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                      齿轮泵常见问题及解决措施

                      2021-10-22 09:40:04

                      在液压系统中,齿轮泵被广泛应用。其主要优点是结构简单、制造方便、体积小、重量轻、转速高、自吸性好、对油液污染不敏感、工作可靠、寿命长、维修方便、价格低等。其主要缺点是流量、压力波动大、排量不能调节。经过结构上的改进措施后,齿轮泵仍能达到较高的工作压力,目前高压齿轮泵工作压力可达14~25MPa。齿轮泵一般是做定量泵的,根据结构的不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,其中外啮合齿轮泵的应用最为广泛。

                      齿轮泵的通病及对策。

                      一,困油

                      (一)起因。

                      齿轮泵的困油是由于设计时的重叠系数所致,如下图所示,假定齿轮与实际啮合时的啮合线长为l,齿距为t0,则齿轮啮合时的齿间重叠系数=l/t0。这个交叠系数具有以下物理意义:当ε=1时,前一对轮齿脱离啮合的瞬间,后一对轮齿就可以进入啮合,即开始啮合和分离。在设计齿轮传动机构时,为了使齿轮传动平稳、减少冲击或避免漏油,通常把ε>1(一般取ε=1.05~1.3)设置。也就是目前的一对轮齿脱离啮合前,后一对轮齿就进入啮合。而当两对轮齿同时进行啮合时,在两啮合点A、B之间形成一种充满油液并与吸油腔不相通的封闭气缸。如图2-3(a)至图2-3(b),齿轮转动过程中,这个闭合体积逐渐减少,因为油液无法流出而产生较大压力。困油压力远大于泵体工作压力,使泵部件受到冲击,产生振动与噪音,并有部分高压油液通过各种缝隙被强行挤出。

                      当图2-3(b)位置旋转到图2-3(c)位置时,闭合体积再次开始由小变大,因为没有地方吸油而使压力下降,容易形成真空,使油液中的气体排出引起汽蚀,或形成负压冲击,同样会产生振动和噪声。这一闭死体积在转化期经历了“体积在封口状态下改变”的过程,其内部压力急剧上升或减少的现象称为困油。

                      二,泄漏

                      外齿式齿轮泵的内漏主要通过三种方式:端面泄漏、径向泄漏和啮合线泄漏。

                      (一)端面泄漏。

                      齿端面漏是指齿端面与泵端盖内表面间的泄漏,占总泄量的75%以上。因为转动的齿轮端面和泵端盖内表面之间必然存在一定的间隙,所以,只要稍加增大,齿轮泵的容积效率就会明显降低。通常,小型齿轮泵的内端面间隙应控制在0.02~0.05mm之间。

                      另外,浮轴套筒、弹性侧板等端面间隙的补偿措施也可以用于减少和消除端面泄漏。

                      ㈡放射状泄漏。

                      轴向泄漏是指齿轮齿顶圆与泵体表面间的泄漏,约占总泄量的15%。在考虑制造误差的情况下,小型齿轮泵的径向间隙通常可以达到0.1mm,以确保齿轮传动过程中不会出现“刮伤”。虽然径向泄漏通道很长,但是这种泄漏对齿轮泵容积效率的影响很小。有时候可以在压油腔面增加补偿侧板,利用高压油的作用,使补偿侧板浮于顶部,防止低压油进入高压油腔。

                      (三)接合线漏油。

                      由于有齿向误差,齿轮的整个宽度无法完全啮合,由此产生的泄漏称为啮合线泄漏,其泄漏量占总泄量不到5%。此外,当齿轮泵工作压力增加时,啮合点处接触更紧密,通过啮合线处的泄漏也较少,因此,啮合线泄漏常被忽视。

                      三,径向力

                      齿轮泵中的主、从动齿轮的受力见图2-4。随着低压油腔油液压力的增大,油液压力从低压油腔侧逐步过渡到高压,压油腔一侧的齿轮受到较大的油液压力,其压力为Fp。当两个大小相同方向相反的啮合啮合时,两个啮合啮合线相吻合,将作用于啮合点的啮合FT简化为从齿中心O1、O2和O2点,并将简化后的径向力合成后,可看到主动齿轮受力F2。所以,从动齿轮的磨耗通常更快。实际上,通常取F1=0.75ΔpBDe,F2=0.85ΔpBDe,其中,Δp为泵的进出量与齿顶圆直径的比值,B、De分别表示齿宽和齿顶圆直径。

                      齿面径向力不平衡不仅造成齿轮磨损不均匀,而且还会引起轴承、齿轮轴等的变形,影响齿轮泵的使用寿命。为缓解或消除径向力不平衡现象,一般采用降低压油口直径、减少高压油对齿轮径向不平衡的方法。有时候,在泵端盖上原吸油腔的另一侧开两个平衡槽,分别与吸、压油腔相连,以平衡径向不平衡力。但是,这一方法增加了漏油的数量,使容积效率下降,只适合低压齿轮泵。

                      四、齿轮泵常见故障及原因。

                      (一)泵不出油。

                      一是检查齿轮泵转动方向是否正确;二是检查齿轮泵进油口过滤器是否堵塞。

                      (二)将油封冲洗掉。

                      ①齿轮泵轴承受轴向力;

                      ②齿轮泵承受过大的径向力。

                      (三)没有建立足够的压力或压力。

                      水力压油多与清洁有关系,如油液选择不当或油液清洁程度达不到标准要求,都会加速泵内磨损,造成内泄。要选择含添加剂的矿物油,以防止油被氧化和产生气泡。其过滤精度为:输入油路小于60微米,回油路径为10~25微米。

                      (四)流量未达到标准。

                      ①进油过脏,吸油不足。

                      ②水泵安装高度高于泵自吸高度。

                      ③齿轮泵吸油管过细,造成吸油阻力大。普通情况下,最大吸油速度是0.5~1.5m/s。

                      ④吸油口接头漏气,导致泵吸油不足。根据油缸内有无气泡可判断系统是否泄漏。

                      高压齿轮泵

                      (五)齿轮泵破裂。

                      铝材齿轮泵的抗压性可达38~45MPa,在不存在制造缺陷的情况下,齿轮泵的炸裂一定是受瞬间高压所致。

                      ①出口油管被异物堵塞,导致压力无限量升高。

                      ②安全阀压力调节过高,或安全阀开启、关闭性能差、反应滞后,致使齿轮泵无法得到保护。

                      ③如采用多路换向阀来控制系统的方向,有些多路阀可能是负开,这会造成齿轮泵因死点升压而窒息。

                      (六)发热

                      ①系统超负荷,主要表现为超压和超负荷。

                      ②油液清洁不良,内部磨损加剧,使油量效率下降,油腔内漏,节流散热。

                      ③出油管太细,出油速度太快,通常出油速度为3~8m/s。

                      (七)严重的噪音和压力波动。

                      ①过滤污物堵塞,不能起到过滤油作用;或油位不够、吸油位过高,吸油管露出油面。

                      ②泵体与泵盖两侧无上纸垫片产生硬物冲撞,泵体与泵盖不垂直密封,转动时吸入空气。

                      ③泵轴与电机联轴器不同心,有扭动摩擦;或泵齿轮啮合精度不足。

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