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齿轮泵常见问题及解决措施

浏览:53 发表时间:2020-11-20 20:06:51 来源:新型液压元件及选用

齿轮泵是液压系统中广泛采用的液压泵。齿轮泵的主要优点是结构简单,制造方便,体积小,重量轻,转速高,自吸性能好,对油液污染不敏感,工作可靠,寿命长,便于维护修理及价格低廉等。主要缺点是流量和压力脉动较大,噪声大,排量不可调。齿轮泵在结构上采取一定措施后,也可以达到较高的工作压力,目前高压齿轮泵的工作压力可达14~25MPa。齿轮泵一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而外啮合齿轮泵应用最广。

齿轮泵常见问题及解决措施

一、困油

(一)产生原因

齿轮泵的困油是由齿轮设计时的重叠系数引起的,如下图示,假设齿轮在实际啮合中的啮合线长度为 l ,齿距为 t 0,则齿轮啮合时的重叠系数 ε = l/t 0。该重叠系数具有这样的物理意义:当 ε=1 时,前一对轮齿脱离啮合的瞬间,后一对轮齿即可进入啮合,即开始啮合与脱离啮合是同时进行的。为了使齿轮传动平稳、减小冲击,或避免产生油液泄漏,设计齿轮传动机构时,通常使 ε >1 (一般取 ε =1.05~1.3)。即当前一对轮齿脱离啮合之前,后一对轮齿即进入啮合。但两对轮齿同时啮合时,在两个啮合点 A 、B 之间形成了一个充满油液且与吸、压油腔均不相通的闭死容积。在齿轮转动由图2-3 (a)至图2-3 (b)的过程中,这个闭死容积逐渐减小,由于油液不能外流而产生很大压力。困油压力远远大于泵的工作压力,使泵的零件受到冲击,产生振动和噪声,并且有一部分高压油液通过各种缝隙被强行挤出。

从图2-3 (b)的位置向图2-3 (c)位置转动时,闭死容积又开始由小变大,由于无处吸油而使压力降低,容易形成真空,使油液中的气体逸出引起汽蚀,或形成负压力冲击,同样也会产生振动和噪声。这种闭死容积在过渡中经历“容积在封死状态下变化”的过程,其内压力会急剧增高或降低的现象称为困油。

(二)消除措施

齿轮泵的困油危害很大,为了消除困油现象,通常在两端盖上开设一对卸荷槽,如图2-3 (c)所示。这样,当闭死容积减小时,使其通过右侧卸荷槽与压油腔相通,以便排出一部分油液;当闭死容积增大时,使其与吸油腔连通,可吸入一部分低压油以补充增大空间。

开设卸荷槽的原则是保证吸、压油腔任何时候都不能通过卸荷槽连通,否则将降低齿轮泵的容积效率。另外,两卸荷槽之间的距离也不能太大,以防消除困油不彻底。通常使b=0.8m ,卸荷槽宽c>2.5m ,深度h≥0.8m (m 为齿轮模数)。

二、 泄漏

外啮合齿轮泵的内泄漏主要有三个途径:端面泄漏、径向泄漏及啮合线泄漏。

(一) 端面泄漏

端面泄漏是指齿轮端面与泵端盖内表面之间的泄漏,占总泄漏量的75%以上。由于旋转的齿轮端面与泵端盖内表面之间必然存在一定间隙,因此,间隙量稍有增加,就会导致齿轮泵的容积效率显著下降。一般中、小型齿轮泵的内端面间隙控制在0.02~0.05mm 之间。

此外,还可采用浮动轴套、弹性侧板等端面间隙补偿措施来减小和消除端面泄漏。

(二) 径向泄漏

径向泄漏是指齿轮齿顶圆与泵体内腔表面之间的泄漏,约占总泄漏量的15%。为了保证齿轮传动过程中不产生“刮膛”现象,同时考虑制造误差,一般中、小型齿轮泵的径向间隙可达0.1mm。尽管径向泄漏通道较长,但这种泄漏对齿轮泵的容积效率影响不大。有时可采用在压油腔侧增设补偿侧板的方法,利用高压油的作用使补偿侧板浮动在轮齿顶部,阻止低压油进入高压油腔。

(三)啮合线泄漏

因有齿向误差,齿轮的全部宽度不可能都实现啮合,由此产生的泄漏称为啮合线泄漏,其泄漏量在总泄漏量中所占的比例不足5%。另外,随着齿轮泵工作压力提高,啮合点处接触更加紧密,通过啮合线处的泄漏量很小,因此,与上述两种泄漏相比,啮合线泄漏经常被忽略。

三、径向力

齿轮泵中主、从动齿轮受力如图2-4所示。由于高、低压油腔油液压力不同,油液压力由低压pd 逐渐向高压pg 过渡,在压油腔一侧齿轮受到较大的油液压力,其圆周液压力的合力为Fp。两个大小相等方向相反的啮合力的作用方向与啮合线重合,将作用在啮合点处的啮合力FT 分别简化到主、从动齿轮中心O1 和O2 点上,并将简化后的径向力合成后可以看到,主动齿轮受力F1 小于从动齿轮受力F2。因此,一般情况下从动齿轮磨损较快。实际设计时, 通常取F1 =0.75ΔpBDe,而F2=0.85ΔpBDe,其中,Δp 为泵进出口压差,B、De 分别为齿宽和齿顶圆直径。

齿轮径向力不平衡不仅仅使齿轮磨损不均,还使轴承、齿轮轴等产生变形,降低齿轮泵的使用寿命。为了减轻和消除径向力不平衡现象,通常采用减小压油口直径、减小高压油对齿轮径向的不均衡作用的方法。有时,在泵端盖上原吸油腔对面开设两个平衡槽分别与吸、压油腔相通,以平衡径向不平衡力。但这种做法增大了泄漏量,使容积效率降低,仅适用于低压齿轮泵。

四、齿轮泵常见故障及其原因

(一)泵不出油

首先,检查齿轮泵的旋转方向是否正确;其次,检查齿轮泵进油口端的过滤器是否堵塞。

(二)油封被冲出

① 齿轮泵轴承受轴向力;

② 齿轮泵承受过大的径向力。

(三) 建立不起压力或压力不够

多与液压油的清洁度有关,如油液选用不正确或油液的清洁度达不到标准要求,均会加速泵内部的磨损,导致内泄。应选用含有添加剂的矿物液压油,防止油液氧化和产生气泡。过滤精度为:输入油路小于60μm,回油路为10~25μm。

(四) 流量达不到标准

① 进油滤芯太脏,吸油不足。

② 泵的安装高度高于泵的自吸高度。

③ 齿轮泵的吸油管过细造成吸油阻力大。一般最大的吸油流速为0.5~1.5m/s。

④ 吸油口接头漏气造成泵吸油不足。通过观察油箱里是否有气泡即可判断系统是否漏气。

(五)齿轮泵炸裂

铝合金材料齿轮泵的耐压能力为38~45MPa,在其无制造缺陷的前提下,齿轮泵炸裂肯定是受到了瞬间高压所致。

① 出油管道有异物堵住,造成压力无限上升。

② 安全阀压力调整过高,或者安全阀的启闭特性差,反应滞后,使齿轮泵得不到保护。

③ 系统如使用多路换向阀控制方向,有的多路阀可能为负开口,这样将导致因死点升压而憋坏齿轮泵。

(六) 发热

① 系统超载,主要表现为压力或转速过高。

② 油液清洁度差,内部磨损加剧,使容积效率下降,油从内部间隙泄漏、节流而产生热量。

③ 出油管过细,出油流速过高,一般出油流速为3~8m/s。

(七) 噪声严重及压力波动

① 过滤器污物阻塞,不能起滤油作用;或油位不足,吸油位置太高,吸油管露出油面。

② 泵体与泵盖的两侧没有上纸垫产生硬物冲撞,泵体与泵盖不垂直密封,旋转时吸入空气。

③ 泵的主动轴与电动机联轴器不同心,有扭曲摩擦;或泵齿轮啮合精度不够。


 
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