机油泵实用技术

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1.2 典型润滑系统介绍
为了进一步了解润滑系统的种类和布局,本节选择若干典型系统图进行说明。图 1.1 是一个现代压力润滑系统,湿式油底壳润滑系统的典型例子,图 1.2 为干式润滑系统的典型 例子。
图 1.1
图 1.2
以滤清器布置来看,常用的润滑系统可分为下列几种: 分流式(又称旁通式) 机油滤清器安放在回油通道中,它只过滤系统中泵回的那部分
油腔 A 容积逐渐增加,形成部分真空,机油在大气压力的
作用下进入吸油腔并填满齿洼空间,这就是吸油过程。下
油腔称为吸油室(低压腔)。随着齿轮的转动,充满在吸
油室的机油,被齿间槽带到上油腔 B。由于齿轮进入啮合,
上油腔 B 的容积逐渐变小,于是充满上油腔的 机油形成
高压,被强行挤出,沿管路流向润滑系统,这就是压油过
图 2-3
6源自文库
产生高压,此过程成为排油过程。当转子转到图 2-3 中 f)位置时,A 腔容积变为最小,排 油结束。
2.2.4 叶片泵工作原理
叶片泵主要由壳体 1、转子 2、叶片 3(4 块)
及中心轴 4 所组成,中心轴的作用是使叶片更好
地在壳体的内表面上滑动。壳体与庄子相对中心
位置有一个偏心距 e,形成一个月牙形的空腔。在
润滑系统的设计及布局,对内燃机的性能指标、工作可靠性和耐久性有很大的影响。 润滑系统的设计必须在内燃机各种运转工况(指工作环境、转速、负荷、润滑油品)下,能 及时地、适量地将润滑油输送至各润滑点及冷却点,润滑各摩擦表面,减少磨损,冷却内燃 机的高温机件;不断从剧烈受热零件(如气缸套、活塞、轴承及其他部分)吸取热能,排除 因摩擦而发生的热量;提高活塞环、气缸套等部位的密封性,以防止被压缩的混合气体及燃 烧生成物窜入曲轴箱;另外还起净化和防锈作用;力求降低系统消耗功率及润滑油之消耗。
图 2-2
程,上油腔 B 称为压油室(高压腔)。随着齿轮的不断转动,齿轮泵就不断地完成吸油和压
油过程。
2.2.3 转子泵工作原理
转子泵由壳体、内转子和外转子组成(一般外转子的齿 数比内转子多一齿)。工作时内转子是主动轮,外转子是被动 轮,内外转子的旋转方向均相同。图 2-3 所示为内转子 6 个 齿、外转子 7 个齿的转子泵工作原理图。两转子旋转中心之 间有一偏心距 e,在啮合运转过程中能形成几个独立的封闭空 间。随着内、外转子的啮合旋转,外转子外转子根部封闭空 间的容积将发生变化,如图 2-3 中 a)~d)所示 1-1 一对齿 的 A 容积逐渐增大,腔内产生局部真空,在大气压力的作用 下,机油通过进油管道和进油槽(图 2-3 中虚线所示)被吸 入此 2 腔,直至 A 腔容积达到最大(如图 2-3 中 d)所示), 此时吸油完毕,该过程即为吸油过程。当转子继续旋转到图 2-3 中 e)的位置时,A 腔容积逐渐由大变小,并将机油从出 油槽(图 2-3 中左边虚线月牙形槽)通过出油管道被挤压出来,
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%)。考虑到内燃机进一步强
化的可能性等因素。总之,机油泵的供油量应保证内燃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
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内燃机所有工况(包 括正常磨损后)的需要。
1.4 机油泵供油量的估算
机油泵供油量应该保证对内燃机的轴承、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
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,不但要满足新内燃机的要求,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) 汽油车用内燃机(尤其是轻型汽车、轿车)要求机油泵重量轻;
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(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
1
机油,过滤后的机油直接回到曲轴箱或机油箱内。图 1.3 是一个分流式压力润滑系统装置图, 图 1.4 则为分流式流程示意图。
1 机油泵集滤网 2 机油泵 3 限压阀 4 流往主油道机油 5 机油 滤清器 6 经过滤后的机油流往油底壳内
图 1.3
图 1.4
全流式 机油滤清器串联在油路中,机油泵泵出的流量除限压阀旁通外,全部机油经滤 清器输往主油道。图 1.5 所示为全流式压力润滑系统装置,图 1.6 为全流式示意图。
1 机油泵与润滑系统
人们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。机油泵设计者和专业生产厂的工程技术人员必须对内燃机润滑系统有一个基本的了解, 这样才能设计一个较理想的机油泵。本章主要着重介绍内燃机润滑系统以及对机油泵的基本 要求和油泵的作用。
1.1 内燃机润滑系统
4)螺杆泵
2.2 机油泵的工作原理
2.2.1 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,如图 2-1a 所示,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,如图 2-1b 所示。如此往复循环,起到了泵油作用。图 2-1c 中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。
2.1 机油泵种类
a 按功能分: 压油泵——用于提高润滑油压力,保证所需的循环油量。 予供泵——用于较大功率的内燃机上,在启动前向各磨擦部位亚送一定量的润滑油,以
保证启动过程中得到必要的润滑。 b 按组成形式分:
单级——由一个油泵组成,是中小功率内燃机中常用的形式。 多级——由两个以上的机油泵串联组成 C 按机油泵中主要运动件和运动方式分:
按经验和统计,Q 值大致可在下述范围内选定 ——汽车拖拉机柴油机 Q =(0.2~0.5)N L/min; ——四冲程车柴油机 Q =(0.15~0.25)N L/min; ——四冲程增压柴油机(活塞冷却)Q =(0.35~0.6)N
L/min。
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2 内燃机常用的机油泵
机油泵是内燃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内燃机各润滑点。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, 供油量范围随内燃机的要求而异,小的不足 1L/min,大的超过 200L/min。
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图 2-1
2.2.2 齿轮泵工作原理
图 2-2 所示为齿轮泵工作原理图,它由主动齿轮 1、
被动齿轮 2、壳体 3 组成。置于壳体中两个相互啮合的齿
轮(一般为齿数相同的一对齿轮),把整个壳体内的空间
分成上、下两个隔离的油腔。图示当主动齿轮 1 以顺时针
方向转动,带动被动齿轮 2 以逆时针方向转动,而导致下
1 机油泵集滤网 2 机油泵 3 限压阀 4 滤清器安全阀 5 过滤后流往主油道的机油 6 机油滤清器 7 压力表
图 1.5
图 1.6
综合系统 图 1.7 所示为一个全流、旁通综合系统的例子,图 1.8 为全流、旁通综合系 统的流程示意图。
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独立系统 在有些情况下,除上述系统外,也有使用从油底壳吸油的辅助机油泵,把机 油送到另一个机滤,然后直接再循环到油壳底。 现代内燃机润滑系统的主要组成部件有集滤器、一只或多只机油泵、一只或几只滤清器、机 油冷却器或散热器、各种安全阀和限压阀、冷却喷嘴和润滑喷嘴、油压指示器和安全指示器、 油压停车装置、液压自动紧链器润滑链条和正时齿轮等。
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Q 一般以下式选取
Q =(1.5~2)QM 式中Q —机油泵供油量,L/min;
QM—内燃机主道机油循环油量,kgL/kw.h; 而QM可按式(1-2)估算
QM
K
·N · ·∆
(1-1) (1-2)
式中
N —标定功率,kw; q —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—内燃机进出油温差,°c;
润滑系统的种类,按润滑方式可分为: 飞溅润滑:润滑油靠连杆大头下的特殊结构油杓打击油面,并将润滑油直接溅于磨擦表 面上。 压力润滑:润滑油在机油泵作用下以一定的油压注入各磨擦表面上。 复合润滑:飞溅和压力润滑的综合系统。 现代内燃机中绝大多数都采用复合式润滑系统。
按贮油方式可分为: 湿式:机油贮存在油底壳内,这种方式结构简单,大多数内燃机采用此结构。 干式:机油贮存在专门的机油箱中,这种方式可以改善机油工作条件(搅拌和激溅少, 不易变质),但结构复杂,一般适用于军用车辆、赛车和矿山工地用自卸车的柴油机上。
1 机油泵集滤网 2 机油泵 3 限压阀 4 分流式机滤 5 过滤后流往主油道机油 6 全流式机滤 7 过滤后流回油底壳
图 1.7
图 1.8
1.3 内燃机润滑系统对机油泵的要求
以上简述了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) 内燃机启动时,机油泵应尽快吸油并建立起系统油压; (2) 内燃机在长期停车后,启动时机油泵必须能迅速吸油使机油压力上升; (3) 内燃机启动后,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) 内燃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
K —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。q 、∆t值参照表 1-1 选用。
表 1-1 机油带走的热量q 参考值
参数名称
汽油机
进出油温差∆t
8~10
固定式 10~15
柴油机 汽车拖拉机 8~12
低速船用 5~15
机油带走的热量q kg/L
0.0~0.07 0.0~0.08 0.05~0.07 0.01~0.02
转子的四个互相对称的叶片槽上带有四块叶片,
用以将月牙形空腔分成四个随转动变化的容积腔
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。当转子带动叶片转动时,四个
容积腔都随转子的转角而增大或减小。在图 2-4
叶片工作原理图所示位置时,容积腔Ⅰ、Ⅱ将随
转子的转动而按箭头的方向逐渐增大,形成了真
图 2-4
空而机油从进油口处吸入;此时容积腔Ⅲ、Ⅳ则逐渐减小;对容积腔内的机油产生挤压作用,
使机油流出油泵而形成压力流。四个容积腔周而复始地增大、减小,将机油连续地吸入和压
出,使机油按照一定的流量和所需的压力由出口输出。
2.2.5 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,如图 2-5 所示。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(图 2-5 螺杆泵的工作原理图中为自左向右移动)。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。
气吸入的措施 (6) 内燃机冷车启动时,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内燃机的运转情况如何,都应该保证润滑
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