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不銹鋼高粘度齒輪油泵機械密封失效分析及改進措施

發(fā)布時間：2017年6月12日   |   閱讀次數(shù)： 125

　　不銹鋼高粘度齒輪油泵液壓傳動的最大缺點就是“泄露”。由于不可避免的存在泄露，使得不銹鋼高粘度齒輪油泵液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比。因此，必須采取措施減少內(nèi)泄露，消除外泄露，以提高不銹鋼高粘度齒輪油泵的工作性能。本文針對不銹鋼高粘度齒輪油泵的機械密封在使用過程中出現(xiàn)密封端面磨損、密封面變形、波紋管失彈、波紋管斷裂、O形圈失效等故障進行了失效分析，并對機械密封的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、安裝工藝提出了相關(guān)的改進措施。
　　一、軸向間隙的密封。軸向密封是指軸向與徑向垂直方向的密封。不銹鋼高粘度齒輪油泵的軸向密封問題一直是業(yè)界的研究熱點，為提高不銹鋼高粘度齒輪油泵的排量，多采用軸向間隙與徑向間隙浮動補償技術(shù)。
　　1、采用浮動軸，減少軸間隙。減少內(nèi)泄露，必須保證合理的軸向間隙。浮動軸套結(jié)構(gòu)在彈簧力的作用下，自動補償軸向間隙，可以有效減少浮動間隙，從而減少軸向泄露，延長不銹鋼高粘度齒輪油泵的使用壽命。
　　2、采用液壓補償結(jié)構(gòu)，減少軸向間隙。在壓力油的作用下，變形的側(cè)板緊貼在齒輪端面上，側(cè)板和齒輪端面間僅有一層油膜，軸向間隙就大大的減少了，如果齒輪端面和側(cè)板有了磨損，側(cè)板還可以自動補償。
　　二、浮動側(cè)板端面密封。不銹鋼高粘度齒輪油泵采用的全液壓浮動補償側(cè)板結(jié)構(gòu)，不銹鋼高粘度齒輪油泵一直存在側(cè)板早期磨損嚴(yán)重，浮動側(cè)板端面密封失效問題。通過研究不銹鋼高粘度齒輪油泵側(cè)板端面密封失效機理，得出由主從動齒輪工作腔壓力非對稱分布產(chǎn)生的側(cè)板傾覆力矩是導(dǎo)致端面密封失效的關(guān)鍵因素。不銹鋼泵工作時，壓油腔的高壓油由過油孔引至側(cè)板外端面，作用在由耳型密封圈與補償力凹槽形成的封閉油腔內(nèi)，產(chǎn)生補償力，齒輪工作腔油液作用在側(cè)板內(nèi)端面形成反推力兩者的合力將側(cè)板壓向齒輪端面，保證在各種工作壓力下，側(cè)板能夠自動壓緊在齒輪端面。不銹鋼高粘度齒輪油泵采用軸向間隙自動補償結(jié)構(gòu)，端面密封失效的主要表現(xiàn)形式為浮動側(cè)板磨損嚴(yán)重，側(cè)板與齒輪端面間隙增大，齒輪泵容積效率下降。側(cè)板端面密封性能取決于以下兩點：1、浮動側(cè)板的壓緊比；2、浮動側(cè)板的傾授力矩。
　　通過對齒輪泵浮動側(cè)板磨損問題的分析，得出側(cè)板傾覆力矩是導(dǎo)致側(cè)板局部壓緊比超過材料許用值的關(guān)鍵因素，進而致使側(cè)板局部磨損嚴(yán)重。端面密封失效，為提高浮動側(cè)板端面密封性能，側(cè)板結(jié)構(gòu)應(yīng)關(guān)于進行非對稱設(shè)計，降低傾覆力矩。
　　三、O形圈的密封。O型圈具有良好的密封性，密封壓力在1.33×10-5Pa到100MPa范圍內(nèi)，因其具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、價格低廉、易于選配等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在各種動、靜密封場合。
　　1、O型圈的截徑的選擇原則。為了達到最好的密封效果，O型圈的截徑應(yīng)盡可能選大些。在動密封應(yīng)用場合中，考慮到尺寸公差因素，對同一內(nèi)徑，推薦選用較大的截徑。在靜密封應(yīng)用場合中，選用較大截徑比選用較小截徑更加安全可靠。
　　2、O型圈材料及硬度選擇原則。O型圈材料的硬度取決于工作壓力、間隙值和應(yīng)用場合（動、靜密封）以及密封零部件的表面加工質(zhì)量。對于不銹鋼高粘度齒輪油泵標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用場合，推薦材料硬度為邵爾A70，而在高壓（20MPa以上）或承受脈沖壓力工況時，則材料的硬度需相應(yīng)提高。
　　3、O型圈安裝后的初始壓縮量。O型圈在安裝溝槽中的初始壓縮量（預(yù)壓縮量）是至關(guān)重要的，根據(jù)不同的應(yīng)用場合，O型圈的初始壓縮量建議如下：靜密封：當(dāng)油液壓力在30MPa以下時，選（15～20）%；當(dāng)壓力在30～60MPa的范圍時，選（20～25）%；當(dāng)壓力在60～100MPa的范圍時，選（25～30）%。動密封：當(dāng)油液壓力在1MPa以下時，選（5～10）%；當(dāng)壓力在1～15MPa的范圍時，選（10～15）%；當(dāng)壓力在15～30MPa的范圍時，選（15～20）%。
　　4、拉伸和擠壓。O型圈安裝時允許有一定程度的拉伸和擠壓量，這種情況不會影響其密封效果。在用于徑向孔密封場合時，O型圈安裝時將會受到拉伸，推薦拉伸量：?。?～5）%。在徑向軸密封場合時，O型圈安裝時將會受到擠壓，推薦擠壓量：?。?～3）%。
　　5、安裝溝槽的填滿率。O型圈安裝溝槽常用的矩形面積應(yīng)大于O型圈截面積約為25%。這樣，當(dāng)O型圈與化學(xué)物質(zhì)接觸而引起體積增大及縮小時，安裝溝槽就有足夠的空間來適應(yīng)。同樣，介質(zhì)的壓力作用于O型圈表面，使之提高所需接觸壓力以達到較好的密封效果。
　　6、安裝溝槽的圓角。矩形安裝溝槽是常用的一種形式，其側(cè)面可加工成0°～5°的傾斜度，若采用擋圈，則側(cè)面必須是垂直的。
　　改進不銹鋼油泵的密封方法是防止泄漏、提高效率的有效措施，不斷提高不銹鋼高粘度齒輪油泵的密封性能與密封壽命，對提高不銹鋼高粘度齒輪油泵的生產(chǎn)率有著重要的意義。
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