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新聞主題 |
機油泵的性能參數(shù)、類型、作用及工作原理 |
摘要：機油泵是發(fā)動機中非常重要的一個部件，它的主要作用是將機油從油底殼中抽取出來，通過油管輸送到發(fā)動機各個部位，以保證發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。沒有機油泵，機油很難從油底殼到達各摩擦部件，其潤滑作用就無法有效發(fā)揮，此外，機油泵還可以儲存一定的機油。由于機油泵的轉(zhuǎn)速與柴油機轉(zhuǎn)速成正比，低轉(zhuǎn)速時，從而保證能力最差。柴油機中使用的機油泵，通常采用齒輪式和轉(zhuǎn)子式兩種。這兩種機油泵的工作原理是相同的，都是利用容積變化使低壓油變成高壓油，因此也稱為容積式機油泵。特點是結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，制造和修理方便。
一、機油泵的原理和類型
1、工作原理
機油泵的工作原理可以分為兩個部分，即吸油和壓油。
（1）吸油部分
機油泵的吸油部分通常由泵體、泵蓋、泵軸、泵齒輪、泵殼等部件組成。當(dāng)發(fā)動機啟動時，機油泵的泵軸開始旋轉(zhuǎn)，泵軸上的齒輪也開始旋轉(zhuǎn)，齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動泵體內(nèi)的機油，使機油從油底殼中被吸入泵體內(nèi)。泵體內(nèi)的機油經(jīng)過泵齒輪的擠壓，形成一定的壓力，然后通過油管輸送到發(fā)動機各個部位。
（2）壓油部分
機油泵的壓油部分通常由泵體、泵蓋、泵軸、泵齒輪、壓力調(diào)節(jié)閥等部件組成。當(dāng)機油被泵入泵體后，泵齒輪的旋轉(zhuǎn)會使機油被擠壓，形成一定的壓力。這時，機油泵的壓力調(diào)節(jié)閥開始起作用，它會根據(jù)發(fā)動機的負荷情況，調(diào)節(jié)機油的壓力，以保證發(fā)動機各個部位的機油供應(yīng)量。如果發(fā)動機負荷較大，需要更多的機油供應(yīng)，壓力調(diào)節(jié)閥會自動調(diào)節(jié)機油的壓力，使機油的供應(yīng)量增加。反之，如果發(fā)動機負荷較小，需要較少的機油供應(yīng)，壓力調(diào)節(jié)閥會自動調(diào)節(jié)機油的壓力，使機油的供應(yīng)量減少。
除了吸油和壓油部分，機油泵還有一個非常重要的部分，即機油泵的濾清器。機油泵的濾清器通常位于泵體內(nèi)部，它的作用是過濾機油中的雜質(zhì)和污物，以保證機油的清潔度。如果機油中的雜質(zhì)和污物過多，會導(dǎo)致機油泵的濾清器堵塞，從而影響機油的供應(yīng)量，甚至?xí)?dǎo)致發(fā)動機損壞。
2、機油泵類型
機油泵的作用供給潤滑系統(tǒng)循環(huán)油路中具有一定壓力和流量的機油，使柴油發(fā)電機得到可靠的潤滑。目前柴油發(fā)電機上廣泛采用齒輪式和轉(zhuǎn)子式機油泵。
（1）齒輪式機油泵
如圖1所示為柴油發(fā)電機齒輪式機油泵，機油泵通常由高強度鑄鐵制成，泵體內(nèi)裝有一對外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)靠前后蓋板密封。泵體、泵蓋和齒輪的各個齒輪組成了密封的工作腔。為保證機油泵和潤滑系統(tǒng)各零部件能安全可靠地工作，在機油泵上設(shè)置了限壓閥，在柴油發(fā)電機出廠時，閥的壓力已調(diào)定（一般為0.88～0.98MPa），當(dāng)機油壓力超過了調(diào)定值時，打開旁通孔，部分機油流回到油底殼內(nèi)。這種機油泵的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，制造容易。
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圖1 柴油發(fā)電機齒輪式機油泵結(jié)構(gòu)與工作原理 |
圖2 柴油發(fā)電機齒輪式機油泵供油過程 |
（2）轉(zhuǎn)子式機油泵
轉(zhuǎn)子式機油泵的結(jié)構(gòu)如圖3所示，原理如圖4所示。它主要由兩個偏心內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)子及外殼等組成。內(nèi)轉(zhuǎn)子用半月鍵固裝在主動軸上；外轉(zhuǎn)子松套在殼體中，由內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動旋轉(zhuǎn)。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子均由粉末冶金壓制而成，泵體與蓋之間用兩個定位銷定位。蓋板與殼體間有耐油紙制的調(diào)整墊片，以保證內(nèi)外轉(zhuǎn)子與殼體之間的端面間隙。主動軸前端用半月鍵固裝著驅(qū)動齒輪，由從動軸經(jīng)中間齒輪驅(qū)動。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，致使內(nèi)外轉(zhuǎn)子下方空間容積逐漸增大而吸油，上方空間容積逐漸減小而壓油。
轉(zhuǎn)子式機油泵的優(yōu)點是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可高速運轉(zhuǎn)，且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，壽命長。轉(zhuǎn)子式機油泵在中小型柴油發(fā)電機上的應(yīng)用越來越廣，其缺點是齒數(shù)少時壓力脈動較大。
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圖3 轉(zhuǎn)子式機油泵結(jié)構(gòu)示意圖 |
圖4 轉(zhuǎn)子式機油泵原理示意圖 |
二、機油泵性能參數(shù)及其關(guān)系
1、壓力
（1）吸油壓力
機油泵工作時在進口處的吸力（Mpa），又稱吸油真空度。
（2）吸油高度
油箱液面至主動齒輪（或內(nèi)轉(zhuǎn)子）中心的距離（mm）。
（3）泵出壓力
油泵出口的壓力（Mpa）。
（4）標(biāo)定油壓
油泵吸油壓力或泵出壓力的值。
（5）全壓力
機油泵出壓力和吸油壓力之差值。
（6）最低吸油壓力
機油泵能正常運轉(zhuǎn)而不發(fā)生空穴現(xiàn)象時，在泵進油口所允許的最低壓力。
（7）限壓閥開啟壓力
當(dāng)限壓閥溢油口開始噴油時之壓力值。
（8）限壓閥截止壓力
當(dāng)機油泵出口處流量為零時之壓力值。
2、轉(zhuǎn)速
（1）標(biāo)定轉(zhuǎn)速
規(guī)定的機油泵工作轉(zhuǎn)速。
（2）實際轉(zhuǎn)速
機油泵工作或試壓時實測的轉(zhuǎn)速，簡稱轉(zhuǎn)速。
（3）額定轉(zhuǎn)速
機油泵在給定泵出壓力下，不產(chǎn)生“空穴現(xiàn)象”而能連續(xù)工作速度。
3、流量
（1）排量
按設(shè)計數(shù)據(jù)計算得出的泵在每一轉(zhuǎn)所派出的液體體積（L/min）。
（2）理論流量
根據(jù)排量計算得出的泵在給定轉(zhuǎn)速工況下的流量。公式：QL=nq。
（3）標(biāo)定供油量
設(shè)計圖樣上標(biāo)出的泵在給定泵出壓力、工作速度及試驗油液粘度工況下的供油量。
（4）實際供油量
油泵工作時，在單位時間內(nèi)從泵的出口處輸出的流量。
（5）泄漏量
油泵限壓閥溢流孔所泄出的流量。
4、功率、效率
（1）機械功率
驅(qū)動泵軸所需的功率稱液壓功率，又稱軸功率（kw）。
（2）液壓功率
流動液體所具有的功率稱為液壓功率，可用實際供油量和泵出壓力的乘積來表示。
（3）機械損失與機械效率
① 機械損失是指機油泵在轉(zhuǎn)矩上的機械摩擦損失，機油泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩總是大于理論上所需的轉(zhuǎn)矩。
② 機械效率是指機油泵的理論輸出功率與實際輸入功率之比。
影響機械損失的因素：
——油液在泵內(nèi)流動時，油液的粘性引起摩擦損失，該損失與油液的粘度、油泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)，油液的粘度愈高，油泵的轉(zhuǎn)速越快，該部分的轉(zhuǎn)矩損失就愈大。
——油泵齒輪（或轉(zhuǎn)子）作相對運動時的機械摩擦轉(zhuǎn)矩損失，該損失與泵出壓力有關(guān)，泵出壓力愈高，該部分的轉(zhuǎn)矩損失就愈大。
（4）容積損失與容積效率
① 容積損失是指機油泵的流量損失，其實際流量總是小于理論流量，即容積損失是指理流量與實際流量之間的差值。
② 機油泵經(jīng)過容積損失后的實際流量與理論流量的比值稱之為容積效率。
影響容積損失的因素：
——機油泵工作時，總有少量油液通過間隙泄露到低壓區(qū)去，此部分泄漏量與機油泵的工作壓力、泵腔間隙大小、機油的粘度及機油的泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)工作壓力較高，間隙較大、粘度較低時泄露量較大。
——機油泵吸油過程中，由于吸油阻力過大，粘度過高或機油泵轉(zhuǎn)速太快等原因，油液來不及充滿全部工作腔，致使容積損失較大。
（5）總效率
對機油泵的能量損失應(yīng)有一具體衡量指標(biāo)，這就是工作效率，亦即機油泵的總效率。泵的總效率等于容積效率與機械效率的乘積。
（6）流動損失與流動效率
粘性油液沿油道流動時，由于克服粘性摩擦等引起的能量損失稱之為流動損失。當(dāng)機油泵的轉(zhuǎn)速小于3000r/min，機油在泵腔中的流速低于5m/s時，流動損失極小，可以近似地取1；對于低溫下工作的高速油泵，由于此時機油泵的供油量和粘度都增加，使內(nèi)部的流動阻力增大，此時就必須考慮其流動損失。
5、噪聲
現(xiàn)代高速柴油機，尤其是柴油機對機油泵提出了降低噪聲的要求，并把它作為性能指標(biāo)之一。噪聲的強弱常以聲壓級的大小來表示。
6、空穴和氣蝕
（1）空穴現(xiàn)象：在機油泵內(nèi)，由于某種原因會產(chǎn)生低壓區(qū)，當(dāng)壓力低于空氣分離壓力時，溶于油液中的空氣就游離出來，以氣泡的形式存在于油液中，使原來充滿油液的管道出現(xiàn)氣體的空穴，此種現(xiàn)象稱之為空穴現(xiàn)象。
（2）氣蝕現(xiàn)象：管道中發(fā)生空穴現(xiàn)象時，氣泡隨著油液流動進入高壓區(qū)，即被壓縮或急劇縮小，原來氣泡所占有的空間形成了真空，四周油液質(zhì)點將以極大的速度沖向壓縮氣泡的中心，此過程非常激烈，產(chǎn)生局部液壓的沖擊現(xiàn)象。該局部油液的沖擊若發(fā)生在金屬壁面上，將會加劇金屬氧化腐蝕，往往使金屬零件表面逐漸形成麻點，嚴重時會使表面脫落出現(xiàn)小坑。這種因空穴作用而加劇金屬表面腐蝕的現(xiàn)象，稱之為氣蝕現(xiàn)象。
由上可知，空穴是發(fā)生在油液的低壓區(qū)，而氣蝕使發(fā)生在高壓區(qū)內(nèi)。
總結(jié)：
機油泵是發(fā)動機中非常重要的一個部件，它的工作原理是通過泵軸和泵齒輪的旋轉(zhuǎn)，將機油從油底殼中吸入泵體內(nèi)，然后通過壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)機油的壓力，將機油輸送到發(fā)動機各個部位。在機油泵的工作過程中，濾清器的作用也非常重要，它可以過濾機油中的雜質(zhì)和污物，保證機油的清潔度。因此，在使用機油泵時，一定要注意保養(yǎng)和維護，以保證機油泵的正常工作。
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