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苏州水泵增大转子式机油泵流量的改进设计

苏州水泵增大转子式机油泵流量的改进设计

转子式机油泵以其结构紧凑、外形小、重量轻、噪音低、不易产生“气穴”容积效率较高等优点而得以广泛运用。我国的柴油机转子式机油泵,最早见于1962年前后的485柴油机上。随后其他的一些机型也相继采用。但直至70年代末才形成BZ系列型谱的初步方案。这些转子型谱的推出,大大方便了转子泵的设计。设计人员可以根据机型的所需流量,在标准中寻找相适用的转子,再配上相关泵体、泵盖既可。然而近年来随着发动机的设计越来越多样化,转子机油泵的规格、品种也随之曰益增多,故相关部门取消了机油泵型谱的推荐参数标准,从而设计人员可根据实际情况来获得较大自由度的设计。因此如何提高机油泵的流量,转子的设计参数选择,绘制转子轮廓线就变得尤为重要。本文对本公司新开发的4102Z增压柴油机油泵设计,试图对转子式机油泵改进设计的关键过程提出合理的解决方案。

  2机油泵流量校孩推荐发动机润滑系统所需循环机油机标定功率为59kW,标定转速为2取较为保险的47L/kWh代入计算得:而转子机油泵供油量为:外转子之间所形成的面积的最大值与最小值之差)。

  其中,内转子长半径(mm);内转子短半径(mm);内转子齿数(通常为4―8齿,常用4齿);内转子宽度(mm);――内转子转速(r/min);―容积效率(一般取07―0 9,本设计选又因为Zi——机油泵驱动齿轮齿数;nd——机油泵驱动齿轮转速;nr——柴油机标定转速。

  由于机油泵驱动齿轮与曲轴同轴,所以两者转速相同可得40,叫=2400r/min代入公式(3),可计算原机油流量Vp=39L/min,低于Ricardo推荐值,显然不能满足4102Z柴油机润滑系统需要。

  3提高流量的改进设计可根据自身发动机特点,选用特别参数的转子。

  根据本公司柴油机结构特点,受限制于齿轮罩,齿轮系大小,第1和第2这两种方法均不适合本机油泵改进设计,只采用改变内转子轮廓线尺寸的方法。P1与P2的选择将直接影响转子的工作面积,P与P2两者之间也不能相差太小,否则会影响工作面积,将不利于流量的提高;相反P1与P2两者间也不能相差太大,太大时会加速转子的磨损,对机油泵的可靠性不利。设计时一般选择P1/P2=1.31.8(小值适合高速泵),根据理论所需流量,并考虑机油泵整体布置合理性,选择P1 115,保持内转子宽度b不变,计算得Vp=51.2L/min,理论值满足设计需要,同时可补偿机油泵因长时间工作后容积效率下降的流量损失。

  4机油泵内外转子齿型参数设计与轮廓画法目前,国产转子齿型曲线多采用短幅摆线的等距线,而外转子是由几段圆弧组成。其中设计的参数主要有:a为外转子齿形圆半径(mm),R为创成圆半径(mm),L为外转子限制圆半径,r为外转子内切圆半径,D为外转子外径。K为短幅系数(0.5~0.75最佳,本设计取0 65),Z和Z2分别为内外转子的齿数(本设计使用Z=4,乙=5)。其相互关系为:内转子轮廓线常采用作图法,具体画法参见。从短幅外摆线上一点C,以a为半径作原弧,一定与内转子廓线相切于某一点。根据共轭啮合原理,切点的法线一定通过C点,同时通过此时滚动的节点B.于是连直线QB,量取CA=a,就可得Ai点,它就是内转子廓线上的一点,实际作图只要作出Q从0.~45.一段就可以了。

  在确定了一段后其余均为相同,然后可根据AutoCAD,使用极坐标标点的方法,对Q从0.~转子式机油泵内转子轮廊线画法45°―段中p的值进行测量标注。一般来说内转子轮廓线应保留2~3位小数,从而保证内转子的精确,见和表1.而外转子的轮廓线在前文计算的参数中都可得到。关于内外转子径向齿顶间隙,内外转子的公差范围选择则和油液粘度、压力、转速均有关。设计时一般根据经验,选01~015之间较多。外转子设计见。

  5泵体与泵盖的设计转子式机油泵有三片式和二片式2种结构。所谓三片式是指泵由前盖、泵体和后盖3部分组成,而二片式则是将泵体与后盖做成一体。前者便于加表1内转子轮廓线参数工,后者有利于保证内外转子偏心的安装精度。其中泵体的进排油道的形状是否合理对容积效率有很大影响4气如果进油腔设计不当,会造成机油泵容积效率急剧下降,以至于在高速情况下不能满足内燃机的要求。若出油阻力较大,要保证主油道压力就必须提高机油泵压力,这样将消耗较大功率,而且不利于机油泵的可靠性。设计时,一般应保证进油速度23m/s,出油速度35m/s.常见的油腔形状有2种形式,见。相比较而言,(a)形腔进油面积大,对高速时容积效率有利,因此通常情况下优先选用(a)形;有时为了改善油液的流动性和便于加工会采用(b)形。

  关于油腔中参数B,G和A,F的选择,可以是对称的。但为了更好的油泵性能,一般都设计成B进排油腔结构形式或G适当略小,这样有利于惯性进油,提高容积效率。而A或巧适当加大,以增加进排油腔间的密封宽度。此外B,G和A,F具体数值如何选择与创成圆半径R内外转子齿数Z和转子大小p进排油腔设计表2机油泵流量对比机油泵转速机油温度机油泵流量/Lmin-1实测值计算值P2都有关。本设计采用(b)形结构,油腔参数见。

  改进后的机油泵供油量明显提高,且实际工况测量值与理论计算值较为接近,机油泵流量的实测值和计算值参见表2.经2 000h耐久试验后运行良好,芫全能够满足4102Z柴油机各种工况下润滑系统的需要。

  6结论本文结合本公司新设计的转子机油泵,对提高机油泵流量的改进设计方法、关键参数的选择和内外转子轮廓线绘制进行了详细的说明。通过实际试验验证表明,采用的改进设计方法能有效增大转子式机油泵的流量,满足了发动机的需求。


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