[油料装备中发动机油泵的匹配设计] 核动力航母发动机原理
时间：2019-04-18 03:30:59 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘 要：润滑系统中的重要组成部分之一就是发动机机油泵，发动机油泵的作用是连续不断地向各摩擦表面强制供油，使得发动机得到可靠、稳定的润滑，减少机械设备的零件摩擦与损坏。发动机油泵是油料装备中的重要部分，发动机油泵的匹配设计非常的关键，本文就油料装备中的发动机油泵的有关匹配设计方面的问题进行简单的分析、讨论。
关键词：油料装备 发动机 油泵 匹配设计
机油泵结构形式可分为齿轮式和转子式两类，目前的车用发动机多采用转子式机油泵。发动机润滑系统是由众多的部件以及局部结构组成的，包括机油箱、机油泵、机油滤清器、机油散热器、各机油管路、主轴承、凸轮轴承及各附件润滑轴承等等。机油泵在油料装备机械的长期运转过程中，经过主动轴与轴孔、主、从动齿轮及转子式内外转子的表面、从动齿轮与轴之间的磨损等等都会在很大程度上降低机油泵的性能，使其原有的功能作用衰退，无法达到自身所起的作用效果，阻碍正常、稳定的工作程序。因此，必须做好发动机油泵在油料装备中的匹配设计工作，减少和避免误差导致的损害、损失。
一、机油泵的装配
1.齿轮式机油泵装配的要点
在对齿轮式机油泵进行装配时，必须保证机油泵的泵体与泵盖保持成套、一致，不可将其搞混乱，以防导致出现问题损害油料装备装置。机油泵的主动齿轮和被动齿轮应是一样的高度，主动齿轮与被动齿轮之间的高度相差应小于0.03毫米。被动齿轮轴压入机油泵壳体内时的轴头深入壳体分解面的数值应符合正规的标准规格。当主动齿轮轴压入主动齿轮时，应采用热压法，先将主动齿轮均匀加热到一百五十至二百摄氏度再进行压入。应将相应的衬套分别压入被动齿轮、泵壳及后盖，衬套不能凸出齿轮两端面、泵盖端面及泵体内腔底平面。齿轮副装入壳体后，端面间隙、齿顶与泵间隙及齿侧间隙应符合技术要求。装配后的机油泵必须可以灵活运转，不能出现卡滞现象，限压阀在阀体内也必须可以灵活的进行移动。必须保证集油滤网的完整无损，如果发现破损的部位可以允许用焊锡对其进行焊堵，要注意焊堵的面积应小于滤网面积的百分之十。
2.转子式机油泵的装配
转子式机油泵在安装外转子的过程中，必须将外转子端面有倒角的一面先装入壳体，在将其安装完好之后再对内转子进行转动，检查是否可以灵活的进行转动。
3.磨合试验
安装好的机油泵必须先在机油泵试验台上进行初步的磨合试验。在进行磨合的过程中应先在无负荷状态下以额定转速运转四分钟，然后逐渐增加负荷，直到达到标准压力能够持续3分钟的时间。在磨合的过程中不能出现噪音、过热以及漏油的不良现象，在进行磨合之后应及时检查所修机油泵是否能够达到规定的性能指标之内。
4.机油泵供油特性分析
对于一定结构的机油泵，影响机油泵供油特性的因素主要有机油泵转速、出油压力和机油温度等等。发动机通常都是在变速、变载等相当复杂的工况下进行工作的，而发动机油泵供油特性的影响因素也非常的复杂。在众多复杂的影响因素中，对机油泵供油量的影响最为明显的是转速，转速与机油泵的供油量这两者之间存在着较好的线性关系，出油压力是影响机油泵供油量的次要因素。影响机油泵供油量的最弱因素是机油的温度，这两者之间表现出相当明显的特征为非线性。
二、机油泵的性能测试系统
1.机油泵的软件设计
油料装备中的机油泵软件系统是采用VB6.0的编程进行设计，此编程的用户界面设计较为简清，编程灵活，功能强大。机油泵的软件界面主要包括主界面、用户登陆界面、上下限设置界面、参数设置界面、测试准备界面、测试界面、历史数据界面、手动调试界面等等。VB6.0编程可以直接调用多种工具栏中提供的控件进行各种窗体的创建，还可以自行设计控件，从数据接口、数据库管理、数据应用到数据的通信都将给予很好的支持。在进入机油泵的测试系统后，要对测试项目和参数进行适当的选择。在温控仪的监视下，对机油进行加热并设定温度，开始对所选的测试项目依次进行自动测试，并且与设定的标准值进行比较，立即判定出产品的合格与否，在测试结束之后自动对数据进行保存。
应在电脑显示屏上点取机油泵测试项目以及设定相应的测试参数，系统对各项测试的测量值和控制值均有设定报警值上下限的功能。试验结果在电脑显示屏上显示，合理排布数据，以便于对其进行完整的良好记录和保存。测试界面分为普通操作型和管理员两个级别，普通操作级别只能进行普通的选定操作，管理员级别的操作有密码保护，可实现报警值、测试项目的点取和测试参数的设置和修改。为了测试系统在实际应用中更加方便，对每个型号机油泵的基本参数可通过数据库进行实时添加、修改和保存。采用串口RS232通讯协议，不需要再对协议程序进行添加，所有通信均由上位机启动，不需在PLC和温控仪内编写通信程序，上位链单元会根据上位机发来的命令帧自动生成响应帧返回上位机。
2.硬件设计
机油泵的硬件部分的设计主要是设计成模拟机油泵装车实际使用时的状态实时监控机油泵的各种性能参数。主要包括试验台结构及装夹、管道及油箱和机电控制以及数据采集处理模块。试验台设计成一体化结构，由主测试台架、产品夹具和控制台等组成，动力系统、被测油泵、管路系统、传感器等安装在主测试台架上，相关传感器与仪表按客户要求及国家标准进行安装。进出油口管径按标准是油泵进出油口径的一至一点五倍，管路系统不存在渗漏现象，连接牢靠。机电控制及数据采集处理模块组成由欧姆龙CPI H-XA40DR—A型可编程控制器、通信模块、A/D模块、欧姆龙E5一Z型温控仪及其他传感器构成，实现数据采集和测试系统的自动化。主要由PLC控制变频电动机驱动油泵旋转，通过设在回油管里的流量传感器、压力传感器对流量、压力进行测量；通过在油箱中的温度传感器、液位计对油温、机油高度进行测量。机油泵管路出口设置阀门调节出油压力，主油箱上设置的加热系统对油箱进行加温(或冷却)并实时控制，实现自动化的机油泵性能测试。
三、转子式机油泵的设计
转子式机油泵由壳体、内转子、外转子和泵盖等组成。内转子用键或销子固定在转子轴上，由曲轴齿轮直接或间接驱动，内转子和外转子中心的偏心距为e，内转子带动外转子一起沿同一方向转动。转子齿形齿廓设计得使转子转到任何角度时，内、外转子每个齿的齿形廓线上总能互相成点接触。这样内、外转子间形成4个工作腔，随着转子的转动，这4个工作腔的容积是不断变化的。在进油道的一侧空腔，由于转子脱开啮合，容积逐渐增大，产生真空，机油被吸入，转子继续旋转，机油被带到出油道的一侧，这时，转子正好进入啮合，使这一空腔容积减小，油压升高，机油从齿间挤出并经出油道压送出去。这样，随着转子的不断旋转，机油就不断地被吸入和压出。转子式机油泵具有结构紧凑、外形尺寸小、重量小、吸油真空度较大、泵油量大、供油均匀性好、成本低等等多个优点，转子式机油泵在中、小型发动机上的应用较为广泛。 1.转子式机油泵多学科设计优化模型
转子式机油聚多学科优化设计方法是在复杂系统设计的整个过程中集成各个学科的知识，应用有效的设计、优化策略以及分布式计算机网络系统来对转子式机油泵进行设计；通过充分利用各个学科之间的相互作用所产生的协同效应，获得转子式机油泵的整体最优设计结果。在对转子式机油泵进行模型的优化设计的过程中应综合考虑转子式机油泵的泵油性能、抗冲击性能、容积效率、转子齿轮结果、材料质量等等多方面的影响因素。
2.转子式机油泵的优化设计参数
转子式机油泵的标定转速时的机油压力是大于0.7Mpa，排量为每分钟61.8 L的，计算转速为每分钟2300 r，出口压力为0.25 MPa，初始最大接触应力为174.63MPa，机油泵的轴功率为2.95kW。转子式机油泵的内转子有4个凸齿，外转子有5个凹齿，这样内、外转子同向不同步的旋转。
3.转子式机油泵设计优化仿真流程
转子式机油泵的参数化建模是通过自编程序对自定的、统一格式的参数文件进行操作的，分别生成符合压力场仿真、流场分析仿真分析和应力场仿真分析几何模型文件。转子式机油泵可以通过优化平台将不同物理场的仿真分析软件和自编程序进行集成，进而实现转子式机油泵的设计优化。
四、结语
发动机油泵在运行的过程中向各摩擦表面连续不断地强制性进行供油，减少及避免装备部件的摩擦与损坏。对于油料装备中的发动机油泵的设计、运行等一系列工作程序，一定要及时、积极的进行良好的优化匹配设计，以保证更好的进行正常设备工作。
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