液压元件故障分析 液力传动变速箱内啮合齿轮泵的早期磨损分析及改进设计.pdf

8 0 液压与气动 2 0 0 5年第 7期 液力传 动变速箱 内啮合齿轮泵 的早期磨损分析及 改进设计 龚仁武 刘宗其 Ea r l y W e a r An a l y s i s a n d I mp r o v e me n t o f I d l e r Ge a r P u mp f o r Hy d r o d y n a mi c Tr a n s mi s s i o n Ge a r Bo x GONG R e n W U L 1 U Z o n g q i 安徽合力机械进出口有限公司 安徽 合肥2 3 0 0 2 2 摘要 提 出以啮合齿面温升量作为判断搬运车辆液力传动变速箱内啮合齿轮泵早期磨损的方法 并通 过 对齿轮 泵 的侧 隙和端 隙进行优 化设计 以降低 系统 温度 关键词 齿轮泵 温升 早期磨损 侧隙 端隙 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 O o 0 48 5 8 2 0 o 5 O r7 0 0 8 0 0 3 在搬运车辆传动系统的液力变速箱中 由于受到 外形空间尺寸和结构的严格 限制 内啮合齿轮泵经常 被采用 它是液力变速箱控制操作的动力源 为关键的 核心部件之一 其工作状态决定了车辆的行驶性能 操 作性能的优劣 由于我们在内啮合齿轮泵的设计及工艺制造中始 终存在着认识的盲区 不能很好地把握对 内啮合齿轮 泵的质量控制 内啮合齿轮泵较高的故障率始终成为 影响传动系统工作性能稳定并直接影响到配套整机可 靠性的一个重要 因素 为了彻底解决泵的质量问题 我们对配套 的液力 变速箱的供油泵进行了全面质量跟踪 在大量数据分 析的基础上 经过反复多次的工业性试验 最终确定了 供油泵的设计及工艺的优化模式 提高并稳定了供油 泵 的质 量 2 0 0 3年 我们对生产销售的供油泵进行了全面的 质量跟踪 1 1 2月份的不合格产 品情 况如表 1所 示 其中不合格率占 5 1 l 对 3 5 7台不合格产品 我们进行了认真的分析 查找不合格的原因 见图 1 表 1 1 1 2月的不合格产 品情况 1 3 t 供油泵 1 1 2月共生产 合格 不合格 不合格率 6 5 9 4台 6 2 5 7台 3 3 7台 5 1 1 图 1 不合格产 品情况 合格 占7 泵体 定子金加工超差 占 1 7 磕伤变形 占 7 装 配超差 占 5 下 面对 上述各种原 因进行 详 细 的分析 O形圈 油封破损主要是 由于在装配过程 中 装 配人员不慎造 成 泵体钢背轴承单边磨损主要 由于变矩器与发 动机 变速箱连接的同轴度超差引起的 泵体 定子铸造不合格是 由于有砂眼 缩松等 铸造缺 陷 泵体 定子金加工超差主要有 以下两种因素 a 主动齿轮配合柱面出现椭圆现象 当齿面跳动偏 差为 0 0 8 r ll n l 左右时 齿轮泵装配会 出现啮合卡滞点 现象 由于主动齿轮是 1 个组件 由 2个零 件压装 而 成 对加工 的要求很高 所 以在工艺上要严格控制参 数 b 泵体与齿圈咬死现象 通过多次分析与检查 确定由于加工车间在加工泵体时 其 内圈产生了椭 圆 其中早期磨损 占 1 2 8台 约占不合格产品的 3 8 收稿日期 2 0 o 5 0 3 2 0 1 3 还多 其他如 O形圈破损占 8 油封破损 占 1 0 作者简介 龚仁武 1 9 5 o 男 安徽合肥人 高工 主要从 泵体钢背轴承单边磨损 占8 泵体 定子铸造不 事产品开发与设计工作 维普资讯 2 0 0 5年第 7期 液压与气动 8 l 现象 在 几 台 检 查 试 件 中 最 大 超 差 达 到 0 0 7 0 1 m i n 这是 因为在加 工该 尺 寸 时 铣 刀 的刀杆 悬 臂 不 当 引起的偏移 从而产生锥度 磕伤变形主要因为变矩器传动爪挤压所引起 的 这是由于不同发动机飞轮壳止 口尺寸不同引起的 针对该种情况 我们对变矩器相关 配合尺寸做 了调 整 以满足不同的发动机安装所需要的不同间隙要求 装配超差主要 由于定子和壳体之间的装配同 轴度超差引起的异常噪声 早期磨损主要 由泵 的油温过高和油的清洁度 引起 的 在上述 7 种不合格因素中 其中 1 6 项情况均可 通过加强产品的质量管理与检测得到有效地改善 针对第 条泵的早期磨损 我们通过多次工艺试 验与理论设计参数的优化查找 出主要原因 在闭式齿 轮传动中早期磨损至胶合是齿轮失效的主要形式 为 了使齿轮副在预期 的寿命 内能安全可靠地工作 我们 从摩擦学的角度对齿面的早期磨损失效进行 了理论研 究 在轮齿啮合过程中 尤其在液力传动系统 的齿轮 泵上 系统共用变矩器的传动油液 而搬运车辆的使 用工况是传动系统操作频繁 为了装卸 运输货物 车 辆要进行经常的低速微动操作 系统油液的温度就会 经常在 9 0 一1 0 0 oC这样的恶劣条件下运行 这样当 两齿面润 滑膜很 小或 发生 瞬 间缺 油现 象 时 会 导致 金 属表面直接接触 从而使齿面的微峰发生碰撞并形成 焊点 随着齿面间的相对滑动而引起 的轻微磨损 涂 抹 划伤直 至咬死 影响上述 的因素很 多 主要有负载 速度 齿面硬 度 润滑油的黏度和齿面间的侧隙等 负载越大 接触 面之间的润滑膜厚度越小 速度太高 润滑油黏度会 下降 油膜厚度也就越小 但速度太低 动压油膜又难 以形成 这些都会使金属接触率增加 摩擦系数增大 两齿面间的侧隙过小 因负载 油温等因素会使两齿面 间金属直接接触 侧隙过大 会使泵的泄漏 噪声增加 由此可见 控制好一对齿轮间的润滑状态对减少轮齿 的早期磨 损十分重要 由于在 闭式齿轮传 动 中 约 8 0 以上是部分膜弹流润滑状态 对此 我们运用下 列方程联立求解齿面温升及齿轮变位系数 主要影响 一 对啮合齿轮的侧隙 对动压油膜厚度的影响 1 平均雷诺方程 粗糙表面间的膜厚和压力都是随机变量 佩特和 郑绪云用随机理论导出了以下平均雷诺方程 I h 3 宝 参 h 3 骞 1 1 1 2 T 1 1 1 2 a O h T T T 式 中 X Y向的压力 流量因子 剪切流量因子 各处油膜厚 度 厂实际的 局部 油膜厚度 p 平均压力 2 弹性方程 在渐开线接触齿轮副中 部分膜弹流润滑状态下 方程可表示 为 蒹一 p 十 s I n l l d 式 中 中心 油膜 厚度 P s P s 平均流体动压力和平均微降压力 油膜 出口区的终点坐标 s 轴上 的附加坐标 3 平均总压力方程 PT P Pa 式 中 P一 p 笪 当 时 p o 当 h h 时 4 黏 压 温关系方程 B n B n 7 p q o e a 一 帝 式中 叩 0 远离接触点处表面温度和黏度 卢 1 黏 温关系式中的常数 5 表面温升方程 州 1 1 1 12 d s 丁 c c 1 I s 式中 u 干涉微峰间的摩擦系数 P c 后 两表面的金属密度 比热和导热率 进口油膜起始点坐标 通过对上述 5个方程的联立求解 得出啮合齿轮 的表面温升 T 与油膜厚度之间的关系 随着温升 的增加 及两齿面间隙的相应减少 尤其是当温度 升到 1 0 0 以上时 其油膜厚度会大幅度下 降 从而 会导致齿面间的金属接触的概率大幅度增加 同时 我 们运用铁谱分析的方法 对齿轮箱内的油在不同温度 维普资讯 8 2 液压与气动 2 0 0 5年第 7期 铁 水 包倾翻 台液压 系统的改造 王晓玲 张波 刘跃荣 I mp r o v e me n t o f Hy d r a u l i c S y s t e m f o r Mo l t e n I r o n Pa c k S l o p e Pl a t f o r m WANG Xi a o l i n g Z HANG B o L I U Yu e r o n g 2 1 吉林化工学院 机 电系 吉林 吉林1 3 2 0 2 2 2 吉林新冶设备有限责任公司 吉林 吉林1 3 2 0 2 1 摘要 该文阐述了铁水包倾翻台液压系统的故障分析及改进设计 使该设备运行平稳 安全可靠并适 应生产的需要 关键 词 铁 水 包 倾翻 台 液压 系统 中图分类号 T H 1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 o 0 48 5 8 2 0 0 5 0 7 一 D 0 8 2 0 2 1 引言 在冶金企业生产过程 中 经常需要使用铁水包倾 翻台来支撑并倾翻铁水包 倒人铁水 然后再对铁水进 行扒 渣处理 某 钢厂铁水包 铁水 装入 量 为 8 0 1 0 0 t 倾翻台最大负载量为 1 8 0 t 倾翻角度为0 5 0度 属于 重负载作业 因此 需要工作 时安全可靠无振动 其 工作原理是通过电气液压传动使支撑臂滚动倾翻 倒 人铁水 再返回 但该设备在使用过程中 出现铁水包 运行不稳 回程有抖动情况发生 并有可能发生共振 存在严重的安全隐患 针对上述现象 对该设备的液 压系统进行了分析 2 原液压系统工作原理及缺陷分析 该设备液压系统的工作原理如图 1 所示 压力油 经液压泵 1 单向阀3 电磁阀4 右位 顺序阀5 液控单 向阀 8 9至液 压缸 1 0 1 1 下腔 推 动活 塞 同步上行 而 液压缸 1 0 1 1 上腔压力油经可调单向节流阀 7 电磁阀 4返回油箱 当活塞上行 中之后 电磁 阀 4左位接人 油路 同时二位四通电磁阀通电 左位接人 这样压力 收稿 日期 2 0 0 4 1 2 2 0 作者简介 王晓玲 1 9 6 2 一 女 吉林省吉林市人 副教授 大学本科 主要从事机械相关专业的研究与教学工作 下进行抽样检测 得出不 同温度 不 同侧 隙 不同端隙 参数下齿轮早期磨损的过程曲线 齿轮之间一组端隙 和侧隙对温度的影响见表 2 表 2 齿轮之间一组端隙和侧隙对温度的影响 侧隙 O 1 O O 1 5 O 2 o O 2 5 O 3 0 O 3 5 系统油温 7 5 7 6 7 8 7 9 8 l 8 5 端隙 O 0 5 0 0 7 O 0 9 O 1 2 O 1 5 O 2 0 系统油温 7 5 7 8 8 2 8 5 9 1 l 0 0 从表 2 试验数据可知 随着端隙和侧隙的增加 系统的 油温都随着上升 但端 隙上升的幅度较大 同时试验 结果表明 侧隙小于 0 1 5 端 隙小于 0 0 6时齿轮泵的 胶合现象较严重 试验的 1 0台样机 中 2台出现胶合 现象 当侧隙大于 0 3 端隙大于 0 1 2时齿面磨损较 严重 在试验的 1 0台样机中有 4台早期磨损 这是 由 于随着端隙和侧隙的增加 齿轮泵的内泄漏大幅度增 加 从而导致液力传动变速箱 中供应给变矩器冷却的 油量大幅度减少 并由于系统油量上升较快 油膜厚度 减小而产生齿面的早期磨损 通过对 2 0 0 4年生产 的 7 5 0 0台齿轮泵进行分析 我们将泵的侧隙控制在 0 1