机床油泵的故障排除及分析毕业论文

机械学院毕业设计( 论文)作者：学号：专业： 数控技术班级：题目：机床油泵的故障排除与分析指导者： 一级实习指导教师2016 年 06 月摘要油泵是液压系统中的重要组成部分，在电动机的驱动下，它迫使压力油沿密闭的液压系统循环流动，将液压能传递给各种执行机构（如油缸活塞等）而作功。因此，油泵是一种使机械能转变为液压能的转换装置。论文中运用了 CAXA 软件对油泵结构及工作状态进行分析，并在此基础上对油泵的常见故障进行分析，找出发生故障的原因并提出解决的方案，对于实际工作具有较强的指导意义。关键词：油泵结构；油 泵 工 作 原 理 ；油泵故障分析及解决I目 录1 绪论 .22 齿轮泵 .32.1 齿轮泵的工作原理 .32.2 齿轮泵轴上的径向力 .42.3 齿轮泵的困油现象 .52.4 齿轮泵的流量 .72.5OB 型齿轮泵的结构及规格 .82.6 齿轮泵常见故障及其排除方法 .8261 噪音及压力波动严重问题 .82.62 油泵压力调不到最大值，不输油或流量不足的原因 .82.63 油泵旋转不自如的问题 .93 叶片泵 .103.1 双作用叶片泵 .103.1.1 双作用叶片泵的工作原理 .103.1.2 定子曲线与封油区宽度 .113.1.3 双作用叶片泵的流量 .123.2 单作用叶片 .133.2.1 单作用叶片泵工作原理原理 .133.2.2 YBP25 型限压式（压力反馈）变量叶片泵 .143.3 叶片泵的常见问题 .163.3.1 流量不足问题 .163.3.2 油液吸不上 .183.3.2 泵的噪声过大 .183.5 叶片泵重要零件的维修 .203.5.1 定子的维修 .203.5.2 转子的维修 .203.5.4 配油盘与泵体的维修 .213.4 叶片泵安装及使用注意事项 .21结论 .22参考文献 .24致谢 .25天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业设论文21 绪 论在金属切削机床中所使用的油泵，一般都是属于容积式油泵，这种油泵的特点是：1.吸油和压油是通过改变密封容积的大小来实现。2.油泵流量的大小决定于油泵密封容积变化的大小及油泵的转速，而与油泵的压力没有直接关系。3.油泵的压力仅通过泄露对流量产生见解影响。油泵有两个重要参数：一是工作压力；二是流量，两者决定了油泵功率大小。从上述知道：油泵所以能够供油，主要依靠两个条件，一是要有一个密闭的空间，二是密闭的空间发生变化。因此，油泵能否正常工作，主要取决于油泵的密封性。如果由于零件磨损或装配调整不当等原因，使其密封遭到破坏，便会失去正常的工作性能。油泵的工作压力分为：低压 2.525 公斤力/平方厘米；中压 4064 公斤力/平方厘米；中高压 100160 公斤力/平方厘米；高压 200400 公斤力/平方厘米；超高压500 公斤力/平方厘米以上。油泵按结构形式可分为：1.齿轮泵：其压力可用于低压，中压到高压。2.叶片泵：其压力可用于中压及高压。3.柱塞泵：一般用于中压，高压到超高压。由于金属切削机床的液压传动系统中，采用齿轮泵和叶片泵较多，因此本论文主要研究齿轮泵和叶片泵的一般原理及修复方法。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文32 齿 轮 泵齿轮泵除具有自吸能力、流量与排出压力无关等特点外，泵壳上无吸入阀和排出阀，具有结构简单，流量均匀、工作可靠等特性，但效率低、噪音和振动大、易磨损，用来输送无腐蚀性、无固体颗粒并且具有润滑能力的各种油类，温度一般不超过 70 摄氏度，工作转速为 12004000 转/分钟。齿轮泵具有结构简单，价格便宜；工作要求低，应用广泛；端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多固定的密封工作腔，只能用作定量泵等特点。图 21 为 CB 型齿轮泵结构原理图。图 21 CB 型齿轮泵结构原理图1螺钉； 2压盖板；3泵体；4平键；5齿轮；6 前盖板；7套；8回转密封圈；9 平键； 10长轴；11泄油孔 a；12压盖；13短轴；14挡圈；15滚针；16轴承壳； 17弹簧挡圈；18圆柱销；19卸荷槽 b2.1 齿轮泵的工作原理齿轮泵也叫正排量装置，即像一个缸筒内的活塞，当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文4如图 22 所示，为外啮合齿轮泵的工作原理图，有一对齿轮装于泵体内部，两啮合齿在 P 点处形成一条接触线，将吸油腔与压油腔隔开，构成两个互不相通的密闭空间。在电动机的驱动下，主动齿和从动齿便按箭头方向旋转，A 、B 两齿逐渐脱离啮合，吸油腔的空间逐渐增大，形成局部真空，油池的油液在大气压的作用下，逐渐进入吸油腔的齿间。当齿轮继续旋转时，便将油液带进了压油腔，在压油腔内，由于 C、D 两齿间又进入啮合，齿间的油液被挤出，于是压力油便不断地输入液压系统，这就是齿轮泵的工作原理22 齿轮泵的工作原理图1主动齿轮 2从动齿轮图2.2 齿轮泵轴上的径向力当齿轮泵处于工作状态时，如图 22 所示，在压油腔内是高压区，为工作压力；在吸油腔是低压区，一般低于大气压。因此，作用在齿轮上的径向力是不平衡的，压力分布曲线如图 23 所示，越接近压油腔压力越大，越接近吸油腔压力越低，由图中可以看出，作用在齿轮中心线 AA 左边（压油边）的力，将大于作用在齿轮中心线右边（吸油边）的力，这个力通过齿轮作用轴和轴承上，并将齿轮推向吸油腔一侧，使轴承受到较大的径向载荷，易造成轴承壳的单边磨损。同时也是造成齿轮泵壳体吸油边磨损的主要原因。为减少这种径向推力，OB 型齿轮泵在设计时缩小了压油口，用以减小压油边的受压面积，使作用在齿轮泵轴上的径向推力减小。同时，为了避免在径向推力作用下齿顶摩擦泵体外壳，OB 型齿轮泵保证了合理的齿顶间隙，一般在 0.130.16 毫米之内。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文5图 23 压力分布图1压油腔（高压区）2吸油腔（低压区）3压力分布曲线 4齿轮2.3 齿轮泵的困油现象在齿轮泵中，为了传动平稳，减小冲击，使输油量均匀，在设计时一般使同时参加啮合的齿数多于一对。从图 24a 所示可以看出，泵内两齿轮在啮合过程中，当一对齿在点开始进入啮合时，前面一对齿的啮合点尚未脱开，于是两对啮合的齿谷间形成封闭容积 1 和 2。随着齿轮如图示箭头方向转动，将会出现如图 24b 所示的情况：封闭容积 1 逐渐缩小，另一封闭容积 2 逐渐增大，当转动到啮合点和处于节点 P 的两边对称位置时，封闭容积 1 和 2 的总容积缩至最小。当齿轮继续转动至如图 24c 所示时，封闭容积 2 将逐渐增大，直到脱开为止。这样，在封闭容积由大到小，又由小到大的过程中，当封闭容积缩小时，油液不能排出，将造成局部高压，引起振动，产生功率损失，引起油液发热；当封闭容积增大时，由于与外界不通，油液不能进入，便会造成真空，引起油液蒸发，生成气泡，使流量不均匀，产生很大噪音，这种现象称为“困油现象” 。a b c图 24 困油现象示意图天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文6为了解决困油问题，在 OB 型齿轮泵中，在齿轮泵啮合处两端侧面的盖板上，铣有两个不对于两齿轮连心线的卸荷槽，如图 25 所示。使吸油腔边的卸荷槽偏离中心线较远的一段距离，其尺寸一般取：b=0.8mc=(2.73.0)ma=2.78mh 不小于 0.8m式中：m 为齿轮模数。25 卸荷槽示意图1压油腔 2吸油腔图2.4 齿轮泵的流量在泵内有很少量的流体损失，这使泵的运行效率不能达到 100%，因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧，而泵体也绝不可能无间隙配合，故不能使流体 100%地从出口排出，所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行，对大多数挤出物料来说，仍可以达到 93%98%的效率。对于粘度或密度在工艺中有变化的流体，这种泵不会受到太多影响。如果有一个阻尼器，比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器，泵则会推动流体通过它们。如果这个阻尼器在工作中变化，亦即如果滤网变脏、堵塞了，或限制器的背压升高了，则泵仍将保持恒定的流量，直至达到装置中最弱的部件的机械极限(通常装有一个扭矩限制器) 。对于一台泵的转速，实际上是有限制的，这主要取决于工艺流体，如果传送的是油类，泵则能以很高的速度转动，但当流体是一种高粘度的聚合物熔体时，这种限制就会大幅度降低。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文7推动高粘流体进入吸入口一侧的两齿空间是非常重要的，如果这一空间没有填充满，则泵就不能排出准确的流量，所以 PV 值(压力流速)也是另外一个限制因素，而且是一个工艺变量。由于这些限制，齿轮泵制造商将提供一系列产品，即不同的规格及排量(每转一周所排出的量)。这些泵将与具体的应用工艺相配合，以使系统能力及价格达到最优。所以，齿轮泵的流量有理论流量与实际流量之分。采用标准齿轮泵时，齿轮泵的理论流量为：（21）式中：z齿轮的齿数；b齿宽（毫米） ；m齿轮的模数（毫米） ；n油泵的转速（转/分） 。油泵的实际流量为：（22）式中：容积效率（实际流量与理论流量之比） 。2.5OB 型齿轮泵的结构及规格挤出物料来说，仍可以达到 93%98%的效率。对于粘度或密度在工艺中有变化的流体，这种泵不会受到太多影响。如果有一个阻尼器，比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器，泵则会推动流体通过它们。如果这个阻尼器在工作中变化，亦即如果滤网变脏、堵塞了，或限制器的背压升高了，则泵仍将保持恒定的流量，直至达到装置中最弱的部件的机械极限(通常装有一个扭矩限制器) 。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文82.6 齿轮泵常见故障及其排除方法261 噪音及压力波动严重问题1油泵吸入空气：如进油管接头不密封；油池油量不足或进入油管插入油池太浅（一般应插入油池深度） ；回油管口未差入油面，产生飞溅泡沫；回油管与吸油管在油池中未隔开，产生冲射涡流等。2油泵吸油不通畅：如油液太脏，使滤油器堵塞；滤油器网孔过密；吸油管贴近油池底；吸油管径太小或吸油管路太高（一般不应超过 5000 毫米） ；油的粘度太大或油箱被密闭。3机械原因：如联轴器不同心，轴承磨损，油泵困油，齿轮精度低或磨损，都是引起噪音及压