齒輪泵竄油是指液壓油將骨架的油封破壞從而溢出,嚴重妨礙裝載機的正常工作及齒輪泵性,并且對環(huán)境造成污染。我們現(xiàn)對齒輪泵油封竄油故障的原因從下面幾個方面進行分析。
密封環(huán)材質(zhì)及加工質(zhì)量,致使密封環(huán)產(chǎn)生裂紋和劃傷,造成二次密封不嚴甚至失效,壓力油進入骨架油封處(低壓通道),因而油封竄油。此時應檢查密封環(huán)材質(zhì)及加工質(zhì)量。零部件制造質(zhì)量的影響。如油封唇口幾何形狀不合格,縮緊彈簧太松等,造成氣密性試驗漏氣,齒輪泵裝入主機后竄油。此時應換油封并檢驗材質(zhì)及幾何形狀(國產(chǎn)油封與油封相比質(zhì)量差距較大);如若齒輪泵加工、裝配有問題,致使齒輪軸回轉(zhuǎn)與前蓋止口不同心,會造成油封偏磨。此時應檢查前蓋軸承孔對銷孔的對稱度、位移量,骨架油封對軸承孔的同軸度。變速泵的加工質(zhì)量對竄油也有較大的影響。變速泵裝在變速箱輸出軸上,齒輪泵又通過變速泵止口定位而裝在變速箱輸出軸上,如果變速泵止口端面對齒輪回轉(zhuǎn)的跳動超差(垂直度),也會使齒輪軸回轉(zhuǎn)與油封不重合而影響密封。變速泵加工、試制過程中,應檢查回轉(zhuǎn)對止口同軸度及對止口端面的跳動。骨架油封與密封環(huán)之間的前蓋回油通道不,造成此處壓力升高,從而擊穿骨架油封等都有可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
齒輪泵在工況下的應用
隨著粘度升高,離心泵會變得低效,用戶需要考慮采用正位移泵(PD泵,或稱容積式泵)。當壓力需要升高,一些正位移泵難以為繼。而溫度升高時,其它的泵也將失效。
外齒輪泵有兩根相同尺寸的嚙合齒輪軸。驅(qū)動軸連接電機或減速機(通過彈性聯(lián)軸器)并帶動另一根軸。在重載型工業(yè)齒輪泵內(nèi),齒輪通常與軸為整體(一個部件),軸頸的公差很小。
有三種常用的齒輪形式:直齒、斜齒和人字齒。這三種形式各有利弊,有不同的應用。
直齒是簡單的形式,在高壓工況下為優(yōu)應用,因為沒有軸向推力,且輸送效率較高。斜齒在輸送過程中的脈動小,且在較高速度運行時加安靜,因為齒的嚙合是漸進式的。但是,由于軸向推力的作用,軸承材質(zhì)的選用可能會造成進出口壓差有限、處理粘度較低。因為軸向力會將齒輪推向軸承端面而摩擦,所以只有選用硬度較高的軸承材質(zhì)或在其端面作設計,才能應對這種軸向推力。
外齒輪泵的運行原理很簡單。液體進入泵吸入端,被未嚙合的齒間空穴吸入,然后在齒間空穴內(nèi)被帶動,沿齒輪軸外緣到達出口端。重新嚙合的齒將液體推出空穴進入背壓處。
理論上說,正位移泵的額定流量和壓力無關(guān)。但是,容積失效或內(nèi)泄漏是所有型式的正位移泵所固有的。為了達到高壓差和所需額定流量,齒輪泵克服這種內(nèi)泄漏。
為使泵的承壓能力大化,這些配合部件之間的間隙愈小愈好以限制內(nèi)漏。但是,只是縮小間隙并非說起來那樣簡單,也考慮其它因素如溫度、粘度和選材。有內(nèi)泄漏并非全是壞事。在齒輪泵中,有些內(nèi)漏是的,用來潤滑內(nèi)部通路,并在滑動軸承內(nèi)形成液膜以動態(tài)支撐齒輪軸。正確的設計應該是,內(nèi)泄漏量是流量的1~3%。
材質(zhì)選用是高溫工業(yè)泵選型中非常重要的。齒輪泵常用來輸送高腐蝕性、磨蝕性或易變性流體。泵殼、軸和軸承材質(zhì)首先要與泵送液體相匹配。當再額外考慮高溫時,泵的設計變得加復雜,甚至需要考慮各種不同材料的熱膨脹性。
泵的預熱是的,它可以避免高溫沖擊使部件損壞。當泵送流體溫度高于150℃時推薦預熱。當使用機械密封時,泵需預熱到操作溫度差的30℃之內(nèi),以防止傷害密封面。夾套型泵可通過蒸汽、熱媒及電加熱方式來預熱。
粘度是流體流動的阻力,高粘度工況的個問題是如何使流體進泵。泵轉(zhuǎn)得很慢以使流體進入未嚙合齒間空穴,這個空穴形成吸力將流體吸入泵中。間隙越緊,泵的內(nèi)密封性越好,吸力越強。
一旦流體進入泵內(nèi),內(nèi)部的間隙就需要根據(jù)粘度正確界定。間隙過小會限制流體在通路中的流動,使軸承缺乏潤滑而過熱;間隙過大,液膜強度下降而不能支撐和潤滑齒輪軸,造成軸頸與軸承直接接觸,導致先期失效。
處理高粘度流體另外一個重要因素是驅(qū)動齒輪的高扭矩,齒輪軸足夠堅實,以傳遞驅(qū)動機的高扭矩。齒形設計非常重要,太大則輸送效率不夠,太小則承受不了高扭矩。
加載在齒輪軸上的扭矩和齒上的剪切力會隨著粘度和壓差的升高而加大,當這些因素再結(jié)合高溫度時,齒輪軸和齒形的設計變得異常重要,因為金屬部件隨溫度升高的彈性系數(shù)下降。
涉及高壓、高粘度、高溫的工況使用戶不再選用離心泵而轉(zhuǎn)向正位移泵(PD泵)。而當這些工況變得特別嚴苛時,很多其它形式的PD泵到了使用限,剩下的選擇就是外嚙合齒輪泵。外齒輪泵的生產(chǎn)廠家有很多,但很少能應對這些工況。明智的用戶選擇的應該是,有應用驗的,有成功處理這些工況可追溯記錄的供應商。