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齿轮泵的设计制造环节及故障解决方法

时间:2018-11-18 08:56 作者:东森泵业

齿轮泵作为一种能量转换的通用机械,以其转速快、体积相对较小、重量轻、效率高、流量、扬程及性能范围较广,结构简单、性能平稳、容易操作和维护等优点,得到广泛应用。但是随着高流量、高扬程齿轮泵的应用,对齿轮泵的可靠性提出了加高的要求,因为齿轮泵可靠性原因可能导致泵运行不良,甚至造成事故,给企业造成巨大的经济损失,因此对齿轮泵可靠性的研究成为齿轮泵设计中不可或缺的环节。

当齿轮泵启动后,泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动,迫使预先充灌在叶片间液体旋转,在惯性离心力的作用下,液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量,静压能增高,流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后,由于壳内流道逐渐扩大而减速,部分动能转化为静压能,后沿切向流入排出管路。当液体自叶轮中心甩向外周的同时,叶轮中心形成低压区,在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下,致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转,液体便连续地被吸入和排出。

齿轮泵设计和制造环节

1、水力设计。

(1)合理地设计叶轮及流道,使叶轮内少发生汽蚀和脱流;合理选择叶片数、叶片出口角、叶片宽度、叶片出口排挤系数等参数,消除扬程曲线驼峰;合理设计泵叶轮出口与蜗壳隔舌的距离,有资料认为该值为叶轮外径的十分之一时,脉动压力小;把叶片的出口边缘做出倾角,来减小冲击;保证叶轮与蜗壳之间的合理间隙等等措施,来提高泵的运行的稳定性。同时,对泵的出水流道等相关流道进行优化设计,减少水力损失引起的振动,合理设计吸入室,减小压力脉动,可保证流场稳定,减小能量损失,提高泵运行中动态性能的稳定性。(2)汽蚀振动是泵不稳定的很重要的一部分。当齿轮泵的入口压力低于相应水温下的饱和压力时,会发生伴随剧烈振动的汽蚀。采取各种措施提高泵的汽蚀性能,也是提高泵可靠性的很重要的方法。

2、机械设计。

(1)轴的设计:增加传动轴支撑轴承的数目,减小支撑间距;在适当范围内减小轴长,适当加大轴的直径,增加轴的刚度;当泵轴转速逐渐增加并接近或整数倍于泵转子的固有振动频率时,泵就会猛烈振动起来,所以在设计时,应使传动轴的固有频率避开电机转子角频率;提高轴的制造质量,防止质量偏心和过大的形位公差。(2)轴承的选择:保证轴承具有良好的润滑性能;合理设计其结构使轴承固定可靠;叶轮密封环和泵体密封环处宜采用摩擦因数小的摩擦副;限制高转速,提高轴瓦承载能力有轴承座的刚度。(3)使用应力释放系统;设计时注意将泵体变形而引起的连接件之间的结构应力得到及时释放;在泵体地脚螺栓上面增加螺栓套,避免泵体直接和刚度很大的基础接触。

3、制造环节。

泵在制造过程中,对尺寸公差、精度等要求相当,因此在加工过程中要合理的使用各种车床,以保证加工精度的要求。特别是一些配合面:主轴上包括与叶轮、轴套、轴承、对轮等的配合面;叶轮口环与壳体口环的配合面,这些配合面不但粗糙度要达到要求,而且配合间隙也要达到要求。对主轴的加工要求高,特别是长轴,要保证轴的同轴度,防止在加工过程中轴变弯或偏心。另外叶轮铸造完毕后要做动平衡实验,合格后方可安装使用,以免因叶轮不平衡而造成齿轮泵的振动。

齿轮泵漏油原因:

零部件制造质量的影响

1、油封质量。

如油封唇口几何形状不合格,缩紧弹簧太松等,造成气密性试验漏气,齿轮泵装入主机后窜油。此时应更换油封并检验材质及几何形状(国产油封与国外先进油封相比质量差距较大)。

2、齿轮泵的加工、装配。

如若齿轮泵加工、装配有问题,致使齿轮轴回转中心与前盖止口不同心,会造成油封偏磨。此时应检查前盖轴承孔对销孔的对称度、位移量,骨架油封对轴承孔的同轴度。

3、密封环材质及加工质量。

若存在此问题,致使密封环产生裂纹和划伤,造成二次密封不严甚至失效,压力油进入骨架油封处(低压通道),因而油封窜油。此时应检查密封环材质及加工质量。

4、变速泵的加工质量。

从主机厂得到的反馈信息,与变速泵组装在一起的齿轮泵油封窜油问题较严重,因此变速泵的加工质量对窜油也有较大的影响。变速泵装在变速箱输出轴上,齿轮泵又通过变速泵止口定位而装在变速箱输出轴上,如果变速泵止口端面对齿轮回转中心的跳动超差(垂直度),也会使齿轮轴回转中心与油封中心不重合而影响密封。变速泵加工、试制过程中,应检查回转中心对止口同轴度及对止口端面的跳动。

5、CBG齿轮泵骨架油封与密封环之间的前盖回油通道不畅通,造成此处压力升高,从而击穿骨架油封。通过对此处改进后,泵的窜油现象有了明显的改善。

齿轮泵故障解决方法:

1、根据季节温度的高低添加或更换符合要求牌号的润滑机油,以保证齿轮泵轴承或驱动部分的润滑,取出油管内的异物,上紧接头处的螺栓或螺母;

2、更换老化或损坏的齿轮泵骨架油封或“O”形密封胶圈;

3、更换磨损的齿轮泵轴套,磨损轻微时在平板上将端面磨平整。其不平度允许误差0.03mm;上轴套端面低于泵体上平面(正常值低于2.5~2.6mm),如超差时应在下轴套加0.1~0.2mm铜片来补偿,安装时则应套在后轴套上装入;

4、卸荷片和密封环必须装在进油腔,两轴套才能保持平衡。卸荷片密封环应具有0.5mm的预压量;

5、齿轮泵的导向钢丝弹力应能同时将上、下轴套朝从动齿轮的旋转方向扭转一微小角度,使主、从动齿轮两个轴套的加工平面紧密贴合;

6、齿轮泵轴套上的卸荷槽必须装在低压腔一侧,以消除齿轮啮合时产生有害的闭死容积;

7、压入自紧油封前,应在其表面涂一层润滑油,还要注意将阻油边缘朝向前盖,不能装反;

8、“右旋”泵不能装在“左旋”机上,否则会冲坏骨架油封;

9、在装泵盖前,须向泵壳内倒入少量机油,并用手转动啮合齿轮;

10、在装好齿轮泵盖未拧紧螺栓之前,应检查泵盖和泵体之间的间隙,是否在0.3~0.6mm之间,若间隙过小,应更换大密封圈和卸压件。液压油泵装好后,应转动灵活无卡滞现象。