作者｜前进口品牌仪器厂商销售工程师，从事仪器测试服务

摘要：针对高压外啮合齿轮泵浮动侧板端面磨损后单一手段难以同时获取宏观磨损分布与微观材料去除量的问题，提出平面度测试服务方案：宏观识别磨损分布、微观定量材料去除量的双尺度表征框架。结论：测试方案与评价逻辑是数据可信前提。

关键词：平面度测试服务；外啮合齿轮泵；浮动侧板；端面磨损；三维形貌；双尺度表征

1  引言

外啮合齿轮泵依靠一对啮合齿轮回转完成吸油排油，浮动侧板作为齿轮端面的密封补偿件，长期承受高压摩擦，端面磨损会显著影响容积效率与寿命。在平面度测试服务中，侧板磨损后需回答两类问题：整块侧板磨损分布与受力方向，以及局部材料去除量。

2  浮动侧板结构与补偿机理

浮动侧板夹在主动齿轮与从动齿轮两端端面间，依靠背部压力油将侧板持续压向齿轮端面，磨损间隙增大时背压推动侧板微量贴紧自动补偿。在非对称压力分布与倾覆力矩作用下，侧板摩擦面沿受力方向出现不均匀磨损[2]，磨损累积后内泄漏上升，泵的容积效率下降甚至引发密封失效。

3  试样与检测目标

试样为某型高压外啮合齿轮泵拆下的浮动侧板，摩擦面存在可见磨损痕迹。平面度测试服务的检测需求分两个层面：宏观层面识别磨损区域分布与受力方向，对比各部位磨损差异；微观层面提取截面轮廓，定量评估材料去除量。

4  常规测量手段及适用性分析

常规手段各有侧重：三坐标测量机接触逐点取样，形位精度高但采样点离散，难还原连续磨损分布，适合平面度抽检；手持式三维扫描仪采集效率高但精度偏低，不适合磨损定量评价；激光共聚焦显微镜纵向分辨好但单帧视野小，适合局部微观观察；白光干涉仪纵向精度高，适合局部台阶与粗糙度测量，但大面域效率较低。双尺度方案兼顾宏观与微观，可作为平面度测试服务的推荐选型。

5  双尺度表征方案与测试结果

5.1  宏观尺度：整体形貌与磨损分布

在平面度测试服务的宏观判读环节，在整体面域完成三维形貌采集，以色差高度图呈现轻重磨损区域，磨损分布与受力方向直观可辨，结果如图 1 所示。

图 1  侧板整体三维形貌热力分布与实物对照

5.2  微观尺度：局部形貌与截面轮廓

针对关键磨损部位多点位局部高分辨扫描，提取截面轮廓，读取局部磨损深度，为材料去除量定量提供依据，结果如图 2 所示。

图 2  多点位局部三维形貌与截面轮廓测试结果

5.3  三维面粗糙度参数的辅助判别

在局部形貌基础上，依据 ISO 25178-2 体系[3]，以算术平均高度 Sa、均方根高度 Sq 等辅助判别磨损机理，但不能替代材料去除量的定量计算。

6  讨论

浮动侧板磨损检测的核心矛盾，在于毫米级面域视野与纳米级纵向分辨的权衡，双尺度方案正是平面度测试服务应对这一矛盾的关键。设备硬件参数优秀不等于测试结果可靠，试样尺寸、磨损分布、表面反光、拼接精度与数据处理都会影响形貌数据。

7  结论

（1）浮动侧板磨损检测需同时回答宏观磨损分布与微观材料去除量两类问题，单一尺度设备难以兼顾；（2）整体形貌识别磨损分布与受力方向、多点位局部形貌结合截面轮廓定量材料去除量的双尺度框架，可在同一试样上满足两类需求；（3）Sa、Sq、Sz 三维面粗糙度参数可用于磨损机理辅助判别，但不能替代材料去除量的定量计算。

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参考文献

[1] 王安麟, 张小路, 刘巍, 等. 齿轮泵轴向浮动侧板力矩平衡机制改进[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2013, 41(10): 1579-1583.

[2] 刘巍, 王安麟, 单学文, 等. 齿轮泵浮动侧板端面密封失效机理分析验证[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2015, 43(2): 299-304,318.

[3] ISO 25178-2:2012 Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 2: Terms, definitions and surface texture parameters[S]. Geneva: International Organization for Standardization, 2012.