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      齒輪泵常見問題及解決措施

      2021-10-22 09:40:04

      在液壓系統中,齒輪泵被廣泛應用。其主要優點是結構簡單、制造方便、體積小、重量輕、轉速高、自吸性好、對油液污染不敏感、工作可靠、壽命長、維修方便、價格低等。其主要缺點是流量、壓力波動大、排量不能調節。經過結構上的改進措施后,齒輪泵仍能達到較高的工作壓力,目前高壓齒輪泵工作壓力可達14~25MPa。齒輪泵一般是做定量泵的,根據結構的不同,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵,其中外嚙合齒輪泵的應用最為廣泛。

      齒輪泵的通病及對策。

      一,困油

      (一)起因。

      齒輪泵的困油是由于設計時的重疊系數所致,如下圖所示,假定齒輪與實際嚙合時的嚙合線長為l,齒距為t0,則齒輪嚙合時的齒間重疊系數=l/t0。這個交疊系數具有以下物理意義:當ε=1時,前一對輪齒脫離嚙合的瞬間,后一對輪齒就可以進入嚙合,即開始嚙合和分離。在設計齒輪傳動機構時,為了使齒輪傳動平穩、減少沖擊或避免漏油,通常把ε>1(一般取ε=1.05~1.3)設置。也就是目前的一對輪齒脫離嚙合前,后一對輪齒就進入嚙合。而當兩對輪齒同時進行嚙合時,在兩嚙合點A、B之間形成一種充滿油液并與吸油腔不相通的封閉氣缸。如圖2-3(a)至圖2-3(b),齒輪轉動過程中,這個閉合體積逐漸減少,因為油液無法流出而產生較大壓力。困油壓力遠大于泵體工作壓力,使泵部件受到沖擊,產生振動與噪音,并有部分高壓油液通過各種縫隙被強行擠出。

      當圖2-3(b)位置旋轉到圖2-3(c)位置時,閉合體積再次開始由小變大,因為沒有地方吸油而使壓力下降,容易形成真空,使油液中的氣體排出引起汽蝕,或形成負壓沖擊,同樣會產生振動和噪聲。這一閉死體積在轉化期經歷了“體積在封口狀態下改變”的過程,其內部壓力急劇上升或減少的現象稱為困油。

      二,泄漏

      外齒式齒輪泵的內漏主要通過三種方式:端面泄漏、徑向泄漏和嚙合線泄漏。

      (一)端面泄漏。

      齒端面漏是指齒端面與泵端蓋內表面間的泄漏,占總泄量的75%以上。因為轉動的齒輪端面和泵端蓋內表面之間必然存在一定的間隙,所以,只要稍加增大,齒輪泵的容積效率就會明顯降低。通常,小型齒輪泵的內端面間隙應控制在0.02~0.05mm之間。

      另外,浮軸套筒、彈性側板等端面間隙的補償措施也可以用于減少和消除端面泄漏。

      ㈡放射狀泄漏。

      軸向泄漏是指齒輪齒頂圓與泵體表面間的泄漏,約占總泄量的15%。在考慮制造誤差的情況下,小型齒輪泵的徑向間隙通??梢赃_到0.1mm,以確保齒輪傳動過程中不會出現“刮傷”。雖然徑向泄漏通道很長,但是這種泄漏對齒輪泵容積效率的影響很小。有時候可以在壓油腔面增加補償側板,利用高壓油的作用,使補償側板浮于頂部,防止低壓油進入高壓油腔。

      (三)接合線漏油。

      由于有齒向誤差,齒輪的整個寬度無法完全嚙合,由此產生的泄漏稱為嚙合線泄漏,其泄漏量占總泄量不到5%。此外,當齒輪泵工作壓力增加時,嚙合點處接觸更緊密,通過嚙合線處的泄漏也較少,因此,嚙合線泄漏常被忽視。

      三,徑向力

      齒輪泵中的主、從動齒輪的受力見圖2-4。隨著低壓油腔油液壓力的增大,油液壓力從低壓油腔側逐步過渡到高壓,壓油腔一側的齒輪受到較大的油液壓力,其壓力為Fp。當兩個大小相同方向相反的嚙合嚙合時,兩個嚙合嚙合線相吻合,將作用于嚙合點的嚙合FT簡化為從齒中心O1、O2和O2點,并將簡化后的徑向力合成后,可看到主動齒輪受力F2。所以,從動齒輪的磨耗通常更快。實際上,通常取F1=0.75ΔpBDe,F2=0.85ΔpBDe,其中,Δp為泵的進出量與齒頂圓直徑的比值,B、De分別表示齒寬和齒頂圓直徑。

      齒面徑向力不平衡不僅造成齒輪磨損不均勻,而且還會引起軸承、齒輪軸等的變形,影響齒輪泵的使用壽命。為緩解或消除徑向力不平衡現象,一般采用降低壓油口直徑、減少高壓油對齒輪徑向不平衡的方法。有時候,在泵端蓋上原吸油腔的另一側開兩個平衡槽,分別與吸、壓油腔相連,以平衡徑向不平衡力。但是,這一方法增加了漏油的數量,使容積效率下降,只適合低壓齒輪泵。

      四、齒輪泵常見故障及原因。

      (一)泵不出油。

      一是檢查齒輪泵轉動方向是否正確;二是檢查齒輪泵進油口過濾器是否堵塞。

      (二)將油封沖洗掉。

      ①齒輪泵軸承受軸向力;

      ②齒輪泵承受過大的徑向力。

      (三)沒有建立足夠的壓力或壓力。

      水力壓油多與清潔有關系,如油液選擇不當或油液清潔程度達不到標準要求,都會加速泵內磨損,造成內泄。要選擇含添加劑的礦物油,以防止油被氧化和產生氣泡。其過濾精度為:輸入油路小于60微米,回油路徑為10~25微米。

      (四)流量未達到標準。

      ①進油過臟,吸油不足。

      ②水泵安裝高度高于泵自吸高度。

      ③齒輪泵吸油管過細,造成吸油阻力大。普通情況下,最大吸油速度是0.5~1.5m/s。

      ④吸油口接頭漏氣,導致泵吸油不足。根據油缸內有無氣泡可判斷系統是否泄漏。

      高壓齒輪泵

      (五)齒輪泵破裂。

      鋁材齒輪泵的抗壓性可達38~45MPa,在不存在制造缺陷的情況下,齒輪泵的炸裂一定是受瞬間高壓所致。

      ①出口油管被異物堵塞,導致壓力無限量升高。

      ②安全閥壓力調節過高,或安全閥開啟、關閉性能差、反應滯后,致使齒輪泵無法得到保護。

      ③如采用多路換向閥來控制系統的方向,有些多路閥可能是負開,這會造成齒輪泵因死點升壓而窒息。

      (六)發熱

      ①系統超負荷,主要表現為超壓和超負荷。

      ②油液清潔不良,內部磨損加劇,使油量效率下降,油腔內漏,節流散熱。

      ③出油管太細,出油速度太快,通常出油速度為3~8m/s。

      (七)嚴重的噪音和壓力波動。

      ①過濾污物堵塞,不能起到過濾油作用;或油位不夠、吸油位過高,吸油管露出油面。

      ②泵體與泵蓋兩側無上紙墊片產生硬物沖撞,泵體與泵蓋不垂直密封,轉動時吸入空氣。

      ③泵軸與電機聯軸器不同心,有扭動摩擦;或泵齒輪嚙合精度不足。

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