在此,以CB-G型齿轮泵为例,介绍齿轮泵维修方法。
1 CB-G型齿轮泵有何特点?
CB-G型齿轮泵特点:泵采用粉末冶金前后盖与泵体、高强度齿轮、SAE花键轴,结构简单,性能稳定,此泵具有体积小、噪声低、效率高和寿命长等优点。适用于各种液压动力单元、小型高压系统或工程机械。
CB-G型齿轮泵外形如图10所示,技术参数如表1所示。

图10 CB-G型齿轮泵外形图
表1 CB-G型齿轮泵技术参数

2 分析怎样分析CB-G系列齿轮泵泄漏故障?
CB-G系列齿轮泵常见故障一般有两种,即外漏或内漏。外漏的故障现象是工作油箱油面降低,导致变速箱油面升高,加油口溢油;内漏的故障现象是系统的油温升高,执行元件动作迟缓,工作无力。
1)诊断方法
(1)经验法
一看,看液压传动系统执行元件动作快慢,确定系统是否泄漏。
二听,听发动机声音,判断齿轮泵是否内漏。一是将发动机调到怠速状态,使工作装置液压系统油缸(如W4-60C挖掘机大臂油缸、ZL50装载机大臂油缸)处于工作状态,发动机声音较平稳说明正常。二是当油缸动作时,泵带负荷旋转,旋转扭矩增大,发动机输出功率变大,怠速声音没有变化,说明泵严重内漏,工作不正常。
三摸,首先摸泵体,感觉此时温度高低,如果泵体感觉烫手,说明泵已经发生故障(泵体温度约70℃以上);其次手摸排油管,感觉油压脉动强弱,如果油压脉冲振动较弱,说明泵排油量较低;然后握紧吸油管感觉进油量大小,如果进油量下降,说明泵的吸力不够。
(2)测量法
在齿轮泵排油口处接压力表,测量排油压力是否正常。如W4-60C型挖掘机齿轮泵额定排油压力为13.8MPa,ZL50装载机齿轮泵排油压力为12MPa。如果排油压力低于规定值,就能准确断定泵已失效。
3 CB-G系列齿轮泵泄漏原因有哪些?
1)外漏
装配问题泵在装配过程中,前泵盖内骨架油封装反;唇口损坏,前后侧板上的通孔没有对准吸油腔安装。
安装问题泵装配完毕后,往机械上安装时没有按安装工艺要求安装。一是泵安装时没有向泵内注液压油就连接管路。二是前泵盖法兰盘固定螺栓用扳手拧紧时,力矩不均匀没有达到规定要求。三是管接头安装密封不严,漏气,漏油。
2)内漏
保养问题:没有按规定进行保养。有时油箱油量不足,没有及时添加;吸油管内壁老化,油路变窄,造成供油不足,没有及时发现和更换;吸油管及吸油漏网堵塞,没有及时清理疏通。以上3个问题会导致泵吸油不畅,造成内部磨损加剧,泄漏量增大。
摩擦磨损:泵虽正常工作,但泵内部侧板却出现光滑均匀的磨损面;二是磨粒磨损,泵内部磨损面粗糙不平,这是由液压油污染造成的;三是疲劳磨损,泵内部摩擦面穴蚀脱落,这是由于使用人员操作不当,泵长时间超负荷作业造成的。摩擦磨损导致泵的齿轮、侧板、浮动油封及泵体损坏。零件磨损后,由于排油压力远远大于吸油压力,所以油的泄漏只能从排油腔到吸油腔,而不能从吸油腔到排油腔。
4 CB-G系列齿轮泵有哪些泄漏路径?
CB-G系列齿轮泵有泄漏路径:
1)径向泄漏。泵体磨损造成径向泄漏,沿着齿顶与泵体圆弧面的接触间隙泄漏,通常称为径向泄漏,由于密封线较长,排油方向与泄漏方向相反,所以泄漏量很少。
2)间隙泄漏。齿轮齿面磨损造成间隙泄漏,沿着主被动齿轮啮合的间隙泄漏,由于齿轮接触面很小,产生的压强很大,所以泄漏量也很小。
3)轴向泄漏。侧板青铜面或者浮动油封磨损造成轴向泄漏,沿着侧板或者浮动油封与齿轮端面的接触间隙泄漏,通常称为,此处泄漏不可忽视。
泵内漏加剧,导致系统温度升高,液压油粘度降低,压力下降,执行元件动作迟缓,严重时系统瘫痪。因此,要减少轴向泄漏应适时修复侧板、浮动油封及齿轮端面磨损。
例如,CB-G系列齿轮泵采用的是二次密封,即第一次密封为侧板与齿轮端面的密封,第二次为密封环与主动齿轮轴的密封。如果第一次密封失败,第二次密封就会失去作用。由于侧板或者浮动油封与齿轮端面接触面积大,液体的泄漏量与间隙的三次方成正比,泄漏量与间隙成几何级数递增。一旦侧板青铜面或者浮动油封损坏,间隙变大,轴向泄漏迅速增长。实践证明:轴向泄漏约占总泄漏量的70%。
5 怎样修理CB-G系列齿轮泵的主要零件?
1)齿轮
图11是CB-G系列齿轮泵的结构图。当齿轮泵运转日久之后,在齿轮两侧端面的齿廓表面上均会有不同程度的磨损和擦伤,对此,应视磨损程度进行修复或更换。
①若齿轮两侧端面仅仅是轻微磨损,则可用研磨法将磨损痕迹研去并抛光,即可重新使用。
②若齿轮端面已严重磨损,齿廓表面虽有磨损但并不严重(用着色法检查。即指齿高接触面积达55% 、齿向接触面积达60%以上者)。对此,可将严重磨损的齿轮放在平面磨床上,将磨损处磨去(若能保证与孔的垂直度,亦可采用精车)。但须注意,另一只齿轮也必须修磨至同等厚度(即两齿轮厚度的差值应在0.005 mm以下)。并将修磨后的齿轮用油石将齿廓的锐边倒钝,但不宜倒角。
③齿轮经修磨后厚度减小,为保证泵的容积效率和密封,泵体端面也必须作相应的磨削,以保证修复后的轴向间隙合适,防止内泄漏。
④若齿轮的齿廓表面因磨损或刮伤严重形成明显的多边形时,此时的啮合线已失去密封性能,则应先用油石研去多边形处的毛刺,再将齿轮啮合面调换方位,即可继续使用。
⑤若齿轮的齿廓接触不良,或刮伤严重,已没有修复价值时,则应予以更换。

图11 CB-G系列齿轮泵结构
1、2 .旋转油封 3.前泵盖 4、l2.密封环 5,8.O形密封圈 6.前侧板 7.泵体 9.定位销 1 0.后侧板 l1.轴承 l3.后泵盖 14.主动齿轮 15.被动齿轮
2)泵体
泵体的吸油腔区域内常产生磨损或刮伤。为提高其机械效率,该类泵的齿轮与泵体间的径向间隙较大,通常为0.10~0.16 mm,因此,一般情况下齿轮的齿顶圆不会碰擦泵体的内孔。但泵在刚启动时压力冲击较大,压油腔处会对齿轮形成单向的径向推动,可导致齿顶圆柱面与泵体内孔的吸油腔处碰擦,造成磨损或刮伤。由于该类齿轮泵的泵体两端面上开有卸荷槽,故不能翻转1800使用。如果吸油腔有轻微磨损或擦伤,可用油石或砂布去除其痕迹后继续使用。因为径向间隙对内泄漏的影响较轴向间隙小,所以对使用性能投有多大影响。
泵体与前后泵盖的材料无论是普通灰口铸铁还是铝合金,它们的结合端面均要求有严格的密封性。修理时,可在平面磨床上磨平,或在研磨平板上研平,要求其接触面一般不低于85% ;其精度要求是,平面度允差0.01 mm,端面对孔的垂直度允差为0.01 mm,泵体两端面平行度允差为0.01mm,两齿轮轴孔轴心线的平行度允差为0.01 mm。
3)轴颈与轴承
①齿轮轴轴颈与轴承、轴颈与骨架油封的接触处出现磨损,轻的经抛光后即可继续使用;严重的应更换新轴。
②滚柱轴承座圈热处理的硬度较齿轮的高,一般不会磨损,若运转日久后产生刮伤,可用油石轻轻擦去痕迹即可继续使用。对刮伤严重的,可将未磨损的另一座圈端面作为基准面将其置于磨床工作台上,然后对磨损端面进行磨剀加工。应保证两端面的平行度允差和端面对内孔的垂直度允差均在0.01mm范围内,若内孔和座圈均磨损严重,则应及时换用新的轴承座圈。
③滚柱(针)轴承的滚柱(针)长时间运转后,也会产生磨损,若滚柱(针)发生剥落或出现点蚀麻坑时,必须更换滚柱(针),并应保证所有滚柱(针)直径的差值不超过0.003 mm,其长度差值允差为0.1mm左右,滚柱(针)应如数地充满于轴承内,以免滚柱(针)在滚动时倾斜,使运动精度恶化。
④轴承保持架若已损坏或变形时,应予以更换。
4)侧板
侧板损坏程度与齿轮泵输入端的外连接型式有着十分密切的关系,通常原动机械通过联轴套(节)与泵连接,联轴套在轴向应使泵轴可自由伸缩。
在花键的经向面上应有0.5mm左右的间隙,这样,原动机械在驱动泵轴时就不会对泵产生斜推力,泵内齿轮副在运转过程中即自动位于两侧板间转动,轴向间隙在装配时已确定(0.05~0.10 mm),即使泵运转后温度高达70 0C 时,齿轮副与侧板间仍会留有间隙,不会因直接接触而产生“啃板”现象,以致烧伤端面。
但是轴与联轴套的径向间隙不能过大,否则,一是花键处容易损坏,二是因CB-G泵本身在结构上未采取有效的消除径向力的措施,在泵运行时轴套会跳动,进而会导致齿轮与佣板因产生偏磨而“啃板”。
修理侧板的常用工艺:
①由于齿轮表面硬度一般高达HRC62左右,故宜选用中软性的小油砂石将齿轮端面均匀打磨光滑,当用平尺检查齿轮端面时,须达到不漏光的要求。
②若侧板属轻微磨损,可在平板上铺以马粪纸进行抛光;对于痕迹较深者,应在研磨平板上用粒度为W10的绿色碳化硅加机油进行研磨,研磨完后应将粘附在侧板上的碳化硅彻底洗净。
③若侧板磨损严重,但青铜烧结层尚有相当的厚度,此时可将侧板在平面磨床上精磨,其平面度允差和平行度允差均应在0.005 mm左右,表面粗糙度应优于Ra=0.4μ m。
④若侧板磨损很严重,其上的青铜烧结层已程薄甚至有脱落、剥壳现象时,应更换新佣板,建议两侧侧板同时更换。
5)密封环
CBG系列齿轮泵中的密封环(见图11中的4和l2)是由铜基粉末合金6—6—3烧结压制而成的,具有较为理想的耐磨和润滑性能。该密封环的制造精度高,同轴度也有保证,且表面粗糙度优于Ra=1.6μm。密封环内孔表面与齿轮轴轴颈需有0.024~0.035 mm的配合间隙,以此作为节流阻尼的功能来密封泵内轴承处的高压油,以提高泵的容积效率,保证达到使用压力的要求。当泵的输入轴联轴节处产生倾斜力矩或滚柱轴承磨损产生松动时,均会导致密封环的不正常磨损。若液压油污染严重,颗粒磨损会使密封环内孔处的配合间隙扩大,此间隙若超过0.05mm时,容积效率将显著下降。
修复密封环的常用方法:
(1)缩孔法。车制一个钢套2(见图12)作为缩孔套,其内径比密封环3的外径小0.05mm ,在压力机上将密封环压入套2内并保持12h以上,或在200—230 0C 电热炉内定形保温2—3h,然后用压出棒压出,密封环的内径即可缩小0.03 mm左右。在采用此法修复密封环时,要注意密封环凸肩的外圆柱面和内端面均不能遭到损伤或形成凸块状,因为此处若出现高低不平的状态,可造成泵的容积效率和压力下降。

图12 缩孔法惨复密封环
1.压出棒 2.套 3密封环 4压出支捧环
(2)镀合金法。在有刷镀或电镀设备的地方,可采用内孔镀铜或镀铅锌合金的方法,以加大内孔厚度尺寸。电镀后因其尺寸精度较差,故须经精磨或精车,以保证其配合尺寸。车、磨加工时最好采用一个略带锥形的外套,将密封环推进套内再上车床或磨床上加工,以避免因直接用三爪卡盘夹持而引起的变形。
6 CB-G系列齿轮泵拆检要点是什么?
拆卸检查CB-G系列齿轮泵时应注意下列事项:
1)检查侧板是否有严重烧伤和磨痕,其上的合金金属是否脱落或磨耗过甚或产生偏磨;若存在无法用研磨方法消除的上述缺陷,应及时更换。
2)检查密封环4、l2与轴颈的径向间隙是否小于0.05mm,若超差应予以修理。
3)测量轴和轴承滚柱之间的间隙是否大于0.075 mm,超过此值时,应更换滚柱轴承。
7 CB-G系列齿轮泵装配有何要求?
操作顺序与装配要领:
1)泵的转向应与机器的要求相一致,若须改变转向,则应重新组装。
2)切记将前侧板(见图13)上的通孔b放在吸油腔侧,否则高压油会将旋转油封冲坏。
3)清洗全部零件后,装配时应先将密封环放入前、后泵盖上的主动齿轮轴孔内。
4)将轴承装入前、后泵盖轴承孔内,但须保证其轴承端面低于泵盖端面0.05~0.15mm。
5)将前侧板6装入泵体一端(靠前泵盖处),使其侧板的铜烧结面向内,使圆形卸荷槽(即盲孔a)位于泵的压油腔一端,侧板大孔与泵体大孔要对正,并将O形密封圈5装在前侧板的外面。

图13 前侧板
6)将带定位销9的泵体7装在前泵盖上,并将定位销插入前泵盖的销孔内,轻压泵体使泵体端面和侧板压紧,装配时要注意泵体进出、油口的位置应与泵的转向一致。
7)将主动齿轮l4和被动齿轮l5轻轻装入轴承孔内,使其端面与前侧板端面接触。
8)将后侧板l0装入泵体的后端后,再将密封圈8装在后侧板外侧。
9)将后泵盖l3装入泵体凹缘内,使其端面与后侧板的端面接触。
10)将泵竖立起来,放好铜垫圈后穿入螺钉拧紧,其拧紧力矩M=132N·m。
11)将内骨架旋转油封1、2背对背地装入前泵盖处的伸出轴颈上。
12)将旋转油封1前的孔用弹性挡圈装入前泵盖的孔槽内。
13)装配完毕后,向泵内注入清洁的液压油,用手均匀转动时应无卡阻、单边受力或过紧的感觉。
14)泵的进、出油口用塞子堵紧,防止污染物质侵入。
8 CB-G系列齿轮泵修复装配及试车有何注意事项?
修复装配时的注意事项:
1)仔细地去除毛刺,用油石修钝锐边。注意,齿轮不能倒角或修圆。
2)用清洁煤油清洗零件,未退磁的零件在清洗前必须退磁。
3)注意轴向和径向间隙。现今的各类齿轮泵的轴向间隙是由齿厚和泵体直接控制的,中间不用纸垫。组装前,用千分尺分别测出泵体和齿轮的厚度,使泵体厚度较齿轮大0.02~0.03mm左右,组装时用厚薄规测取径向间隙,此间隙应保持在0.10~0.16 mm之间。
4)对于齿轮轴与齿轮问是用平键连接的齿轮泵,齿轮轴上的键槽应具有较高的平行度和对称度,装配后平键顶面不应与键槽槽底接触,长度不得超出齿轮端面,平键与齿轮键槽的侧向配合间隙不能太大,以齿轮能轻轻拍打推进为好。两配合件不得产生径向摆动。
5)须在定位销插入泵体、泵盖定位孔后,方可对角交叉均匀地紧固固定螺钉,同时用手转动齿轮泵长轴,感觉转动灵活并无轻、重现象时即可。
齿轮泵修复装配以后,必须经过试验或试车,有条件的可在专用齿轮泵试验台上进行性能试验,对压力、排量、流量、容积效率、总效率、输出功率以及噪声等技术参数一一进行测试。而在现场、一般无油泵试验台的条件下,可装在整机系统中进行试验,通常叫做修复试车或随机试车,其步骤如图14所示。
图14 齿轮泵现场修复试运行步骤
9 CB-G系列齿轮泵油封为何窜油,怎样处理?
“齿轮泵窜油”,即液压油将骨架油封击穿而溢出。此现象在实际工作应用中普遍存在。齿轮泵窜油严重影响装载机的正常工作和齿轮泵的使用可靠性及环境污染。
1)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。
(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。
通常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)CB-G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,泵的窜油现象会有明显的改善。
2)齿轮泵与主机安装质量的影响
(1)齿轮泵与主机的安装要求同轴度小于0.05。
通常工作泵安装于变速泵,变速泵又安装于变速箱。如果变速箱或变速泵的端面对花键轴回转中心的跳动超差,形成累积误差,致使齿轮泵在高速旋转状态下承受径向力,造成油封窜油。
(2)部件之间的安装间隙是否合理。
齿轮泵外止口与变速泵内止口及齿轮泵外花键与变速箱花键轴内花键,两者间隙配合是否合理,都对齿轮泵的窜油有影响。因为内、外止口属于定位部分,配合间隙不宜太大;内、外花键属于传动部分,配合间隙不宜太小,以消除干涉。
(3)齿轮泵窜油与其花键滚键也有关系。
由于齿轮泵轴外伸花键与变速箱输出轴内花健有效接触长度短,而齿轮泵工作时传递的扭矩较大,其花键承受大扭矩而发生挤压磨损甚至滚键,产生巨热,以致造成骨架油封橡胶唇口烧伤、老化,从而出现窜油。建议主机厂选用齿轮泵时应校核齿轮泵轴外伸花键强度,保证足够的有效接触长度。
来源:新液压/黄志坚

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