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大排量高压齿轮泵的浮动侧板端面密封失效

发布日期:2017-04-26 点击:

大排量高压齿轮泵的轴向密封问题一直是业界的研究热点.高压齿轮泵为提高排量,多采用轴向间隙与径向间隙浮动补偿技术,但是国内外采用的全液压浮动补偿侧板结构的高压、大排量齿轮泵一直存在侧板早期磨损严重,浮动侧板端面密封失效。因此,浮动侧板平衡机理的研究成为制约齿轮泵提高额定压力与排量的关键问题之一。针对高压大排量齿轮泵浮动侧板早期磨损严重的问题,国内外科研工作者展开了大量研究.现有资料表明,高压大排量齿轮泵的研究主要集中在困油、容积效率及变量结构等方面,而针对由主从动齿轮工作腔压力分布非对称性产生的侧板倾覆力矩的研究,已有文献资料却较少涉及。

针对浮动侧板早期磨损严重导致端面密封失效的问题,本文对齿轮泵内部流场进行解析,分析主从动齿轮工作腔压力场分布非对称性现象,研究浮动侧板端面密封失效机理,旨在为浮动侧板结构优化,提高侧板端面密封性能提供理论依据。

浮动侧板端面密封失效机理

1、轴向间隙自动补偿结构

cbak高压齿轮泵采用浮动侧板式轴向间隙自动补偿技术,侧板可在壳体内做轴向浮动。侧板为8字形结构,内端面为粉末铜冶金密封面并铣出耳型高压油槽,外端面与高压油槽对应开补偿力凹槽。该泵主要技术参数如表1所示.齿轮泵工作时,压油腔的高压油由过油孔引至侧板外端面,作用在由耳型密封圈与补偿力凹槽形成的封闭油腔内,产生补偿力Fb,齿轮工作腔油液作用在侧板内端面形成反推力Ff.两者的合力将侧板压向齿轮端面,保证在各种工作压力下,侧板能够自动压紧在齿轮端面。

2、侧板端面密封失效机理

齿轮泵采用轴向间隙自动补偿结构,端面密封失效的主要表现形式为浮动侧板磨损严重,侧板与齿轮端面间隙增大,齿轮泵容积效率下降.侧板端面密封性能取决于以下两点:

①浮动侧板的压紧比;

②浮动侧板的倾覆力矩。

现有研究资料表明,为降低浮动侧板倾覆力矩,研究人员大多基于主从动齿轮工作腔压力对称分布的假设前提,认为侧板倾覆力矩主要是由补偿力与反推力作用线是否重合引起的,即侧板关于y轴的倾覆力矩My。同时认为主从动齿轮工作腔压力分布对称,侧板不存在关于x轴的倾覆力矩Mx。因此,只要保证补偿力与反推力作用线重合,即能减小侧板倾覆力矩。

3、cbak齿轮泵侧板磨损问题分析针对报废返厂的CBAk齿轮泵进行拆解分析,统计数据显示因侧板磨损造成报废的占总报废数的98.7%。将浮动侧板磨损位置进行统计分析,磨损部位发生在主动齿轮侧的占磨损侧板总数的97.3%。

数据分析可知,造成该型号齿轮泵侧板磨损的关键因素是侧板产生关于x轴的倾覆力矩Mx,导致侧板局部压紧比过大超出材料许用[pv]值,致使侧板局部磨损严重.由于该侧板高压油槽及补偿力凹槽是关于x轴对称分布的,因此可以推定,齿轮泵主从动齿轮工作腔压力分布非对称性是导致侧板产生倾覆力矩的关键因素。


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