某發(fā)動(dòng)機(jī)前支點(diǎn)回油泵流量影響因素研究

袁小平　付慶賢（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)　110043）

某發(fā)動(dòng)機(jī)前支點(diǎn)回油泵流量影響因素研究

袁小平付慶賢
（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)110043）

隨著液壓系統(tǒng)的發(fā)展，齒輪泵已得到日益廣泛的應(yīng)用，尤其是在航空領(lǐng)域。齒輪泵是航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的部件，其主要作用是為發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)供給滑油以及從其它部件回滑油。分析和尋求解決措施的基礎(chǔ)是對(duì)其性能的全面而準(zhǔn)確的把握。在半個(gè)世紀(jì)以來(lái).已有不步研究在很大程度上解決了這方面的問(wèn)題。尤其是齒輪泵在工作一段時(shí)間后，其泄漏量增大，能力下降已成為影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的主要因素。本文通過(guò)對(duì)前支點(diǎn)回油泵工作原理的分析，歸納出影響滑油泵流量的主要因素，并制定了針對(duì)性的解決方案，為減少齒輪泵泄漏量，提高其回油效率提供有益的參考。

前支點(diǎn)回油泵原理流量調(diào)節(jié)端面間隙

航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的滑油泵多選用齒輪泵。在滑油系統(tǒng)中，因滑油循環(huán)量較小，采用齒輪泵的傳動(dòng)功率及多余滑油回油的功率損失也小。但齒輪泵在工作一段時(shí)間后，其供回油能力降低，不能滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)性能需要。我們?cè)谘芯拷鉀Q該問(wèn)題時(shí)，對(duì)齒輪泵進(jìn)行多次分解，調(diào)整間隙和試驗(yàn)，都無(wú)法達(dá)到滿(mǎn)意的效果。因此，找出影響齒輪泵泄漏量的主要因素，采取有效措施進(jìn)行排除，對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)效率有比較積極的意義。本文對(duì)齒輪泵的工作原理進(jìn)行了深入的分析，研究確定了影響齒輪泵供油量的主要因素，并制定了有效的措施，并通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算得出了結(jié)論。

1　滑油系統(tǒng)簡(jiǎn)介

航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要的工作系統(tǒng)有：滑油系統(tǒng)、燃油控制系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器、渦輪冷卻系統(tǒng)、幾何通道控制系統(tǒng)、預(yù)防和消除喘振系統(tǒng)、防冰系統(tǒng)。

滑油系統(tǒng)的功用是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，連續(xù)不斷地將足夠數(shù)量的清潔滑油，輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)件的軸承和傳動(dòng)齒輪的嚙合進(jìn)行潤(rùn)滑，以減少機(jī)件的磨損，帶走摩擦所產(chǎn)生的熱量和雜物。

2　滑油泵的工作原理

2.1滑油泵

滑油泵屬于齒輪泵。齒輪泵最基本的形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個(gè)殼體的內(nèi)部類(lèi)似“8”字形，兩個(gè)齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來(lái)自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間，并充滿(mǎn)這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng)，最后在兩齒嚙合時(shí)排出。

2.2滑油泵的工作原理

當(dāng)一個(gè)齒進(jìn)入另一個(gè)齒的流體空間時(shí)，液體就被機(jī)械性地?cái)D排出來(lái)。因?yàn)橐后w是不可壓縮的，所以液體和齒輪就不能在同一時(shí)間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個(gè)連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動(dòng)軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。

3　前支點(diǎn)回油泵分析

3.1結(jié)構(gòu)和原理

前支點(diǎn)回油泵由殼體、傳動(dòng)軸、帶葉輪的齒輪、兩個(gè)帶濾網(wǎng)的吸油接頭組成。回油泵固定再低壓壓氣機(jī)前軸承座的殼體上，由低壓轉(zhuǎn)子傳動(dòng)。

在回油泵工作時(shí)，主動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，在進(jìn)口腔由于嚙合齒不斷退出嚙合，齒谷中的空腔被空出來(lái)，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)，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(guò)程中，齒谷容積不斷交替地由增大到減小，這樣齒輪泵即可連續(xù)不斷地從低壓進(jìn)油管路中吸油，并向高壓出油管路連續(xù)不斷地供油。

3.2前支點(diǎn)回油泵的裝配

3.2.1裝前檢查

裝配前，先檢查零件的配套性，并對(duì)零件進(jìn)行清洗。

3.2.2間隙的測(cè)量和調(diào)整

間隙調(diào)整包括凸臺(tái)間隙調(diào)整、徑向間隙調(diào)整、端面間隙調(diào)整。下面介紹一下間隙的調(diào)整方法：

調(diào)整凸臺(tái)間隙的方法：（1）選擇齒輪或襯套凸臺(tái)車(chē)端面；（2）研磨齒輪帶凹槽一面端面；（3）研磨泵殼體襯套底平面。

調(diào)整徑向間隙的方法：刮削滑油泵蓋腔槽壁。

調(diào)整端面間隙的方法：（1）選擇不同厚度組別的墊片；（2）研磨齒輪；（3）研磨殼體端面。

通過(guò)以上方法將間隙調(diào)整合格后，就可進(jìn)行下一步裝配。

3.2.3裝配

裝配分為兩次：第一次裝配為磨合運(yùn)轉(zhuǎn)裝配，也就是初步裝配，之后進(jìn)行磨合運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)；試驗(yàn)合格后，即可進(jìn)行第二次裝配，也就是最終裝配；如果磨合運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)不合格，則重新進(jìn)行第一次裝配，至磨合運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)合格為止。

3.3前支點(diǎn)回油泵流量的影響因素

實(shí)際上，在泵內(nèi)有少量的泄露，這使泵的運(yùn)行效率不能達(dá)到100%。因?yàn)檫@些流體被用來(lái)潤(rùn)滑軸承及齒輪兩側(cè)，而泵體也絕不可能無(wú)間隙配合，故不能使流體100%地從出口排出，所以少量的流體損失是必然的。然而泵還是可以良好地運(yùn)行，對(duì)大多數(shù)擠出物料來(lái)說(shuō)，仍可以達(dá)到93%～98%的效率。

在齒輪泵工作時(shí)，齒輪相對(duì)殼體及端面密封裝置而運(yùn)動(dòng)，在它們之間必須保持一定大小的間隙，因此，泄漏是不可避免的。泄漏的大小主要取決于間隙大小，其次是泵出口和進(jìn)口間的壓力差和溫度的變化等。

（1）間隙的影響。這個(gè)間隙包括端面間隙和徑向間隙。當(dāng)回油泵工作時(shí)，出口腔中有一部分液體要通過(guò)泵內(nèi)零件間的間隙往低壓進(jìn)口腔泄漏；齒輪相對(duì)殼體及端面密封裝置而運(yùn)動(dòng)，在它們之間就必須保持一定大小的間隙，因此泄漏是不可避免的，并且泄露的大小主要取決于間隙大小。

由于端面間隙泄露的途徑短而寬，徑向間隙泄露的途徑廣、阻力大，加上齒輪相對(duì)殼體運(yùn)動(dòng)的方向和油液泄露方向相反，齒輪的旋轉(zhuǎn)起了阻止泄露的作用，因此，徑向間隙泄露比端面間隙泄露的少得多。

有資料表明：端面間隙對(duì)泄漏的影響最大，通過(guò)端面間隙的泄漏占總泄漏量的75%～80% 。端面間隙每增加0.1mm，容積效率下降約20%，徑向間隙每增加0.1mm，容積效率下降0.25%。這足見(jiàn)端面間隙和徑向間隙對(duì)泵的泄露的影響，而端面間隙又對(duì)泵的泄露起著決定性的作用。

（2）齒輪的影響。齒輪寬度增加，齒谷容積增大，空余的空間越小，回油泵的流量越大，因此供油量增加。反之，如果齒輪過(guò)薄，從齒輪通過(guò)的油少，流量就小。

所以可加厚齒輪，齒間的間隙加長(zhǎng)，凹槽加深，空余的空間越小，流量增大。

（3）殼體的影響。對(duì)于高壽的前支點(diǎn)回油泵，由于長(zhǎng)期的使用，殼體可能產(chǎn)生我們目視無(wú)法檢查出來(lái)的變形，這種變形也會(huì)造成齒輪軸的不同心，而導(dǎo)致從齒輪通過(guò)的油量減少，使回油泵流量下降。

因此，更換殼體并將相關(guān)的間隙調(diào)整至較小的范圍，也可以達(dá)到減少工作中滑油泄漏的目的。

（4）進(jìn)出口壓力差的影響。當(dāng)齒輪泵的各個(gè)間隙值保持一定時(shí)，泵的進(jìn)出口壓力差越大，通過(guò)泵內(nèi)各間隙的泄露損失也就越大，泵的實(shí)際供油量就越小。

（5）油液溫度的影響。工作油液溫度改變，一方面帶來(lái)液體黏度的改變，使液體通過(guò)間隙泄漏阻力改變，泄露隨之而改變。另一方面，當(dāng)各相對(duì)運(yùn)動(dòng)件的材料不同時(shí)，溫度改變后，它們的膨脹量不同，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的間隙也會(huì)隨之改變，泄露量也隨之相應(yīng)改變。

3.4前支點(diǎn)回油泵流量的調(diào)節(jié)方法

（1）減小凸臺(tái)間隙?？赏ㄟ^(guò)襯套凸臺(tái)端面噴銅和磨削殼體襯套底平面來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）減小端面間隙?？蓪?duì)齒輪泵殼體端面進(jìn)行研磨。

（3）通過(guò)零件調(diào)換改善匹配關(guān)系。另一方面我們可以通過(guò)對(duì)零件的調(diào)換，改善機(jī)件之間的匹配關(guān)系，減少齒輪泵的泄露量。實(shí)際上，通過(guò)對(duì)齒輪泵殼體、齒輪的調(diào)換，可以將相關(guān)的間隙調(diào)整至較小的范圍，從而達(dá)到減少工作中滑油泄露的目的。

而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作，有的齒輪泵零件可能存在一定程度的變形，如齒輪的葉輪發(fā)生形狀方面的一定范圍內(nèi)的變化，而這些細(xì)微的狀態(tài)變化，在工作檢查過(guò)程中很難被發(fā)現(xiàn)，并導(dǎo)致了對(duì)流量的影響。所以，通過(guò)更換對(duì)應(yīng)的狀態(tài)較好的零件，將該問(wèn)題加以解決，就可以減少齒輪泵的泄露量。

根據(jù)以上的分析，在實(shí)際的生產(chǎn)工作中進(jìn)行了針對(duì)性的試驗(yàn)工作，取得了良好的效果，有效地緩解了滑油泵泄露量問(wèn)題造成的影響。通過(guò)統(tǒng)計(jì)跟蹤多臺(tái)齒輪泵的試驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)分析得出：在轉(zhuǎn)速、壓力和溫度一定條件下，通過(guò)對(duì)齒輪泵的有關(guān)配合間隙進(jìn)行調(diào)整，有效地提高了其流量值。從數(shù)據(jù)分析可以得出，調(diào)整端面間隙占主要措施的50%以上。通過(guò)對(duì)前支點(diǎn)回油泵工作原理的分析，對(duì)齒輪泵的凸臺(tái)間隙、端面間隙進(jìn)行控制，減小間隙值，減少工作中的流量損失，對(duì)提高滑油泵的流量值起到了比較有效的作用。

［1］《透平機(jī)械現(xiàn)代制造技術(shù)叢書(shū)》編委會(huì).裝配試車(chē)技術(shù)，北京:科學(xué)出版社，2002年出版.

［2］《某航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)說(shuō)明書(shū)》.西安:空軍工程大學(xué)，1997年出版.

［3］航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).