液压维修第3章 液压泵的故障排除与维修 - 图文(2)

2019-02-15 13:48

的困油现象需要设法消除。

图3—5 齿轮泵的困油现象

目前消除困油的方法通常是,在齿轮泵的两侧端盖上铣两条卸荷槽,如图3—5(e)所示,当困油受到强烈挤压时,使挤压空间通过卸油槽与压油腔相连通;而当困油区形成真空负压时,使其与吸油腔相通,这样可以部分解决困油问题。但要注意,两个卸油槽的存在会增加端面泄漏,同时,两个卸油槽之间的距离不可过近,以免吸压油腔两腔相串通。一般的齿轮泵两卸荷槽是非对称开设的,位置往往向吸油腔偏移,但无论怎样,两槽间的距离a必须保证在任何时候都不能使吸油腔和压油腔相互串通,对于分度圆压力角a = 20°、模数为m的标准渐开线齿轮,a = 2.78m,当卸荷槽为非对称时,在压油腔一侧必须保证b = 0.8m,另一方面为保证卸荷槽畅通,应满足:槽宽c > 2.5m,槽深h≥0.8m的要求。 (3)齿轮的径向力不平衡

齿轮泵中的两个齿轮在工作时,作用在齿轮上的径向压力是不均衡的。如图3—6所示,齿轮在压油腔位置的牙齿由于液体的压力高而受到很大的径向力,而处于吸油区的牙齿所受的径向力就较小,可以认为压力由压油腔的高压逐渐分级下降到吸油腔压力,这相当于油液作用给齿轮一个很大的径向不平衡作用力,使齿轮和轴承承受很大的偏载。油液的工作压力越大。径向不平衡力也越大。径向不平衡力会使轴发生弯曲,导致齿顶与壳体产生接触摩擦,同时会加速轴承的磨损,降低轴承的寿命,所以,齿轮泵的不平衡径向力是阻碍泵的工作压力进一步提高的主要原因。

为了减小齿轮泵的不平衡径向力,有的齿轮泵上采取了缩小压油口的方法,使压力油的径向压力仅作用在

1个~2个齿的小范围内,如图3—4的A-A剖视所示,图3—6 齿轮泵的径向不平衡力

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同时可适当增大径向间隙,使齿轮在不平衡压力作用下,齿顶不至于与壳体相接触和摩擦。 外啮合齿轮泵的优点是结构简单,尺寸小,重量轻,制造方便,价格低廉,工作可靠,自吸能力强(容许的吸油真空度大),对油液污染不敏感,维护容易。它的缺点是齿轮、轴承和轴会承受很大的不平衡径向力,磨损严重,泄漏大,使泵的工作压力的提高受到限制。此外,它的流量脉动大,因而压力脉动和噪声都比较大,齿轮泵一般应用于低压、小流量的场合下。

3.外啮合齿轮泵的故障分析与排除(以CB—B型齿轮泵为例)

(1)油泵噪声大

齿轮泵的噪声来源主要有:流量脉动的噪声、困油产生的噪声、齿形精度差产生的噪声、空气进入产生的噪声、轴承旋转不均匀产生的噪声等。具体原因主要有:

①因密封不严吸进空气产生的噪声 a压盖与泵盖因配合不好而进气

CB—B型齿轮泵使用的压盖目前有用铸铁棒车制、粉末冶金件和塑料件等,当因加工误差不能保证压盖外圆与泵盖孔合适的过盈量时,或者因塑料压盖破损时,空气会由图3—7中的1处进气。此时应敲出压盖换上合格件。对于泵盖与塑料压盖处的泄漏,可采用涂敷环氧树脂等胶粘剂进行密封。

b从泵体与前后盖接合面处(图3—7)中的3处进气

泵体与前后盖之间靠用螺钉压紧的平面密封因是硬性接触,若接触平面因加工不良其平面度及表面粗糙度不好时,容易从(图3—7)中的3处进气。可拆开泵研磨泵体泵盖结合平面解决。当泵体或泵盖的平面度达不到规定的要求时,可以在平板上用金钢砂按“8”字形路线来回研磨,也可以在平面磨床上磨削,使其平面度不超过5μm,并需要保证其平面与孔的垂直度要求。

c从泵后盖进油口(锥管螺纹)连接处进气 若锥管螺纹接头因配合不好管接头松动;或因管接头处密封不好时,有可能从(图3—7)中的2处进气。此时可采用在管接头上缠绕一层四氟乙烯袋密封、拧紧管接头或者更换合格的管接头予以解决。

d从泵轴油封处进气

泵轴上采用骨架式油封密封,当装配时卡紧唇部的弹簧脱落或者油封装反,以及因使用造成唇部拉伤或者老化破损时,因油封后端经常处于负压状态,空气便会从图3—7中的4处进气到泵内,一般可更换新油封予以解决。

1.压盖与前后盖压合处;2.吸油口螺纹连接处;

3.前后盖与泵体贴合面(吸油口侧);4.法兰、油封轴封处;5.长轴油封处

图3—7 CB—B型齿轮泵容易进气的位置

e油箱内油量不够,滤油器或细油管未插入油面以下,油泵便会吸进空气(图3—8),

此时应往油箱补充油液至油标线。

f回油管露出油面,有时也会因系统内瞬间负压使空气反灌进入系统。所以回油管一般应插入油面以下。

g油泵的安装位置距液面太高,特别是在泵转速降低时,不能保证泵吸油腔必要的真空度造成吸油不足而吸进空气。但泵吸油时,真空度不能太大,当泵吸油腔内的压力低于该油液在该温度下的气体气体分离压时,空气便会析出,当泵吸油腔内的压力低于油液的饱和蒸汽压时,就会形成气穴现象,产生噪声与振动。

h吸油滤油器被污物堵塞或设计选用滤油器的容量过小,导致吸油阻力增大而吸进空气,另外进出油口通经过大都有可能带进空气,此时可清洗滤油器,选用大容量的滤油器,

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并适当减少进出油口的通经加以排除。

(a)油箱内的油量;(b)油箱内的回油管

图3—8

②因机械原因产生的噪声及排除

a因油中污物进入泵内导致齿轮等磨损拉伤产生噪声,此时应更换油液并加强过滤,拆

开泵清洗,齿轮磨损严重要研修或予以更换。

b因泵与电机连接的联轴器安装不同心,有碰擦现象而产生的噪声。出现此情况,一般除了要采用挠性联接外,在使用中如果发现联轴器的滚柱、橡皮圈损坏时应更新,并保证二者的同心度,如图3—9所示。

图3—9

c因齿轮加工质量问题产生的噪声。如齿轮的齿形误差和周节误差大、两齿轮的接触不良,齿面光洁度不好、公法线长度超差、齿侧隙过小,两啮合齿轮的接触区不在齿宽和齿高的中间位置等。此时作为齿轮泵生产厂家,可调换合格齿轮。作为用户单位则可对研齿轮。现大多液压件厂均采用修正齿轮做齿轮泵,可降低噪声。

d因齿轮内孔与端面不垂直或前后盖上两轴泵承孔轴心线不平行,装配总成后,两齿轮轴(上、短轴)斜交,造成齿轮转动不灵活,有轻重不均现象,齿轮泵运转时会产生周期性的振动和噪声。液压件生产厂应从工艺上确保齿轮、长短轴、前后盖周承孔的垂直度和轴孔的平行度,不合格者不允许进入总装。

e泵内零件损坏或磨损产生的噪声。如轴承的滚针保持架破损,长短轴轴颈及滚针磨损等,导致轴承的旋转精度不好,产生径向不平衡力,从而导致产生机械噪声。此时需拆修齿轮泵,更换滚针轴承。

③困油现象产生的噪声

液压传动使用中的齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等,均为容积式泵。它们都有利用两个或两个以上密封容腔的容积变化来实现吸油和压油的,吸油腔和压油腔必须隔开一段距离和区间,油液从吸油区到压油区须经过此过度区间(叶片泵)或者以此过度区间隔开吸油区和压油区(齿轮泵),若油液在此过度区间(封闭的)既不与压油腔通,也不与吸油腔通,而本身的密闭容积大小又在变化。又由于油液不可压缩,导致密闭容积内压力变化很大。当密闭油腔容积减至最小时,压力最高,被困的油从齿轮的啮合缝隙中强行挤出,使齿轮和轴承受到很大的径向力,产生振动和噪声;反之,当封闭油腔容积增至最大时,就会产生部分真空,使容于油液中的空气分离出来,油液产生蒸发汽化,也产生振动和噪声。对齿轮泵消除困油现象产生的振动和噪声,主要是设计生产厂家应该设计加工理想的卸荷槽(圆形、方形、异型等),使得因油空间到达最小位置时和排油腔相通,过了最小位置后和吸油腔相通,这样既可以消除困油现象,也可以减小噪声和振动。

④其他原因产生的噪声

a进油滤油器被污物堵塞是常见的噪声大的原因之一,往往清洗滤油器后噪声可立即降下来。

b油液黏度过高也会产生噪声,必须合理选择油液黏度。

c过大的海拔高度和过高的泵转速,造成泵进口真空度过大,导致噪声,必须作出合理选择。

d进、出油口通径太大,也是噪声大的原因之一。经验证明,适当减少进、出口通径,对降低噪声有较明显效果。

e齿轮泵轴轴向装配间隙过小,齿形上有毛刺。此时可研磨齿轮端面,适当加大轴向间

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隙,并清除齿形上的毛刺。

f溢流阀的噪声,误认为是油泵的噪声。出现此问题可参考溢流阀故障诊断的内容予以处置。

(2)压力波动大,振动

对于CB—B型齿轮泵在运转时,从压力表上观察,如果指针振幅大于±0.15MPa,称为压力波动大、同时伴随有振动。

对齿轮泵而言,噪声大,压力波动大并伴有振动的现象往往同时发生,同时消失,因此上述噪声大的原因,也为压力波动大,振动大的原因,可参看此处。 (3)齿轮泵输出流量不够,或者根本吸不上油

此故障是指齿轮泵在电机带动下工作,但泵排出的流量很小,不能达到额定流量。具体表现在液压系统中是油缸的快进速度慢了下来或者油马达的转速变慢,蓄能器的充液速度下降,要需要很长时间才能使蓄能器的充填压力上升,控制阀响应迟钝等故障。产生原因如下: ①进油滤油器堵塞,造成吸油阻力增大,产生吸空,此时需拆下滤油器清洗,并分析污物产生的原因和种类,这样不但可以防止产生齿轮泵吸油量不够,而且还能防止由此原因出现的其他故障。

②齿轮端面与前后盖之间的滑动接触面严重拉伤产生的内泄漏太大,导致输出流量减少。产生拉伤的主要原因一是齿轮装配前毛刺(齿形上)未能仔细清除,运转后拉伤结合面;二是污物进入泵内楔入齿轮端面与前后盖之间的滑动间隙内,拉伤配合面,如图3—10所示,图中说明高低压腔经拉伤的沟槽孔隙而连通,导致输出流量减少,此种情况很常见。此时应拆开齿轮泵,用平磨磨平前后盖端面和齿轮端面,并清除齿形上的毛刺(但不能倒角),经平磨后的前后盖端面上的卸荷槽尺寸会有变化,应适当加深加宽。

图3—10 前(后)盖端面拉伤 图3—11

③前后盖两轴承孔轴心线因加工不好或因装配不好,导致两齿轮轴轴心线不平行(斜交),会出现齿轮端面偏磨前后盖端面,其拉伤纹路类似图3—10,只是不为整圆(扇形圆面),导致内泄漏增大,此时处理方法同上。

④径向不平衡力导致齿轮轴变形,碰擦泵体内腔,增大径向间隙,导致内漏增加(图3—11)。

⑤油温太高,温升使油液黏度降低,内泄漏增大使输出油量减少。此时需查明油温高的原因,采取相应措施。对中高压齿轮泵,应检查弓形密封圈是否破损。

⑥选用的油液黏度过高或过低,黏度过高吸油阻力增大;黏度过低内泄漏大。均造成输出流量减少应按油泵使用说明书选用合适黏度的油液。

⑦CB—B型齿轮泵为不可正反转泵(除非订货时说明),当泵转向不对时,吸不上油或流量极小,此时应检查电机转向。

⑧拆修后,泵体装反(图3—12),此时压油腔P的压力油沿泵体上的卸油槽e流入吸油区O,造成局部短接,流量大为减少,所以泵体不能装反。

(a)正确位置 (b)泵体装错,压力油经卸荷槽已流入吸油腔

图3—12 图中大虚线圆为后盖吸油口小虚线圆为泵压油口

⑨电机转速不够,CB—B型齿轮泵额定输出流量是按1450rpm的电机转速计算的,低于此转数,流量减少。

⑩泵轴折断,表面上电机带动泵转,但根本不上油。此时应更换泵轴。

另外,齿轮泵内外泄漏大,造成输出流量不够,详见下述“内外泄漏大”的说明。 (4)内外泄漏大,容积效率低。

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CB型齿轮泵存在着较为严重的内泄漏,形成了泵的容积效率的下降。概括起来看,其内泄漏主要出现在以下三个部位:齿轮的端面泄漏、齿轮的径向泄漏和齿轮的啮合区泄漏。其中,内泄漏量最大的部位是齿轮的端面间隙所引起的端面泄漏,据实验统计,经齿轮的两端面所造成的泄漏量可占泵的总内泄漏量的75%~80%,其根本原因是这部分泄漏的面积大,泄漏途径短。齿轮与端盖间的间隙越大,内泄漏量就越大,而过小的端部间隙又容易造成齿轮工作受热膨胀后挤死在两端盖之间,所以齿轮的轴向间隙与内泄漏是一对不可避免的结构矛盾。

齿轮的径向泄漏是指齿轮的齿顶与壳体内腔之间留有较大的径向间隙,它也是为防止齿体受热膨胀而预留出的膨胀空间,这一间隙的存在降低了各齿间的各个密封容积的相互密封的程度,但由于从最左边的压力腔到最右边的吸油腔,压力是逐渐递减的,泄漏的油液要经过多个密封的齿间才能到达吸油腔,再加上齿轮高速旋转的带动,能够泄漏到吸油腔的径向泄漏量所剩无几,一般情况下,这一部分泄漏只占泵总泄漏量的15%左右。

齿轮的啮合区泄漏是指高压的油液通过齿的啮合面强行窜入到低压区,这往往是由于齿形误差和牙齿啮合的偏载所致,这部分泄漏量一般占到泵的总泄漏量的5%左右。 对以上泄漏问题解决的基本思路是:严格控制齿轮泵各部分的配合间隙,保证齿轮和轴承的制造和装配精度,防止过大的间隙与偏载。但是,采用较严格的小间隙只能够解决新泵的端面泄漏,随着泵的使用和磨损,其端面间隙仍会很快会增大,为提高齿轮泵的工作压力,减小端面的泄漏,有些泵采用了齿轮端面间隙自动补偿的方法,利用压力油或者弹簧力来减小或消除两齿轮的端面间隙。

如图3—13所示,在两齿轮的左、右两端分别设置了浮动轴套1和2,并利用特制的通道把泵内压油腔的压力油引导到浮动轴套1和2的外测,借助于液压作用力,使两轴套压向齿轮端面,使轴套始终自动贴紧齿轮端面如图3—14(b)、(c)所示,从而减小了泵内齿轮端面的泄漏,达到减少泄漏、提高压力的目的。

图3—13 采用浮动轴套消除端面间隙

图3—14 齿轮的端面间隙补偿装置

也有部分齿轮泵采用弹簧力来压紧浮动轴套,如图3—14(a)所示。

对于CB—B型齿轮泵来说,所有的漏气位置往往均是漏油的位置,如图3—15所示。其产生原因和排除方法如下:

①泵轴法兰油封处漏油(图3—15)。产生这一漏油原因是: a油封与法兰配合过松(外漏处1);

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