齒輪泵結(jié)合面漏油問(wèn)題的原因分析及對(duì)策
1.簡(jiǎn)介
U泵是我廠針對(duì)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一系列軸向補(bǔ)償齒輪泵,有工作泵和轉(zhuǎn)向泵兩類。該系列泵設(shè)計(jì)機(jī)理為側(cè)板軸向跟蹤補(bǔ)償,“8”字形側(cè)板在泵腔內(nèi)軸向浮動(dòng)。由于克服了固定側(cè)板磨損后效率低下的問(wèn)題,在介入主機(jī)后迅速占領(lǐng)市場(chǎng),取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但在“三包”后期,產(chǎn)品由于泵體與泵蓋結(jié)合面滲漏被大量退回,約占外退泵的40%,給生產(chǎn)廠家造成了很大的負(fù)擔(dān),也給主機(jī)和客戶帶來(lái)了很大的不便。結(jié)合面滲油的現(xiàn)象很快就引起我們的重視,我們抽取部分外退泵上試驗(yàn)臺(tái)按JB/T 7041-2006齒輪泵外滲漏檢查試驗(yàn)規(guī)劃跑合,發(fā)現(xiàn)結(jié)合面確有滲漏現(xiàn)象。拆卸了這些外退泵,發(fā)現(xiàn)結(jié)合部的密封溝槽無(wú)破壞,密封圈主要表現(xiàn)為以下現(xiàn)象;斷裂;啃咬;無(wú)明顯異常。
2.故障原因分析
(1)原因分析?,F(xiàn)象說(shuō)明密封圈在溝槽內(nèi)受到了力的作用。結(jié)合面之間的密封屬于靜密封。兩結(jié)合端面貼緊時(shí)溝槽內(nèi)的壓力一般很小不會(huì)沖擊到密封圈。比較大的力從哪里來(lái)?我們分析;工作狀態(tài),齒輪泵腔內(nèi)的壓力比較大,而貫穿于泵體和泵蓋的螺釘在壓力作用下發(fā)生彈性變形,在結(jié)合面形成間隙。腔內(nèi)壓力從間隙進(jìn)入溝槽作用密封圈。腔內(nèi)壓力比較大時(shí),螺釘彈性變形量加大,結(jié)合面間隙變大,溝槽壓力受制于腔內(nèi)壓力。裝載機(jī)裝卸物料過(guò)程中,對(duì)密封圈直接沖擊,使之失效。如圖I所示,為在20MPa下試驗(yàn)室測(cè)得泵體與前后蓋結(jié)合面之間的間隙量。壓力下前后蓋發(fā)生翹曲變形,在C、F點(diǎn)變形為最大,分別向外膨脹0.08、0.09mm。前蓋、后蓋與泵體結(jié)合部的間隙各增加了0.085mm。泵在裝載機(jī)上的實(shí)際工況更為惡劣,其壓力峰值有時(shí)可達(dá)25MPa,那么兩結(jié)合面的間隙還要加大,且長(zhǎng)期不停的沖擊,密封圈這時(shí)更易失效。短時(shí)間內(nèi),密封圈即使還沒(méi)有發(fā)生拉斷、啃咬失效,這樣的工況下,也由于摩擦生熱變細(xì),壓縮量變小發(fā)生焦耳效應(yīng)導(dǎo)致滲漏。
(2)降低溝槽壓力分析。為了減小溝槽內(nèi)的壓力和壓力沖擊,我們犧牲一點(diǎn)效率,開(kāi)通了如圖J所示的A槽。這種方法,溝通進(jìn)油口和密封溝槽,讓密封圈始終處于低壓,擺脫腔內(nèi)高壓對(duì)其的影響,但效果卻仍不理想。究其原因:平常密封圈受到腔內(nèi)壓力的作用是處于向外拉伸的狀態(tài)。泵在工作過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生負(fù)壓,大氣壓通過(guò)結(jié)合面的間隙向內(nèi)擠壓密封圈。而負(fù)壓不穩(wěn)定,造成密封圈不斷和溝槽、A槽作用,出現(xiàn)了啃咬和拉斷的現(xiàn)象。密封圈與溝槽作用過(guò)程中摩擦產(chǎn)生熱量即使密封圈沒(méi)有破裂,由于焦耳效應(yīng)壓縮量減小也會(huì)發(fā)生滲漏。
3.對(duì)策
針對(duì)這樣的情況,為改善密封圈的環(huán)境,提出改進(jìn)方法。首先,在結(jié)合部多布局加強(qiáng)螺釘,如圖K所示,盡量減少螺釘?shù)膹椥岳煨巫兞亢颓昂笊w的翹曲,盡量減小結(jié)合面之間的間隙。布局加強(qiáng)螺釘后再次按圖I測(cè)量C、F點(diǎn),測(cè)得向外膨脹0.03mm、0.033mm,可見(jiàn)結(jié)合部的間隙已充分減小。
經(jīng)分析,溝槽內(nèi)密封圈既受到負(fù)壓下向內(nèi)的壓力,又受到腔內(nèi)向外的壓力,即交替壓力的影響。改進(jìn)辦法為保護(hù)密封圈,在溝槽內(nèi)加雙擋圈。這樣既減小了密封圈在溝槽內(nèi)的活動(dòng)面積,又對(duì)密封圈形成了保護(hù)(見(jiàn)圖L)。
4.結(jié)論
改進(jìn)后的齒輪泵在試驗(yàn)臺(tái)上盡量模擬裝載機(jī)上比較極限的工況:轉(zhuǎn)速2500r/min,壓力25MPa,試驗(yàn)溫度80~90℃,按照J(rèn)B/T 7041-2006齒輪泵外滲漏檢查試驗(yàn)規(guī)劃跑合,整個(gè)過(guò)程無(wú)滲漏現(xiàn)象,可以放心出廠。出廠后跟蹤,“三包”期內(nèi)由于結(jié)合面滲漏外退的泵幾乎沒(méi)有,成功地解決了該問(wèn)題。
這次成功的改進(jìn),降低了齒輪泵的故障率,對(duì)今后同類型的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和維修具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。