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设备装配与结构组成

柴油发电机的机油泵零件组成和工作原理图

 

摘要：机油泵是润滑系中最重要的部件，其功能是为润滑系提供足够压力和流量的机油，油压必须保证在一定的范围，以保证每一个摩擦件得到充分的润滑而且不损坏相关的承压件。机油泵在整个柴油机润滑系统的开发中具有决定性的作用，我们可以把整个润滑系统比喻成人体的血液循环系统，机油泵就是润滑系统的心脏，各个油道支路就是血管，机油泵在柴油机的运转过程中源源不断地为各个零部件提供血液的循环，保证柴油机在各个工况下正常运行。机油泵结构形式可分为齿轮式和转子式两类。齿轮式机油泵又分内接齿轮式和外接齿轮式，一般把后者称为柴油发电机的齿轮式机油泵。

 

一、机油泵总成设计

 

1、设计原则

      满足柴油机的正常运行，提供一定的机油压力。

2、设计参数确定

      理论上，柴油机中机油循环流量q_v（机油体积流量）可以根据两种办法来确定：一种方法是根据柴油机的机油散热量来确定；另一种方法是用统计方法，即比较同类型的机器，再相同的工作条件下的机油流量，选择一个适当的流量作为该机器的设计机油流量。这里介绍用机油散热量决定机油流量的方法。

（1）机油散热量Φ_j由下式确定：

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

式中，Φ_j――机油带走的热量（kJ/h）;

Φ_i――柴油机中每一小时燃料燃烧生成的热量；

α₀――机油散热量占发热量的百分比，对于现代发电用发动机可取α₀＝0.015~0.025，对于活塞用机油冷却的柴油机需由机油带走的热量要大的多，可达到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――内燃机有效功率（kW）；

ηe――有效效率，对柴油机可取ηe＝0.35。

（2）确定了机油所带走的热量后，就可以求出在柴油机中所需要的机油循环量：

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

式中：Y——机油的比重，一般可取Y＝0.85 kg/L，也可以根据机油平均温度查表得到；

C_j——机油的比重，一般可取c＝1.7~2.1 kJ/(kg.K)，也可根据机油平均温度查表求得。

∆t——机油在完成一次循环过程中的温升，一般可取∆t＝10～15℃。

      实际上，机油泵实际流量（q_vα）要根据柴油机所需机油循环流量（q_v）决定，但是它要比机油的循环量为大，这是因为考虑到机油泵本身和内燃机的各摩擦副零件在工作中都有磨损，因此他们的配合间隙和机油的泄漏都会逐渐增加，为了保证在这种情况下在系统中还能保证足够的油压，机油泵排量需要有足够的富裕量。

      机油泵本身通常装有调节机油压力的调压阀，以保证机油压力在允许的范围内，因此从机油泵排出的机油只是一部分输入到主油道，其余的经过调压阀流掉了。

      考虑到所设计的内燃机，今后可能要进一步强化，需要更大的机油流量，所以

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

式中，K――储备系数，一般选取K＝1.5~2.0，有时为了系列化尺寸的油泵，K可以取到3.5。

 

二、机油泵的分类

 

1、齿轮式机油泵工作原理

      齿轮式机油泵通常指的是外接式，因油泵壳体内壁的间隙很小，泵壳上有进出孔。

（1）吸油∶

      机油泵进油腔齿轮的轮齿脱开啮合，其容积增大，产生真空吸力，机油变经进油口被吸入进油腔。

（2）压油∶

      机油泵齿轮的轮齿将机油带入到出油腔，出油腔齿轮的轮齿进入啮合，其容积减小，油压增大，机油便经出油口被压送到柴油发电机油道中。优点∶效率高、功率损失小、工作可靠、使用寿命长。缺点∶需要中间传动机构，制造成本相应较高。

 

图1  机油泵原理图

图2  外接齿轮式机油泵结构图

 

2、内接齿轮式机油泵

      内啮合齿轮式机油泵也称内接齿轮泵，其工作原理与外啮合齿轮式机油泵或齿轮式机油泵相同。内接齿轮泵的结构。其外齿轮是主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键由曲轴直接驱动。内接齿轮是从动齿轮，装在机油泵体内，泵体固定在机体前端。因为内接齿轮泵由曲轴直接驱动，无需中间传动机构，所以零件数量少，制造成本低，占用空间小，使用范围广。但是这种机油泵在内、外齿轮之间有一处无用的空间，使机油泵的泵油效率降低。另外，如果曲轴前端轴颈太粗，机油泵外形尺寸随之增大，柴油发电机驱动机油泵的功率损失也相应有所增加。具有结构简单、噪音低、输油平稳、自吸性能强、润滑效率高、润滑效果好等特点，有良好的低高转速特性，提高了润滑效率和润滑质量，使机油泵的安全性、可靠性和使用寿命大幅度提高。

3、转子式机油泵

      转子式机油泵在柴油机的工作过程中，保证各种工况下，供给整机足够的润滑油。转子式机油泵主要由内、外转子，机油泵体及机油泵盖等零件组成。内转子固定在机油泵传动轴上，外转子自由地安装在泵体内，并与内转子啮合转动。内、外转子之间有一定的偏心距。传动套的中心设有扁孔，该扁孔用于套在柴油发电机曲轴端部设置的扁轴段上，实现传动套与曲轴的同步转动连接；传动套的外环面通过键与内转子的中心孔构成同步转动连接；内转子与外转子偏心啮合，外转子转动设置在机油泵壳体内。

      优点∶结构紧凑，供油量大，供油均匀，噪声小，吸油真空度较高。

 

图3  内接齿轮式机油泵结构图

图4  转子式机油泵结构图

 

三、使用的注意事项

 

      机油泵必须在柴油发电机各种转速下都能供给足够数量的机油，以维持足够的机油压力，保证柴油发电机的润滑。机油泵的供油量与其转速有关，而机油泵的转速又与柴油发电机转速成正比。因此，在设计机油泵时，都是使其在低速时有足够大的供油量。但是，在高速时机油泵的供油量明显偏大，机油压力也显著偏高。另外，在柴油发电机冷起动时，机油黏度大，流动性差，机油压力也会大幅度升高。为了防止油压过高，在润滑油路中设置安全阀或限压阀。一般安全阀装在机油泵或机体的主油道上。当安全阀安装在机油泵上时，如果油压达到规定值，安全阀开启，多余的机油返回机油泵进口。如果安全阀安装在主油道上，则当油压达到规定值时，多余的机油经过安全阀流回油底壳。

（1）机油泵的出油量与它的尺寸、转速及润滑系的阻力有关，出油量是用油量的几倍以上，所以限压阀一直溢油。当柴油发电机磨损增大，回油量减少，当回油停止时，柴油发电机就接近大修了。

（2）出油压力的大小，随柴油发电机转速、机油黏度、润滑油路中的阻力及配合间隙的变化而改变，出油压力和出油量成正比。

 

四、机油泵的装配与试验

 

1、机油泵的装配

① 在泵轴上涂以适量机油，将主动齿轮装在泵轴上，然后再装被动齿轮。主被动齿轮装好后，转动泵轴时，它们应能灵活地啮合旋转。

② 装泵盖时，必须注意调整其间隙，若泵盖已经过研磨，则更要重视垫片厚度的调整，保证其间隙适当。

③ 将传动齿轮装在轴上后，一定要确实将横销铆好。

④ 装好后，应检查各种螺钉是否上紧，并将限压阀装好。

2、机油泵的试验

      其试验方法是：将进、出油孔都浸入机油盆中，待灌满机油后，用拇指堵住出油孔，另一手转动齿轮，以拇指感到有一定压力为好。否则，应查明原因，重新修配。

3、装入机体

      机油泵装入机体时，应注意以下几点：

① 装机前，将机油泵灌满机油，以防泵内有空气，使机油泵不泵油而烧瓦。

② 油泵与机体间的垫片应垫好，以防漏油。

③ 进行压力试验及调整。

 

 

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