新聞主題	康明斯柴油發電機組機油泵原理與作用

 

摘要：柴油發電機行業往往將內燃機潤滑系統比喻人體的血液循環系統， 那么機油泵就可與人體心臟相比擬。機油泵的作用是將油底殼里的機油經過增壓后壓送到機油濾清器和各潤滑油道，以潤滑柴油發電機的各主要運動機件，并使機油得到濾清。機油泵多為齒輪泵，由齒輪泵體等組成，當柴油發電機工作時，凸輪軸帶動泵體的主動齒輪轉動。柴油發電機工作時，機油泵不斷工作，從而保證機油在潤滑油路中不斷循環。在柴油發電機各種工況下，機油泵都應保證供給足夠的潤滑油。由于機油泵的轉速與柴油發電機轉速成正比，低轉速時機油泵供油能力較差。康明斯公司在本章中主要著重介紹柴油機潤滑系統以及對機油泵的基本要求、原理、結構及其作用。

 

一、潤滑系統對機油泵的要求

 

      根據各種潤滑系統和不同的布置，從而可知，系統內部有許多地方需要潤滑。所以機油泵就很顯然成了保證機油分配的重要部件，各種系統將會對機油泵提出不同的要求。除特殊要求外，其基本要求式一致的，歸納如下：

（1）柴油機啟動時，機油泵應盡快吸油并建立起系統油壓；

（2）柴油機在長期停車后，啟動時機油泵必須能迅速吸油使機油壓力上升；

（3）柴油機啟動后，機油泵泵出的油應迅速輸送到潤滑系統的最遠點；

（4）在所有運轉條件下，必須保證機油泵有一個恒定且不受干擾的吸油量；

（5）柴油機在各種傾側位置工作時，皆能保證正常吸油，機油泵結構設計時，要有防止空氣吸入的措施

（6）柴油機冷車啟動時，系統油壓不能過高（過高的油壓將導致機油泵或機油濾清器、機油冷卻器等部件遭到破壞，使各種密封處產生泄漏）；

（7）在各種工況下，系統油壓應滿足各潤滑點及冷卻點的要求，油壓要相對平穩，不能忽高忽低；

（8）怠速高溫時，油壓不能過低（過低的油壓將引起遠處潤滑點的潤滑不足）；

（9）在所有的工作情況下，不管潤滑油的粘度和柴油機的運轉情況如何，都應該保證潤滑油不斷地送給所有受摩擦的零件；

（10）機油泵要有足夠的儲備容量，不但要滿足新柴油機的要求，而且要滿足正常磨損造成的過大油量的需要；

（11）機油泵所消耗的功率要較小（即機械效率要高）；

（12）發電機組用柴油機（尤其是輕型汽車、轎車）要求機油泵重量輕；

（13）機油泵工作時噪聲低。

      綜上所述，機油泵必須具備良好的吸油性能，較佳的密封性，足夠的流量，供油量受油壓、油溫變化（即油的粘度變化）的敏感性小，油壓平穩，噪聲低，結構簡單，重量輕，不產生空穴現象，消耗功率較小，使用壽命較長，機油泵供油特性要滿足柴油機所有工況（包括正常磨損后）的需要。

 

圖1  6B系列康明斯轉子式機油泵

圖2  K19系列康明斯齒輪式機油泵

 

二、機油泵供油量的估算

 

      機油泵供油量應該保證對柴油機的軸承、活塞、氣缸、連桿、曲軸等運動件摩擦副及輔助裝置（如離心式透平增壓管、真空泵）有足夠的潤滑和冷卻等作用，并要保證在油泵和被潤滑零件因磨損而引起的間隙加大情況下也能迅速全部給予潤滑。同時還要考慮到經過限壓閥直接回到曲軸箱的油量（這部分油量約占機油泵供油量的40%）。考慮到柴油機進一步強化的可能性等因素。總之，機油泵的供油量應保證柴油機在最困難的條件下（如高溫、低速大負荷）潤滑可靠，它的供油量應大于循環油量，但不宜過大，因為旁通的潤滑油太多必然要導致機油泵消耗功率增加，濾清器尺寸過大和機油氧化變質加劇。

      機油泵的供油量一般以下式選取：

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

式中，Q_p—機油泵供油量，L/min；

Q_M—柴油機主道機油循環油量，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—標定功率，kw；

q_c—被機油泵帶走的熱量，kgL/kw.h；

ρ—機油密度，kg/L；

c—機油比熱，一般為1.6～2.1kj/kg·°c；

?t—柴油機進出油溫差，°c；

K₁—系數，考慮摩擦面磨損后間隙變大，分流作用和必要的儲備量，一般取1.5～2.5。

 

三、機油泵原理與分類

 

      機油泵是柴油機潤滑系統中最重要的部件，其功能是將機械能傳給潤滑油，使其具有一定的液壓能，并按照一定的流量和壓力流動到柴油機各潤滑點。用于潤滑系統的機油泵，其工作壓力一般在0.10～1.2Mpa之間，大部分處于0.3～0.45Mpa，轉速一般為700～4500r/min,供油量范圍隨柴油機的要求而異，小的不足1L/min，大的超過200L/min。

1、柱塞泵工作原理

      柱塞泵主要由凸輪、斜面、柱塞、齒輪、蝸桿、彈簧、銷子及殼體等零件組成，柱塞泵工作原理圖如圖2-1所示。柱塞泵中間部分為一齒輪與蝸桿嚙合，而蝸桿由曲軸減速驅動，當蝸桿轉動時，柱塞端部斜面沿導銷作往復運動，柱塞同時也轉動，當柱塞切口朝向吸油孔時，柱塞向右移動進行吸油；當柱塞切口朝向出油口時，柱塞向左移動進行壓油，。如此往復循環，起到了泵油作用。凸輪通過控制桿與節氣門連動，當發動機怠速時凸輪位于圖中虛線位置，此時柱塞行程最大，約2.5mm。

2、轉子式機油泵  

      康明斯B、C系列柴油發電機的機油泵為轉子式，機油泵由曲軸正時齒輪通過一個惰輪驅動。轉子式機油泵由殼體、內轉子、外轉子和泵蓋等組成。結構如圖3所示，原理如圖4所示。

      內轉子用鍵或銷子固定在轉子軸上，由曲軸齒輪直接或間接驅動，內轉子和外轉子中心的偏心距為e，內轉子帶動外轉子一起沿同一方向轉動。

      內轉子固定在主動軸上，外轉子在殼內可以自由轉動，兩者之間有一定的偏心距。當內轉子旋轉時，帶動外轉子一起轉動，所以在內、外轉子及殼體端面間形成4個工作腔。某一工作腔從進油孔轉過時，容積增大，產生真空，潤滑油便經進油孔吸入；轉子繼續旋轉，腔內容積減小，油壓升高，當該工作腔與出油孔相通時，潤滑油便經出油孔壓出。

       轉子式機油泵結構緊湊，吸油真空度高，泵油量較大且供油均勻，噪聲小。因此在中小功率高速柴油發電機上應用越來越廣泛。

       隨著使用時間的增長，齒輪油泵會出現泵油不足，甚至不泵油等故障，主要原因是有關部位磨損過大；如果，內外齒輪式機油泵故障了，維修人員可用塞尺檢查泵體與外齒輪間隙、內齒輪與月牙塊間隙、外齒輪與月牙塊間隙；用塞尺檢查泵蓋與內、外齒輪端間隙即可。

 

圖3  轉子式機油泵原理圖

圖4  轉子式機油泵結構圖

 

3、齒輪式機油泵  

      主動齒輪為內齒輪，被動齒輪為外齒輪，以同方向轉動，將油儲存在內外齒輪間的月牙塊間，以產生吸送油作用，原理如圖5所示。內外齒輪式機油泵主要由內齒輪、外齒輪、泵體、泵蓋、限壓閥和機油集濾清器等組成，結構如圖6所示。

      N系列柴油發電機機油泵采用外置式單級齒輪泵，齒輪泵通過外接的油管與油底完中的集濾器相連吸油。

      K系列所有的機油泵都裝于缸體后端的底部，并由曲軸后端的齒輪驅動。機油泵泵體內裝有主動齒輪和從動齒輪，每個齒輪軸兩端有襯套支承，機油泵共有4個襯套，其中2個在泵蓋內，另外2個在泵體內。

      機油泵總成的出口處裝有一個高壓泄壓閥，泄壓閥的作用是當潤滑油壓力過高時使部分潤滑油直接流回油底殼，避免過高的潤滑油壓力造成機油泵、機油冷卻器、機油濾清器等一系列零部件的損壞。特別在冷起動時，過高的機油壓力會損壞潤滑系統的其他部件。

      機油泵的使用性能取決于齒輪與泵體的配合間隙。齒輪與泵體的徑向間隙一般不超過0.2mm，齒輪端面間隙不超過0.05～0.2mm。間隙過大，潤滑油壓力降低，泵油量減少。在泵體與泵蓋之間有調整墊片，既可以用來調整齒輪的端面間隙又可以防止漏油。機油泵不可修理，如果機油泵內部的零件有超出技術規格的過度磨損，則必須更換機油泵。

 

圖5  齒輪式機油泵原理圖

圖6  齒輪式機油泵結構圖

 

4、葉片泵工作原理

5、螺桿泵工作原理

      常用螺桿泵是由泵體、一個主動螺桿和兩個從動螺桿相互嚙合構成，即所謂三螺桿泵。從動螺桿一般位于主動螺桿對稱的兩側。在垂直于軸線上的剖面上，主從動螺桿的齒形由幾對共軛曲線組成。螺桿的嚙合線把主從動螺桿的螺旋槽分割成若干個密封工作空間，當主動螺桿由原動機帶動回轉時，就帶動兩個從動螺桿回轉。由于他們的螺紋相互嚙合著，所以隨著空間嚙合曲線的移動，密封工作空間就沿軸向由吸油口向壓油口移動。主動螺桿每轉一圈，各密封工作空間就移動一個導程T的距離。因此，左端吸油腔密封工作空間逐漸增大完成吸油過程；而右端壓油腔密封工作空間逐漸減小完成壓油過程。

 

四、機油泵質控與零件圖

 

3、設備的質量控制

      設備是制造產品所使用的工具，其性能或精度的好壞直接影響產品的精度和質量，對使用的設備和工藝裝備的有關精度或參數，要定期進行檢定或驗證，發現問題，及時更換或修復，保證滿足產品制造質量。

4、工藝質量的控制

      工藝質量既包括編制的工藝的合理性、科學性及工藝文件的完整性，也包括現場工藝管理。在制訂工藝時，應根據企業的實際情況確定合適的工藝、工序，選擇合理的設備和加工方法，同時要根據設備變更及環境變化情況及時修改工藝及有關工藝參數。對大批量生產的產品，要有完整的工藝文件。

5、檢驗質量的控制

      質量檢驗是保證不合格產品不流入到下一道工序的重要措施，應加強檢驗控制。對于批量生產的產品，要根據工藝文件編制完整的檢驗文件，設計專用的檢具。確定合理的檢測設備（工具）和檢測方法，檢驗抽驗抽樣方法和頻次。在實際檢測中，要求檢驗人員和生產工人按檢驗規范的要求進行自檢、互檢、抽檢、專檢等項工作。對所使用的檢驗、試驗設備和檢驗器具、儀器等應進行周期校驗，保證器具的精度和可靠性。在檢驗過程中，要進行質量統計，以便從中找出影響質量的因素，改進和提高質量，預防質量事故的發生。

6、零件清單

 

 

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

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