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液壓泵和馬達傳動軸漏油的檢修
2018-08-29

液壓泵和液壓馬達的傳動軸在伸出殼體處設有油封,通常采用唇形密封圈。它由彈性體(由皮革、橡膠或聚四氟乙烯制)、金屬骨架和彈簧組成,內徑比軸徑略小,裝在軸上靠內側唇邊的過盈量抱緊軸表面。彈簧(也有省去的)置于彈性體內側唇邊的外緣,以增加唇邊與傳動軸間的接觸壓力,補償唇邊磨損。包在彈性體內的骨架用來增加彈性體的機械強度和剛性。


這種油封的漏泄量不超過每小時1滴,停機時應該不漏。但它適用的工作壓力通常不高,標準型產品不超過0.5MPa,耐壓型一般可達1~3MPa,有的品牌可達10MPa。軸或軸套與油封接觸處的粗糙度應該較小,安裝時接觸面應涂敷油液或油脂。


液壓泵和液壓馬達用久后傳動軸漏油是常見故障,原因通常是油封的彈性體磨損、老化(日本三菱重工推薦O形密封圈和油封的使用壽命是15000小時,最長30000小時),或是軸(或軸套)與油封接觸處磨損銹蝕。后者可以用焊補后磨削的方法修復,也可以更換軸套;油封和所有的O形圈則每次拆修后原則上都要換新。傳動軸使用日久漏油往往意味著泵或馬達的其他易損件(密封件、軸承等)使用壽命也快到了,部件的運動配合面的磨損可能也已嚴重,需要全面拆檢,而不應該“頭痛醫頭腳痛醫腳”,光換油封。


油封漏油還有一種可能是它承受的油壓過高。液壓泵或馬達傳動軸油封所承受的油壓就是其軸承所承受的油壓。軸承通??繌倪\動部件間隙漏過來的油潤滑和冷卻;某些功率較大、工作時間較長或環境溫度較高的柱塞泵,靠漏泄油冷卻軸承散熱量不夠,則需要輔泵供油輸入殼體的軸承沖洗油口供冷卻用。


柱塞式泵和馬達漏入殼體的油主要來自柱塞偶件和配油盤(軸)等處,與泵和馬達組裝在一起的閥件的泄油通常也進入殼體,殼體一般都設泄油管將這些油引回油箱。某些用于開式系統的型號(例如力士樂公司的A7FO、A7VO、A8VO型斜軸泵)其殼體與吸油口通,可以省去泄油管。若仿照液壓控制閥的說法,專設泄油管的可稱為外泄,省去泄油管的可稱為內泄。柱塞式泵和馬達殼體所允許的最高(絕對)油壓一般為0.2~0.5MPa, 最高不超過1MPa。轉速和殼體泄油壓力越低,則密封件壽命越長。


泵和馬達設計時,應根據泄入殼體的油的流量計算泄油管的通徑和流阻,通常泄油管上不應設濾器、冷卻器、閥件等,殼體油壓(表壓)一般不超過0.1 MPa。如果不發生缸體嚴重漏泄等情況,不太可能因殼體油壓過高導致油封漏油,但是有時也會有意外發生。


某輪的利勃海爾(Liebherr)克令吊的吊鉤、吊臂和回轉系統的主油泵都安裝在由同一臺電機驅動的齒輪箱上,一次廠修后發現齒輪箱里冒出大量液壓油。依次脫開液壓泵泄油管檢查,發現吊臂和回轉系統油泵殼體泄油量過大,來不及泄油導至殼體油壓過高油封損壞,液壓油漏入齒輪箱。拆泵檢查內部漏泄并不嚴重,可是裝復后故障依然如故。進一步分析檢查,查明進入泵殼的除了泵本身漏油外,還有其伺服變量機構和功率限制器的泄油,但量都不大。檢查發現每臺泵出口還裝有一套安全閥和補油閥組(由同一臺輔泵供油分別向三套閉式系統主油路補油),該閥組同時還有低壓選擇閥和背壓閥,讓低壓側主油路連續泄放部分熱油和補入涼油(稱為半閉式系統)。該吊機的吊鉤油泵的背壓閥有單獨回油箱的泄油管,而吊臂和回轉系統油泵的背壓閥泄油卻是通油泵殼體。這是因為吊鉤系統連續工作時間長,需要采用半閉式系統連續換油防油過熱;而吊臂和回轉系統連續工作時間短,無須采用半閉式系統,它們的背壓閥調定值比吊鉤系統高,應處于常閉狀態。這次廠修誤將吊鉤油泵的背壓閥的調定值調得太高,超過了吊臂和回轉系統背壓閥的調定值,導致后兩臺泵的背壓閥向泵殼泄油,使殼體油壓過高,油封失嚴。


齒輪式和葉片式的泵和馬達潤滑和冷卻軸承的油是從高壓腔經轉子端面間隙的漏油。這兩類泵一般都是用于開式系統的單向泵,漏入軸承處的油都有通道引至吸口(內泄)。馬達如果是專用于起重機構,則只有一側主油口承受高壓,另一側主油口只承受低壓,也可在馬達內設油道將漏至軸承處的油引入馬達低壓腔,可省去泄油管。例如用于起重機構的福島(FUKUSHIMA)公司的三作用低壓葉片馬達便是如此。


兩側主油口都可能承受高壓的葉片式馬達,常設外泄油管將漏到軸承處的油泄回油箱。IHI中高壓葉片馬達額定工作壓力較高(17.2MPa),雖設了泄油管,為減少轉子端面泄油量,避免軸承腔油壓過高,在轉子兩側的殼體4與轉子端面配合處加設了密封環17。曾經有過這種馬達傳動軸漏油只換了油封14,未拆檢修理端面密封環,結果依然漏油。         

            

也有的雙側可能承受高壓的葉片式馬達為省去泄油管,想了辦法實現內泄。例如某輪克令吊選用Norwinch公司的MH型雙作用葉片馬達,最大工作壓力5MPa。其軸承處不設泄油管,漏到軸承處的油經端面間隙漏回低壓腔,其軸承處的油壓可能達到排出油壓的一半,即最大2.5 Mpa左右。在軸承外側的傳動軸上設了兩道油封,內側的油封應該是高壓油封;而在兩側的端蓋6、25上有孔道將內側油封外的油通過兩面側蓋3上的各自4個油道25,分別通至葉片的4個工作油腔,側蓋3上每條油道入口處都設有一個單向閥24。這樣,兩道油封之間油可以經過單向閥漏入在圓周方向相差180°的一對處于低壓的工作油腔,而另一對處于高壓的工作油腔的油則被單向閥擋住過不來。這種設計若單向閥關閉不嚴,兩道油封之間的油壓會接近最高工作油壓,使傳動軸外端的油封損壞而漏油。