某發動機滑油泵流量不合格故障研究

陳福利

(中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司,遼寧沈陽 110043)

某發動機滑油泵流量不合格故障研究

陳福利

(中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司,遼寧沈陽 110043)

某發動機在使用一個壽命后,滑油泵的流量性能有所衰減,試驗的流量值達不到設計文件要求,研究如何提高滑油泵流量成為了制約生產的一個主要難題。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

某發動機在使用一個壽命后，修理時滑油泵的流量性能有所衰減，試驗的流量值達不到設計文件要求。尤其以滑油泵低轉速下流量不合格故障表現突出，采用常規修理方法多次調整流量仍不合格，研究如何提高滑油泵流量成為了制約生產的一個主要難題。

2 滑油泵工作原理

滑油泵即滑油增壓泵，由兩個尺寸相同的外嚙合齒輪、殼體、襯套、傳動軸等主要零組件構成。在齒輪嚙合處的兩側殼體上開有進口和出口。當齒輪旋轉時，在進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，填進齒谷的空腔中。齒輪繼續旋轉時，液體被帶到出口腔之中，處在出口腔一面的齒進入嚙合，在一個齒輪的輪齒進入另一個齒輪的齒谷時，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不斷地從低壓進油管路中吸油，并向高壓出油管路不斷地供油。

3 滑油泵流量計算公式

3.1 理論流量的近似計算

計算理論流量QL，可采用下面經驗公式

式中：

d─齒輪的節圓直徑，d=mz，mm；

m─齒輪的模數，2m為輪齒的高度，mm；

b─齒輪的寬度，mm；

n─齒輪泵轉速，r/min；

z─齒輪的齒數。

3.2 實際流量

齒輪泵實際流量總是小于理論流量。這是因為高壓出口腔中，有一部分液體要通過齒輪泵內各相對運動件間的間隙往低壓進口腔泄漏，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表示它們之間的關系

式中：

QS─實際流量，L/min；

△Q─流量損失，L/min。

因此，實際流量為

圖1 端面間隙結構示意圖

齒輪泵的容積效率一般為0．70～0．95，根據泵的工作壓力和構造形式選取，并通過實驗來驗證。

4 滑油泵流量影響因素

通過理論流量計算經驗公式(1)，可以得出影響其理論流量的根本因素為齒輪的齒數z、模數m、齒寬b及轉速n。但這些因素是滑油泵初始設計時需考慮的，滑油泵設計定型后這些因素均為不變量。當其設計流量確定后，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、襯套之間平穩的運轉，需要各機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，就需要各機件間保持很小的間隙。某發動機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。滑油泵端面間隙結構示意圖見圖1，采用如下方法測量并計算，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%。在滑油泵出現流量不合格時，首先考慮調整的是端面間隙，通過改變調整墊厚度、研磨殼體結合面、研磨齒輪端面或更換齒輪的方法來調整端面間隙。

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。增壓后的滑油經徑向間隙泄漏的途徑長、阻力大，且齒輪相對殼體運動的方向和油液泄漏的方向相反，齒輪的旋轉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不同，導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，泄漏量也隨之相應改變，從而導致滑油泵流量改變。

5 結語

(1)在文件規定的試驗溫度允許范圍內，可以選取在較低滑油溫度下進行滑油附件流量試驗，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]《航空發動機設計手冊——傳動及潤滑系統》.航空工業出版社.