齒輪泵結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液壓系統開發的一系列軸向補償齒輪泵，有工作泵和轉向泵兩類。該系列泵設計機理為側板軸向跟蹤補償，“8”字形側板在泵腔內軸向浮動。由于克服了固定側板磨損后效率低下的問題，在介入主機后迅速占領市場，取得了很好的經濟效益和社會效益。但在“三包”后期，產品由于泵體與泵蓋結合面滲漏被大量退回，約占外退泵的40%，給生產廠家造成了很大的負擔，也給主機和客戶帶來了很大的不便。結合面滲油的現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劃跑合，發現結合面確有滲漏現象。拆卸了這些外退泵，發現結合部的密封溝槽無破壞，密封圈主要表現為以下現象；斷裂；啃咬；無明顯異常。

2．故障原因分析

(1)原因分析。現象說明密封圈在溝槽內受到了力的作用。結合面之間的密封屬于靜密封。兩結合端面貼緊時溝槽內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，齒輪泵腔內的壓力比較大，而貫穿于泵體和泵蓋的螺釘在壓力作用下發生彈性變形，在結合面形成間隙。腔內壓力從間隙進入溝槽作用密封圈。腔內壓力比較大時，螺釘彈性變形量加大，結合面間隙變大，溝槽壓力受制于腔內壓力。裝載機裝卸物料過程中，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合面之間的間隙量。壓力下前后蓋發生翹曲變形，在C、F點變形為最大，分別向外膨脹0.08、0.09mm。前蓋、后蓋與泵體結合部的間隙各增加了0.085mm。泵在裝載機上的實際工況更為惡劣，其壓力峰值有時可達25MPa，那么兩結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，密封圈即使還沒有發生拉斷、啃咬失效，這樣的工況下，也由于摩擦生熱變細，壓縮量變小發生焦耳效應導致滲漏。

 

(2)降低溝槽壓力分析。為了減小溝槽內的壓力和壓力沖擊，我們犧牲一點效率，開通了如圖J所示的A槽。這種方法，溝通進油口和密封溝槽，讓密封圈始終處于低壓，擺脫腔內高壓對其的影響，但效果卻仍不理想。究其原因：平常密封圈受到腔內壓力的作用是處于向外拉伸的狀態。泵在工作過程中經常產生負壓，大氣壓通過結合面的間隙向內擠壓密封圈。而負壓不穩定，造成密封圈不斷和溝槽、A槽作用，出現了啃咬和拉斷的現象。密封圈與溝槽作用過程中摩擦產生熱量即使密封圈沒有破裂，由于焦耳效應壓縮量減小也會發生滲漏。

 

3．對策

    針對這樣的情況，為改善密封圈的環境，提出改進方法。首先，在結合部多布局加強螺釘，如圖K所示，盡量減少螺釘的彈性拉伸形變量和前后蓋的翹曲，盡量減小結合面之間的間隙。布局加強螺釘后再次按圖I測量C、F點，測得向外膨脹0.03mm、0.033mm，可見結合部的間隙已充分減小。

    經分析，溝槽內密封圈既受到負壓下向內的壓力，又受到腔內向外的壓力，即交替壓力的影響。改進辦法為保護密封圈，在溝槽內加雙擋圈。這樣既減小了密封圈在溝槽內的活動面積，又對密封圈形成了保護（見圖L）。

4．結論

    改進后的齒輪泵在試驗臺上盡量模擬裝載機上比較極限的工況：轉速2500r/min，壓力25MPa，試驗溫度80～90℃，按照JB/T 7041-2006齒輪泵外滲漏檢查試驗規劃跑合，整個過程無滲漏現象，可以放心出廠。出廠后跟蹤，“三包”期內由于結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，降低了齒輪泵的故障率，對今后同類型的產品的設計和維修具有很強的指導意義。