Ремонт шестеренных гидронасосов: износ шестерен, корпуса и потеря подачи

Типичная ситуация: техника начинает медленнее поднимать груз, гидросистема дольше выходит на режим, а на прогретом масле разница становится заметнее. Такие признаки указывают на возможную потерю подачи, но сами по себе не доказывают, что неисправен именно насос.

Ниже разобрано, какие детали шестеренного насоса изнашиваются, как износ связан с подачей, что следы на деталях говорят о первопричине и как результат ремонта шестеренных насосов подтверждают после сборки.

Почему износ насоса снижает подачу

Шестеренный насос относится к объемным машинам: жидкость переносится во впадинах между зубьями шестерен и стенками корпуса из полости всасывания в полость нагнетания. Теоретическая подача зависит от рабочего объема и частоты вращения, а фактическая меньше на величину внутренних утечек.

Внутренние утечки идут по нескольким путям:

• через торцевые зазоры между торцами шестерен и втулками, компенсаторами или пластинами;
• через радиальные зазоры между вершинами зубьев и расточками корпуса (колодцами);
• через зазоры в паре «цапфа вала - втулка», от которых зависит положение шестерен в корпусе.

В одной из отраслевых работ по насосам типа НШ утечки через торцевые зазоры названы наиболее значительными.

Когда зазоры растут, больше жидкости перетекает из нагнетания обратно во всасывание. Утечка увеличивается с ростом давления и снижением вязкости масла. Поэтому изношенный насос может давать почти номинальный поток без нагрузки и заметно терять подачу при рабочем давлении, особенно на горячем масле.

Износ шестерен: торцы, вершины зубьев и цапфы

Шестерни оценивают по трем зонам, и каждая из них связана со своим путем утечек.

Торцы трутся о втулки или пластины в масле, которое несет абразивные частицы, и на них появляются кольцевые риски. Вершины зубьев контактируют с колодцами корпуса. Цапфы валов изнашиваются во втулках, а увеличенный зазор позволяет шестерням смещаться под давлением.

Отдельно осматривают хвостовик приводного вала. Бочкообразный износ шлицев указывает на перекос привода, а фреттинг-коррозия в соединении вала с муфтой - на работу этого соединения без смазки.

Износ корпуса: почему колодцы вырабатываются со стороны всасывания

Давление в полости нагнетания прижимает шестерни к стенке корпуса со стороны всасывания. По мере износа цапф и втулок шестерни смещаются сильнее, вершины зубьев касаются колодцев, и на стороне всасывания появляется зонная выработка.

В ремонтной документации производителей оборудования небольшой след касания вершин зубьев на корпусе описан как результат приработки нового насоса. Выработку ускоряют абразивные частицы в масле и работа с перегрузкой по давлению. Допустимую глубину выработки задает документация конкретного насоса: значения одного производителя нельзя переносить на другие модели.

Втулки, пластины и уплотнения

Втулки (подшипниковые обоймы) и прижимные пластины образуют торцевое уплотнение шестерен. В ряде конструкций давление нагнетания прижимает их к торцам шестерен и частично компенсирует износ: это гидравлическая компенсация торцевых зазоров.

Риски, канавки, эрозия и точечное выкрашивание на рабочей поверхности пластины по ремонтной документации служат основанием для ее замены, а при замене шестерен меняют и втулки.

Резиновые и полимерные уплотнения (манжету вала, кольца, уплотнения пластин) ремонтная документация рекомендует заменять при каждой разборке насоса.

Что следы на деталях говорят о причине износа

Один и тот же симптом может быть связан с разными неисправностями, поэтому первопричину ищут по сочетанию следов на деталях и данных о работе системы. Таблица описывает вероятные связи, а не окончательный вывод.

Если первопричину не устранить, отремонтированный или новый насос может износиться по тому же сценарию.

Как подтверждают потерю подачи до разборки

Замедление работы гидросистемы бывает вызвано не только насосом. Похожую картину создают перепуск через предохранительный клапан или распределитель, подсос воздуха, засоренный фильтр и неполные обороты привода. Поэтому вывод об износе насоса делают по результатам измерений.

Подачу проверяют расходомером с нагружающим устройством: поток измеряют без нагрузки и при давлении, близком к рабочему. У исправного насоса подача под давлением остается близкой к номинальной, у изношенного заметно снижается. Проверка только без нагрузки может не выявить износ.

Результат сравнивают с паспортными данными при указанных давлении, частоте вращения и вязкости масла. Отношение фактической подачи к теоретической - объемный КПД - показывает, насколько состояние насоса отличается от допустимого для конкретной машины.

Измерения под давлением выполняет специалист с подходящим оборудованием. Подключение приборов к линии нагнетания и снятие насоса выполняют только на остановленной и разгруженной системе.

Дефектовка: ремонт шестеренного гидронасоса или замена

После разборки детали промывают, осматривают и измеряют: торцы и цапфы шестерен, вершины зубьев, колодцы корпуса, отверстия и торцы втулок, пластины, посадочные места уплотнений. Параметры сверяют с технической документацией насоса, и уже по ним выбирают объем работ:

• замена втулок, пластин и уплотнений, если шестерни и корпус в пределах допусков;
• замена шестерен вместе с втулками, если изношены торцы, цапфы или есть задиры;
• восстановление корпуса, если колодцы выработаны: в отраслевых исследованиях описано, например, нанесение покрытия электроискровым легированием на изношенные зоны, а применимость метода зависит от материала корпуса, глубины выработки и требуемого зазора;
• замена корпуса или насоса, если выработка, трещины или другие повреждения не позволяют вернуть зазоры.

Ремонт шестеренчатых гидронасосов не всегда выгоднее замены. Решение зависит от результатов дефектовки, доступности деталей, стоимости и требований к ресурсу. Восстановление одной детали не возвращает исходные характеристики, если изношены сопряженные с ней детали.

Проверка насоса после ремонта

После сборки насос проверяют на испытательно-обкаточном стенде: контролируют подачу при рабочем давлении и отсутствие внешних утечек, а режим испытания задает документация насоса.

Стендовая проверка подтверждает состояние насоса на момент испытания. Она не заменяет устранения причины износа в гидросистеме машины.

Порядок действий при потере подачи

Потеря подачи - симптом, а не диагноз. Сначала его подтверждают измерением под давлением и исключают причины вне насоса, затем по следам на деталях находят первопричину, и только после дефектовки выбирают между заменой изношенных деталей, восстановлением корпуса и заменой насоса. Проверка на стенде завершает ремонт, а устранение причины износа в гидросистеме влияет на то, сколько он прослужит.