作为液压泵的一种常用类型,泊头齿轮油泵因其质量轻、体积小、结构简单紧凑、工作可靠、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,并就因安全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,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)。
在泊头齿轮泵中,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,需要保证齿轮端面与端盖、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 体零件的厚度差保证。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 齿轮泵较主要的内泄漏途径,约占齿轮传动部位总泄漏量的75%一80%,因此,控制端面间隙泄漏是 减少齿轮泵内泄漏的较有效的方法。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。
为保证齿轮泵工作中齿轮能够灵活转动,在装配时,需保证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%一20%。
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%一5%,一般不予考虑 。
高粘度泵是 输送高粘度液体的齿轮泵,应做到在较低的功耗、较少的泄漏、较大的压力下输出多的流量。在确定所要输送的介质时,应该严格遵循产品说明书上的规定,尽量使用厂家推荐的流体介质,并注意考虑 系统的工作温度范围。当希望在某一较宽的温度范围内使用时,输送介质的粘度指数应该高些。输送介质不仅是 能量传递的中介,而且也是 润滑、密封及传热介质。
1、工作压力的选定
高粘度泵额定的压力是 指泵连续工作时的高可许用压力,而其工作压力则决定于外部负载,安装和调试的寿命与其工作压力直接相关。对于不频繁工作的齿轮泵,其工作压力可取为泵的额定压力,考虑 到产品质量不同,要将额定压力降低20%~30%使用。对于经常工作于较高压力下的齿轮泵,其工作压力应比泵的额定压力低1~2个压力级。石油化工设备常常是 24小时连续运转,这时泵的工作压力应该取得比额定压力低得多,且工作转速也应该低于额定转速。如果高粘度齿轮泵的工作压力调整过高,则会使齿轮泵在超负荷下运行。
2、安装与试运转
高粘度泵的支座或法兰与其驱动电机应采用共同的安装基础,基础、法兰或支座均需具有足够的刚度,以减小齿轮泵运转时产生的振动和噪声。电动机与齿轮泵须用弹性联轴器连接,同轴度小于0.1毫米,倾斜角 不得大于1度。安装联轴器时不得用锤敲打,以免伤害齿轮泵的齿轮等零件。若用带轮、链轮等驱动时应设托架支承,以防主动齿轮轴承受径向力。紧固齿轮泵、电动机的地脚螺钉时,螺钉受力应均匀,连接可靠。用手转动联轴器时,应感觉到齿轮泵能够轻松地转动,没有卡紧等异常现象出现,然后才可以配管。高粘度齿轮泵的吸油管道内径应足够大,并避免狭窄通道或急剧拐弯、减少弯头,去除不需要的阀门、附件,尽可能地降低泵的安装高度,缩短吸油管道的长度,以减少压力损失。管接头等元件的密封要良好,以防止空气侵入,从而控制气穴与气蚀的发生。在开始运转前,往齿轮泵的壳 体内灌满待输送的液体,便于 启动。若环境温度低于冰点,应预先向泵内通入热蒸汽,进行预热处理,然后才可启动齿轮泵。齿轮泵的旋转方向要与进、出油口相符。齿轮泵若是 运行,或长期闲置后再使用,要在空载或小负荷情况下先跑合一小时左右。如果在跑合阶段预先觉察出异常温升、泄漏、振动和噪声时,应机检查。
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