Ремонт масляных шестеренчатых насосов

Ремонт гидравлических шестеренчатых насосов

Это руководство рассматривает базовую информацию, необходимую для сборки и разборки шестерёнчатого насоса и причины неисправностей, далее использованы фото, чтобы наглядно показать примеры оценки относительно дальнейшего использования частей.

Различные гидравлические устройства используются во многих секциях конструирования механизмов, и давление, которое используется для них, становится выше и выше. Гидравлический насос является очень важным устройством, которое должно обеспечивать подачу масла с необходимым давлением к гидравлическим устройствам с указанной скоростью.

Надеемся, что это Руководство будет эффективно использовано людьми, которые производят поиск неисправностей и ремонт гидравлических насосов, и мы надеемся, что стоимость ремонта может быть уменьшена путем своевременного нахождения правильных причин повреждений, замещения должным образом частей изделия, и проведения измерений для их предотвращения.

эта публикация предназначена только для руководства и этим KOMATSU LTD. категорически запрещает и исключает любую репрезентацию, гарантию или подразумеваемую гарантию для повторного использования шестерёнчатых насосов

ПРИЗНАКИ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ДИАГНОСТИКА ДЛЯ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Гидравлический насос является сердцем гидравлических устройств. Он получает механическую энергию из мотора и конвертирует ее в энергию давления, которая необходима для управления гидравлическими цилиндрами через клапан управления. Если части гидравлического насоса изношены, потерты, избиты или заедают, это приведет к другим затруднениям на рабочем месте. По этой причине части насоса должны тщательно оцениваться на возможность повторного использования.

Одним из важных критериев определения возможности безопасного использования является, безусловно, степень повреждения. Однако рассматриваться должно расположение повреждения и риск, который он несет для машины в целом. Для проведения правильной оценки, машина должна регулярно обеспечиваться запланированным ремонтом, старательно должны быть рассмотрены условия работы для обнаружения причины ошибок, и механик должен обладать необходимым опытом для сопоставления настоящих признаков и фотографий, приведенных в данной инструкции.

Контрольные точки для диагностики повторного использования частей

Вымойте и протрите детали перед обследованием для правильной оценки, потом обследуйте их, обращая внимание на следующие контрольные точки.

Картер (для низкого давления)

Вкладыш (насосы PAL и CAL)

Боковая пластина (насос SAL)

Часть	Контрольная точка
• Истирание, износ и образование задиров на внутренней стороне • Ржавчина, отметины после ударов и трещины по обеим сторонам граней
• Ржавчина, истирание, износ и образование задиров на контактной поверхности
• Ржавчина, истирание, износ и образование задиров на контактных граней
• Повреждения и точечная коррозия на поверхности зубцов • Трещины, износ и истирание зубцов • Износ и заедание вала
• Трещины и разломы поверхностей при контакте с зубчатыми передачами • Износ, истирание, образование задиров на поверхности
• Износ и истирание скользящих поверхностей

Стандарты для определения отказа

Класс	Степень неисправности
Повторное использование	Функционирование механизма не затрагивается повреждением, также нет никаких неисправностей, связанных с повреждением
Повторное использование после восстановления	Функционирование механизма не затрагивается повреждением, однако если повреждение не устранено, то оно может стать причиной серьезных неисправностей
Повторное использование невозможно	Механизм не функционирует должным образом. Если механизм продолжает использоваться без удаления повреждения, то может произойти серьезный сбой

Название части		Тип неисправности		Степень неисправности
				Повторное использование	Использование после восстановления	Не использовать повторно
Коробка передач		1	• Истирание и износ внутренней стенки, которая контактирует с вершинами зубцов	• Износ (может быть прочувствован ногтем. Максимум 0.2 мм)	• Разница уровней более 0.2 мм
		2	• Следы ударов и трещины на боковых поверхностях (механизмы для высокого давления масла)	• Легкие царапины	• Заметные следы ударов и давления (если контактная поверхность кольца имеет вмятины более 0.03 мм, масло будет выливаться наружу)
Кронштейн и корпус		1	• Царапины и износ поверхностей, которое контактируют с боковой поверхностью передач *части только для низкого давления	• Легкие царапины	• Легкая шероховатость и износ поверхности	• Серьезная шероховатость поверхность • Износ • Заедание
Зубчатая передача		1	• Царапины, износ и задирание боковых поверхностей передач	• Царапины, которые не могут быть почувствованы ногтем пальца (максимум 0.01 мм)	• Достаточно большие царапины, которые могут быть почувствованы ногтем (более 0.01 мм) • Износ боковых поверхностей передачи, которые не могут быть почувствованы пальцем, однако износ на ножке зуба более 0.01 мм
		2	• Ось • Части с рабочим контактом • Контактные поверхности масляного уплотнения	• Легкие царапины	• Трещины, которые чувствуются ногтем вашего пальца
		3	• Ось • Шлиц	• Небольшой износ (максимум 0.2 мм)	• Большой износ • Неравномерный контакт и износ (более 0.2 мм)
Подшипник	игольчатый	1	• Трещины и расслоение • Затрудненное вращение и трение	• Нет трещин и расслоения • Гладкое вращение
	скольжения	1	• Износ, заедание и образование задиров	• Небольшой износ (поверочная плита (белого цвета) осталась) • Только некоторые насосы SAL и PAL	• Большой износ (поверочной плиты (белого цвета) не осталось)
Вкладыш		1	• Износ, трещины и расслоение поверхностей, которые контактируют с зубчатыми передачами	• Небольшие царапины и износ	• Трещины могут быть почувствованы вашим пальцем (восстановление возможно, однако квадратура должна быть в пределах 0.01 мм)	• Большой износ • Глубокие царапины • Трещины и изменение цвета
Боковая пластина		1	• Износ поверхности скольжения • Царапины и отслаивание • Изменение цвета • Небольшой износ	• Небольшой износ	• Сильный износ (свинец+белая жесть стёрты) • Глубокие трещины (которые чувсвуются ногтем) • Изменение цвета и трещины
Фланец насоса		• Следы ударов на поверхностях, которые контактируют с уплотнительным кольцом	• Нет щелей • Вмятины меньше 0.01 мм	• Следы ударов меньше 1 мм • Возможен ремонт при условии возможности параллельной заточки	• Следы удара более 1 мм

ПРИМЕРЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Коробка передач

Коробка передач (для высокого давления)

• Частицы в гидравлическом масле

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Сильный износ внутренней поверхности, обусловленный контактами зубцов коробки передач

Повторное использование невозможно

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Выдавленные отпечатки на боковых поверхностях

• Захваченный герметик или признаки удара, причиненного внешним объектом

Кронштейны и корпуса (для низкого давления)

• Незначительные трещины на контактной поверхности кронштейна

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование после восстановления (после удаления дефектов притиркой)

• Незначительные трещины на контактной поверхности устройства

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Кронштейн и шестерня заедают

• Частицы в гидравлическом масле

• Незначительные трещины на контактной поверхности передачи

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Царапины на боковых поверхностях передачи

• Парциальное повышение температуры, обусловленное плохим контактом из-за износа, причиненного частицами в гидравлическом масле

• Царапины на боковых поверхностях передачи

• Частицы в гидравлическом масле

• Небольшие царапины на боковых поверхностях передачи

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Износ и изменение цвета

• Парциальное повышение температуры, обусловленное плохим контактом из-за износа, причиненного частицами в гидравлическом масле

Зубчатые передачи (вал)

• Небольшие царапины опорных поверхностей

• Частицы в гидравлическом масле

• Небольшой износ контактных поверхностей уплотнения для масла

• Небольшой износ контактной опорной поверхности

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Небольшие царапины и износ опорной поверхности

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Небольшие царапины и износ контактной опорной поверхности

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Небольшие царапины и износ контактной опорной поверхности

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Царапины на контактной опорной поверхности

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Износ и изменение цвета контактной опорной поверхности

• Парциальное повышение температуры, обусловленное плохим контактом из-за износа, причиненного частицами в гидравлическом масле

Шлицевые соединения

Повторное использование невозможно (износ более 0.2 мм)

• Нормальный износ (причинен недостаточной смазкой шлица)

Игольчатые подшипники

• Небольшие полосы на иголках подшипника

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Попадание посторонней примеси внутрь

Повторное использование невозможно

• Парциальное повышение температуры, обусловленное плохим контактом (износ подшипника, вкладыша и т. д.)

Подшипники скольжения

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Износ и изменение цвета

• Частицы в гидравлическом масле

Втулки

• Небольшой износ и царапины

• Износ ………………… Нормальный износ
• Царапины …………… Частицы в гидравлическом масле

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование (для низкого давления)

Повторное использование только после восстановления

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Трещины, изменение цвета, глубокие царапины

• Парциальное повышение температуры, обусловленное плохим контактом из-за износа, причиненного частицами в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Трещины, изменение цвета, глубокие царапины

• Парциальное повышение температуры, обусловленное плохим контактом из-за износа, причиненного частицами в гидравлическом масле

Боковые пластины

Повторное использование невозможно

• Износ (левая верхняя сторона) и царапины (правая)

• Частицы в гидравлическом масле

Повторное использование невозможно

• Износ (правая верхняя сторона) и царапины (центр)

• Частицы в гидравлическом масле

Кронштейн кожуха насоса

Повторное использование только после восстановления (только если возможно параллельное шлифование в пределах 1 мм)

• Следы удара на контактной поверхности уплотнительного кольца

СТРУКТУРА И НАЗНАЧЕНИЕ

Функции

Гидравлический насос получает механическую энергию из мотора и конвертирует ее в гидроэнергию.

Гидроэнергия классифицируется на энергию скорости, энергию давления и потенциальную энергию, и среди них энергия давления используется в гидравлических устройствах. Гидравлический насос передает энергию с помощью статического давления жидкости. Т. к. передача насоса определяется скоростью движения объема, заключенного в фиксированных стенках, может быть получено высокое давление, и передача не изменяется значительно при изменении нагрузки. Поэтому насос генерирует поток масла, но не генерирует давление само по себе. Давление вызвано сопротивлением (нагрузкой), которая является помехой потоку масла, то есть, если нет сопротивления, не производится давления.

Механизм для передачи масла

Всасывание происходит через отверстие всасывания (рис а), потом ограждается между внешней стороной и шестерней, перемещается по мере вращения шестерни (рис b), и поставляется к нагнетательной стороне (рис с).

Внутренняя утечка масла

Т. к. две шестерни входят в сцепление, масло на нагнетательной стороне не будет попадать на сторону всасывания (кроме небольшого количества масла между фаской при вершине зуба и дном впадин). Т. к. шестерня производит продолжительную передачу масла, масло выходит из нагнетательной стороны и нагнетание увеличивается при увеличении скорости движения шестерни. Количество масла, нагнетаемого при каждом обороте шестерен, приблизительно пропорционально выражению (высота зубца)2×(ширина зубчатого венца)×(количество зубцов).

Силы, которые прилагаются к шестерням

Если существует просвет, масло протекает со стороны нагнетания к стороне с меньшим давлением. Т. к. щели проделаны между шестернями и корпусом, также между шестернями и боковыми пластинами, масло протекает через щели и смазывает части механизма. Этот режим показан на рисунке справа. Таким образом, масло продолжительное время протекает из нагнетательной стороны, где давление выше, к стороне всасывания, и передача масла уменьшается на количество этой утечки. Если щели увеличены из-за износа или увеличения вязкости масла после повышения температуры, или если используется масло с низкой вязкостью, утечка будет далее увеличиваться, и коэффициент подачи будет соответственно уменьшаться

Типы насосов Komatsu Standard

Шестерёнчатые насосы применяются для работы гидравлического оборудования и устройствах рулевого управления и разделены на 5 типов (на основании максимального возможного длительного давления), и насосы каждого типа разделены на по пределам коэффициента подачи.

Давление масла, которое прилагается к краям шестеренок по направлению к их центру. Это давление является самым высоким на нагнетательной стороне и постепенно уменьшается вдоль краев шестеренок по направлению к стороне всасывания. Этот режим давления показан на рисунке справа. Вдобавок к давлению, указанному выше, каждая из сцепленных шестеренок получает давление от других. Шестерни выдавливаются в сторону всасывания этими силами, и они поддерживаются с помощью опоры. В результате, зазоры между вершинами зубцов и картером уменьшаются, и в некоторых типах насосов они контактируют. Таким образом, если давление нагнетания слишком высоко, и если большая сила приложена к шестерням и опорам, долговечность опоры уменьшится, и зубцы шестеренок будут протирать картер насоса. Давление нагнетания должно контролироваться, поэтому оно не должно слишком увеличиваться.

30 килограмм-сил/см2	Также называется “FAL/FAR”. В основном, используются в передаточных механизмах
125 килограмм-сил/см2	Также называется “GAL/GAR”. Фиксированный тип боковой пластины: используется для рабочего оборудования. Недавно для этой цели использовался PAL/PAR
140 килограмм-сил/см2	Также называется “PAL/PAR”. Сбалансированный тип боковой пластины: используется для рабочего оборудования.
175 килограмм-сил/см2	Также называется “KAL/PAR”. Сбалансированный тип боковой пластины: схож с PAL/PAR, который используется для рабочего оборудования.
210 килограмм-сил/см2	Также называется “SAL/SAR”. Сбалансированная и съемная боковая пластина: используется для рабочего оборудования.

Структура стандартных насосов Komatsu

Насос на 30 килограмм-сил/см2 (насос FAL/FAR)

Насос состоит из кронштейна (4), в его составе – игольчатые подшипники (3), корпуса (7) и коробки передач (5); ведущая (6) и ведомая (10) шестерня находятся в сцеплении в этой сборке. Кронштейн, корпус и коробка передач установлены с помощью двух болтов расширителя (8) и закреплены с помощью шести болтов (9). Вдобавок, на передней и задней поверхностях коробки передач применены уплотнительные прокладки.

Этот насос имеет фиксированный тип боковой пластины, которая тоже используется как боковая пластина. Вследствие этого, расстояние между ножками зуба и подшипниками опоры небольшое, поэтому масло может легко проникать через ножки зуба и коробку. Масло, которое просачивается, протекает через подшипники в сторону всасывания, как это показано стрелками на рисунке. Масло, которое протекает в сторону покрышки RH не возвращается напрямую к стороне всасывания, однако протекает рядом с центрами передач в левую сторону на сторону всасывания.

Насос на 125 килограмм-сил/см2 (насос GAL/GAR)

Т.к. боковая пластина используется как кожух для боковой части корпуса и из-за того, что корпус и покрышка закреплены вместе, разница в толщине корпуса и шестерен является зазором между боковой пластиной и шестернями, и этот зазор не может быть отрегулирован. Из-за того, что существуют колебания в толщине корпуса и шестерен, а также небольшое радиальное биение подшипников, зазор не может быть уменьшен до такой степени, чтобы предотвратить контакт боковой пластины и шестерен. Этот зазор составляет около 1/100 мм с каждой стороны небольшого насоса, и около 4/100 мм с каждой стороны большого по величине насоса, и происходит вытекание масла через этот зазор.

Производится спекание свинцовой бронзы на поверхности боковой пластины, которая контактирует с шестернями для предотвращения износа и образования царапин, но утечка масла увеличивается, если после долгого использования увеличивается зазор между боковой пластиной и шестернями. Т. к. корпус сделан из чугуна, он может царапаться, если вершины зубцов надавливают на него.

По этой причине, на стороне всасывания зазор между вершинами зубцов и корпусом установлен большим, чем в нагнетательной стороне, для того, чтобы вершины зубцов не контактировали с корпусом, когда шестерни выдавливаются в направлении стороны всасывания. Например, этот зазор на стороне нагнетания собранного небольшого насоса около 3/100 мм, в большом насосе – 5/100 мм, однако на другой стороне – в 3 раза больше.

Протекание масла через щель между шестернями и боковой пластиной проходит вдоль валов, к задней стороне боковой пластины, потом через прорези на боковой пластине к стороне всасывания. Это масло смазывает валы на задней стороне боковой пластины.

Насос на 140 килограмм-сил/см2 (насос PAL/PAR)

Вкладыши, которые используются как боковые пластины, подходят к корпусу и могут перемещаться по направлению оси шестерен. Т. к. задняя сторона вкладышей объединена с нагнетательной стороной с помощью небольшого отверстия, вкладыши прижаты давлением нагнетания, которое действует на боковые поверхности шестерен. Вдобавок, из-за того, что вкладыши постоянно зажаты действием давления масла на шестерни, щель между ними не увеличивается, даже если вкладыши изношены после долгого использования, и поэтому протекание масла не увеличивается.

Т.к. корпус сделан из сплава алюминия, он не будет сильно поцарапан кончиками зубцов, и подшипники могут быть выверены с корпусом благодаря их структуре. Следовательно, будет минимизирована щель между корпусом и кончиками зубцов. Будучи отличным от насоса 125 килограмм-сил/см2, щель между шестернями и корпусом также различна. Данная щель на каждой стороне насоса малого размера около 3/100 мм, и на насосе большого размера – около 8/100 мм. По этой причине, если давление нагнетания повысилось и шестерни прижаты к стороне всасывания, кончики зубцов будут немного касаться корпуса. Также есть закрытые рельефные канавки на нагнетательной стороне и стороне всасывания. Когда щель увеличивается, масло высасывается через паз со стороны всасывания для предотвращения вакуума.

Втулки прижаты с их обратной стороны (back side) давлением масла в сторону шестерен, также прижаты со стороны шестерен давлением масла посреди зубцов и между втулками и шестернями. Когда давление на нагнетательной стороне становится выше, чем на стороне всасывания, давление на обратной стороне втулок настраивается, чтобы оно было выше на стороне нагнетания, чем на стороне всасывания для предотвращения неравномерного износа и падения втулок. Для этой цели площадь обратной стороны втулок, которая получает давление, разделена П-образным кольцом, установленным на диск, как показано на рисунке, поэтому площадь на стороне нагнетания будет большей, чем на стороне всасывания.

Если насос вращается на высокой скорости, давление на стороне всасывания будет ниже, и распределение давления по периферии шестерен изменится, как показано на рисунке. Таким образом, при изменении скорости распределение давления изменится, и сила давления на стороне шестерён также изменится. Если силы давления на шестерни и в обратную сторону не сбалансированы, то втулка может односторонне изнашиваться или сорваться. В данном насосе давление нагнетания передается через давление разгрузочного паза, как показано на рисунке, поэтому распределение давления не изменится значительно.

Штифт на монтажной поверхности втулок установлен, как показано на рисунке, поэтому штифты должным образом войдут в корпус.

Насос на 175 килограмм-сил/см2 (насос КAL/КAR)

Данный насос имеет сбалансированную боковую пластину, схожую с пластиной насоса на 140 килограмм-сил/см2 (насос PAL/PAR). Однако игольчатые подшипники насоса на 140 килограмм-сил/см2 изменены на подшипники скольжения.

Насос на 210 килограмм-сил/см2 (насос SAL/SAR)

Данный насос разработан на основании серии насосов, которые получили широкое одобрение пользователей. Этот насос представляет компактность, меньшее количество частей, и более высокое давление 210 килограмм-сил/см2. Кронштейн и покрышки изготовлены с помощью кокильной отливки алюминия, а подшипники скольжения запрессованы. Движущаяся сторона боковой пластины сделана из специального сплава меди, и ее поверхность обработана для монтажа. Данный насос является гидробалансированным, имеет очень малую потерю крутящего момента и высокую стойкость к износу. Т. к. фланцы и шлицевые соединения данного насоса основаны на SAE, он имеет более высокую степень взаимозаменяемости с насосами других компаний.

ПОВРЕЖДЕНИЯ И ИХ ПРИЧИНЫ

Как уже было сказано, около 70% проблем с гидравлическими устройствами вызваны выбранным гидравлическим маслом и качеством обслуживающих работ. Следовательно, необходимо тщательно подбирать и контролировать гидравлическое масло для предупреждения проблем и эффективного управления машиной.

Гидравлическое масло является веществом, передающим давление. Оно также работает как смазывающее масло и средство для охлаждения трущихся поверхностей. Из-за того, что грязь и вода могут становиться примесями, уровень загрязнения внешними частицами, наличие воды, вязкость и общая кислотность (щелочность) должны контролироваться. Частицы и вода – особенно частые причины поражения данных устройств.

Уровень загрязнения внешними частицами

Твердые частицы (загрязняющие вещества), такие как порошок металла, который изнашивается, и песчаная грязь причиняют износ и царапание скользящих поверхностей и способствуют окислению масла. В основном, уровень загрязнения выражается в шкале NAS и стандартом контроля является Класс 10 (Class 10) или лучше. Масло, ниже 12 класса должно быть заменено. Масло 11-12 класса может быть несколько раз использовано повторно после очистки.

Вода в гидравлическом масле приводит к недостаточной смазке, и это является причиной износа, царапин и коррозии частей. Стандартом содержания воды является 0.2%. Если в масле содержится больше воды, то замените или очистите масло.

Если в масле есть примесь кислорода, будут появляться пузырьки и давление будет увеличиваться в областях, где пузырьки будут лопаться, что будет приводить к шуму и вибрации. Периферийные области отверстия нагнетания будут повреждены эрозией.

Если температура масла выше, чем в температурных требованиях, вязкость масла будет уменьшаться, и это будет приводить к появлению пузырьков. Уменьшение вязкости ведет к уменьшению доставки масла и недостаточной смазке, и в результате – к износу и царапанию частей и повреждению масляного уплотнения. Вдобавок, гидравлическое масло будет быстро окисляться. Пузырьки уменьшат коэффициент передачи и станут причиной кавитации.

Если аномальное давление вызвано неисправной работой основного пропускного клапана, или если машина работает с гидравлическим давлением, выше указанного в технических условиях, уплотнительные кольца будут выступать, и внутренняя сторона корпуса, с которой контактируют кончики зубцов, пострадают от излишнего давления.

Схема причин повреждения и их признаков

ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Для предупреждения поломок механизма до того, как они произойдут и поддержки 100%-ной функциональности машины, необходимо быть постоянно осведомленным о её состоянии. Такие проблемы, как аномальное давление, перепады давления масла, аномальный шум, сильная вибрация и высокая температура масла часто происходит в гидравлическом насосе, также множество проблем связано с попаданием грязи в гидравлическое масло. Другими словами, большинства проблем можно избежать, если работа по обслуживанию, описанная в руководствах по эксплуатации и обслуживанию проводится постоянно. Вдобавок, вы должны строго придерживаться следующих двух правил:

1. Всегда используйте масляные фильтры Komatsu genuine и указанное масло, и заменяйте масло в указанные интервалы.
2. Всегда добавляйте масло до указанного уровня.

Предотвращение повторного появления

Если гидравлический насос ламается, найдите причину повреждения и проведите полные ответныемеры. Промывайте гидравлические устройства и трубы для избежания повторения некоторых повреждений.

При сборке гидравлического насоса (2-х или 3-х каскадных), позаботьтесь, чтобы не собиралось масла или внешних частиц в соединительных секциях.

* Если происходит накопление масла в данных секциях, оно будет просачиваться при повышении температуры, и это может быть ошибочно принято за утечку масла.

Источник