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齒輪泵內部零件損傷特征及油壓油溫過度

2018-12-26 08:29:40
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外齧合齒輪泵因其自身特殊的優點,在許多領域得到了廣泛的應用但我們發現相當數量的泵因爲安裝、試運行、使用等各環節中諸多要素被忽視而過早失效,甚至在使用初期就損壞。因此,弄清這些引起外齧合齒輪泵過早失效和損壞的原因,並針對性的加以解決是我們延長外齧合齒輪泵使用壽命,提高系統生産效率的有效途徑。

齒輪軸在與聯軸器安裝時如果沒有注意同心度的要求,會使齒輪軸在旋轉時,受到徑向力的剪切作用,如果不同心度較大,很快就會導致齒輪軸斷裂。因此,齒輪軸在與聯軸器安裝時要嚴格注意同心度要求,建議軸端較大徑向跳動量不超過0。2mm,而允許的較大不同心度應嚴格按照聯軸器安裝要求來控制。

齒輪泵錐形軸軸端健槽被剪斷甚至完全破壞齒輪泵錐形軸軸端緊固螺母若沒有擰緊,鍵槽將會不斷地受到鍵的沖擊,較終使鍵槽剪切變形甚至完全破壞。但螺母擰的過緊,會使齒輪軸受到過大的拉應力,與不同心度引起的徑向剪切力複合作用後,也易使軸斷裂。因此,要按照安裝說明建議的擰緊力矩旋緊螺母。

齒輪泵在運行前若沒有用油液充滿,會使液壓系統中混人空氣,導致氣穴。一方面造成過大的噪聲;另一方面容易産生氣蝕使齒輪泵浮動側板産生損傷。進油管的密封圈要保持完好,不得有漏氣處,否則也容易發生氣穴。關于氣穴現象,本文在後面還會重點分析。

油液汙染是導致齒輪泵過早失效的較主要的原因下面列出一些常見的由油液汙染所引起的齒輪泵內部零件損傷特征:

a、泵體低壓側(部分延伸到了高壓側)內壁上出現較深的凹槽或較淺但很密集的大量平行的劃痕。

b、齒輪副磨損嚴重。

c、浮動側板內側圓環表面,出現一系列同心圓狀的溝槽。

d、浮動側板的外圓周表面,出現一些蠕蟲狀的溝槽。

e、浮動側板內DU軸承上的聚四氟乙烯塗層被完全刮掉,銅錫合金層清晰可見。

可見,油液汙染是引起外齧合齒輪泵浮動側板損壞的主要因素,側板損壞的比例高達67%,因此必須嚴格控制油液汙染導致油液汙染的直接原因是液壓系統中混入了各種汙染物。其中以固體汙染物的危害較大,其來源主要有以下幾方面:

1)系統硬管內壁附著的片狀鐵鏽,酸洗後殘留在管內的化學。

2)硬管在切割、焊接和套絲等加過程中存留的鐵屑。

3)密封件,密封圈殘渣。由于結合部位的銳邊及尺寸預緊等條件限制,可能將密封件部分損壞,損壞部分直接進人系統。

4)高壓軟管總成內部灰塵和髒物。

5)液壓系統裝配現場由于環境因素進人管道的沙礫、塵土等。

油液汙染的控制,貫穿于液壓系統的設計,制造、裝配、使用和維護整個過程中。系統設計階段要注意過濾方案的選擇,不同的系統和工況對過濾的要求也不同。

系統制造階段,外協外購件如各種閥、高壓軟管、油缸等以及液壓油要嚴格檢驗。在現場配制的液壓管道必須經過酸洗。

裝配階段,首先要防止環境汙染;其次,裝配工具、濾網以及加油容器保持清潔,並嚴格按照操作規程進行裝配。

使用和維護階段,應定期更換濾油器和油液。如果油液已經汙染,則更換全部油液。特別注意,新油未必幹淨,應過濾後再加入。

油壓和油溫過度

在長時間過度的超載和油溫作用下,齒輪泵會過早失效,具體表現爲以下一些現象和特征。

1、浮動側板內側與齒輪軸軸肩互相咬死

拆卸後會發現,側板內側被拉毛。這是因爲在高溫高壓的作用下,側板與齒輪軸軸肩的相對間隙變小,使它們在相對高速旋轉的過程中互相擠壓。這樣,在徑向不平衡力和油液中固體顆粒汙染物的複合作用下,就極易咬死。

2、軸承和齒輪軸相互咬死

在高溫的作用下,DU軸承與齒輪軸的相對間隙變小,加速了軸承的磨損;在高壓的作用下,齒輪和軸承受到過高的徑向不平衡力,加速軸承的磨損。當軸承嚴重磨損後,軸承和齒輪軸之間潤滑油膜被破壞,摩擦阻力增加,磨損增大,造成軸承和齒輪軸咬死。另外油溫過高引起粘度下降,也會引起潤滑油膜的破壞。

3、齒輪泵殼體內壁吸油偶嚴重磨損(即掃膛)

過高的油溫使齒頂與泵殼體之間的徑向間隙變小;壓力越高,徑向不平衡力也越大,當徑向不平衡力很大時,能使齒輪軸彎曲,使齒頂與泵殼體內表面接觸,造成嚴重磨損。掃膛所占的比例達到29%,相對較高。因此,對油溫和壓力必須加以控制。

另外,過高的油溫會導致側板外側溝槽內的支承環變軟、密封圈硬化。而過高的壓力極易引起軸封的損壞。

氣穴和氣蝕

外啮合齿轮泵出现氣穴和氣蝕时,会产生压力脉动并发出尖锐的啸叫声。由氣穴和氣蝕引起的齿轮泵损坏表现浮动侧板内侧圆环金属表面小块剥落。泵壳体内壁高压区一侧金属表面小块剥落,甚至出现海绵状小洞穴。

外齧合齒輪泵在吸油過程中,吸油偶的壓力低于大氣壓。如果泵離油面很高,或是吸油濾油器和管道吸油阻力過大,就很容易使吸油腔壓力低于空氣分離壓,形成氣穴。當帶有氣泡的液壓油進人泵高壓側時,周圍的高壓使氣泡絕熱壓縮,迅速崩潰,局部可達到非常高的溫度和沖擊壓力。一方面使金屬疲勞,另一方面使液壓油化學性質改變,對金屬産生化學腐蝕作用。

为避免产生氣穴和氣蝕,吸油口须保持足够的压力,应不低于0。07一0。8MPa(或是保持0。03MPa的压降)。因此,吸油口的位置、吸油管的阻力、油液的粘度以及泵的转速必须相互协调:

a油箱液面不能太低,盡量降低吸油高度;回油管應插人液面以下。

b采用內徑較大的吸油管,並盡量不用彎頭。

c選用容量較大的吸油濾油器,以減小管道阻力。定期檢查濾網是否堵塞、定期更換吸油濾油器。

d檢查軸封是否漏氣,若漏氣立即更換。

e對油箱中的氣泡可采取短時間停車,使氣泡充分析出。

f控制泵的轉速。

外齧合齒輪泵結構簡單、工作可靠,應用廣泛。但在使用中,由于各種人爲和液壓系統本身的因素,使其出現故障並過早失效,應當引起注意。另外,通過分析其零件損傷特征來確定失效原因,可以幫助我們改進系統和規範操作行爲。