Капитальный ремонт шестеренного насоса

Особенности ремонта шестеренчатых гидравлических насосов

Содержание

Назначение шестеренчатых гидравлических насосов

Насос, присоединенный к электродвигателю через упругую муфту называется насосным агрегатом. Наиболее широко известны Шестеренчатые насосы наружного зацепления типа Г11 и насосные агрегаты БГ11.

Шестеренчатые насосы типа Г11-22. 25 и насосные агрегаты типа БГ11-22. 25 предназначены для нагнетания под номинальным давлением 2,5 МПа постоянного по величине и направлению потока минерального масла с кинематической вязкостью от 17 до 400 мм 2 /с при температуре масла 10. 55С о .

Шестеренчатые насосы наружного зацепления широко применяются в смазочных системах станков, в гидроприводах мобильных машин.

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов:

Шестеренчатые насосы отличаются простотой изготовления и эксплуатации, малыми габаритными размерами и массой, практически равномерной подачей.

Преимущества шестеренчатых насосов с внешним зацеплением:

• Относительно высокое давление на выходе при небольшом весе
• Простая конструкция — низкая цена
• Широкий диапазон частот вращения
• Широкий диапазон температур и вязкости масла

Недостатки шестеренчатых насосов:

Недостатком шестеренчатых насосов является высокая чувствительность к увеличению зазоров между шестернями и корпусом и значительное понижение объемного КПД при повышении температуры рабочей жидкости. В типовых шестеренчатых насосах увеличение торцового зазора на 0,1 мм вызывает понижение объемного КПД на 20%. Шестеренчатые насосы, рассчитанные на высокое давление рабочей жидкости, для повышения объемного КПД снабжены устройствами автоматической компенсации торцового зазора между шестернями и крышками, а также разгрузки подшипников шестерен, работающих в тяжелых условиях из-за значительного радиального давления. Для увеличения подачи в некоторых конструкциях шестеренчатых насосов с одной ведущей шестерней устанавливают несколько ведомых.

Общий вид и конструкция шестеренного гидравлического насоса

Общий вид и конструкция шестеренного гидравлического насоса

Общий вид шестеренного агрегата БГ11

Конструкция шестеренного гидравлического насоса

Рабочими органами шестеренного насоса являются находящиеся в зацеплении шестерни, установленные в цилиндрических расточках корпуса.

Схема действия двухшестеренного насоса с шестернями внешнего зацепления показана на рисунке. При вращении ведущей шестерни по часовой стрелке в месте выхода зубьев шестерен из зацепления вследствие освобождения впадин между зубьями образуется разрежение. Происходит всасывание жидкости через канал в полость всасывания. Заключенная во впадинах шестерен жидкость переносится в полость нагнетания, где она вытесняется из впадин, при входе зубьев в зацепление, в канал.

Подачу (л/мин) шестеренчатых насосов можно определить по формуле:

Q = 7. 10 -6 m 2 z b n ₀

• т — модуль зубчатых колес, мм;
• z — число зубьев ведущей шестерни;
• b — ширина шестерни, мм;
• n — частота вращения ведущей шестерни, об/мин;
• η₀ — объемный КПД гидронасоса

Основные параметры шестеренчатых насосов и агрегатов типа Г11

• Рабочий объем насоса, см 3 — 11,2..100,0
• Номинальная подача, л/мин — 12..133,0
• Коэффициент подачи, %, — не менее 74..92
• КПД насоса, %, не менее — 54..77
• Давление на выходе, МПа номинальное — 2,5
• Давление на выходе, МПа максимальное — 3,0
• Давление на входе, МПа номинальное не более — 0,02
• Частота вращения входного вала, об/мин номинальная — 24,0 (1450)
• Частота вращения входного вала, минимальная — 10,0 (600)
• Частота вращения входного вала, максимальная — 30,0 (1800)
• Мощность при номинальном давлении, кВт — 0,9..7,1
• Номинальная мощность приводного двигателя, кВт — 1,1..7,5
• Масса насосов, кг — 6,0..16,0
• Масса агрегатов с двигателем серии КИР, кг — 25,0..113,0

Ремонт шестеренчатых гидравлических насосов

После длительной эксплуатации шестеренного гидравлического насоса вследствии появления дефектов в деталях шестеренчатых насосов может происходить падение давления и производительности.

В насосе обнаруживается износ шестерен, валиков (осей шестерен), втулок и корпуса с крышкой. На торцах шестерен и втулок образуются кольцевые задиры, поверхность их становится волнистой.

Вследствие износа подшипников и прогиба валиков в напорной полости возникает местный износ отверстий корпуса со стороны всасывающей полости и износ шестерен по окружности выступов. Следствием работы шестеренного гидравлического насоса на загрязненной жидкости незначительный износ расточки корпуса может, быть и со стороны напорной полости.

Основным каналом утечек жидкости в шестеренном насосе являются торцовые зазоры между зубчатыми колесами и втулками (75—80% суммарных утечек в насосе). Это объясняется тем, что рабочий объем ограничивается узкими поясками, имеющими относительно большую протяженность.

При ремонте шестеренного насоса без грубых повреждений расточенного отверстия корпуса восстанавливать изношенную поверхность расточки не следует, так как необходимый радиальный зазор после замены изношенных шестерен и опорных элементов практически восстанавливается.

Износ торцов зубчатых колес устраняют шлифованием при обеспечении неперпендикулярности торцовых поверхностей осям колес не более 0,01 мм на длине 100 мм. Зубчатые колеса с изношенным профилем зубьев заменяют новыми.

К новым зубчатым колесам предъявляют следующие технические требования:

1. соосность посадочного отверстия с наружным диаметром зубчатого колеса должна быть до 0,01 мм;
2. соосность наружной и делительной окружностей до 0,02 мм;
3. колебание размеров зубчатых колес по ширине не более 0,01 мм;
4. конусность и овальность по наружной поверхности не более 0,02 мм.

Твердость рабочих поверхностей после термической обработки и шероховатость указаны в табл. 3. Степень точности изготовления колес 6—6—7Х.

Чистовое обтачивание и растачивание отверстия, а также подрезку торцов производят с одного установа заготовки, обеспечивая необходимую перпендикулярность торца оси посадочного отверстия, принимаемого за установочную базу при нарезании зубьев. После термической обработки зубья шлифуют. Припуск под предварительное шлифование должен быть 0,25—0,5 мм, под окончательное 0,08—0,15 мм. Для особо точных насосов колеса доводят чугунными зубчатыми притирами с тонким абразивом (зернистость 200—250) в среде минерального масла. Припуск на доводку равен 0,05— 0,1 мм.

Изношенные валики заменяют новыми. Изношенные торцы опорных втулок шлифуют. После шлифования необходимо восстановить канавки для прохода масла, запираемого во впадинах колес насоса при его работе. Для обеспечения нормальной работы колес опорные втулки шлифуют попарно. Параллельность торцов должна быть обеспечена до 0,01 мм, биение наружной цилиндрической поверхности относительно оси отверстия — не более 0,01 мм, неперпендикулярность торцов оси — не более 0,01 мм.

При замене зубчатых колес или опорных втулок шлифованием одного из торцов корпуса или втулок необходимо обеспечить ширину корпуса на 0,06—0,08 мм больше общего размера по ширине зубчатого колеса с опорными втулками.

При ремонте насоса в случае заметного износа торцового уплотнения или повреждений контактирующих поверхностей торец втулки уплотнения и крышки корпуса шлифуют. Неперпендикулярность торца втулки оси должна быть не более 0,01 мм.

Перед сборкой все детали насоса должны быть промыты в керосине и смазаны тонким слоем минерального масла. Во избежание перекоса и зажима валиков винты крепления крышек необходимо завертывать, попеременно увеличивая силу затяжки и проверяя легкость вращения приводного вала насоса.

Источник

Ремонт шестеренчатых насосов

На потерю производительности, развиваемой шестеренчатым насосом при определенных давлениях, особенно большое влияние оказывает увеличение торцовых зазоров между шестернями 1 и 4 и опорными втулками 3 (рис. 52). Утечки через торцевые зазоры примерно в 3 раза больше, чем через радиальные зазоры при равном значении этих зазоров, так как при вращении шестерен создается сопротивление течению масла по радиальным зазорам между выступами зубьев и расточенным отверстием в корпусе; кроме того, путь движения масла по радиальным зазорам из полости нагнетания в полость всасывания значительно больше, чем по торцовым зазорам. В то же время вращение шестерен содействует утечке масла через торцовые зазоры по ходу их вращения.

Таким образом, увеличение торцовых зазоров является основной причиной уменьшения производительности и снижения давления масла насосов.

Износ деталей

При разборке насоса после длительной его эксплуатации обычно обнаруживается износ корпуса 5 в зоне шестерен 1 и 4 по всей поверхности валиков 2 и 8 и опорных втулок 3. Фланцы насоса 9 и 10 износу практически не подвергаются. Особенно сильно изнашиваются соприкасающиеся торцы шестерен и опорных втулок, на поверхностях которых образуются кольцевые задиры, волнистость и др.

Рис. 52. Шестеренчатый насос

Капитальный ремонт насоса, связанный с реставрацией корпуса и заменой шестерен, целесообразно производить только в хорошо организованных ремонтных хозяйствах. Однако и в этом случае при ремонте обычно не восстанавливают изношенную внутреннюю поверхность корпуса, так как радиальный зазор со стороны нагнетательного отверстия после замены изношенных шестерен и подшипников почти равен зазору у нового насоса, а увеличенный из-за насоса зазор со стороны всасывающего отверстия не будет оказывать существенного влияния на нормальную работу насоса.

Ремонт шестерен насоса зависит от характера их износа. Износ торцов зубьев устраняют шлифованием при соблюдении параллельности плоскостей торцов и их перпендикулярности к оси зубчатого колеса в пределах 0,015 мм. Шестерни с изношенным профилем зубьев заменяют новыми.

Обычно шестерни изготовляют из стали 45 или из стали 40Х с закалкой при нагреве токами высокой частоты. Вновь изготовленные или реставрированные шестерни должны удовлетворять следующим техническим условиям: торцевое биение шестерни — не более 0,01 мм; непараллельность торцов — не более 0,015 мм; биение наружной поверхности относительно отверстия — 0,015-0,02 мм; конусность и овальность по наружной поверхности — не более 0,02 мм.

Изношенные в посадочных местах подшипников валики шестерен заменяют новыми, реже восстанавливают. Валики изготовляют из стали 20Х, цементируют на глубину до 1,2 мм и закаливают до твердости HRС 60-62. Шейки валиков, которые являются поверхностями качения игл, тщательно шлифуют и доводят до шероховатости Rа = 0,10 мкм.

Опорные валики игольчатых подшипников восстанавливают или заменяют новыми. При восстановлении опорных втулок их изношенные торцы шлифуют для устранения следов износа. После шлифования торцов необходимо восстановить канавки для прохода масла между зубьями. Отверстия опорных втулок расшлифовывают до диаметра, необходимого для установки ближайшего по размеру стандартного игольчатого подшипника, учитывая при этом диаметр шейки восстановленного или замененного валика.

Для обеспечения нормальной работы шестерен насоса опорные втулки шлифуются попарно в один размер, при этом параллельность торцов должна быть в пределах 0,01 мм. Биение наружной цилиндрической поверхности втулки относительно оси ее отверстия допускается до 0,01 мм, а биение торцов относительно оси отверстия на наибольшем диаметре должно быть не более 0,01 мм. Соблюдение этих условий гарантирует отсутствие защемления шестерен при малых торцевых зазорах.

После восстановления или замены шестерен и опорных втулок определяется их общая ширина. С учетом этого размера шлифуют один из торцов корпуса, чтобы длина посадочного отверстия в корпусе (размер А, рис. 52) была на 0,06-0,08 мм больше общего размера по ширине шестерни и двух опорных втулок. При шлифовке корпуса непараллельность его торцов должна быть обеспечена в пределах 0,01-0,02 мм. Равномерность и величина обеспеченного торцевого зазора между шестернями и торцами втулок является основным критерием качества ремонта насоса. В отдельных случаях требуемый торцевой зазор может быть обеспечен с помощью прокладок из фольги, которые устанавливаются между торцами корпуса и фланцами. Однако этот метод регулировки недостаточно надежен и рекомендуется только в отдельных случаях до очередного планового ремонта.

Для нормальной работы насоса необходимо, чтобы торец бурта втулки 6 (см. рис 52) по всей поверхности прилегал к грундбуксе 7. При ремонте грундбуксу шлифуют по плоскости до устранения следов износа. Торец бурта втулки тоже шлифуют, выдерживая перпендикулярность торца к оси отверстия втулки; биение торца не должно превышать 0,01 мм.

Сборка и испытания

Перед сборкой все детали ремонтируемого насоса необходимо промыть в керосине и смазать тонким слоем минерального масла, а игольчатые подшипники промыть в бензине и смазать солидолом. Плоскости корпуса, крышек и втулок не должны иметь забоин и царапин. Сборку насоса необходимо вести так, чтобы изношенная внутренняя поверхность корпуса была со стороны всасывающего отверстия, т. е. слева, если смотреть со стороны приводного вала, а дренажные каналы на втулках были выведены в ту же сторону.

Во избежание зажима и перекоса валов и шестерен винты крепления фланцев необходимо завертывать попеременно и до отказа, при этом легкость вращения валиков проверяют от руки.

Отремонтированный насос подвергают испытанию на специальном стенде для определения производительности и объемного коэффициента полезного действия (к. п. д.).

Объемный к. п. д. представляет собой отношение производительности насоса при определенном давлении к его же производительности без давления. Он характеризует качество ремонта насоса. Чем точнее и с меньшими зазорами изготовлены сопрягаемые детали, тем меньше внутренние утечки в насосе и тем большее значение объемного к. п. д.

Источник

Капитальный ремонт шестеренного насоса

Основные неисправности шестеренчатого насоса

Износ стенок и дна колодцев корпуса, торцов шестерен и поверхностей цапф, отверстий втулок под цапфу, откалывание кромок буртиков крышки насоса под уплотнительный сальник, износ плоскости крышки.

Ремонт шестеренчатого насоса

Насос разбирают и ремонтируют, если у него объемный К. П.Д. менее 0,6 (после замены уплотнений). Чтобы правильно контролировать этот показатель, необходимо различать обозначения гидравлических насосов. В маркировках НШ-10Д, НШ-32 и НШ-46У цифра соответствует теоретической производительности нового насоса в кубических сантиметрах за один оборот шестерен. Буквы Д, У после цифры означают модель насоса. Направление врашения ведущей шестерни показано на табличке насоса буквой Л (левое) или П(правое, но чаще всего не обозначают )

Размеры корпуса шестеренчатого насоса, мм. Таблица 1

* Размеры для корпусов, восстановленных обжатием

При разборке насосов отвертывают болты, снимают крышку насоса и вынимают детали вручную. Съемник применяют только при снятии из гнезда нижней пары втулок. Втулки крышки и уплотнительного кольца насосов НШ-32 и НШ-46 взаимозаменяемы, но если насос собирают снова из этих деталей, то обезличивание втулок и шестерен не допускается.

Поступившие первый раз в ремонт насосы ремонтируют методом смещения шестерен концентрическими втулками. Этот способ позволяет отремонтировать насос с меньшими затратами, так как восстановление корпуса насоса сводится к одной операции – расточение колодцев на увеличенный размер(табл.1; рис.1). насос собирают с эксцентриковыми втулками, величина смещения оси шестерен должна быть равняя половине разности размеров головок зубьев шестерен и колодцев корпуса.

Рис.1 . Корпус гидравлического насоса

При большем износе поверхностей корпуса насоса (второй и третий ремонт) корпус подвергают пластической деформации – обжатию в горячем состоянии.

Рис. 2. Приспособление для обжатия корпуса насоса: 1-ремонтируемый корпус насоса; 2-выталкиватель; 3-матрица; 4-корпус прессформы; 5-пуасон; 6-верхняя плита.

Для этого корпус помещают в электронагревательную печь с автоматическим регулированием температуры и выдерживают 30 мин. при 500+10 0 С. Затем корпус устанавливают в матрицу 3 (рис.2) приспособления и обжимают под прессом. Обжатие корпуса должно быть завершено при температуре не ниже 4300 С. Обжатый корпус подвергают термической обработке: нагрев и выдержка 30мин. при 5200 С, закалка в воде с температурой 60-1000 С и отпуск (старение) в течении 4-6ч при 170-1800 С. У обжатого корпуса растачивают на токарном станке 1Л62Б или на фрезерных станках 6М82 и 6М12П при помощи приспособления(рис.3).

Рис. 3. Приспособление для расточки корпусов шестеренчатых насосов: а — кондуктор для бесштифтовой установки корпуса; б — приспособление для расточки; в-оправка; 1-корпус приспособления; 2-штифт; 3-ось корпуса; 4-корпус кондуктора; 5-подвижный конус; 6-зажим; 7-резцовая оправка; 8-зажимной винт; 9-резец; 10-штифт; 11-резец.

Эллипсность расточенных колодцев должна быть не более 0,01мм, конусность – не более 0,02мм, непараллельность осей колодцев – не более 0,03мм, а несовпадение плоскостей днищ колодцев корпуса – не более 0,02мм. Глубину колодцев контролируют индикатором.

Для восстановления шестерен насосов шлифуют изношенные поверхности цапф, торцы и поверхности головок зубьев шестерен до ремонтных размеров на круглошлифовальном станке 3Б12. Шлифовальный кругу марки ПП-300х40х127-Эк заправляют для шлифования торцов шестерен, как показано на рисунке 4. Радиус закругления кромок зубьев должен составлять 0,01мм.

Рис. 4. Шлифование торцов шестерен: а-положение кромки круга при шлифовании; б-шлифование торца; в-заправка шлифовального круга.

Биение торцов зубьев шестерен относительно центровой линии допускается не более 0,01мм. Шлифовальный круг следует править после обработки 20-30 шестереню размеры шестерен после шлифования приведены в таблице 2.

Размеры шестерен шестеренчатого насоса после шлифования. Таблица 2

Наружный диаметр головки зуба шестерни, мм

Диаметр цапфы, мм

Длина зуба шестерни, мм

Глубина цементованного слоя шестерни после обработки должна быть не менее 0,8мм (твердость HRC 58-62).

В зависимости от длины зуба отремонтированные шестерни каждого ремонтного размера сортируют по группам с интервалом 0,005мм, пользуясь рычажной скобой.

Втулки насосов ремонтируют способом пластической деформации обжатием(рис.5) в холодном состоянии.

Рис. 5. Приспособление для обжатия втулок: а-приспособление для обжатия втулок; б-втулка; 1-стержень(рабочий инструмент); 2-пуасон; 3-втулка; 4-матрица; 5-вкладыш; 6-выталкиватель; 7-корпус матрицы.

Размеры заготовки втулки после обжатия приведены в таблице 3.

Размеры заготовки втулки после обжатия Таблица 3

У обжатой втулки протачивают торец В, маслянну канавку до диаметра d1 (рис.6) развертывают или растачивают отверстие под цапфу до размера d.

При механической обработке применяют эксцентриковый цанговый патрон(рис.7), который позволяет обрабатывать втулки с эксцентриком.

Рис. 7. Эксцентриковый цанговый патрон: 1-цанга; 2-фиксатор втулки; 3-регулировочный болт; 4-корпус патрона; 5-зажимные винты.

Для обработки торцевых плоскостей Б и В (см. рис.6) на суппорте при помощи специальной головки устанавливают два резца (рис.8) так, чтобы длина втулки после обработки соответствовала данным таблицы 4.

Рис. 8. Размеры втулки после механической обработки (см. рис.6), мм Таблица 4

* Размеры для корпусов насосов, восстановленных обжатием.

Высота втулок, обработанных одновременно двумя резцами, обычно отличается не более чем на 0,005мм, и втулки соответствуют одной группе. Стыковые плоскости втулок фрезеруют на фрезерном станке при помощи приспособления(рис.9)

Рис.9. Фрезерование стыковой плоскости втулок: 1-втулки; 2-фреза.

Неровности привалочной поверхности крышки 1 (рис.10) насоса устраняют фрезерованием этой поверхности до выведения следов износа. Если у крышки буртик, удерживающий стопорное кольцо сальника, отломан, то на месте буртика делают выточку и в крышку устанавливают стальное кольцо 2, прикрепляемое винтами 3.

Рис. 10. Восстановление стопорного буртика крышки корпуса насоса: 1-крышка; 2-кольцо; 3-винт.

Втулки и шестерни, являются сопряженными деталями, подбирают по размерным группам так, чтобы длина каждой пары нижних втулок, шестерен и верхних втулок отличалась не более чем на 0,005мм. Втулки, установленные в корпус, не должны выступать более чем на на 0,005мм одна относительно другой. Резиновые уплотнительные кольца и манжету, потерявшее первоначальную упругость, заменяют. Подобранные шестерни и втулки перед сборкой насоса смазывают дизельным маслом. При сборке левого вращения корпус устанавливают в приспособление или тиски с медными губками так, чтобы входное отверстие было направленно к рабочему. Подобранную пару (левую и правую) нижних втулок вставляют в колодцы корпуса насоса. Ведущую шестерню устанавливают в правый колодец, а ведомую – в левый. При сборке насоса правого вращения ведущую шестерню устанавливают в левый колодец, а ведомую – в правый. Сальник смазывают тонким слоем графитовой смазки или солидолом и запрессовывают в крышку при помощи оправки. Маслосъемная кромка сальника должна быть обращена к внутренней стороне крышки. Собранный насос обкатывают и испытывают на стенде КИ-4200 или КИ-4815 (рис.11)

Рис. 11. Испытание шестеренчатого насоса: а-установка насоса на стенде КИ-4200; б-схема присоединения насоса к гидравлической системе; 1-штуцера для присодинения гидроагрегатов; 2-нагнетательный шланг; 3-испытуемый насос; 4-шланг всасывающей полости насоса; 5-скоба крепления насоса; 6-расходный бак; 7-фильтр; 8-счетчик расхода жидкости; 9-радиатор системы охлаждения; 10- центробежный фильтр; 11-переливной золотник; 12-тумблер счетчика оборотов; 13-счетчик оборотов; 14-манометр высокого давления; 15-блок низкого давления с манометром; 16-дроссель; 17-трехходовой кран.

Режим обкатки: без давления – 4мин., при давлении 2,0МПа – 7мин., при 4,0МПа – 5мин, при 7,0МПа – 4мин., при 10,0МПа – 12мин., и при 13,5Мпа – пять циклов по 0,5мин. Давление в нагнетательной магистрали регулируют дросселем.

Насосы испытывают на производительность при давлении10Мпа и температуре масла 45-550С. Результаты испытаний должны соответствовать показателям, приведенным в таблице 5.

Показатели отремонтированных шестеренчатых насосов. Таблица 5

Расчетная производительность за один оборот вала, см3

Производительность при частоте вращения вала привода 1650 об/мин, л/мин

Показатели на стендах КИ-4200 и КИ-4815

Контрольный объем по счетчику, л

Суммарное число оборотов вала насоса, не более

Источник