齒輪泵內(nèi)部零件損傷特征及油壓油溫過度
外嚙合齒輪泵因其自身的優(yōu)點,在許多 了廣泛的應(yīng)用但我們發(fā)現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量的泵因為安裝、試運行、使用等各環(huán)節(jié)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,弄清這些引起外嚙合齒輪泵過早失效和損壞的原因,并針對性的加以解決是我們延長外嚙合齒輪泵使用壽命,提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率的 途徑。
齒輪軸在與聯(lián)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(zhuǎn)時,受到徑向力的剪切作用,如果不同心度較大,很快就會導(dǎo)致齒輪軸斷裂。因此,齒輪軸在與聯(lián)軸器安裝時要嚴(yán)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(yīng)嚴(yán)格按照聯(lián)軸器安裝要求來控制。
齒輪泵錐形軸軸端健槽被剪斷甚至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破壞。但螺母擰的過緊,會使齒輪軸受到過大的拉應(yīng)力,與不同心度引起的徑向剪切力復(fù)合作用后,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(tǒng)中混人空氣,導(dǎo)致氣穴。一方面造成過大的噪聲;另一方面容易產(chǎn)生氣蝕使齒輪泵浮動側(cè)板產(chǎn)生損傷。進(jìn)油管的密封圈要保持完好,不得有漏氣處,否則也容易發(fā)生氣穴。關(guān)于氣穴現(xiàn)象,本文在后面還會 分析。
油液污染是導(dǎo)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污染所引起的齒輪泵內(nèi)部零件損傷特征:
a、泵體低壓側(cè)(部分延伸到了高壓側(cè))內(nèi)壁上出現(xiàn)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(yán)重。
c、浮動側(cè)板內(nèi)側(cè)圓環(huán)表面,出現(xiàn)一系列同心圓狀的溝槽。
d、浮動側(cè)板的外圓周表面,出現(xiàn)一些蠕蟲狀的溝槽。
e、浮動側(cè)板內(nèi)DU軸承上的聚四氟乙烯涂層被刮掉,銅錫合金層清晰可見。
可見,油液污染是引起外嚙合齒輪泵浮動側(cè)板損壞的主要因素,側(cè)板損壞的比例高達(dá)67%,因此 嚴(yán)格控制油液污染導(dǎo)致油液污染的直接原因是液壓系統(tǒng)中混入了各種污染物。其中以固體污染物的危害較大,其來源主要有以下幾方面:
1)系統(tǒng)硬管內(nèi)壁附著的片狀鐵銹,酸洗后殘留在管內(nèi)的化學(xué)。
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(jié)合部位的銳邊及尺寸預(yù)緊等條件限制,可能將密封件部分損壞,損壞部分直接進(jìn)人系統(tǒng)。
4)高壓軟管總成內(nèi)部灰塵和臟物。
5)液壓系統(tǒng)裝配現(xiàn)場由于環(huán)境因素進(jìn)人管道的沙礫、塵土等。
油液污染的控制,貫穿于液壓系統(tǒng)的設(shè)計,制造、裝配、使用和維護(hù)整個過程中。系統(tǒng)設(shè)計階段要注意過濾方案的選擇,不同的系統(tǒng)和工況對過濾的要求也不同。
系統(tǒng)制造階段,外協(xié)外購件如各種閥、高壓軟管、油缸等以及液壓油要嚴(yán)格檢驗。在現(xiàn)場配制的液壓管道 經(jīng)過酸洗。
裝配階段,首先要防止環(huán)境污染;其次,裝配工具、濾網(wǎng)以及加油容器保持清潔,并嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行裝配。
使用和維護(hù)階段,應(yīng)定期 換濾油器和油液。如果油液已經(jīng)污染,則 換全部油液。特別注意,新油未必干凈,應(yīng)過濾后再加入。
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(xiàn)為以下一些現(xiàn)象和特征。
1、浮動側(cè)板內(nèi)側(cè)與齒輪軸軸肩互相咬死
拆卸后會發(fā)現(xiàn),側(cè)板內(nèi)側(cè)被拉毛。這是因為在高溫高壓的作用下,側(cè)板與齒輪軸軸肩的相對間隙變小,使它們在相對高速旋轉(zhuǎn)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污染物的復(fù)合作用下,就 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(dāng)軸承嚴(yán)重磨損后,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(nèi)壁吸油偶嚴(yán)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(dāng)徑向不平衡力很大時,能使齒輪軸彎曲,使齒頂與泵殼體內(nèi)表面接觸,造成嚴(yán)重磨損。掃膛所占的比例達(dá)到29%,相對較高。因此,對油溫和壓力 加以控制。
另外,過高的油溫會導(dǎo)致側(cè)板外側(cè)溝槽內(nèi)的支承環(huán)變軟、密封圈硬化。而過高的壓力 易引起軸封的損壞。
氣穴和氣蝕
外嚙合齒輪泵出現(xiàn)氣穴和氣蝕時,會產(chǎn)生壓力脈動并發(fā)出尖銳的嘯叫聲。由氣穴和氣蝕引起的齒輪泵損壞表現(xiàn)浮動側(cè)板內(nèi)側(cè)圓環(huán)金屬表面小塊剝落。泵殼體內(nèi)壁高壓區(qū)一側(cè)金屬表面小塊剝落,甚至出現(xiàn)海綿狀小洞穴。
外嚙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(dāng)帶有氣泡的液壓油進(jìn)人泵高壓側(cè)時,周圍的高壓使氣泡絕熱壓縮,崩潰,局部可達(dá)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(xué)性質(zhì)改變,對金屬產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用。
為避免產(chǎn)生氣穴和氣蝕,吸油口須保持足夠的壓力,應(yīng)不低于0。07一0。8MPa(或是保持0。03MPa的壓降)。因此,吸油口的位置、吸油管的阻力、油液的粘度以及泵的轉(zhuǎn)速 相互協(xié)調(diào):
a油箱液面不能太低,盡量降低吸油高度;回油管應(yīng)插人液面以下。
b采用內(nèi)徑較大的吸油管,并盡量不用彎頭。
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(wǎng)是否堵塞、定期 換吸油濾油器。
d檢查軸封是否漏氣,若漏氣立即 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(zhuǎn)速。
外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、工作,應(yīng)用廣泛。但在使用中,由于各種人為和液壓系統(tǒng)本身的因素,使其出現(xiàn)故障并過早失效,應(yīng)當(dāng)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(jìn)系統(tǒng)和規(guī)范操作行為。