一種機(jī)油泵綜合性能試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法研究

柴洪磊，謝飛飛，王兆遠(yuǎn)，葉輝（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230022）

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測(cè)試試驗(yàn)

一種機(jī)油泵綜合性能試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法研究

柴洪磊，謝飛飛，王兆遠(yuǎn)，葉輝
（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230022）

機(jī)油泵作為影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能和質(zhì)量的重要零部件之一，對(duì)其的分析、驗(yàn)證以及研發(fā)也越來(lái)越重要。因此開發(fā)引進(jìn)一臺(tái)機(jī)油泵綜合性能試驗(yàn)臺(tái)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵單體綜合性能試驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)油泵的性能是否滿足技術(shù)要求，設(shè)計(jì)工藝是否完善，顯得十分必要。

機(jī)油泵；性能試驗(yàn)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.061

CLC NO.: U467.3Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)08-190-04

1、機(jī)油泵的簡(jiǎn)介及分類

1.1機(jī)油泵的簡(jiǎn)介

在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中，機(jī)油泵的功用是保證潤(rùn)滑油在潤(rùn)滑系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，并在發(fā)動(dòng)機(jī)任何轉(zhuǎn)速下都以足夠高的壓力向潤(rùn)滑部位輸送足夠數(shù)量的潤(rùn)滑油。

1.2機(jī)油泵的分類

機(jī)油泵主要分為齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵和葉片泵。齒輪泵的特點(diǎn)是效率高、功率損失小、工作可靠，需要中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)子泵的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、供油量大、噪音小，功率消耗大、成本高；葉片泵的特點(diǎn)是葉片易磨損、體積小、節(jié)能。

2、機(jī)油泵綜合性能試驗(yàn)臺(tái)研究

2.1試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)條件

試驗(yàn)臺(tái)需要對(duì)機(jī)油泵單體進(jìn)行多種性能試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中還需對(duì)溫度、壓力等邊界條件進(jìn)行控制，同時(shí)也要對(duì)壓力、溫度、流量等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，所以就對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、流量、溫度、壓力等控制范圍和精度提出更高的要求。要求試驗(yàn)臺(tái)的具體技術(shù)條件如表1。

表1　

2.2試驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)臺(tái)主要由四部分組成，包括試驗(yàn)臺(tái)架總裝、工控機(jī)及桌椅、機(jī)油溫度控制機(jī)組和電控柜。

2.3試驗(yàn)臺(tái)的工作原理

由動(dòng)力裝置帶動(dòng)試驗(yàn)用機(jī)油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，將油箱中已加熱的試驗(yàn)用油帶到系統(tǒng)管路中，經(jīng)系統(tǒng)管路流回油箱，形成封閉的系統(tǒng)。在此過程中，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集各種傳感器數(shù)據(jù)（包括流量、轉(zhuǎn)速、壓力、油溫、功率等參數(shù)），經(jīng)工控機(jī)計(jì)算得出各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.4試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)分析

2.4.1吸油方式與整機(jī)實(shí)際情況相同

在試驗(yàn)臺(tái)開發(fā)初期，為了保證試驗(yàn)的結(jié)果與整機(jī)的實(shí)際狀態(tài)接近， 所以試驗(yàn)臺(tái)需要盡量模擬整機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)。如圖3所示，我們采用整機(jī)的集濾器。

2.4.2可選擇是否安裝機(jī)濾

不同的機(jī)油泵單體結(jié)構(gòu)也存在不同，有的機(jī)油泵的機(jī)濾總成集成到單體上，有的分開設(shè)計(jì)安裝。當(dāng)進(jìn)行機(jī)濾沒有集成到單體上的機(jī)油泵試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)試驗(yàn)的需求，在出油管處選擇是否安裝機(jī)油濾清器，以得到自己想要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖4所示位置為機(jī)濾安裝工裝和機(jī)濾工裝安裝的位置。

2.4.3油箱高度可調(diào)節(jié)

由于試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)采用的是整機(jī)的集濾器，就導(dǎo)致不同的機(jī)油泵的吸油高度位置不同，我們就需要根據(jù)機(jī)油泵的實(shí)際情況調(diào)整油箱的高度。如圖5所示，在油箱下部安裝升降電機(jī)，在油箱兩側(cè)安裝有導(dǎo)軌，保證油箱升降過程中的平穩(wěn)安全。

2.4.4具有報(bào)警和自動(dòng)停機(jī)功能

可自行設(shè)定機(jī)油泵的最高轉(zhuǎn)速、出油壓力、扭矩最大讀數(shù)，報(bào)警數(shù)值由人工設(shè)定。當(dāng)任一測(cè)量數(shù)值超過設(shè)定數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)停機(jī)，保證試驗(yàn)安全。為了防止設(shè)備的誤動(dòng)作，保護(hù)設(shè)備，在設(shè)備工作時(shí)，急停功能是十分必要的。如果發(fā)生緊急情況，可以選擇拍下急停按鈕。

2.4.5設(shè)備通用性

公司擁有多個(gè)平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)，也就同時(shí)擁有多種型號(hào)的機(jī)油泵。所以就需要試驗(yàn)臺(tái)具有通用性，可以進(jìn)行多種類機(jī)泵的性能試驗(yàn)。

試驗(yàn)臺(tái)上安裝有固定平臺(tái)，通過夾具將機(jī)油泵固定到平臺(tái)上，在安裝其他組件和測(cè)量傳感器，就可進(jìn)行試驗(yàn)。所以我們只需針對(duì)不同的機(jī)油泵設(shè)計(jì)制造不同夾具就可以滿足要求，試驗(yàn)時(shí)通過更換夾具和其他組件，就可以實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)的機(jī)油泵的試驗(yàn)測(cè)試工作。

3、試驗(yàn)內(nèi)容及試驗(yàn)方法研究

3.1試驗(yàn)?zāi)康?/p>

3.1.1確認(rèn)機(jī)油泵的性能是否滿足設(shè)計(jì)要求

通過機(jī)油泵的性能試驗(yàn)，測(cè)量機(jī)油泵的泵出流量分別與轉(zhuǎn)速、壓力、溫度的關(guān)系，判斷在技術(shù)要求的轉(zhuǎn)速、壓力下的泵出流量是否滿足設(shè)計(jì)要求。

3.1.2確認(rèn)機(jī)油泵的泄壓閥開啟特性

在轉(zhuǎn)速和溫度一定的情況下，不斷提高泵出的油壓，確認(rèn)泄壓閥的開始和截止泄壓的壓力。

3.1.3確認(rèn)設(shè)計(jì)工藝是否完善

通過機(jī)油泵性能試驗(yàn)，可以判定機(jī)油泵的性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)如果測(cè)試的結(jié)果遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)指標(biāo)，需要重新考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.1.4分析機(jī)油泵的功率和效率

試驗(yàn)過程中需要對(duì)機(jī)油泵的軸功率進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)油泵的效率進(jìn)行計(jì)算，以此我們進(jìn)行分析總結(jié)確認(rèn)機(jī)油泵的選用是否合適。

3.2試驗(yàn)條件

3.2.1試驗(yàn)用油

推薦選用符合GB11122規(guī)定的L-Ecc30柴油機(jī)油，試驗(yàn)油溫為85℃±2℃時(shí)，油的運(yùn)動(dòng)粘度為（16.5±0.8）mm2/s。出廠試驗(yàn)時(shí)，允許在常溫下用兩種清潔的礦物油調(diào)配成運(yùn)動(dòng)粘度為（16.5±0.8）mm2/s的混合油為試驗(yàn)油。

試驗(yàn)前根，選擇合適的油液溫度，保證試驗(yàn)用油的粘度與機(jī)油泵技術(shù)要求下的粘度相同。

3.2.2試驗(yàn)的吸油高度要求

帶集濾器的機(jī)油泵，使集濾器浸入油箱油面即可。

3.3主要試驗(yàn)內(nèi)容

3.3.1轉(zhuǎn)速特性試驗(yàn)

在確定的試驗(yàn)用油粘度和泵出油壓時(shí)，對(duì)標(biāo)定轉(zhuǎn)速和110%額定轉(zhuǎn)速在內(nèi)的六個(gè)以上不同轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后測(cè)量各工況時(shí)的流量、油溫、轉(zhuǎn)速、泵出油壓及軸功率等有關(guān)參數(shù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析確認(rèn)機(jī)油泵的泵出流量與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。

3.3.2壓力特性試驗(yàn)

在確定的試驗(yàn)油粘度和轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)包括標(biāo)定泵出油壓在內(nèi)的六個(gè)以上不同油壓，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后測(cè)量各工況時(shí)的流量、油溫、轉(zhuǎn)速、泵出油壓及軸功率等有關(guān)參數(shù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析確認(rèn)機(jī)油泵的泵出流量與泵后油壓的關(guān)系。

3.3.3限壓閥開啟特性試驗(yàn)

在確定的試驗(yàn)油粘度和轉(zhuǎn)速，從限壓閥開啟壓力前100KPa起，取六個(gè)以上不同的油壓，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后測(cè)量各工況時(shí)的流量、油溫、泵出油壓等參數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確認(rèn)機(jī)油泵的泄壓閥開啟壓力和截止壓力。

3.3.4粘度特性試驗(yàn)

在標(biāo)定轉(zhuǎn)速（或規(guī)定某一轉(zhuǎn)速）和一定的泵出壓力時(shí)，取六個(gè)以上不同的試驗(yàn)油溫（或粘度），運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后測(cè)量各工況時(shí)的流量、油溫、泵出油壓、轉(zhuǎn)速等有關(guān)參數(shù)。

3.3.5吸油性能試驗(yàn)

機(jī)油泵在不充油的情況下，試驗(yàn)油的運(yùn)動(dòng)粘度應(yīng)為（16.5±0.8）mm2/s，用轉(zhuǎn)速250r/min起動(dòng)機(jī)油泵，同時(shí)觀察泄油小孔（離機(jī)油泵出油口大于或等于2倍出油管管徑處）開始出油。記錄從起動(dòng)至開始出油這段時(shí)間，該時(shí)間即為起動(dòng)出油時(shí)間。

3.3.6密封性試驗(yàn)

在規(guī)定的試驗(yàn)油運(yùn)動(dòng)粘度（16.5±0.8）mm2/s時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，試驗(yàn)時(shí)泵出壓力調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)泵出油壓的150%，歷時(shí)5min，檢查各靜結(jié)合面處有無(wú)滲漏現(xiàn)象。

3.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析

試驗(yàn)過程中需要測(cè)量不同的機(jī)油泵轉(zhuǎn)速和不同油壓下的流量，以公司一款汽油機(jī)機(jī)油泵為例，測(cè)量轉(zhuǎn)速為1000rpm、1500rpm、2000rpm……5500rpm、6000rpm、6500rpm（包括額定轉(zhuǎn)速），測(cè)量油壓為100KPa、150KPa、200KPa...450KPa、500KPa，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理如表2所示：

表2　機(jī)油泵性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

3.5試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理后，進(jìn)行試驗(yàn)總結(jié)。主要內(nèi)容要包含技術(shù)要求轉(zhuǎn)速、油壓下的流量是否滿足設(shè)計(jì)要求，限壓閥開啟壓力和截止壓力是否滿足設(shè)計(jì)要求，如果滿足要求分析性能裕度是否合適，機(jī)油泵消耗的功率、機(jī)油泵的效率如何等。

4、結(jié)束語(yǔ)

通過設(shè)計(jì)引進(jìn)機(jī)油泵綜合性能試驗(yàn)臺(tái)，我公司建立了對(duì)機(jī)油泵單體進(jìn)行性能試驗(yàn)?zāi)芰?。試?yàn)臺(tái)可以進(jìn)行多平臺(tái)、不同機(jī)油壓力、不同機(jī)油粘度條件下的性能試驗(yàn)。與臺(tái)架整機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)試驗(yàn)相結(jié)合，分析總結(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵和整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)的性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，為后期整改優(yōu)化提供技術(shù)試驗(yàn)支持。

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造(第3版).北京:人民交通出版社,2000.

[2]國(guó)家機(jī)械工業(yè)局.內(nèi)燃機(jī)機(jī)油泵試驗(yàn)方法[S].JB/T8886-1999.

[3]周學(xué)鋒.機(jī)油泵性能試驗(yàn)臺(tái)的研制及機(jī)理研究[D].南京:南京理工大學(xué),2004.

An oil pump comprehensive performance test rig and the test method research

Chai Honglei,Xie Feifei,Wang Zhaoyuan,Ye Hui
(Technical Center,Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd.,Anhui Hefei 230022)

Oil pump as one of the important parts of engine performance and quality.The validation and r&d is becoming more and more important.So the development of an oil pump comprehensive performance test rig,the used engine oil pump monomer comprehensive performance test,verify the performance of oil pump whether meet the technical requirements,design technology is perfect,appear necessary.

Oil pump; Components; Performance test

U467.3

A

1671-7988（2016）08-190-04

柴洪磊（1988.12-），男，發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試驗(yàn)開發(fā)和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部件試驗(yàn)開發(fā)工作，重點(diǎn)是機(jī)油泵和水泵的單體性能試驗(yàn)開發(fā)。