設(shè)備裝配與結(jié)構(gòu)組成

柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)油泵零件組成和工作原理圖

 

摘要：機(jī)油泵是潤(rùn)滑系中最重要的部件，其功能是為潤(rùn)滑系提供足夠壓力和流量的機(jī)油，油壓必須保證在一定的范圍，以保證每一個(gè)摩擦件得到充分的潤(rùn)滑而且不損壞相關(guān)的承壓件。機(jī)油泵在整個(gè)柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中具有決定性的作用，我們可以把整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)比喻成人體的血液循環(huán)系統(tǒng)，機(jī)油泵就是潤(rùn)滑系統(tǒng)的心臟，各個(gè)油道支路就是血管，機(jī)油泵在柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中源源不斷地為各個(gè)零部件提供血液的循環(huán)，保證柴油機(jī)在各個(gè)工況下正常運(yùn)行。機(jī)油泵結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪式和轉(zhuǎn)子式兩類。齒輪式機(jī)油泵又分內(nèi)接齒輪式和外接齒輪式，一般把后者稱為柴油發(fā)電機(jī)的齒輪式機(jī)油泵。

 

一、機(jī)油泵總成設(shè)計(jì)

 

1、設(shè)計(jì)原則

      滿足柴油機(jī)的正常運(yùn)行，提供一定的機(jī)油壓力。

2、設(shè)計(jì)參數(shù)確定

      理論上，柴油機(jī)中機(jī)油循環(huán)流量q_v（機(jī)油體積流量）可以根據(jù)兩種辦法來(lái)確定：一種方法是根據(jù)柴油機(jī)的機(jī)油散熱量來(lái)確定；另一種方法是用統(tǒng)計(jì)方法，即比較同類型的機(jī)器，再相同的工作條件下的機(jī)油流量，選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)牧髁孔鳛樵摍C(jī)器的設(shè)計(jì)機(jī)油流量。這里介紹用機(jī)油散熱量決定機(jī)油流量的方法。

（1）機(jī)油散熱量Φ_j由下式確定：

Φ_j=α₀Φ_i（KJ/h）.....................（公式1）

式中，Φ_j――機(jī)油帶走的熱量（kJ/h）;

Φ_i――柴油機(jī)中每一小時(shí)燃料燃燒生成的熱量；

α₀――機(jī)油散熱量占發(fā)熱量的百分比，對(duì)于現(xiàn)代發(fā)電用發(fā)動(dòng)機(jī)可取α₀＝0.015~0.025，對(duì)于活塞用機(jī)油冷卻的柴油機(jī)需由機(jī)油帶走的熱量要大的多，可達(dá)到α₀＝0.06。

由于Φ_i=3600P/ηe.....................（公式2）

所以Φ_j＝α₀（3600P/ηe）.....................（公式3）

式中，P――內(nèi)燃機(jī)有效功率（kW）；

ηe――有效效率，對(duì)柴油機(jī)可取ηe＝0.35。

（2）確定了機(jī)油所帶走的熱量后，就可以求出在柴油機(jī)中所需要的機(jī)油循環(huán)量：

q_v=Φ_j /（Y•C_j•?t） .....................（公式4）

式中：Y——機(jī)油的比重，一般可取Y＝0.85 kg/L，也可以根據(jù)機(jī)油平均溫度查表得到；

C_j——機(jī)油的比重，一般可取c＝1.7~2.1 kJ/(kg.K)，也可根據(jù)機(jī)油平均溫度查表求得。

?t——機(jī)油在完成一次循環(huán)過(guò)程中的溫升，一般可取?t＝10～15℃。

      實(shí)際上，機(jī)油泵實(shí)際流量（q_vα）要根據(jù)柴油機(jī)所需機(jī)油循環(huán)流量（q_v）決定，但是它要比機(jī)油的循環(huán)量為大，這是因?yàn)榭紤]到機(jī)油泵本身和內(nèi)燃機(jī)的各摩擦副零件在工作中都有磨損，因此他們的配合間隙和機(jī)油的泄漏都會(huì)逐漸增加，為了保證在這種情況下在系統(tǒng)中還能保證足夠的油壓，機(jī)油泵排量需要有足夠的富裕量。

      機(jī)油泵本身通常裝有調(diào)節(jié)機(jī)油壓力的調(diào)壓閥，以保證機(jī)油壓力在允許的范圍內(nèi)，因此從機(jī)油泵排出的機(jī)油只是一部分輸入到主油道，其余的經(jīng)過(guò)調(diào)壓閥流掉了。

      考慮到所設(shè)計(jì)的內(nèi)燃機(jī)，今后可能要進(jìn)一步強(qiáng)化，需要更大的機(jī)油流量，所以

q_vα＝Kq_v（L/h）.....................（公式5）

式中，K――儲(chǔ)備系數(shù)，一般選取K＝1.5~2.0，有時(shí)為了系列化尺寸的油泵，K可以取到3.5。

 

二、機(jī)油泵的分類

 

1、齒輪式機(jī)油泵工作原理

      齒輪式機(jī)油泵通常指的是外接式，因油泵殼體內(nèi)壁的間隙很小，泵殼上有進(jìn)出孔。

（1）吸油∶

      機(jī)油泵進(jìn)油腔齒輪的輪齒脫開(kāi)嚙合，其容積增大，產(chǎn)生真空吸力，機(jī)油變經(jīng)進(jìn)油口被吸入進(jìn)油腔。

（2）壓油∶

      機(jī)油泵齒輪的輪齒將機(jī)油帶入到出油腔，出油腔齒輪的輪齒進(jìn)入嚙合，其容積減小，油壓增大，機(jī)油便經(jīng)出油口被壓送到柴油發(fā)電機(jī)油道中。優(yōu)點(diǎn)∶效率高、功率損失小、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)∶需要中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，制造成本相應(yīng)較高。

 

圖1  機(jī)油泵原理圖

圖2  外接齒輪式機(jī)油泵結(jié)構(gòu)圖

 

2、內(nèi)接齒輪式機(jī)油泵

      內(nèi)嚙合齒輪式機(jī)油泵也稱內(nèi)接齒輪泵，其工作原理與外嚙合齒輪式機(jī)油泵或齒輪式機(jī)油泵相同。內(nèi)接齒輪泵的結(jié)構(gòu)。其外齒輪是主動(dòng)齒輪，套在曲軸前端，通過(guò)花鍵由曲軸直接驅(qū)動(dòng)。內(nèi)接齒輪是從動(dòng)齒輪，裝在機(jī)油泵體內(nèi)，泵體固定在機(jī)體前端。因?yàn)閮?nèi)接齒輪泵由曲軸直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)需中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以零件數(shù)量少，制造成本低，占用空間小，使用范圍廣。但是這種機(jī)油泵在內(nèi)、外齒輪之間有一處無(wú)用的空間，使機(jī)油泵的泵油效率降低。另外，如果曲軸前端軸頸太粗，機(jī)油泵外形尺寸隨之增大，柴油發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)油泵的功率損失也相應(yīng)有所增加。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪音低、輸油平穩(wěn)、自吸性能強(qiáng)、潤(rùn)滑效率高、潤(rùn)滑效果好等特點(diǎn)，有良好的低高轉(zhuǎn)速特性，提高了潤(rùn)滑效率和潤(rùn)滑質(zhì)量，使機(jī)油泵的安全性、可靠性和使用壽命大幅度提高。

3、轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵

      轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵在柴油機(jī)的工作過(guò)程中，保證各種工況下，供給整機(jī)足夠的潤(rùn)滑油。轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵主要由內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，機(jī)油泵體及機(jī)油泵蓋等零件組成。內(nèi)轉(zhuǎn)子固定在機(jī)油泵傳動(dòng)軸上，外轉(zhuǎn)子自由地安裝在泵體內(nèi)，并與內(nèi)轉(zhuǎn)子嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間有一定的偏心距。傳動(dòng)套的中心設(shè)有扁孔，該扁孔用于套在柴油發(fā)電機(jī)曲軸端部設(shè)置的扁軸段上，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)套與曲軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接；傳動(dòng)套的外環(huán)面通過(guò)鍵與內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心孔構(gòu)成同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接；內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子偏心嚙合，外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在機(jī)油泵殼體內(nèi)。

      優(yōu)點(diǎn)∶結(jié)構(gòu)緊湊，供油量大，供油均勻，噪聲小，吸油真空度較高。

 

圖3  內(nèi)接齒輪式機(jī)油泵結(jié)構(gòu)圖

圖4  轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵結(jié)構(gòu)圖

 

三、使用的注意事項(xiàng)

 

      機(jī)油泵必須在柴油發(fā)電機(jī)各種轉(zhuǎn)速下都能供給足夠數(shù)量的機(jī)油，以維持足夠的機(jī)油壓力，保證柴油發(fā)電機(jī)的潤(rùn)滑。機(jī)油泵的供油量與其轉(zhuǎn)速有關(guān)，而機(jī)油泵的轉(zhuǎn)速又與柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。因此，在設(shè)計(jì)機(jī)油泵時(shí)，都是使其在低速時(shí)有足夠大的供油量。但是，在高速時(shí)機(jī)油泵的供油量明顯偏大，機(jī)油壓力也顯著偏高。另外，在柴油發(fā)電機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，機(jī)油黏度大，流動(dòng)性差，機(jī)油壓力也會(huì)大幅度升高。為了防止油壓過(guò)高，在潤(rùn)滑油路中設(shè)置安全閥或限壓閥。一般安全閥裝在機(jī)油泵或機(jī)體的主油道上。當(dāng)安全閥安裝在機(jī)油泵上時(shí)，如果油壓達(dá)到規(guī)定值，安全閥開(kāi)啟，多余的機(jī)油返回機(jī)油泵進(jìn)口。如果安全閥安裝在主油道上，則當(dāng)油壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)，多余的機(jī)油經(jīng)過(guò)安全閥流回油底殼。

（1）機(jī)油泵的出油量與它的尺寸、轉(zhuǎn)速及潤(rùn)滑系的阻力有關(guān)，出油量是用油量的幾倍以上，所以限壓閥一直溢油。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)磨損增大，回油量減少，當(dāng)回油停止時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)就接近大修了。

（2）出油壓力的大小，隨柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油黏度、潤(rùn)滑油路中的阻力及配合間隙的變化而改變，出油壓力和出油量成正比。

 

四、機(jī)油泵的裝配與試驗(yàn)

 

1、機(jī)油泵的裝配

① 在泵軸上涂以適量機(jī)油，將主動(dòng)齒輪裝在泵軸上，然后再裝被動(dòng)齒輪。主被動(dòng)齒輪裝好后，轉(zhuǎn)動(dòng)泵軸時(shí)，它們應(yīng)能靈活地嚙合旋轉(zhuǎn)。

② 裝泵蓋時(shí)，必須注意調(diào)整其間隙，若泵蓋已經(jīng)過(guò)研磨，則更要重視墊片厚度的調(diào)整，保證其間隙適當(dāng)。

③ 將傳動(dòng)齒輪裝在軸上后，一定要確實(shí)將橫銷鉚好。

④ 裝好后，應(yīng)檢查各種螺釘是否上緊，并將限壓閥裝好。

2、機(jī)油泵的試驗(yàn)

      其試驗(yàn)方法是：將進(jìn)、出油孔都浸入機(jī)油盆中，待灌滿機(jī)油后，用拇指堵住出油孔，另一手轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，以拇指感到有一定壓力為好。否則，應(yīng)查明原因，重新修配。

3、裝入機(jī)體

      機(jī)油泵裝入機(jī)體時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

① 裝機(jī)前，將機(jī)油泵灌滿機(jī)油，以防泵內(nèi)有空氣，使機(jī)油泵不泵油而燒瓦。

② 油泵與機(jī)體間的墊片應(yīng)墊好，以防漏油。

③ 進(jìn)行壓力試驗(yàn)及調(diào)整。

 

 

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