齒輪泵結(jié)合面漏油問題的原因分析及對策
1．簡介
U泵是我廠針對裝載機(jī)液壓系統(tǒng)開發(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。由于克服了固定側(cè)板磨損后效率低下的問題，在介入主機(jī)后迅速占領(lǐng)市場，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。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臺按JB/T 7041-2006齒輪泵外滲漏檢查試驗規(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)合部的密封溝槽無破壞，密封圈主要表現(xiàn)為以下現(xiàn)象；斷裂；啃咬；無明顯異常。
2．故障原因分析
(1)原因分析。現(xiàn)象說明密封圈在溝槽內(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)合端面貼緊時溝槽內(nèi)的壓力一般很小不會沖擊到密封圈。比較大的力從哪里來？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，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)裝卸物料過程中，對密封圈直接沖擊，使之失效。如圖I所示，為在20MPa下試驗室測得泵體與前后蓋結(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)上的實際工況更為惡劣，其壓力峰值有時可達(dá)25MPa，那么兩結(jié)合面的間隙還要加大，且長期不停的沖擊，密封圈這時更易失效。短時間內(nèi)，密封圈即使還沒有發(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，我們犧牲一點效率，開通了如圖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)。泵在工作過程中經(jīng)常產(chǎn)生負(fù)壓，大氣壓通過結(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程中摩擦產(chǎn)生熱量即使密封圈沒有破裂，由于焦耳效應(yīng)壓縮量減小也會發(fā)生滲漏。
3．對策
針對這樣的情況，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測量C、F點，測得向外膨脹0.03mm、0.033mm，可見結(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)的活動面積，又對密封圈形成了保護(hù)（見圖L）。
4．結(jié)論
改進(jìn)后的齒輪泵在試驗臺上盡量模擬裝載機(jī)上比較極限的工況：轉(zhuǎn)速2500r/min，壓力25MPa，試驗溫度80～90℃，按照J(rèn)B/T 7041-2006齒輪泵外滲漏檢查試驗規(guī)劃跑合，整個過程無滲漏現(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有，成功地解決了該問題。
這次成功的改進(jìn)，降低了齒輪泵的故障率，對今后同類型的產(chǎn)品的設(shè)計和維修具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。