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齿轮泵内泄漏途径

发布日期:2017-06-15 点击:

作为液压泵的一种常用类型,齿轮泵因其质量轻、体积小、结构简单紧凑、工作、自吸性能好等诸多优点而得到广泛应用。齿轮泵内泄漏是指油液通过泵体内部齿轮零件的装配间隙以及其他途径从泵高压腔(即排油腔)向低压腔(即吸油腔)的泄漏。在工程实践中,随着齿轮泵出口压力的增加,内泄漏加剧,导致齿轮泵容积效率下降,工作性能(出口流量和压力)不能满足预期设计要求,从而制约了高压齿轮泵的发展和应用。

目前,针对齿轮泵内泄漏及其控制措施的研大都针对齿轮传动部位的内泄漏,而针对泵体部位的内泄漏研究较少。文中以外啮合齿轮泵为研究对象,结合内部结构特点,对包括齿轮啮合部位和泵体部位在内的齿轮泵内泄漏的途径进行了逐类分析,对防止和减少齿轮泵内泄漏的措施进行了总结,并就因活门部位异常内泄漏导致的齿轮泵流量或压力性能不合格的常见故障进行了原因分析,给出了故障排除方法。齿轮泵是一种容积式液压泵,即依靠齿轮传动过程中轮齿进入和脱离啮合,分别在高压腔和低压腔形成瞬时容积的减小和增大,从而实现排油和吸油。常见齿轮泵内部结构如图1所示,主要由端盖、齿轮壳体、后盖组成,一对齿数相同的齿轮装在齿轮壳体内,用平键分别连接在主动轴和从动轴上。齿轮壳体两端的密封圈和后盖内的密封皮碗用来防止齿轮泵工作中油液向泵体外部泄漏(又称外泄漏)。齿轮泵的内泄漏途径主要有以下几方面。

一、齿轮传动部位内泄漏

1.端面间隙泄漏

齿轮泵中,齿轮是高速旋转零件,为避免在工作中齿轮端面与端盖、后盖的端面发生刮蹭,在装配时,需要齿轮端面与端盖、后盖的端面有0.03~0.10mm的间隙,该间隙一般通过齿轮和齿轮壳体零件的厚度差。在齿轮泵工作时,该间隙构成了贯通高压腔和低压腔的内泄漏通道,从而导致齿轮泵的端面间隙泄漏。端面间隙泄漏由两部分组成:

(1)齿轮齿谷将油液从吸油口带往排油口过程时,油液从齿谷经端面间隙泄漏到主动轴或从动轴的轴颈,再通过轴承,回到吸油口;

(2)排油口内的高压油液经过齿轮端面间隙泄漏回到吸油口,以发生在主动轴和从动轴之间的齿轮啮合处的端面间隙泄漏为主。端面间隙泄漏存在泄漏通道面积大、泄漏途径短、泄漏方向与齿轮转动方向一致的特点,端面间隙泄漏是齿轮泵主要的内泄漏途径,约占齿轮传动部位总泄漏量的75%~80%,因此,控制端面间隙泄漏是减少齿轮泵内泄漏的的方法。在工程实践中,也常用增加或减小齿轮端面间隙的方法,实现齿轮泵出口流量或压力等性能参数降低或增加。

2.齿顶间隙泄漏

为齿轮泵工作中齿轮能够灵活转动,在装配时,需齿轮齿顶圆与齿轮壳体上的齿轮装配孔(俗称油井孔)装配间隙为0.10~0.20mm。在齿轮泵工作中,该间隙构成了齿轮泵齿顶间隙泄漏通道。齿顶间隙泄漏存在泄漏途径长、泄漏方向与齿轮转动方向相反的特点,齿顶间隙泄漏约占齿轮传动部位总泄漏量的15%~20%。

3.啮合点泄漏

在齿轮泵工作中,有时会由于齿形加工误差等原因造成齿轮传动啮合点接触不好,导致油液从高压腔通过啮合点泄漏到低压腔。在正常情况下,通过齿轮啮合点的泄漏是很少的,约占齿轮传动部位总泄漏量的4%~5%,一般不予考虑。

二、泵体部位内泄漏

1.困油卸荷槽内泄漏

在齿轮泵工作中,为齿轮传动连续平稳,   齿轮传动的重合度εα>1,即在上一对轮齿尚未脱离啮合的情况下,下一对轮齿已进入啮合状态。这就导致在齿轮泵工作中,油液被封闭在两对同时啮合的轮齿所形成的如图2所示的封闭油腔T内。该封闭油腔T在随着齿轮转动由排油腔向吸油腔移动的过程中,经历了容积先变小后变大的过程。为避免在此过程中,该封闭油腔内液压力急剧升高和降低,即消除困油现象,通常需要在端盖和后盖端面上齿轮啮合点两侧分别靠近排油腔和吸油腔处开困油卸荷槽,封闭油腔T在小容积时两对轮齿的啮合接触点分别为A和B。为了   消除困油现象,需要两个卸荷槽应分别通过点A和点B。由于零件制造、装配误差原因,将导致两个卸荷槽通过油腔T短时接通,从而造成从排油腔到吸油腔的泄漏。另外两个卸荷槽还在   程度上缩短了端面间隙泄漏通道,加剧了端面泄漏。

2.润滑通道泄漏

齿轮泵工作中,主动轴和从动轴为高速旋转运动零件,轴承的润滑是齿轮泵设计过程中   考虑的问题,尤其是当主动轴和从动轴为滑动轴承支撑时,轴承的润滑和冷却问题为突出。为简化产品结构,大多数齿轮泵的轴承采用工作介质润滑,即从泵体的排油腔引入高压油,然后通过滑动轴承上的螺旋形润滑油通道,实现对轴承的润滑后,再引入吸油腔。这也是齿轮泵内泄漏不容忽视的一部分。

3.活门泄漏

为对齿轮泵及液压系统其他元件进行高压保护,齿轮泵通常带有活门装置。活门一般采用单向阀结构,反向密封类型有压胶面密封、金属面锥面密封、钢球密封等,活门内部弹簧的装配预紧力用来活门的打开压力。当齿轮泵出口压力大于活门所调定的打开压力时,活门打开,齿轮泵内泄,从而实现对齿轮泵和其他液压元件的高压保护。当活门正向密封不严时,也将导致产品内泄漏加剧。


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