某發(fā)動機(jī)前支點(diǎn)回油泵流量影響因素研究

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

某發(fā)動機(jī)前支點(diǎn)回油泵流量影響因素研究

袁小平付慶賢
（沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧沈陽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)動機(jī)整個潤滑系統(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)是對其性能的全面而準(zhǔn)確的把握。在半個世紀(jì)以來.已有不步研究在很大程度上解決了這方面的問題。尤其是齒輪泵在工作一段時間后，其泄漏量增大，能力下降已成為影響發(fā)動機(jī)性能的主要因素。本文通過對前支點(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間后，其供回油能力降低，不能滿足發(fā)動機(jī)性能需要。我們在研究解決該問題時，對齒輪泵進(jìn)行多次分解，調(diào)整間隙和試驗(yàn)，都無法達(dá)到滿意的效果。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，對提高發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)效率有比較積極的意義。本文對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)簡介

航空發(fā)動機(jī)主要的工作系統(tǒng)有：滑油系統(tǒng)、燃油控制系統(tǒng)、起動系統(tǒng)。發(fā)動機(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)動機(jī)工作時，連續(xù)不斷地將足夠數(shù)量的清潔滑油，輸送到發(fā)動機(jī)各轉(zhuǎn)動機(jī)件的軸承和傳動齒輪的嚙合進(jìn)行潤滑，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尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn)入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動，最后在兩齒嚙合時排出。

2.2滑油泵的工作原理

當(dāng)一個齒進(jìn)入另一個齒的流體空間時，液體就被機(jī)械性地?cái)D排出來。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、傳動軸、帶葉輪的齒輪、兩個帶濾網(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。

在回油泵工作時，主動齒輪帶動從動齒輪旋轉(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，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。在一個齒輪的輪齒進(jìn)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(zhuǎn)過程中，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，并對零件進(jìn)行清洗。

3.2.2間隙的測量和調(diào)整

間隙調(diào)整包括凸臺間隙調(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)整凸臺間隙的方法：（1）選擇齒輪或襯套凸臺車端面；（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@些流體被用來潤滑軸承及齒輪兩側(cè)，而泵體也絕不可能無間隙配合，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，對大多數(shù)擠出物料來說，仍可以達(dá)到93%～98%的效率。

在齒輪泵工作時，齒輪相對殼體及端面密封裝置而運(yùn)動，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。這個間隙包括端面間隙和徑向間隙。當(dāng)回油泵工作時，出口腔中有一部分液體要通過泵內(nèi)零件間的間隙往低壓進(jìn)口腔泄漏；齒輪相對殼體及端面密封裝置而運(yùn)動，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，加上齒輪相對殼體運(yùn)動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：端面間隙對泄漏的影響最大，通過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%。這足見端面間隙和徑向間隙對泵的泄露的影響，而端面間隙又對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，如果齒輪過薄，從齒輪通過的油少，流量就小。

所以可加厚齒輪，齒間的間隙加長，凹槽加深，空余的空間越小，流量增大。

（3）殼體的影響。對于高壽的前支點(diǎn)回油泵，由于長期的使用，殼體可能產(chǎn)生我們目視無法檢查出來的變形，這種變形也會造成齒輪軸的不同心，而導(dǎo)致從齒輪通過的油量減少，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)齒輪泵的各個間隙值保持一定時，泵的進(jìn)出口壓力差越大，通過泵內(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，一方面帶來液體黏度的改變，使液體通過間隙泄漏阻力改變，泄露隨之而改變。另一方面，當(dāng)各相對運(yùn)動件的材料不同時，溫度改變后，它們的膨脹量不同，各相對運(yùn)動件間的間隙也會隨之改變，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）減小凸臺間隙。可通過襯套凸臺端面噴銅和磨削殼體襯套底平面來實(shí)現(xiàn)。

（2）減小端面間隙。可對齒輪泵殼體端面進(jìn)行研磨。

（3）通過零件調(diào)換改善匹配關(guān)系。另一方面我們可以通過對零件的調(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，通過對齒輪泵殼體、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)過長時間的工作，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，在工作檢查過程中很難被發(fā)現(xiàn)，并導(dǎo)致了對流量的影響。所以，通過更換對應(yīng)的狀態(tài)較好的零件，將該問題加以解決，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題造成的影響。通過統(tǒng)計(jì)跟蹤多臺齒輪泵的試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)分析得出：在轉(zhuǎn)速、壓力和溫度一定條件下，通過對齒輪泵的有關(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。通過對前支點(diǎn)回油泵工作原理的分析，對齒輪泵的凸臺間隙、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》編委會.裝配試車技術(shù)，北京:科學(xué)出版社，2002年出版.

［2］《某航空發(fā)動機(jī)技術(shù)說明書》.西安:空軍工程大學(xué)，1997年出版.

［3］航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)手冊.