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新聞主題 |
機油泵的性能參數、類型、作用及工作原理 |
摘要：機油泵是發動機中非常重要的一個部件，它的主要作用是將機油從油底殼中抽取出來，通過油管輸送到發動機各個部位，以保證發動機的正常運轉。沒有機油泵，機油很難從油底殼到達各摩擦部件，其潤滑作用就無法有效發揮，此外，機油泵還可以儲存一定的機油。由于機油泵的轉速與柴油機轉速成正比，低轉速時，從而保證能力最差。柴油機中使用的機油泵，通常采用齒輪式和轉子式兩種。這兩種機油泵的工作原理是相同的，都是利用容積變化使低壓油變成高壓油，因此也稱為容積式機油泵。特點是結構簡單，工作可靠，制造和修理方便。
一、機油泵的原理和類型
1、工作原理
機油泵的工作原理可以分為兩個部分，即吸油和壓油。
（1）吸油部分
機油泵的吸油部分通常由泵體、泵蓋、泵軸、泵齒輪、泵殼等部件組成。當發動機啟動時，機油泵的泵軸開始旋轉，泵軸上的齒輪也開始旋轉，齒輪的旋轉帶動泵體內的機油，使機油從油底殼中被吸入泵體內。泵體內的機油經過泵齒輪的擠壓，形成一定的壓力，然后通過油管輸送到發動機各個部位。
（2）壓油部分
機油泵的壓油部分通常由泵體、泵蓋、泵軸、泵齒輪、壓力調節閥等部件組成。當機油被泵入泵體后，泵齒輪的旋轉會使機油被擠壓，形成一定的壓力。這時，機油泵的壓力調節閥開始起作用，它會根據發動機的負荷情況，調節機油的壓力，以保證發動機各個部位的機油供應量。如果發動機負荷較大，需要更多的機油供應，壓力調節閥會自動調節機油的壓力，使機油的供應量增加。反之，如果發動機負荷較小，需要較少的機油供應，壓力調節閥會自動調節機油的壓力，使機油的供應量減少。
除了吸油和壓油部分，機油泵還有一個非常重要的部分，即機油泵的濾清器。機油泵的濾清器通常位于泵體內部，它的作用是過濾機油中的雜質和污物，以保證機油的清潔度。如果機油中的雜質和污物過多，會導致機油泵的濾清器堵塞，從而影響機油的供應量，甚至會導致發動機損壞。
2、機油泵類型
機油泵的作用供給潤滑系統循環油路中具有一定壓力和流量的機油，使柴油發電機得到可靠的潤滑。目前柴油發電機上廣泛采用齒輪式和轉子式機油泵。
（1）齒輪式機油泵
如圖1所示為柴油發電機齒輪式機油泵，機油泵通常由高強度鑄鐵制成，泵體內裝有一對外嚙合齒輪，齒輪兩側靠前后蓋板密封。泵體、泵蓋和齒輪的各個齒輪組成了密封的工作腔。為保證機油泵和潤滑系統各零部件能安全可靠地工作，在機油泵上設置了限壓閥，在柴油發電機出廠時，閥的壓力已調定（一般為0.88～0.98MPa），當機油壓力超過了調定值時，打開旁通孔，部分機油流回到油底殼內。這種機油泵的優點是結構簡單，工作可靠，制造容易。
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圖1 柴油發電機齒輪式機油泵結構與工作原理 |
圖2 柴油發電機齒輪式機油泵供油過程 |
（2）轉子式機油泵
轉子式機油泵的結構如圖3所示，原理如圖4所示。它主要由兩個偏心內嚙合的轉子及外殼等組成。內轉子用半月鍵固裝在主動軸上；外轉子松套在殼體中，由內轉子帶動旋轉。內、外轉子均由粉末冶金壓制而成，泵體與蓋之間用兩個定位銷定位。蓋板與殼體間有耐油紙制的調整墊片，以保證內外轉子與殼體之間的端面間隙。主動軸前端用半月鍵固裝著驅動齒輪，由從動軸經中間齒輪驅動。當轉子轉動時，致使內外轉子下方空間容積逐漸增大而吸油，上方空間容積逐漸減小而壓油。
轉子式機油泵的優點是體積小，重量輕，結構簡單緊湊，可高速運轉，且運轉平穩，噪聲小，壽命長。轉子式機油泵在中小型柴油發電機上的應用越來越廣，其缺點是齒數少時壓力脈動較大。
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圖3 轉子式機油泵結構示意圖 |
圖4 轉子式機油泵原理示意圖 |
二、機油泵性能參數及其關系
1、壓力
（1）吸油壓力
機油泵工作時在進口處的吸力（Mpa），又稱吸油真空度。
（2）吸油高度
油箱液面至主動齒輪（或內轉子）中心的距離（mm）。
（3）泵出壓力
油泵出口的壓力（Mpa）。
（4）標定油壓
油泵吸油壓力或泵出壓力的值。
（5）全壓力
機油泵出壓力和吸油壓力之差值。
（6）最低吸油壓力
機油泵能正常運轉而不發生空穴現象時，在泵進油口所允許的最低壓力。
（7）限壓閥開啟壓力
當限壓閥溢油口開始噴油時之壓力值。
（8）限壓閥截止壓力
當機油泵出口處流量為零時之壓力值。
2、轉速
（1）標定轉速
規定的機油泵工作轉速。
（2）實際轉速
機油泵工作或試壓時實測的轉速，簡稱轉速。
（3）額定轉速
機油泵在給定泵出壓力下，不產生“空穴現象”而能連續工作速度。
3、流量
（1）排量
按設計數據計算得出的泵在每一轉所派出的液體體積（L/min）。
（2）理論流量
根據排量計算得出的泵在給定轉速工況下的流量。公式：QL=nq。
（3）標定供油量
設計圖樣上標出的泵在給定泵出壓力、工作速度及試驗油液粘度工況下的供油量。
（4）實際供油量
油泵工作時，在單位時間內從泵的出口處輸出的流量。
（5）泄漏量
油泵限壓閥溢流孔所泄出的流量。
4、功率、效率
（1）機械功率
驅動泵軸所需的功率稱液壓功率，又稱軸功率（kw）。
（2）液壓功率
流動液體所具有的功率稱為液壓功率，可用實際供油量和泵出壓力的乘積來表示。
（3）機械損失與機械效率
① 機械損失是指機油泵在轉矩上的機械摩擦損失，機油泵的實際輸入轉矩總是大于理論上所需的轉矩。
② 機械效率是指機油泵的理論輸出功率與實際輸入功率之比。
影響機械損失的因素：
——油液在泵內流動時，油液的粘性引起摩擦損失，該損失與油液的粘度、油泵的轉速有關，油液的粘度愈高，油泵的轉速越快，該部分的轉矩損失就愈大。
——油泵齒輪（或轉子）作相對運動時的機械摩擦轉矩損失，該損失與泵出壓力有關，泵出壓力愈高，該部分的轉矩損失就愈大。
（4）容積損失與容積效率
① 容積損失是指機油泵的流量損失，其實際流量總是小于理論流量，即容積損失是指理流量與實際流量之間的差值。
② 機油泵經過容積損失后的實際流量與理論流量的比值稱之為容積效率。
影響容積損失的因素：
——機油泵工作時，總有少量油液通過間隙泄露到低壓區去，此部分泄漏量與機油泵的工作壓力、泵腔間隙大小、機油的粘度及機油的泵的轉速有關。當工作壓力較高，間隙較大、粘度較低時泄露量較大。
——機油泵吸油過程中，由于吸油阻力過大，粘度過高或機油泵轉速太快等原因，油液來不及充滿全部工作腔，致使容積損失較大。
（5）總效率
對機油泵的能量損失應有一具體衡量指標，這就是工作效率，亦即機油泵的總效率。泵的總效率等于容積效率與機械效率的乘積。
（6）流動損失與流動效率
粘性油液沿油道流動時，由于克服粘性摩擦等引起的能量損失稱之為流動損失。當機油泵的轉速小于3000r/min，機油在泵腔中的流速低于5m/s時，流動損失極小，可以近似地取1；對于低溫下工作的高速油泵，由于此時機油泵的供油量和粘度都增加，使內部的流動阻力增大，此時就必須考慮其流動損失。
5、噪聲
現代高速柴油機，尤其是柴油機對機油泵提出了降低噪聲的要求，并把它作為性能指標之一。噪聲的強弱常以聲壓級的大小來表示。
6、空穴和氣蝕
（1）空穴現象：在機油泵內，由于某種原因會產生低壓區，當壓力低于空氣分離壓力時，溶于油液中的空氣就游離出來，以氣泡的形式存在于油液中，使原來充滿油液的管道出現氣體的空穴，此種現象稱之為空穴現象。
（2）氣蝕現象：管道中發生空穴現象時，氣泡隨著油液流動進入高壓區，即被壓縮或急劇縮小，原來氣泡所占有的空間形成了真空，四周油液質點將以極大的速度沖向壓縮氣泡的中心，此過程非常激烈，產生局部液壓的沖擊現象。該局部油液的沖擊若發生在金屬壁面上，將會加劇金屬氧化腐蝕，往往使金屬零件表面逐漸形成麻點，嚴重時會使表面脫落出現小坑。這種因空穴作用而加劇金屬表面腐蝕的現象，稱之為氣蝕現象。
由上可知，空穴是發生在油液的低壓區，而氣蝕使發生在高壓區內。
總結：
機油泵是發動機中非常重要的一個部件，它的工作原理是通過泵軸和泵齒輪的旋轉，將機油從油底殼中吸入泵體內，然后通過壓力調節閥調節機油的壓力，將機油輸送到發動機各個部位。在機油泵的工作過程中，濾清器的作用也非常重要，它可以過濾機油中的雜質和污物，保證機油的清潔度。因此，在使用機油泵時，一定要注意保養和維護，以保證機油泵的正常工作。
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