齿轮输油泵低速供油性能及解决措施信息化分析
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齿轮输油泵低速供油性能及解决措施信息化分析
摘要部分柴油发动机采用齿轮泵为输油提供动力,在此过程中时有故障发生。本文对齿轮泵输油过程中的各种故障进行了分析研究,从设计优化的角度对齿轮输油泵实现低速供油、机构优化改进、改善齿轮输油泵工作环境等方面的解决措施进行了分析,研究结果表明设计的方案思路符合设计标准,能够有效保证齿轮输油泵低速供油性能。
关键词齿轮;输油泵;低速供油;性能;分析
前言
在柴油發动机的运转过程中,所有的组成零部件都发挥着至关重要的作用,整个柴油发动机是一个不可分割的整体。在柴油发动机的设计研制过程中要充分考虑齿轮输油泵与其他零部件之间的作用和连接关系,如果存在考虑不到的情况,则可能对整个柴油发动机的运动造成不利后果。柴油发动机中的齿轮输油泵是该系统的重要组成零部件,齿轮输油泵供油能力的好坏直接关系到柴油发动机的运行质量,甚至会对相关设备,如农业工程用机械、施工用机械或汽车等交通运输工具产生影响[1]。
1 输油泵低速供油问题总体分析
柴油发动机在启动的过程中启动速度不高,时间较长,同时由于输油泵本身结构设计存在一定限制,所以无法实现在柴油发动起启动的同时为其提供燃油,这样最终导致发动机在启动过程中较为困难,长此以往会对柴油发动机的质量造成一定不利影响。
目前的燃油输送系统中柱塞结构的输油泵较多,近年来国际对燃油排放标准要求逐渐严格,共同轨道的燃油系统输油泵主要采用以下几种,包括齿轮式输油泵、转子结构输油泵和叶片结构的输油泵。相比较而言,齿轮结构式的输油泵燃油流量不低、成本不高、能够提供较高的转动速度,同时对燃油的品质要求不高,所以在柴油发动机中齿轮式输油泵应用较多。柴油发动机在启动过程中要求比较苛刻以及输油泵本身设计的缺陷,导致速度较低时供油能力不够。所以要实现将油箱内的燃料快速输送到压力较高的泵中,要求输油泵具有在较低速度下供油的能力[2]。
2 低速供油原因分析及解决措施
影响齿轮输油泵低速供油的原因各种各样,主要分为内部原因和外部原因,综合分析考虑主要体现在以下几个方面:油料传输过程中受到的管道阻力影响;溢流阀的结构设计不合理产生的影响;齿轮泵在低速运行条件下供油条件的影响;齿轮输油泵设计过程中的计算不够精准等。
2.1 齿轮泵齿槽燃油充满因素分析
齿轮泵齿槽的燃油是否充满对于齿轮输油泵的低速供油性能有着直接影响,齿轮泵齿槽内如果燃油充满程度较大,则管线流道可以与齿槽有更长的接触时间,充满状态下齿轮泵的吸入通道和吸入条件大大改善,液体介质产生的黏滞阻力更小,更容易实现低速泵油。如果系统的吸入腔室接结构设计较为合理、齿轮泵的转动速度在要求范围内,则可大大增加齿轮泵齿槽的燃油充满程度。目前针对该问题的解决措施是研究设计更大的过流通道,同时在齿轮输油泵的燃油出口位置设计一个单向流动阀门,避免系统管路中的燃油液面降低而导致齿轮泵齿槽燃油没有充满,确保齿轮输油泵在发动起启动时保持低速供油能力[3]。
2.2 齿轮泵吸入燃油流量因素分析
在柴油发动机的燃料进入口位置设计有吸入装置对齿轮输油泵的供油能力进行监测,如果设计的燃油流量不低,燃油漏失量不多,则可实现发动机转速较低的情况下保持较好的供油能力。如果齿轮输油泵的基本结构保持变动不大,在设计的供油周期内,燃油的过流流量大于发动机系统总承受能力的两到三倍,则会造成系统压力损失过大,同时温度难以控制,大大降低可靠性能。解决措施是采用大体积输油泵,同时采用增速机构,提高供油性性能[4]。
2.3 齿轮泵管道阻力因素分析
齿轮泵管道阻力的影响因素主要集中在两个方面,分别是发动机中管路产生的阻力和滤清装置产生的阻力。其中,滤清装置中含有大量的过滤网,这些过滤网对燃油流动过程中的阻力较大,如果滤网设计密度较大则燃油流过阻力较大,如果滤网的密度设计过大,即目数较小时,则燃油流动过程中的杂质不能被有效过滤。所以在滤网目数密度的设计选择过程中要确保与系统匹配,确保柴油发动机中的齿轮输油泵能够正常工作。另一方面,齿轮输油泵的最小孔径间隙要求不能大于所有的柴油机管路内径,以此实现管路中燃油流动阻力的最小化,同时要求管路的任意部位都不能存在漏油的情况,杂质的量应全面避免,充分确保齿轮输油泵的供油能力[5]。
2.4 齿轮泵溢流阀结构设计因素分析
齿轮泵溢流阀的结构设计是影响齿轮输油泵供油的重要影响因素,如果设计压力高于齿轮输油泵的供油压力,则溢流阀开启,系统中的低压力腔室与高压力腔室实现互通,较高压力的油液被压入低压力腔室,在此过程中实现了对系统压力的调节。在柴油发动机以较低速度启动过程中,溢流阀不能够有泄露且必须处于关闭状态。对应的解决措施是在齿轮泵溢流阀的设计过程中将零件表面粗糙度数值设计小,同时在同轴度、圆周度、圆跳动等机械参数方面精度要求提高,充分保证溢流阀的密封功能,避免齿轮输油泵油液漏失[6]。
3 结束语
本文通过研究发现,齿轮输油泵在安装设计过程中,一般都在油箱的位置以上,这样就造成了在柴油机启动过程中齿轮泵的运转速度不高,泵产生的油量就不高,所以齿轮输油泵低速供油不可忽视,其对发动机的性能和寿命具有较大的影响。通过总结,笔者得到了影响齿轮输油泵性能的原因,设计过程中要充分保证管道流通能力,建议从齿轮结构进行优化进而提高供油能力,尽量减少管道对燃料造成的阻力。综上方法,基本能够提高柴油发动机的低速供油性能,提高产品质量。
参考文献
[1] 卢永刚,王洋,王秀礼,等.管道输油泵流体噪声模拟及泵噪声测试方法[J].排灌机械工程学报,2017,35(08):645-651.
[2] 刘斌. 基于振动检测的离心输油泵转子/轴承故障诊断[D].天津:天津大学,2016.
[3] 谭东杰,白羽,刘厚林,等.导叶相位角度对管道输油泵水力性能的影响[J].排灌机械工程学报,2015,33(09):756-761.
[4] 李永乐,蒋婷,习宁刚,等.高压输油泵中开面强度模拟优化与试验分析[J].流体机械,2015,43(04):53-56.
[5] 田壘,刘军辉,孙向东,等.状态监测与故障诊断系统在输油泵机组中的应用[J].当代化工,2015,44(03):567-569,576.
[6] 李春宁.工频与变频输油泵并联运行的流量调节[J].油气储运,2009,28(07):57-59,79,87.