，其中工作时间在10h以内就出现故障更换的有13台，安装后检查就出现故障的有6台。而换泵的主要原因是内部磨损严重、流量小，达不到规定压力和壳体接合部渗漏。从以上分析可知，液压泵在翻修中确实存在缺陷，而且出厂前也没有进行严格的试验检查。(www.xing528.com)
另外，随着液压泵使用时间的增加，多数泵已翻修三次以上，这样就使液压泵的强度下降，并使各配合的表层材料的物理、化学性能及表层结构发生变化，在周围环境的影响下就易产生腐蚀、磨损和粘着而使故障率增加。
（3）液压系统污染严重 由液压泵的结构和原理可知，该泵对介质的污染控制要求较高，通常要求油液过滤精度不大于1～10μm。而飞机在设计、制造和使用维护过程中，由于对污染控制重视不够，在泵工作过程中，将有诸多因素导致系统污染严重而不能满足液压泵对污染度的要求。而系统一旦污染后，固体污染物会加重液压泵的磨料磨损，并使柱塞卡滞和孔径变大；水分会加重液压泵的腐蚀磨损，并使润滑性能降低、油膜层破坏，也加重了磨料磨损；气体会使液压泵产生气塞而使供油量下降和油压脉动强烈，并产生气蚀等，从而导致了液压泵故障增多。
（4）系统温度和压力过高 由理论分析和实际情况可知，液压泵的故障与出口压力有关，出口压力提高，则其故障率将增加。为了减少液压泵的故障，有关部门规定将液压泵出口压力由20～21.5MPa调至21～22MPa，但由于飞机进厂大修时，个别工厂未按部队进厂前给定的保留项目给予保留，又将压力调至20～21.5MPa，使故障率增加。另外，由于液压泵出口压力高、流量大，系统工作频繁，而油箱在飞机飞行时外界气流对其进行散热，在地面工作时，就无法对其进行散热，使系统温度较高；尤其在炎热季节，因外界温度高会使系统温度进一步升高，特别是未降压的泵，实测油温有时高达170～180℃，而技术条件规定液压泵可在100℃以下正常工作。这样由于系统温度高，一方面使油液黏度下降，泄漏显著增加，液压泵和整个系统的效率也显著下降，而且会破坏配合面间的油膜层的性质和厚度，造成磨损加剧；另一方面，将引起不同材料的运动副之间的间隙变化，间隙变大时，造成泄漏增加，间隙变小时，将引起运动件动作不灵或卡死；此外高温还使泵内密封装置性能变差，易于老化和磨损，增加泄漏量，泄漏和磨损又引起系统温升，而系统温升又加重泄漏和磨损，造成恶性循环，使泵很快失效。
3.液压泵故障的预防措施
尽管导致液压泵故障的机理十分复杂，但其故障的形式主要是严重磨损使效率下降。主要原因是设计和翻修中存在缺陷，加上较为恶劣的工作环境，特别是系统严重污染和温度过高，使液压泵磨损加剧，泄漏增加等。一般来说，液压泵设计定型生产后，改变设计往往比较困难，而且还可能失去其他良好的性能。因此，为经济、有效地预防故障的发生，应采取以下措施。
1）加强出厂检验，减少早期故障。由于液压泵早期故障率高，发生频繁，在使用和维修工作中发现和排除都十分困难。机务部队在接收液压泵后，往往要投入大量的人力和物力进行检查排故，这就直接影响了飞行安全。而减少液压泵早期故障的重要手段是努力提高翻修质量，并加强出厂前的检验。从工程实践看，加强产品出厂的质量检查是提高产品质量的重要措施。
2）严格控制系统的污染，使液压泵在良好的环境下工作。配备实用、简便、高效的污染检测设备，以准确掌握油液的污染状况，同时要建立外场油液检测制度，认真做好数据积累和分析工作；定期清洗过滤器和系统，并定期更换飞机的液压油，以彻底清除系统的污染。
3）安装液压泵后，必须在泵内注满液压油才能进行工作，以防止液压泵干磨。在维护中，一方面要密切注意液压泵泄漏损失和系统油温的变化，特别是在液压泵接近使用寿命末期时更要注意，因为随着液压泵使用时间的增长，泄漏量是加速增加的；另一方面要定期检查液压泵的回油压力，如果高于0.5MPa，应立即清洗油路中的过滤器和油箱。
4）在高温季节一定要尽量缩短系统在地面工作的时间，并打开飞机有关窗口，以便于系统散热。
5）进厂大修的飞机，工厂应按进厂时所给定的保留项目给予保留。
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