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2025-09-30
混凝土输送泵齿轮轴断裂故障的诊断与排除
【摘要】：图7-18 ELBA6018型混凝土输送泵搅拌器的液压系统1—齿轮泵 2—溢流阀 3、4—换向阀 5—搅拌器液压马达 6—搅拌器 7—减压阀 8—水泵液压马达 9—低压液压马达齿轮泵的齿轮圆周压力分布如图7-19所示。该混凝土输送泵输送了45000m3混凝土后，运行情况仍然良好。
1.故障现象
某单位的一台德产ELBA6018型混凝土输送泵，在使用不到两年的时间里，连续四次出现搅拌器液压齿轮泵的齿轮轴断裂故障，且断裂部位均发生在齿轮根部。
2.故障诊断与排除
在头几次故障中，使用者对液压系统进行全面清洗，更换了液压油，并将液压油送专业机构检验，还对混凝土泵输送的混凝土质量进行了监测，排除了这几种因素导致故障的可能性。根据齿轮泵这种带有重复性、周期性的故障现象，分析可能是齿轮泵输出压力过高，齿轮轴长期承受过高的交变应力造成的。
该混凝土输送泵搅拌器的液压系统如图7-18所示。齿轮泵1输出的一路经换向阀3，驱动搅拌器液压马达5带动搅拌器6工作；另一路经换向阀3、4及减压阀7驱动水泵液压马达8。两路的回油均通过低压液压马达9带动风扇，再流回油箱，齿轮泵的额定工作压力为21MPa，它的输出压力由溢流阀2调定，调定压力为19MPa。通过检测口B可以测出溢流阀2的调定压力。
图7-18 ELBA6018型混凝土输送泵搅拌器的液压系统
1—齿轮泵 2—溢流阀 3、4—换向阀 5—搅拌器液压马达 6—搅拌器 7—减压阀 8—水泵液压马达 9—低压液压马达
齿轮泵的齿轮圆周压力分布如图7-19所示。在图7-19中，从齿轮泵的进油口到出油口，作用在齿轮上的液压径向力沿圆周方向由小到大分布，是非平衡径向力。作用在齿轮上的径向力F由液压力FP和齿轮啮合力FT组成，由于液压力远大于齿轮啮合力，所以齿轮的非平衡径向力主要由液压力FP产生，合力的方向始终指向进油口的一边，可由式（7-1）计算：(https://www.chuimin.cn)
F=ΔpBDe （7-1）
式中 Δp——齿轮泵的出油口、进油口压力差；
B——齿轮宽度；
De——齿顶圆直径。
图7-19 齿轮圆周压力分布
将Δp以21MPa、28MPa分别代入式（7-1）计算，得出齿轮轴所承受的非平衡径向力分别为262kN和349kN。由此可见，实际作用在齿轮轴上的非平衡径向力要比额定值高87kN。齿轮轴长期承受着由此产生的超高的交变应力，最终导致疲劳断裂。
将由溢流阀2调定的压力调回系统设定值19MPa，搅拌器液压系统恢复正常工作。该混凝土输送泵输送了45000m3混凝土后，运行情况仍然良好。
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2025-09-30
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