毕业设计cbgq3100型齿轮油泵设计及工艺分析Word文件下载.docx

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1.1研究背景及意义

CBGq系列齿轮油泵，是一种浮动侧板式高压齿轮油泵，具有高压力、排量大、寿命长、维修方便等特点，广泛应用于工程机械、推土机、起重机、叉车、压路机等工程机械液压系统。

因此它的需求量非常的大。

在我国齿轮油泵行业市场上，具有一定规模的从业企业有2300多家。

市场的离散度很高，尚处于自由竞争的分散状态。

整个泵业市场虽有一个相对较强的第一集团，但没有绝对的行业老大。

行业内各企业的竞争非常激烈，但市场份额越来越向几个优势企业集中。

从企业数量上看，股份制或股份合作制企业的比例最高，为55.2％。

从销售收入来看，股份制或股份合作制企业的销售额占我国泵业市场的近一半份额，

该类企业以民营企业居多，主要提供通用泵类产品并服务于中低端市场。

如果解决上述问题，不仅可以对使用客户有直接的好处，而且在节约资源，促进社会技术创新也有很大的意义。

近两年来，该类企业更在技术创新、产品改进、质量提高以及品牌建设上苦下功夫，正在经历从技术引进、消化吸收、技术改进到自主研发的转型过程。

今后几年，该类企业的潜力和实力将越来越大。

改革开放和中国的入世，全球各行业的一些跨国企业正在迅速占领中国市场。

在泵行业，许多世界齿轮油泵业巨头已经在中国迅速抢占我国市场，有的在我国建立了加工基地。

有的在我国设立代理形式的机构。

他们主要服务于我国的中高端市场，中国各行业的快速发展及其对泵类产品的巨大需求已使很多国外泵业企业将业务重心移向中国。

因此，今后几年我国齿轮油泵业高端市场的竞争将越发激烈。

1.2CBGq齿轮泵常见的问题

齿轮油泵适用于输送不含固体颗粒和纤维,无腐蚀性、温度不高于150℃、粘度为5～1500cst的润滑油或性质类似润滑油的其它液体。

齿轮油泵在燃油系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵。

齿轮油泵在输油系统中可用作传输、增压泵。

齿轮油泵在一切工业领域中，均可作润滑油泵用。

齿轮油泵试用各类在常温下有凝固性及高寒地区室外安装和工艺过程中要求保温的场合。

广泛应用于工程机械、推土机、起重机、叉车、压路机等工程机械液压系统。

CBGq系列齿轮油泵，是一种浮动侧板式高压齿轮油泵具有高压力、排量大、寿命长、维修方便等特点，为达到其要求在设计时注意达到理论排量100.63mL/r额定压力20Mpa最高25Mpa额定转度2250r/min最高2800r/min。

而且要在设计时达到维修方便、减小摩擦，增加泵的使用寿命。

在实际的加工生产中一方面达不到理论上的油压值，另一方面这种齿轮泵的维修相当的不方便，由于在高压长时间的工作，由于摩擦等问题引起故障，可维修性不高，造成资源的浪费，为了提升它的性能和合格率，在设计和加工的部分过程中加以改进，以提高它的使用寿命。

第二章齿轮泵的设计方案

2.1齿轮油泵的结构及其原理分析

泵主要由泵体、泵盖、齿轮、轴、轴承、及密封等部件构成。

泵体为铸铁件、铸钢件；

齿轮、轴采用特殊钢材，其表面硬度可达到HRC60以上，具有极强的耐磨性。

齿轮经热处理有较高的硬度和强度，泵内所有运转部件均利用其输送的介质润滑。

图2.1油泵原理图

当泵的主动齿轮按图示箭头方向旋转时，齿轮泵右侧（吸油腔）齿轮脱开啮合，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。

随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔。

这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程。

齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。

2.2结构方案改进

由于CBGq型齿轮油泵为工程机械、推土机、起重机、叉车、压路机等工程机械液压系统中提供动力装置，对其的性能及其使用寿命有较高的要求。

所以在设计过程中加入浮动侧板，并合理设计它的尺寸，减小泵在工作过程中的摩擦，并保持它的内部结构的平衡。

一、提高CBGq3100齿轮油泵压力的措施为齿轮端面自动补偿的方法，设计浮动侧板

二、齿轮端面间隙自动补偿原理：

图2.2补偿原理图

浮动侧板式补偿装置的工作原理是利用特制的通道把泵内压油腔的压力油引到浮动侧板外侧，作用在一定形状和大小的面积（用密封圈分隔构成）上，产生液压作用力，使侧板压向齿轮端面，这个液压力的大小必须保证浮动侧板始终紧贴齿轮端面，减小端面轴向间隙泄漏，达到提高工作压力的目的。

利用泵的出口压力油引到浮动侧板的背面,使之紧贴于齿轮的端面来补偿间隙。

起动时,浮动侧板靠密封圈来产生预紧力。

2.3密封的优化

在液压系统及其系统中，密封装置用来防止工作介质的泄漏及外界灰尘和异物的侵入。

其中起密封作用的元件，即密封件。

外漏会造成工作介质的浪费，污染机器和环境，甚至引起机械操作失灵及设备人身事故。

内漏会引起液压系统容积效率急剧下降，达不到所需要的工作压力，甚至不能进行工作。

侵入系统中的微小灰尘颗粒，会引起或加剧液压元件摩擦副的磨损，进一步导致泄漏。

机械密封的工作原理机械密封又称端面密封,是旋转轴用动密封.机械密封性能可靠,泄露量小,使用寿命长,功耗低.毋须经常维修,且能适应于生产过程自动化和高温,低温,高压,真空,高速以及各种强腐蚀性介质.含固体颗粒介质等苛刻工况的饿密封要求.机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对润动的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置.齿轮油泵对机械密封的要求,机械密封与软填料密封比较如下:

　优点有：

　1）密封可靠,在长期运转中密封状态很稳定,泄露量很小,其泄露约为软填料密封的1%，2）使用寿命长,在油,水介质中一般可达1--2年或更长.在化工介质中一般工作半年以上，3）擦功率消耗小,其摩擦功率仅为软填料密封的10%--50%，4）轴或轴套基本上不摩损，5）维修周期长.端面磨损后可自动补偿,一般情况下不需要经常性维修6）抗震性好,对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感，7）适用范围广,机械密封能用于高温,低温,高压,真空,不同旋转频率,以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封.

缺点有:

1）较复杂,对加工要求高，2）安装与更换比较麻烦,要求工人有一定的技术水平，3）发生偶然性事故时,处理较困难.

价高密封前的预备工作:

1）检查机械密封的型号.规格是否合设计图纸的要求,所以零件（非凡是密封面,辅助密封圈）有无损伤.变形.裂缝等现象,若有缺陷,必须更换或修复

2）检查机械密封各零件的配合尺寸,粗糙度,平行度是否符合设计要求

3）使用小弹簧机械密封时,应检查小弹簧的长短和刚性是否相同

4）检查主机的窜动量.摆动量和绕度是否符合技术要求,密封腔是否符合安装尺度,密封端盖与轴是否垂直,一般要求:

轴窜动量不大于±

0.5mm:

轴摆动量（旋转环密封圈处）不大于0.06mm:

轴最大绕度不大于0.05mm:

密封端盖与垫片接触平面对中心线的不垂直度答应差0.03~0.05mm

5）应保持清洁,非凡是旋转环和静止环密封面及辅助密封圈表面应无杂质.灰尘.不答应用不清洁的不檫拭密封面.

6）不答应用工具敲击密封元件.以防止密封件被损坏.

泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：

（l）轴套与轴间的密封；

（2）动环与轴套间的密封；

（3）动、静环间密封；

（4）对静环与静环座间的密封；

（5）密封端盖与泵体间的密封。

1.安装静试时泄漏

机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。

如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；

泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。

在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；

如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；

如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。

此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。

2.试运转时出现的泄漏。

泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。

因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。

引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；

（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；

（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；

（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；

（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；

（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。

上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。

由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效：

a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦；

b）介质的低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑；

c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。

由于腐蚀而引起的机械密封失效：

a）密封面点蚀，甚至穿透。

b）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；

c）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。

由于高温效应而产生的机械密封失效：

a）热裂是高温油泵，如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象。

在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，都会导致环面出现径向裂纹；

b）石墨炭化是使用碳—石墨环时密封失效的主要原因之一。

由于在使用中，如果石墨环一旦超过许用温度（一般在-105～250℃）时，其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有粘结剂时，会发泡软化，使密封面泄漏增加，密封失效；

c）辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失弹。

现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性差。

而且易脆裂，安装时容易损坏。

由于密封端面的磨损而造成的密封失效：

a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压）过大等,都会缩短机械密封的使用寿命。

对常用的材料，按耐磨性排列的次序为：

碳化硅—碳石墨、硬质合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、喷涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速钢——碳石墨、堆焊硬质合金——碳石墨。

b）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因。

固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。

密封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。

c）机械密封的平衡程度β也影响着密封的磨损。

一般情况下，平衡程度β=75%左右最适宜。

β<

75%，磨损量虽然降低，但泄漏增加，密封面打开的可能性增大。

对于高负荷（高PV值）的机械密封，由于端面摩擦热较大，β一般取65%～70%为宜，对低沸点的烃类介质