陳福利

(中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧沈陽 110043)

某發(fā)動(dòng)機(jī)滑油泵流量不合格故障研究

陳福利

(中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧沈陽 110043)

某發(fā)動(dòng)機(jī)在使用一個(gè)壽命后,滑油泵的流量性能有所衰減,試驗(yàn)的流量值達(dá)不到設(shè)計(jì)文件要求,研究如何提高滑油泵流量成為了制約生產(chǎn)的一個(gè)主要難題。本文通過滑油泵的工作原理、流量影響因素分析,找出了提高滑油泵流量的幾項(xiàng)措施,通過控制端面間隙,排除了多臺滑油泵流量不合格故障。

滑油泵 流量 端面間隙

1 引言

某發(fā)動(dòng)機(jī)在使用一個(gè)壽命后，修理時(shí)滑油泵的流量性能有所衰減，試驗(yàn)的流量值達(dá)不到設(shè)計(jì)文件要求。尤其以滑油泵低轉(zhuǎn)速下流量不合格故障表現(xiàn)突出，采用常規(guī)修理方法多次調(diào)整流量仍不合格，研究如何提高滑油泵流量成為了制約生產(chǎn)的一個(gè)主要難題。

2 滑油泵工作原理

滑油泵即滑油增壓泵，由兩個(gè)尺寸相同的外嚙合齒輪、殼體、襯套、傳動(dòng)軸等主要零組件構(gòu)成。在齒輪嚙合處的兩側(cè)殼體上開有進(jìn)口和出口。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在進(jìn)口腔由于嚙合齒不斷地退出嚙合，齒谷中的空腔被空出來，腔中壓力低于大氣壓，液體被吸入泵內(nèi)，填進(jìn)齒谷的空腔中。齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體被帶到出口腔之中，處在出口腔一面的齒進(jìn)入嚙合，在一個(gè)齒輪的輪齒進(jìn)入另一個(gè)齒輪的齒谷時(shí)，使得齒谷的空腔容積逐漸減小，齒谷中的油被擠向出口。在齒輪不斷旋轉(zhuǎn)過程中，齒谷容積不斷交替地由增大到減小，這樣齒輪泵就可連續(xù)不斷地從低壓進(jìn)油管路中吸油，并向高壓出油管路不斷地供油。

3 滑油泵流量計(jì)算公式

3.1 理論流量的近似計(jì)算

計(jì)算理論流量QL，可采用下面經(jīng)驗(yàn)公式

式中：

d─齒輪的節(jié)圓直徑，d=mz，mm；

m─齒輪的模數(shù)，2m為輪齒的高度，mm；

b─齒輪的寬度，mm；

n─齒輪泵轉(zhuǎn)速，r/min；

z─齒輪的齒數(shù)。

3.2 實(shí)際流量

齒輪泵實(shí)際流量總是小于理論流量。這是因?yàn)楦邏撼隹谇恢?，有一部分液體要通過齒輪泵內(nèi)各相對運(yùn)動(dòng)件間的間隙往低壓進(jìn)口腔泄漏，由于泄漏造成的流量損失，稱為泄漏損失。此外，還由于種種原因，會使泵在進(jìn)口腔中，液體往齒谷的充填不足，同樣造成流量損失，稱為充填損失。此，泵的實(shí)際流量為理論流量減去這兩部分流量損失。通常用容積效率ηv表示它們之間的關(guān)系

式中：

QS─實(shí)際流量，L/min；

△Q─流量損失，L/min。

因此，實(shí)際流量為

圖1 端面間隙結(jié)構(gòu)示意圖

齒輪泵的容積效率一般為0．70～0．95，根據(jù)泵的工作壓力和構(gòu)造形式選取，并通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

4 滑油泵流量影響因素

通過理論流量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式(1)，可以得出影響其理論流量的根本因素為齒輪的齒數(shù)z、模數(shù)m、齒寬b及轉(zhuǎn)速n。但這些因素是滑油泵初始設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的，滑油泵設(shè)計(jì)定型后這些因素均為不變量。當(dāng)其設(shè)計(jì)流量確定后，影響其流量的就是容積效率，容積效率主要取決于泄漏量的大小，而影響泄漏量的主要因素是滑油泵間隙，其次是滑油溫度。

4.1 滑油泵間隙影響

為了保證滑油泵齒輪能在殼體、襯套之間平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要各機(jī)件間保持一定的間隙，又不能使擠壓后的滑油過多的泄漏回滑油泵入口，就需要各機(jī)件間保持很小的間隙。某發(fā)動(dòng)機(jī)滑油泵間隙包括端面間隙和徑向間隙。

4.1.1 端面間隙影響

端面間隙即軸向間隙，是齒輪相對于殼體的軸向最大間隙?；捅枚嗣骈g隙結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，采用如下方法測量并計(jì)算，端面間隙=S1-S2+△S1+△S2，其中S1為中殼體厚度，S2為齒輪寬度，△S1為帶凸臺襯套相對下殼體凹入的尺寸(+)或凸出的尺寸(-)，△S2為帶凸臺襯套相對上殼體凹入的尺寸(+)或凸出的尺寸(-)。

端面間隙對泄漏的影響最大，占總泄漏量的75%～80%，端面間隙每增加0．1mm，容積效率下降約20%。在滑油泵出現(xiàn)流量不合格時(shí)，首先考慮調(diào)整的是端面間隙，通過改變調(diào)整墊厚度、研磨殼體結(jié)合面、研磨齒輪端面或更換齒輪的方法來調(diào)整端面間隙。

4.1.2 徑向間隙影響

徑向間隙是齒輪齒頂和殼體內(nèi)壁配合處的間隙，采用塞尺來測量徑向間隙。增壓后的滑油經(jīng)徑向間隙泄漏的途徑長、阻力大，且齒輪相對殼體運(yùn)動(dòng)的方向和油液泄漏的方向相反，齒輪的旋轉(zhuǎn)起了阻止泄漏的作用，因此通過徑向間隙泄漏的滑油要少的多。

4.2 滑油溫度影響

滑油溫度對滑油泵流量性能有一定程度的影響，主要是由于滑油溫度改變后，經(jīng)滑油泵齒輪嚙合擠壓后的滑油通過端面及徑向間隙泄漏量變化而引起的。當(dāng)滑油溫度升高，一方面帶來滑油黏度降低，使滑油通過泵間隙的泄漏阻力減小，泄漏量變大，導(dǎo)致滑油泵流量減小；另一方面，滑油泵的殼體、襯套及齒輪材料不同，殼體為鋁合金、襯套為銅合金、齒輪為不銹鋼材料，溫度改變后由于不同材料的線膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致膨脹量變化不一致，使得它們之間的間隙即泵間隙也隨之改變，泄漏量也隨之相應(yīng)改變，從而導(dǎo)致滑油泵流量改變。

5 結(jié)語

(1)在文件規(guī)定的試驗(yàn)溫度允許范圍內(nèi)，可以選取在較低滑油溫度下進(jìn)行滑油附件流量試驗(yàn)，可以有效提高滑油泵流量。

(2)滑油泵端面間隙對流量的影響較大，縮小端面間隙，提高流量。

[1]《航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊——傳動(dòng)及潤滑系統(tǒng)》.航空工業(yè)出版社.