設備裝配與結構組成

柴油發電機的機油泵零件組成和工作原理圖

 

摘要：機油泵是潤滑系中最重要的部件，其功能是為潤滑系提供足夠壓力和流量的機油，油壓必須保證在一定的范圍，以保證每一個摩擦件得到充分的潤滑而且不損壞相關的承壓件。機油泵在整個柴油機潤滑系統的開發中具有決定性的作用，我們可以把整個潤滑系統比喻成人體的血液循環系統，機油泵就是潤滑系統的心臟，各個油道支路就是血管，機油泵在柴油機的運轉過程中源源不斷地為各個零部件提供血液的循環，保證柴油機在各個工況下正常運行。機油泵結構形式可分為齒輪式和轉子式兩類。齒輪式機油泵又分內接齒輪式和外接齒輪式，一般把后者稱為柴油發電機的齒輪式機油泵。

 

一、機油泵總成設計

 

1、設計原則

      滿足柴油機的正常運行，提供一定的機油壓力。

2、設計參數確定

      理論上，柴油機中機油循環流量q_v（機油體積流量）可以根據兩種辦法來確定：一種方法是根據柴油機的機油散熱量來確定；另一種方法是用統計方法，即比較同類型的機器，再相同的工作條件下的機油流量，選擇一個適當的流量作為該機器的設計機油流量。這里介紹用機油散熱量決定機油流量的方法。

（1）機油散熱量Φ_j由下式確定：

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

式中，Φ_j――機油帶走的熱量（kJ/h）;

Φ_i――柴油機中每一小時燃料燃燒生成的熱量；

α₀――機油散熱量占發熱量的百分比，對于現代發電用發動機可取α₀＝0.015~0.025，對于活塞用機油冷卻的柴油機需由機油帶走的熱量要大的多，可達到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――內燃機有效功率（kW）；

ηe――有效效率，對柴油機可取ηe＝0.35。

（2）確定了機油所帶走的熱量后，就可以求出在柴油機中所需要的機油循環量：

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

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

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

?t——機油在完成一次循環過程中的溫升，一般可取?t＝10～15℃。

      實際上，機油泵實際流量（q_vα）要根據柴油機所需機油循環流量（q_v）決定，但是它要比機油的循環量為大，這是因為考慮到機油泵本身和內燃機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油的泄漏都會逐漸增加，為了保證在這種情況下在系統中還能保證足夠的油壓，機油泵排量需要有足夠的富裕量。

      機油泵本身通常裝有調節機油壓力的調壓閥，以保證機油壓力在允許的范圍內，因此從機油泵排出的機油只是一部分輸入到主油道，其余的經過調壓閥流掉了。

      考慮到所設計的內燃機，今后可能要進一步強化，需要更大的機油流量，所以

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

式中，K――儲備系數，一般選取K＝1.5~2.0，有時為了系列化尺寸的油泵，K可以取到3.5。

 

二、機油泵的分類

 

1、齒輪式機油泵工作原理

      齒輪式機油泵通常指的是外接式，因油泵殼體內壁的間隙很小，泵殼上有進出孔。

（1）吸油∶

      機油泵進油腔齒輪的輪齒脫開嚙合，其容積增大，產生真空吸力，機油變經進油口被吸入進油腔。

（2）壓油∶

      機油泵齒輪的輪齒將機油帶入到出油腔，出油腔齒輪的輪齒進入嚙合，其容積減小，油壓增大，機油便經出油口被壓送到柴油發電機油道中。優點∶效率高、功率損失小、工作可靠、使用壽命長。缺點∶需要中間傳動機構，制造成本相應較高。

 

圖1  機油泵原理圖

圖2  外接齒輪式機油泵結構圖

 

2、內接齒輪式機油泵

      內嚙合齒輪式機油泵也稱內接齒輪泵，其工作原理與外嚙合齒輪式機油泵或齒輪式機油泵相同。內接齒輪泵的結構。其外齒輪是主動齒輪，套在曲軸前端，通過花鍵由曲軸直接驅動。內接齒輪是從動齒輪，裝在機油泵體內，泵體固定在機體前端。因為內接齒輪泵由曲軸直接驅動，無需中間傳動機構，所以零件數量少，制造成本低，占用空間小，使用范圍廣。但是這種機油泵在內、外齒輪之間有一處無用的空間，使機油泵的泵油效率降低。另外，如果曲軸前端軸頸太粗，機油泵外形尺寸隨之增大，柴油發電機驅動機油泵的功率損失也相應有所增加。具有結構簡單、噪音低、輸油平穩、自吸性能強、潤滑效率高、潤滑效果好等特點，有良好的低高轉速特性，提高了潤滑效率和潤滑質量，使機油泵的安全性、可靠性和使用壽命大幅度提高。

3、轉子式機油泵

      轉子式機油泵在柴油機的工作過程中，保證各種工況下，供給整機足夠的潤滑油。轉子式機油泵主要由內、外轉子，機油泵體及機油泵蓋等零件組成。內轉子固定在機油泵傳動軸上，外轉子自由地安裝在泵體內，并與內轉子嚙合轉動。內、外轉子之間有一定的偏心距。傳動套的中心設有扁孔，該扁孔用于套在柴油發電機曲軸端部設置的扁軸段上，實現傳動套與曲軸的同步轉動連接；傳動套的外環面通過鍵與內轉子的中心孔構成同步轉動連接；內轉子與外轉子偏心嚙合，外轉子轉動設置在機油泵殼體內。

      優點∶結構緊湊，供油量大，供油均勻，噪聲小，吸油真空度較高。

 

圖3  內接齒輪式機油泵結構圖

圖4  轉子式機油泵結構圖

 

三、使用的注意事項

 

      機油泵必須在柴油發電機各種轉速下都能供給足夠數量的機油，以維持足夠的機油壓力，保證柴油發電機的潤滑。機油泵的供油量與其轉速有關，而機油泵的轉速又與柴油發電機轉速成正比。因此，在設計機油泵時，都是使其在低速時有足夠大的供油量。但是，在高速時機油泵的供油量明顯偏大，機油壓力也顯著偏高。另外，在柴油發電機冷起動時，機油黏度大，流動性差，機油壓力也會大幅度升高。為了防止油壓過高，在潤滑油路中設置安全閥或限壓閥。一般安全閥裝在機油泵或機體的主油道上。當安全閥安裝在機油泵上時，如果油壓達到規定值，安全閥開啟，多余的機油返回機油泵進口。如果安全閥安裝在主油道上，則當油壓達到規定值時，多余的機油經過安全閥流回油底殼。

（1）機油泵的出油量與它的尺寸、轉速及潤滑系的阻力有關，出油量是用油量的幾倍以上，所以限壓閥一直溢油。當柴油發電機磨損增大，回油量減少，當回油停止時，柴油發電機就接近大修了。

（2）出油壓力的大小，隨柴油發電機轉速、機油黏度、潤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、機油泵的裝配與試驗

 

1、機油泵的裝配

① 在泵軸上涂以適量機油，將主動齒輪裝在泵軸上，然后再裝被動齒輪。主被動齒輪裝好后，轉動泵軸時，它們應能靈活地嚙合旋轉。

② 裝泵蓋時，必須注意調整其間隙，若泵蓋已經過研磨，則更要重視墊片厚度的調整，保證其間隙適當。

③ 將傳動齒輪裝在軸上后，一定要確實將橫銷鉚好。

④ 裝好后，應檢查各種螺釘是否上緊，并將限壓閥裝好。

2、機油泵的試驗

      其試驗方法是：將進、出油孔都浸入機油盆中，待灌滿機油后，用拇指堵住出油孔，另一手轉動齒輪，以拇指感到有一定壓力為好。否則，應查明原因，重新修配。

3、裝入機體

      機油泵裝入機體時，應注意以下幾點：

① 裝機前，將機油泵灌滿機油，以防泵內有空氣，使機油泵不泵油而燒瓦。

② 油泵與機體間的墊片應墊好，以防漏油。

③ 進行壓力試驗及調整。

 

 

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