康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

新闻主题	康明斯柴油发电机组机油泵原理与作用

 

摘要：柴油发电机行业往往将内燃机润滑系统比喻人体的血液循环系统， 那么机油泵就可与人体心脏相比拟。机油泵的作用是将油底壳里的机油经过增压后压送到机油滤清器和各润滑油道，以润滑柴油发电机的各主要运动机件，并使机油得到滤清。机油泵多为齿轮泵，由齿轮泵体等组成，当柴油发电机工作时，凸轮轴带动泵体的主动齿轮转动。柴油发电机工作时，机油泵不断工作，从而保证机油在润滑油路中不断循环。在柴油发电机各种工况下，机油泵都应保证供给足够的润滑油。由于机油泵的转速与柴油发电机转速成正比，低转速时机油泵供油能力较差。康明斯公司在本章中主要着重介绍柴油机润滑系统以及对机油泵的基本要求、原理、结构及其作用。

 

一、润滑系统对机油泵的要求

 

      根据各种润滑系统和不同的布置，从而可知，系统内部有许多地方需要润滑。所以机油泵就很显然成了保证机油分配的重要部件，各种系统将会对机油泵提出不同的要求。除特殊要求外，其基本要求式一致的，归纳如下：

（1）柴油机启动时，机油泵应尽快吸油并建立起系统油压；

（2）柴油机在长期停车后，启动时机油泵必须能迅速吸油使机油压力上升；

（3）柴油机启动后，机油泵泵出的油应迅速输送到润滑系统的最远点；

（4）在所有运转条件下，必须保证机油泵有一个恒定且不受干扰的吸油量；

（5）柴油机在各种倾侧位置工作时，皆能保证正常吸油，机油泵结构设计时，要有防止空气吸入的措施

（6）柴油机冷车启动时，系统油压不能过高（过高的油压将导致机油泵或机油滤清器、机油冷却器等部件遭到破坏，使各种密封处产生泄漏）；

（7）在各种工况下，系统油压应满足各润滑点及冷却点的要求，油压要相对平稳，不能忽高忽低；

（8）怠速高温时，油压不能过低（过低的油压将引起远处润滑点的润滑不足）；

（9）在所有的工作情况下，不管润滑油的粘度和柴油机的运转情况如何，都应该保证润滑油不断地送给所有受摩擦的零件；

（10）机油泵要有足够的储备容量，不但要满足新柴油机的要求，而且要满足正常磨损造成的过大油量的需要；

（11）机油泵所消耗的功率要较小（即机械效率要高）；

（12）发电机组用柴油机（尤其是轻型汽车、轿车）要求机油泵重量轻；

（13）机油泵工作时噪声低。

      综上所述，机油泵必须具备良好的吸油性能，较佳的密封性，足够的流量，供油量受油压、油温变化（即油的粘度变化）的敏感性小，油压平稳，噪声低，结构简单，重量轻，不产生空穴现象，消耗功率较小，使用寿命较长，机油泵供油特性要满足柴油机所有工况（包括正常磨损后）的需要。

 

图1  6B系列康明斯转子式机油泵

图2  K19系列康明斯齿轮式机油泵

 

二、机油泵供油量的估算

 

      机油泵供油量应该保证对柴油机的轴承、活塞、气缸、连杆、曲轴等运动件摩擦副及辅助装置（如离心式透平增压管、真空泵）有足够的润滑和冷却等作用，并要保证在油泵和被润滑零件因磨损而引起的间隙加大情况下也能迅速全部给予润滑。同时还要考虑到经过限压阀直接回到曲轴箱的油量（这部分油量约占机油泵供油量的40%）。考虑到柴油机进一步强化的可能性等因素。总之，机油泵的供油量应保证柴油机在最困难的条件下（如高温、低速大负荷）润滑可靠，它的供油量应大于循环油量，但不宜过大，因为旁通的润滑油太多必然要导致机油泵消耗功率增加，滤清器尺寸过大和机油氧化变质加剧。

      机油泵的供油量一般以下式选取：

Q_p=（1.5～2）Q_M........................（公式1）

式中，Q_p—机油泵供油量，L/min；

Q_M—柴油机主道机油循环油量，kgL/kw.h；

      而Q_M可按式（2）估算

Q_M=K₁｛（q_c•N_e）/（ρ•c•∆t）｝........................（公式2）

式中，N_e—标定功率，kw；

q_c—被机油泵带走的热量，kgL/kw.h；

ρ—机油密度，kg/L；

c—机油比热，一般为1.6～2.1kj/kg·°c；

∆t—柴油机进出油温差，°c；

K₁—系数，考虑摩擦面磨损后间隙变大，分流作用和必要的储备量，一般取1.5～2.5。

 

三、机油泵原理与分类

 

      机油泵是柴油机润滑系统中最重要的部件，其功能是将机械能传给润滑油，使其具有一定的液压能，并按照一定的流量和压力流动到柴油机各润滑点。用于润滑系统的机油泵，其工作压力一般在0.10～1.2Mpa之间，大部分处于0.3～0.45Mpa，转速一般为700～4500r/min,供油量范围随柴油机的要求而异，小的不足1L/min，大的超过200L/min。

1、柱塞泵工作原理

      柱塞泵主要由凸轮、斜面、柱塞、齿轮、蜗杆、弹簧、销子及壳体等零件组成，柱塞泵工作原理图如图2-1所示。柱塞泵中间部分为一齿轮与蜗杆啮合，而蜗杆由曲轴减速驱动，当蜗杆转动时，柱塞端部斜面沿导销作往复运动，柱塞同时也转动，当柱塞切口朝向吸油孔时，柱塞向右移动进行吸油；当柱塞切口朝向出油口时，柱塞向左移动进行压油，。如此往复循环，起到了泵油作用。凸轮通过控制杆与节气门连动，当发动机怠速时凸轮位于图中虚线位置，此时柱塞行程最大，约2.5mm。

2、转子式机油泵  

      康明斯B、C系列柴油发电机的机油泵为转子式，机油泵由曲轴正时齿轮通过一个惰轮驱动。转子式机油泵由壳体、内转子、外转子和泵盖等组成。结构如图3所示，原理如图4所示。

      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。

      内转子固定在主动轴上，外转子在壳内可以自由转动，两者之间有一定的偏心距。当内转子旋转时，带动外转子一起转动，所以在内、外转子及壳体端面间形成4个工作腔。某一工作腔从进油孔转过时，容积增大，产生真空，润滑油便经进油孔吸入；转子继续旋转，腔内容积减小，油压升高，当该工作腔与出油孔相通时，润滑油便经出油孔压出。

       转子式机油泵结构紧凑，吸油真空度高，泵油量较大且供油均匀，噪声小。因此在中小功率高速柴油发电机上应用越来越广泛。

       随着使用时间的增长，齿轮油泵会出现泵油不足，甚至不泵油等故障，主要原因是有关部位磨损过大；如果，内外齿轮式机油泵故障了，维修人员可用塞尺检查泵体与外齿轮间隙、内齿轮与月牙块间隙、外齿轮与月牙块间隙；用塞尺检查泵盖与内、外齿轮端间隙即可。

 

图3  转子式机油泵原理图

图4  转子式机油泵结构图

 

3、齿轮式机油泵  

      主动齿轮为内齿轮，被动齿轮为外齿轮，以同方向转动，将油储存在内外齿轮间的月牙块间，以产生吸送油作用，原理如图5所示。内外齿轮式机油泵主要由内齿轮、外齿轮、泵体、泵盖、限压阀和机油集滤清器等组成，结构如图6所示。

      N系列柴油发电机机油泵采用外置式单级齿轮泵，齿轮泵通过外接的油管与油底完中的集滤器相连吸油。

      K系列所有的机油泵都装于缸体后端的底部，并由曲轴后端的齿轮驱动。机油泵泵体内装有主动齿轮和从动齿轮，每个齿轮轴两端有衬套支承，机油泵共有4个衬套，其中2个在泵盖内，另外2个在泵体内。

      机油泵总成的出口处装有一个高压泄压阀，泄压阀的作用是当润滑油压力过高时使部分润滑油直接流回油底壳，避免过高的润滑油压力造成机油泵、机油冷却器、机油滤清器等一系列零部件的损坏。特别在冷起动时，过高的机油压力会损坏润滑系统的其他部件。

      机油泵的使用性能取决于齿轮与泵体的配合间隙。齿轮与泵体的径向间隙一般不超过0.2mm，齿轮端面间隙不超过0.05～0.2mm。间隙过大，润滑油压力降低，泵油量减少。在泵体与泵盖之间有调整垫片，既可以用来调整齿轮的端面间隙又可以防止漏油。机油泵不可修理，如果机油泵内部的零件有超出技术规格的过度磨损，则必须更换机油泵。

 

图5  齿轮式机油泵原理图

图6  齿轮式机油泵结构图

 

4、叶片泵工作原理

5、螺杆泵工作原理

      常用螺杆泵是由泵体、一个主动螺杆和两个从动螺杆相互啮合构成，即所谓三螺杆泵。从动螺杆一般位于主动螺杆对称的两侧。在垂直于轴线上的剖面上，主从动螺杆的齿形由几对共轭曲线组成。螺杆的啮合线把主从动螺杆的螺旋槽分割成若干个密封工作空间，当主动螺杆由原动机带动回转时，就带动两个从动螺杆回转。由于他们的螺纹相互啮合着，所以随着空间啮合曲线的移动，密封工作空间就沿轴向由吸油口向压油口移动。主动螺杆每转一圈，各密封工作空间就移动一个导程T的距离。因此，左端吸油腔密封工作空间逐渐增大完成吸油过程；而右端压油腔密封工作空间逐渐减小完成压油过程。

 

四、机油泵质控与零件图

 

3、设备的质量控制

      设备是制造产品所使用的工具，其性能或精度的好坏直接影响产品的精度和质量，对使用的设备和工艺装备的有关精度或参数，要定期进行检定或验证，发现问题，及时更换或修复，保证满足产品制造质量。

4、工艺质量的控制

      工艺质量既包括编制的工艺的合理性、科学性及工艺文件的完整性，也包括现场工艺管理。在制订工艺时，应根据企业的实际情况确定合适的工艺、工序，选择合理的设备和加工方法，同时要根据设备变更及环境变化情况及时修改工艺及有关工艺参数。对大批量生产的产品，要有完整的工艺文件。

5、检验质量的控制

      质量检验是保证不合格产品不流入到下一道工序的重要措施，应加强检验控制。对于批量生产的产品，要根据工艺文件编制完整的检验文件，设计专用的检具。确定合理的检测设备（工具）和检测方法，检验抽验抽样方法和频次。在实际检测中，要求检验人员和生产工人按检验规范的要求进行自检、互检、抽检、专检等项工作。对所使用的检验、试验设备和检验器具、仪器等应进行周期校验，保证器具的精度和可靠性。在检验过程中，要进行质量统计，以便从中找出影响质量的因素，改进和提高质量，预防质量事故的发生。

6、零件清单

 

 

表1   机油泵 Oil Pump    BP 4010     BP 4016     BP 4026 

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