机器设备故障原因：齿轮泵漏油及液压污染

案例1——齿轮泵漏油

1.侧板磨损、漏油

（1）故障与原因分析

1）侧板磨损。CBG齿轮泵侧板与齿轮端面的间隙很小，使用不当，侧板就会被划伤、磨伤或烧伤。侧板表面出现划槽的原因是液压油中进入了铁屑、砂粒等硬质颗粒。这些颗粒易嵌在侧板与齿轮端面之间，随齿轮的转动，在较软的合金侧板面上划出沟槽。沟槽出现后，不但增加了齿轮泵的泄漏量，而且有可能使大颗粒杂质沿沟槽进入间隙，使侧板上的沟槽越划越深，泄漏量越来越大。因此，齿轮泵侧板上一旦出现划伤，其损坏速度就会加快。

侧板上出现半圆形或圆形齿轮磨伤痕迹的原因是：轴承损坏使齿轮的径向跳动量大；驱动泵的机构轴向窜动量大；定位销偏斜；侧板两面的油压推力相差太大等。

一般来说出现在高压腔侧板表面上的烧蚀现象是气蚀造成的；出现在齿轮端面对应侧板面上的烧蚀，是侧板与齿轮端面严重摩擦造成的。当齿轮端面与侧板的摩擦力很大时，其表面温度升高、油膜破坏、表层金属软化和接触点产生粘着，粘着——撕脱——再粘着的循环过程就造成烧蚀。烧蚀是侧板最严重的损伤。侧板上出现了划伤和磨伤，若修理不及时，齿轮泵继续工作就会使侧板的损伤发展到烧蚀。

2）吸油不足。齿轮泵吸油不足的原因是：齿轮泵吸油口与油箱油面的高度差太大（大于0.5m），引起泵吸油不足而造成齿轮泵过早磨损；液压油的粘度过高，引起液压泵吸油困难；进油管路密封不严而漏气，引起液压泵吸空；进油口或滤网堵塞，引起泵吸油困难；泵旋转方向与发动机转向不符。

3）压力上不去。齿轮泵出油口压力达不到规定值的原因是：泵侧板磨损，轴向间隙过大，引起严重内漏；溢流阀调整不当或溢流阀损坏；骨架油封损坏；系统中的液压元件（如液压缸或多路阀）泄漏。

4）噪声。齿轮泵工作时出现异常噪声的原因是：吸油管老化变质而被吸扁或过滤装置部分发生堵塞，使油流通不畅；吸油管道漏气或油液中混入空气，齿轮泵产生吸空；进、出油管道流通面积过小，导致油液流速太大而引起液压系统产生噪声；泵轴与驱动轴的同轴度误差引起齿轮泵产生工作噪声。

5）漏油。齿轮泵工作时发生漏油的原因是：主动轴骨架油封损坏；O形密封圈变形或损坏；紧固螺钉松动；出油口法兰密封圈损坏；出油口法兰面不良；油的粘度太低。

（2）预防措施

1）保持液压系统中的油液清洁。油液污染是引发侧板损坏的主要原因。为保证油液清洁，拆卸液压泵或其他元件之前，应将周围污染物清除干净，并将拆下泵的油口堵塞好；分解液压泵应在清洁的工作台上进行；清洗装配应该用不掉纤维的布擦拭元件，待清洗干净后方可组装；补充液压油时，油液必须经过滤器过滤后才能加入油箱；应根据机器使用说明书或实际使用油的检测情况，更换液压油。

2）防止空气进入液压系统，更换液压油后应将系统中的空气放净。最常见的故障是由于吸油管疲劳破裂或管接头处密封失效而漏气。吸油管漏气，会使齿轮泵吸空，导致流量上不去，此时应更换油管。

3）齿轮泵在安装和组装时应注意：泵轴与驱动轴的同轴度误差一般要求在0.1mm之内，且驱动轴不能有轴向窜动；齿轮泵在组装时不能手锉打磨配合零件（如销钉等），不允许用手锤敲打各零件；紧固泵盖和泵体的所有螺钉的转矩应相同；要拧紧齿轮泵进出口管接头连接螺钉，密封装置要可靠；齿轮泵的吸油口高于油箱油面时，其高度不应大于0.5m，以免引起吸油不足而造成齿轮泵过早磨损。

4）必须正确选用液压油，油的适宜粘度为（20～40）×10^-6m²/s。若粘度太大，会引起齿轮泵吸不上油，或者虽然吸上油但轴承及侧板润滑不良；若粘度太小，会引起齿轮泵内漏增加，润滑不足。粘度选用不当，会造成液压泵效率降低和寿命缩短。

5）齿轮泵的最高压力和最高转速，是指在使用中短暂时间内允许的最高值，每次持续时间不宜超过3min。

2.齿轮泵油封窜油

“齿轮泵窜油”，即液压油将骨架油封击穿而溢出。此现象普遍存在，用户反映强烈，齿轮泵窜油严重影响装载机的正常工作和齿轮泵的使用可靠性及环境污染。现对齿轮泵油封窜油故障的原因和控制方法进行分析。

（1）零部件制造质量的影响

1）油封质量。如油封唇口几何形状不合格，缩紧弹簧太松等，造成气密性试验漏气，齿轮泵装入主机后窜油。此时应更换油封并检验材质及几何形状（国产油封与国外先进油封相比质量差距较大）。

2）齿轮泵的加工、装配。如若齿轮泵加工、装配有问题，致使齿轮轴回转中心与前盖止口不同心，会造成油封偏磨。此时应检查前盖轴承孔对销孔的对称度、位移量，骨架油封对轴承孔的同轴度。

3）密封环材质及加工质量。此若存在问题，致使密封环产生裂纹和划伤，造成二次密封不严甚至失效，压力油进入骨架油封处（低压通道），因而油封窜油，此时应检查密封环材质及加工质量。

4）变速泵的加工质量。从主机厂得到的反馈信息，与变速泵组装在一起的齿轮泵油封窜油问题较严重，其中变速泵的加工质量对窜油也有较大的影响。变速泵装在变速箱输出轴上，齿轮泵又通过变速泵止口定位而装在变速箱输出轴上，如果变速泵止口端面对齿轮回转中心的跳动超差（垂直度），也会使齿轮轴回转中心与油封中心不重合而影响密封。变速泵加工、试制过程中，应检查回转中心对止口同轴度及对止口端面的跳动。

5）CBG齿轮泵骨架油封与密封环之间的前盖回油通道不畅通，造成此处压力升高，从而击穿骨架油封。通过对此处改进后，泵的窜油现象有了明显的改善。其结构形式如图2-67所示。

图2-67 CBG齿轮泵剖面图

（2）齿轮泵与主机安装质量的影响

1）齿轮泵与主机的安装要求同轴度小于0.05mm。通常工作泵安装于变速泵，变速泵又安装于变速箱。如果变速箱或变速泵的端面对花键轴回转中心的跳动超差，形成累积误差，致使齿轮泵在高速旋转状态下承受径向力，造成油封窜油。

2）部件之间的安装间隙是否合理，齿轮泵外止口与变速泵内止口及齿轮泵外花键与变速箱花键轴内花键，两者间隙配合是否合理，都对齿轮泵的窜油有影响。因为内、外止口属于定位部分，配合间隙不宜太大；内、外花键属于传动部分，配合间隙不宜太小，以消除干涉。

3）齿轮泵窜油与其花键滚键也有关系。由于齿轮泵轴外伸花键与变速箱输出轴内花键有效接触长度短，而齿轮泵工作时传递的扭矩较大，花键承受大扭矩而发生挤压磨损甚至滚键，产生巨热，以致造成骨架油封橡胶唇口烧伤、老化，从而出现窜油。建议主机厂选用齿轮泵时应校核齿轮泵轴外伸花键强度，保证足够的有效接触长度。

（3）液压油的影响

1）液压油清洁度超差，污染颗粒大，各种液压控制阀及管道内的黏砂、焊渣等也是造成污染的原因之一。因为齿轮轴轴径与密封环内孔间隙很小，油中的较大固体颗粒进入其间，引起密封环内孔的磨损、划伤或随轴旋转，致使二次密封的压力油进入低压区（骨架油封处），造成油封击穿，此时应过滤或更换新抗磨液压油。

2）液压油粘度下降、变质后，油液变稀，在齿轮泵高压状态下，通过二次密封间隙的泄漏增大，由于来不及回油，引起低压区压力升高，从而击穿油封。建议定期化验油液，选用抗磨液压油。

3）当主机大负荷工作时间过长及油箱油面较低时，油温可升高到100℃，致使油液变稀、骨架油封唇口老化，从而引起窜油；应定期检查油箱液面高度，避免油温过高。

案例2——装载机变矩器漏油(www.xing528.com)

装载机变矩器漏油是常见的故障，主要表现为马达冒油、检视孔窜油、变矩器变矩力矩不足，严重影响装载机正常工作，而且油料浪费也十分严重。处理这一故障较为麻烦，因此在检修过程中有必要进行具体原因分析，采用合理的装配工艺，提高装载机的使用效率。

（1）变矩器漏油的几种原因

1）旋转油封磨损严重。目前常见的旋转油封采用的是扣接式金属密封环，除使用时间长造成正常磨损外，由于金属环的弹衬、表面硬度和外形尺寸不符合使用要求等，也会造成使用一段时间后金属密封环的外圆和单向端面加剧磨损，导致分动齿轮与导轮座之间密封不严，大量泄油。

2）分动齿轮磨损。分动齿轮旋转油封密封处表面硬度低、粗糙度大或不圆，使用一段时间后，密封处出现一环状沟槽；分动齿轮117轴承位与旋转油封密封位不同轴引起分动齿轮与导轮座偏磨；分动齿轮旋转油封密封位粗糙度大，会加速旋转油封外圆的磨损，以上原因造成旋转油封的漏泄。

3）导轮座磨损。分动齿轮不符合质量要求或安装不准确都会引起导轮座的磨损，旋转油封环槽与旋转油封安装后的底隙和侧隙偏大、环槽侧面不光滑或有明显的凹凸现象，也会造成旋转油封漏油。另外，导轮座与分动小齿轮117轴承内孔的配合处装配时不能过松或有明显的间隙，否则分动齿轮不能很好地在导轮座上定心，造成分动齿轮不能正常地绕导轮座轴线旋转，以致影响旋转油封的密封而漏油。

4）固定密封失效。变矩器的罩轮与泵轮连接处采用耐油橡胶制成的O形密封圈使用周期长，O形圈老化失效或安装不到位，都会造成变矩器循环圆的密封失效。此处漏油较易发现。

5）其他原因引起漏油。变矩器的漏油还与装配工艺质量有关，它与分动齿轮、导轮座、117轴承的安装、分动齿轮与泵轮的连接螺钉的紧固都有密切的关系。分动齿轮与泵轮连接，两表面应光滑平整，螺钉紧固力量要均匀。安装导轮座时应注意外圈不应损伤O形密封圈，并应安装到位。上述原因造成的漏油在使用中较难判断，一般常被误诊为旋转油封漏油。错误的判断会给检修作业带来麻烦。

（2）几种零部件的检查方法

1）旋转油封的检查。检查旋转油封的外形尺寸和形状。将旋转油封扣接放入分动齿轮内孔中，扣接环处不能顶死且扣接处要有足够外弹余地，以保证密封环外圆正常磨损后有足够的胀开尺寸。

检查旋转油封的弹性。在旋转油封的开口处用手轻轻放开约20mm，放开后应可回到原有开口间隙（此间隙以10mm为宜）。用手按旋转油封的轴向向左、右拉开环的开口处，使两接头端面偏移20mm，放松后两接头应回到一条线上。若满足以上要求，说明环的弹性尚可。

检查旋转油封与分动齿轮密封性。将扣接环入分动齿轮内，中间用一硬纸片挡住，拿到灯光下观察，看旋转油封的外圆与分动齿轮的内圆接触处有无漏光现象。如有漏光现象说明旋转油封的密封性不良，不能使用。

2）分动齿轮的检查。分动齿轮的检查主要是：117轴承位中心与旋转油封密封位中心要绝对保证同轴，不应有偏移。进行此项检查时可用车床加工一检验棒进行，检验棒尺寸如图2-68所示。旋转油封在分动齿轮内的工作密封副表面粗糙度和硬度很重要。表面粗糙度视觉应以似镜面为佳；硬度的检查可用一锉刀在分动齿轮内孔倒角处锉削，如果硬度合适则锉削时不应有铁粉末掉下。分动齿轮旋转油封密封副的内倒角应为2×45°，装配时不应卡住旋转油封。另外分动齿轮与泵轮连接的端面应光滑平整，不能有径向贯穿的凸凹痕迹；如有轻微的痕迹，可用砂布放在平板上将其磨平。

图2-68 检验棒的尺寸

3）导轮座的检查。检查导轮座时应注意旋转油封环槽的尺寸和环槽内侧面光洁度平整；在装配变矩器前先把旋转油封放入导轮座环槽中并扣接好，用手使旋转油封在环槽中旋转自如且没有阻滞现象；然后，检查旋转油封在环槽中的侧隙和底隙（侧隙应为0.15～0.2mm，底隙应为0.6～0.8mm）。

导轮座117轴承位的尺寸应为85^+0.01₀ mm。此尺寸如过小，泵轮和分动齿轮在导轮座上晃动，影响旋转油封的密封甚至影响变矩器的工作。

4）117轴承的选用。变矩器分动齿轮和泵轮中的117滚动轴承应选精度等级高的，D级为好。轴承工作不可靠，不仅造成旋转油封漏油，还会由此引起变矩器其他元件的严重磨损。

（3）变矩器装配时应注意的问题

1）装配前应彻底清洗所有零部件。

2）分动齿轮装入导轮座之前，应在旋转油封处抹上全损耗系统用油。安装泵轮时要均匀地锁紧M8螺钉，使泵轮与分动齿轮连接平整、可靠。安装好后，用手旋转泵轮，运转时除微微感觉到有点旋转油封的阻力外，应旋转平稳、自如。

3）连接泵轮与罩轮时应使O形密封圈在罩轮槽中平整舒展并用黄油粘住，盖罩轮时一定要向泵轮内加一些透平油，使117轴承旋转油封得以润滑，不致在试车时，因变矩器循环圆内未充满油之前的一瞬间烧蚀旋转油封和分动齿轮。

综上所述，变矩器漏油主要是旋转油封引起的，但不光是旋转油封磨损这单一问题所引起。处理时要多方面分析，要把好备品、备件的采购关、检验关，然后合理装配，才能保证检修质量。

案例3——CAT966D型装载机液压油路阻塞或漏气

液压油路阻塞或漏气使液压系统不能正常工作，从而促使液压系统的各部件磨损加快和发热。堵塞部位一般在磁铁滤网、过滤网、液压软管和接头处以及液压冷却器内部，其根本原因是液压油过脏；排除方法是清洗阻塞处和滤网，更换液压油。漏气部位一般在软管老化破裂处，因接头处的橡胶密封环老化、损伤和翻转等造成。排除方法是检查、更换油管和密封环。

案例4——装载机动力传动系统内泄

一台卡特966D轮式装载机，其初始故障为液力传动系统油温升高过快，机器起动后有响声，打开加油口，可以闻到油有焦臭味。经查，传动油已变质。

初步判断是传动系统有故障，打开传动箱吸油滤网检查，发现有轴承保持架碎片，解体检查传动系统。检查发现，变矩器输出端的一个编号为4F2393的轴承架损坏，变速箱内摩擦片磨损严重，经更换轴承和受损零件后，重新装好试机，油温升高仍然很快，于是决定借助仪表进行系统压力的检测。

起动装载机后，低油温下测量了各部位的压力值；但是，提高发动机转速待油温升至正常值时，测得的压力值除泵压外，其他压力都降低了许多。分析后认为，由于轴承损坏，传动轴上的齿轮失去均衡，齿轮啮合不正常因而发出响声，同时由于不均衡，使此处的密封环损坏失效，油液产生内泄，导致正常供油压力不足，致使摩擦片与受压盘不能完全接合而产生滑动摩擦；而内泄又使通往润滑及冷却器的油量减少，造成润滑不良，冷却能力下降，使油温继续升高而加剧磨损。据此推断，在传动系统内部存在着内泄部位。一般来说，产生内泄较多的部位有变速箱各离合器活塞的密封油环，变速箱内各行星架之间的密封金属环、变矩器泵轮、蜗轮和导轮的轴承及输出轴上的金属环，以及变矩器输出端的密封环。根据具体情况分析认为，该机传动系统的内泄部位应集中在变矩器内。

再次解体检查，发现蜗轮与导轮结合面的间隙过大；变矩器轴承处安装密封环处的壳体密封面损坏过大，使密封环根本不起作用；变速箱离合器活塞的密封环也因长时间处于高油温下而失效。

故障原因找出后，决定进行如下修复：密封环已经老化失效，应换新；对变矩器的导轮，采用刷镀的工艺以恢复间隙；壳体由于磨损较大，采取扩孔镶套的办法予以修复。全部修复后重新装好再次试机，测得各部位的压力见表2-9。

表2-9 测得各部压力 （单位：MPa）

由表2-9知，正常工作油温时与低油温时测得的压力略有差别，这是由于工作温度下油的粘度略有降低所致，属正常情况，且各部位压力值仍在规定范围内。

修复后的装载机经20h工作运转表明，故障症状消失。