X 收稿日期:2009-06-15
作者简介:张昌福(1980)),男,福建龙岩人,工程师,主要从事战车底盘监制研究.
齿轮泵使用寿命的影响原因及预防措施
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张昌福,胡清远,陈 伟,高德雪
(驻107厂军代室,重庆 401321)
摘要:某产品使用双联齿轮泵作为液压驻锄和左右支腿的动力源,在使用过程中有许多因素影响其使用寿命,为了提高可靠性和延长其使用寿命,对影响齿轮泵使用寿命的原因进行分析,并采取相应预防措施,以延长齿轮泵的使用寿命.
关键词:齿轮泵;使用寿命;影响原因;预防措施中图分类号:TH137文献标识码:A 文章编号:1006-0707(2009)09-0102-02
某产品液压系统的动力源采用某双联齿轮泵,结构如图1所示.齿轮泵的动力输入为汽车分动箱取力器,取力器输出法兰盘与传动轴法兰盘连接,传动轴输出端为花键套,与齿轮泵输入花键连接.产品使用过程中,多次出现齿轮泵故障,需要分析原因采取措施,提高可靠性
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图1 双联齿轮泵结构
1 原因分析及措施
齿轮泵的使用寿命是指泵体内零部件(密封件除外)损坏或者磨损而使齿轮泵丧失使用功能前的运转时间.影响齿轮泵使用寿命的原因很多,有齿轮泵设计、制造、安装和保养等多方面的原因[1-3].1.1 齿轮泵安装使用问题1.1.1 联轴器的装配要求.
齿轮泵的输入轴不能承受径向力和轴向力,通常采用联轴器联接动力输入.在齿轮泵的安装过程中要注意联轴器安装的精确度.
1)刚性联轴器:两轴的同轴度误差不得大于0.05mm.2)弹性联轴器:两轴的同轴度误差不得大于0.1mm.3)两轴的角度误差不得大于1b .
如果装配精度可靠,则齿轮泵在工作时产生的离心力就在设计允许范围内,可以保证齿轮泵的正常使用.反之就将使齿轮泵承受超出设计规定的外力,致使泵体经常磨
损,缩短齿轮泵的使用寿命.1.1.2 联轴器使用要求
泵轴与联轴器装配过程中的偏差随着齿轮泵转速的提高,离心力加大,使联轴器的变形加大,而联轴器的变形加大又使离心力再加大,形成恶性循环,最终导致齿轮泵的泵轴摆转,振动和噪声加大,从而影响齿轮泵的使用寿命.因此设计和制造时,对泵轴与联轴器的同轴度要求要有严格的规定,对采用传动轴作为动力的传递结构形式,中间必须增加支撑,将径向力消除在齿轮泵外.另外,在使用过程中应经常检查联轴器销是否松动,随时紧固,对磨损的橡胶圈要及时进行更换.
1.2 负载情况下突然启动或停止
当液压系统有负载时,如果齿轮泵突然启动或停止,在控制系统开启的瞬间,由于负载的作用,液压系统中会形成相当大的压力,该压力反作用在齿轮泵上.由于液压系统的溢流阀的反应时间与压力作用在齿轮泵上的时间基本相同,不能形成保护,而该反方向压力的作用时间极短,对齿轮形成1个冲击,给齿轮泵轴造成较大伤害.所以液压系统有载荷时要避免突然启动或停止,使用前要检查溢流阀的开启情况,严禁在溢流阀关闭的情况下启动齿轮泵.1.3 冷液压系统加负载运行[4-6]
液压油在低温条件下,流动性较差,加载后会使齿轮泵内缺油,产生抽空现象(空气被吸入),在液压油中产生大量的气泡,而油中的气泡对液压系统的危害是相当大的.1.3.1 系统工作不良
液压油是液压传动系统中的动力传动介质.纯净的液压油,其压缩率约为(5~7)@10-3m 3/N,即压缩10Mpa 时,体积仅被压缩0.625%,因此在一般情况下,液压系统中的油可以认定为非压缩性流体,从而不考虑其压缩性.但是当液压油中吸入空气产生气泡后,其压缩率就会大幅度增加,使液压油增加了很高的体积弹性系数,危害系统工作的可靠性,严重时可使控制系统失灵、工作机构产生间歇性运动等.由气泡引起的作业装置误动,还会发生机械事
第30卷 第9期四川兵工学报2009年9月
故,造成人身伤亡.
1.3.2局部油温升高
气体在瞬间被压缩后,其温度会急剧升高,气泡在达到高温后,便会使周围的油燃烧,而空气又是热的不良导体,产生的热量不宜扩散,而油温局部升高可带来以下几个不良后果[7].
1)加速油的氧化.根据氧化机理可知,油温在70e以上时每升高10e,其氧化的速度成倍递增,油温的升高是促使油氧化的主要原因.氧化后的油通常会生成酸性化合物,引起液压系统中金属件的腐蚀.这样更容易产生渣泥、铁锈和金属屑等机械杂质,而这些杂质又作为氧化过程中的催化剂,使液压油加速氧化,形成了恶性循环.一般油温在70e以下时,具有很好的化学稳定性.
2)润滑性能下降.性能良好的液压油能在金属的摩擦表面形成牢固的油膜,油膜的强度和厚度主要决定于油品的质量.变质后的液压油其油膜强度不足以承受工作负荷的压力,致使金属表面互相接触,从而导致摩擦力急剧增加,加速零件的磨损.
3)加速密封件老化.液压系统中采用的密封件均由不同化学成分的材料制成,不但要求与液压油有好的相容性,而且还要求有适当的工作温度,如果油温超过密封件的正常耐热温度,便会使其加速老化,失去弹性.最终导致密封性下降,使液压系统泄油,压力下降.
1.3.3导致气蚀发生
油中的气泡随系统的运动被液压油带到高压区域时,体积急剧缩小,使该局部压力升高,可达数百个大气压,这个局部冲击可以引起系统壁面的气蚀.这样就会造成泵体内部划伤或使齿轮泵的传动轴发生断裂.
1.3.4解决方法
为避免液压系统油温过低时产生的损害,在外部环境温度较低时起动齿轮泵,必须让齿轮泵在空载条件下运行相应的时间,待液压油的油温升高后方可操作.而当液压油的油温升至80e时又要立即停止工作,因为此时工作就会产生高温作业时的各种危害.
高温时,需要对液压系统进行冷却,主要有自然冷却和强制冷却,为使液压冷却系统工作可靠,要经常对散热器进行保养,使其表面清洁、通风良好,达到冷却液压油的目的.
同时还要防止水分进入液压系统.水进入液压系统后少则生成水蒸气产生气泡,多则使液压油乳化变质,也会对齿轮泵的使用寿命产生影响.
1.4油箱油量和液压油清洁度
1.4.1油箱油量
液压油箱在液压系统中的主要作用是储油,还有散热、分离油中所含空气及消除泡沫等功能.液压油箱标有液压油面的最低和最高位置.未工作时,当油面低于最低油位时,应立即补充相同型号的液压油,避免因液压油不足而将空气吸入齿轮泵,加速齿轮泵的磨损.但是油面也不能高于最高油位,否则要影响液压油中气泡的消除.同时还要检查液压油箱的通气孔,要保证其畅通.这样一是保证液压油中的气体分离后可以排掉,二是避免油箱封闭,当齿轮泵工作时,在油箱内产生真空.
1.4.2液压油清洁度
液压油是液压系统中的工作介质,如果液压油中含有一定数量的杂质,就会加速齿轮泵的磨损减少其寿命,同时液压油的氧化速度也将加快.
安装和更换液压管路、阀和齿轮泵时,要注意保持清洁,防止将杂质带入液压系统中,以减少液压油的污染和齿轮泵的磨损.在更换液压油箱的液压油后,要让液压系统循环运转几次,以排除系统中的空气.液压系统安装有过滤器,要定期更换滤芯和按期检测液压油的清洁度.
1.5液压系统是否泄漏
液压系统的泄漏分内泄和外泄两种,内泄主要是齿轮泵、阀和油缸等工作元件的内部泄漏,它不会减少系统内液压油的数量,只会增加能量损失.外泄是液压油向液压系统外的泄漏,如接头、阀、油缸和油箱等的泄漏.这也是液压油减少的主要原因,如果外泄的液压油没有及时得到补充,那么在齿轮泵工作时就会在入口处产生涡流,使空气被吸入齿轮泵中,形成大量的气泡,加速齿轮泵的磨损.因此,使用液压系统前,要检查油箱里液位的高低,注意观察地面是否有滴漏的液压油,如果液位大幅降低,需要全面检查接头、阀和油缸等位置.使用液压系统后,要注意观察各处接头是否有漏油现象.
2结束语
某产品使用液压系统,机构动作实现了自动化,减少了转换时间,大幅度提高了产品的性能.对影响液压系统性能和可靠性的因素进行分析,采取针对性的措施,降低故障发生的频率,有效增加了系统的可靠性.
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张昌福,等:齿轮泵使用寿命的影响原因及预防措施。