＋０．０２７
造， 即在最后磨削时将大齿轮花键孔按 Φ４６０ 来制
－ ０．０１０
作， 而将轴齿轮花键两侧光轴的外径按 Φ４６－ ０．０２７ 制 作。装配后的最大间隙为 ０．０５４ ｍ ｍ 。轴齿轮外花键处
０
的小径用 Φ６０～Φ８０ 铣刀铣至 Φ４４．８－０．５０ ， 使其不影 响大齿轮与轴齿轮的装配。另外， 为了防止渗碳淬火 后轴齿轮花键齿（ 厚度 ８ ｍｍ） 变形导致装配困难， 将
找到原因后， 怎样消除大齿轮刮削泵体、泵盖故
液
轮外花键比较单薄， 而大齿轮的花键槽经渗碳淬火 障， 很显然， 就是要解决大齿轮不能定心的问题。通过 力
也存在一定的变形。正是由于经渗碳淬火处理引起 分析， 可以在不改变轴齿轮和大齿轮形状和尺寸的情
薄弱处的变形导致轴齿轮的外花键与大齿轮的内花 况下， 来解决大齿轮的定心问题。具体措施是： 改变原
Ｆａｉｌｕｒ ｅ Ｃａｕｓｅｓ ｏｆ Ｓｐｅｅｄ － ｃｈａｎｇｉｎｇ Ｇｅａｒ Ｐｕｍｐ ｏｎ Ｗｈｅｅｌ Ｌｏａｄｅｒ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｔｈｅ ｍ ａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆｓｐｅｅｄ－ｃｈａｎｇｉｎｇ ｇｅａｒ ｐｕｍ ｐ ｏｎ ｗ ｈｅｅｌｌｏａｄｅｒｓ ａｒｅ ｔｏ ｆｅｅｄ ｏｉｌ ｔｏ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍ ｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｏ ｌｕｂｒｉｃａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇｓ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍ ｅ ｔｉｍ ｅ．Ｃ ａｕｓｅｓ ｏｆｔｈｅ ｓｐｅｅｄ－ｃｈａｎｇｉｎｇ ｐｕｍ ｐ ｆａｉｌｕｒｅｓ ａｒｅ ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ． Ｃ ｏｎｃｒｅｔｅ ｍ ｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅｓ ａｒｅ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：Ｗｈｅｅｌ ｌｏａｄｅｒ Ｇｅａｒ ｐｕｍｐ Ｆａｉｌｕｒ ｅ
Ｐｒ ｅｓｅｎｔ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｔｒ ｅｎｄ ｏｆ Ｃｒ ａｗｌｅｒ Ｃｒ ａｎｅｓ Ｈｏｍｅ ａｎｄ Ａｂｒ ｏａｄ Ａ ｆｔｅｒ ａ ｖａｓｔｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｌａｒｇｅ ｖｏｌｕｍ ｅ ｏｆｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ａｂｏｕｔｃｒａｗ ｌｅｒ ｃｒａｎｅ ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ ｉｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ，ｐｒｏｄｕｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｅｉｇｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ． Ｄ ｏｍ ｅｓｔｉｃ ｐｒｏ－ ｄｕｃｔｉｏｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｓ ａｌｓｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｄ ｉｓｔａｎｃｅ ｂｅｔｗ ｅｅｎ ｔｈｅ ｆｏｒｅｉｇｎ ａｎｄ ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｉｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍ ｅａｓｕｒｅｓ ａｇａｉｎｓｔｃｒａｎｅ ｍ ａｒｋｅｔｇｌｏｂａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：Ｃｒ ａｗｌｅｒ ｃｒ ａｎｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｒ ｅｎｄ
Ｈｙｄｒ ａｕｌｉｃ Ｖａｒ ｉａｂｌｅ Ｓｐｅｅｄ Ｄｒ ｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｓｈｉｅｌｄ Ｄｉｓｋ Ｃｕｔｔｅｒ Ａ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｓｈｉｅｌｄ ｄｉｓｋ ｃｕｔｔｅｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅ－ ｓｉｇｎｅｄ．Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｗ ｉｔｈ Ａ Ｍ Ｅ Ｓｉｍ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｔｏｏｌ．Ｔｈｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗ ｓ ｔｈａｔｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｐｕｍ ｐ ｏｕｔｐｕｔｖｏｌｕｍ ｅ ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｌｏａｄ， ｉ．ｅ． ｌｏａｄ ａｄａｐｔｉｎｇ． Ｈ ｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｓｉｍ ｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ， ｗ ｉｄｅ ｓｐｅｅｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ａｎｄ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｅｎｅｒ－ ｇｙ－ｓａｖｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｔｙ ｏｆｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｕｓａｇｅ ｉｎ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓ ｏｆｓｈｉｅｌｄ ｄｉｓｋ ｃｕｔｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：Ｖａｒ ｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ Ｓｈｉｅｌｄ ｃｕｔ ｄｉｓｋ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
按 ９＋０．０３５ 制作。由于大齿轮键槽是通
孔， 因此不存在装配困难的问题。
图 ３ 改进后轴齿轮花键配合尺寸情况
４ 效果
通过改变轴齿轮与大齿轮的连接 配合部位， 以及严格控制装配间 隙， 使大齿轮转动有了确定的轴 心， 改变了原来大齿轮高速旋转时 无法定心的问题。从而有效地控制 了 大 齿 轮 刮 削 磨 损 泵 体 、泵 盖 端 面 及内圆周面的现象。改进后的齿轮 泵（ 变速用） 使用寿命大有提高。一 般能达到 ２ 个大修期以上， 而且不 增加任何成本， 加工方便， 轴齿轮 与大齿轮也不需要选配。从根本上 解决了变速齿轮泵早期刮削磨损 失效的问题， 取得了明显的经济效 益。
键槽装配发生困难， 几乎无法直接装配。而厂家采取 采用的轴齿轮花键大径定心方式， 将轴齿轮上的外花
的补救措施是： 选择装配加磨削轴齿轮花键外径的 键与大齿轮上的内花键孔按图 ３、图 ４ 所示的尺寸制
办法， 选择装配即某一轴齿轮配某一大齿轮。由于渗 碳淬火处理造成变形量的不均， 因此轴齿轮花键大 径的磨削余量较大， 轴齿轮与大齿轮花键孔的配合 间隙不可能是均匀的， 致使大齿轮在旋转过程中无 法定心， 大齿轮始终不能在一根轴线上转动。由于大 齿轮在高速旋转中不能定心， 摆动较大， 其结果就会 出现大齿轮严重刮削泵体、泵盖端面以及泵体的内
图 ４ 改进后大齿轮花键槽配合尺寸情况
工程机械 ２００６（４）
通信地址： 江苏淮安淮阴工学院机械系
（２２３００１）
（收稿日期：２００５－ １０－ ２５）
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Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：Ｖａｎｅ ｉｎ ｍｉｘｉｎｇ ｄｒ ｕｍ Ｐａｒ ａｍｅｔｒ ｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ＡＵＴＯＣＡＤ ＶＢＡ
Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｎ Ｎｏｎ － ｅｑｕｉａｎｇｕｌａｒ Ｌｏｇａｒ ｉｔｈｍｉｃ Ｓｐｉｒ ａｌ Ｍｉｘｉｎｇ Ｖａｎｅ Ｅ ｑｕａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｎｏｎ－ｅｑｕｉａｎｇｕｌａｒ ｌｏｇ ｓｐｉｒａｌｓ ａｒｅ ｌｉｓｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｍ ｅｔｈｏｄ，ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｔｔｉｎｇ ｏｆｍ ｉｘｉｎｇ ｖａｎｅｓ ｏｎ ｃｏｎ－ ｃｒｅｔｅ ｍ ｉｘｅｒｔｒｕｃｋ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｌａｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｓｕｌｔｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：Ｎｏｎ－ ｅｑｕｉａｎｇｕｌａｒ ｌｏｇ ｓｐｉｒ ａｌ Ｍｉｘｉｎｇ Ｆｉｔｔｉｎｇ
２ 刮削磨损产生的原因
为什么会出现大齿轮刮削泵体、
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泵盖现象？ 分析可能是在机加工或装配中的某个环 节出现了问题， 也有可能是工艺问题。从齿轮泵的工 作原理可知， 由变速器内的轴齿轮带动齿轮泵的大 齿轮旋转做功， 这就存在轴齿轮与大齿轮是如何连 接的问题。经查阅供货厂家的生产图纸与工艺过程 发现， 轴齿轮带动大齿轮旋转是靠矩形花键连接， 并 以轴齿轮的花键大径定心（ 图 １） ， 大 齿 轮 的 内 花 键 孔如图 ２ 所示。由于轴齿轮的花键大径和大齿轮的 内花键槽都需要在表面渗碳淬火处理之前进行机加
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｎ ａ Ｖｉｒ ｔｕａｌ Ｅｘｅｒ ｃｉｓｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｆｕｌｌｙ Ｈｙｄｒ ａｕｌｉｃ Ｓｔｅｅｒ － ｉｎｇ Ｔａｋｉｎｇ ａ ｆｕｌｌｙ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｓ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔａｒｇｅｔ， ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ａ ｖｉｒｔｕａｌｓｙｓｔｅｍ ｏｆｗ ｏｒｋ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ， ａｓｓｅｍ ｂｌｙ ａｎｄ ｄｉｓａｓｓｅｍ ｂｌｙ ｐｒｏ－ ｃｅｓｓｅｓ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｉｎ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｗ ｉｔｈ ３Ｄ ｇｒａｐｈｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａ ３Ｄ ｖｉｒｔｕａｌｅｘｅｒｃｉｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｆｕｌｌｙ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：Ｖｉｒ ｔｕａｌ ｅｘｅｒ ｃｉｓｅ ３Ｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｈｙｄｒｏｓ ｔａ ｔｉｃｓ ａ ｎｄ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａ ｍｉｃｓ
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·
液
压
轮式装载机变速齿轮泵失效原因及解决方法
液
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淮阴工学院 卓荣明
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摘 要： 轮式装载机变速齿轮泵的主要作 用 是 给 变 矩 器 、变 速 器 供 油 ， 同 时 还 兼 有 润 滑 轴 承 等 作
用。论述了变速齿轮泵的失效原因， 给出了解决失效问题的具体方法。
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关健词： 轮式装载机 齿轮泵 失效
１ 变速齿轮泵磨损失效情况
某公司在一段时期内， 频频接到用户反映， 新购 进的 ＺＬ２０、ＺＬ３０ 型轮式装载机使用不到 １ 个月， 就 出现了工作无力现象， 到后期根本就无法工作。这一 情况以前从未出现过。是何原因引起的？ 通过分析故 障以及对生产过程、供货渠道变化的排查， 初步得出 结论， 有可能与最近改变了变速齿轮泵的供货厂家 有关。维修人员拆下齿轮泵后发现， 与大齿轮相邻的 泵盖端面、泵体端面以及与大齿轮外 圆相邻的泵体内孔均出现了严重的刮 削磨损。由于泵体、泵盖材质均为 Ｈ Ｔ２００ 灰 口 铸 铁 ， 而 大 齿 轮 材 质 为 ２０Ｃ ｒＭ ｎＴｉ， 其齿面及两端经渗碳淬 火 处理， 表面硬度为 ５６～６２ Ｈ Ｒ Ｃ 。正因为 两种材质硬度相差甚远， 所以被刮削 磨损的是泵体和泵盖。其刮削磨损深 度达到 ０．５ ｍ ｍ 以上， 而齿轮泵技术要 求规定大齿轮端面装配间隙为 ０．１３５～ ０．１６９ ｍ ｍ 。由于刮削磨损的原因， 大齿 轮端面及周边间隙逐渐增大， 齿轮泵 的压力和流量随之逐渐下降， 供给变 矩器传动和变速器换挡用的油液从流 量到压力均逐渐减少， 所以造成装载 机工作无力（ 齿轮泵技术规范要求： 工 作 压 力 ｐ＝１．５ Ｍ Ｐａ、流 量 Ｑ＝１１４ Ｌ／ｍ ｉｎ、 最大转速 ｎｍａｘ＝２ ０００ ｒ／ｍ ｉｎ。由于压力不 足， 还出现换挡时摩擦片打滑等现象。 当刮削磨损间隙达到一定量后， 齿轮 泵无法泵油而失效。