机油泵的作用、工作特性、原理及优点
摘要：机油泵诸技术参数之间存在着一定的联系，其外部表现形式为各种性能参数之间的关系，称之为工作特性，用曲线的形式来表示，则称之为柴油发电机机油泵的性能曲线（也叫特性曲线）。鉴于泵内流动的复杂性，机油泵准确的性能曲线只能同试验获得。然后对性能曲线作定心的分析，以便了解特性曲线的形式和影响特性曲线的诸因素，研究它和柴油发电机的匹配关系。康明斯公司在本文中介绍柴油发电机组机油泵的主要性能参数和各种特性曲线的表现形式。
图1 齿轮式机油泵结构示意图
一、机油泵工作特性
不论设计者还是使用者，都应对机油泵的工作特性有较全面的了解，若一无所知，有时会导致严重后果，其结构如图1所示。机油泵的工作特性是研究机油泵供油量与转速、粘度等参数之间的函数关系，它反应机油泵的工作范围，工作能力及工作条件等。从而找出机油泵的供油规律，用以指导设计和使用，下面分别介绍基本特性。
1、转速特性
转速特性是研究在规定的试验油粘度和一定泵出压力时，表示供油量与转速的函数关系。大量试验表明，当机油泵转速低于该泵的额定转速时，其供油量和转速呈线性关系，即流量的大小与机油泵的转速成正比关系，转速愈高则供油量愈大，。如以油温（即油液的粘度）为常量，泵出压力为变参数，则此时转速特性曲线，随泵出压力的增大，曲线几乎向右下方平移，如图3-2中PS直线所示，而图中在标定泵出压力时的QL直线为该泵的理论流量曲线。若转速继续增大，超过一定限值（此值称而定转速）时，供油量就不是按线性比例上升。这是由于吸油侧压力降低，发生空穴所致。在新设计机油泵时按此特性曲线可以决定工作转速的选择和最低转速时的供油特性，以及了解结构是否合理等问题。
2、压力特性
压力特性是在规定试验油粘度和一定转速时，表示供油量与泵出压力的函数关系，包括供油量、容积效率、总效率、轴功率和泵出压力的特性曲线图。曲线表明在一定的转速下，油泵供油量随着泵出压力增大而降低，这是由于容积损失受泵出压力的提高而增大。设计者希望机油泵的供油量随压力的提高而下降愈小愈好，即压力特性曲线斜率要小。
3、限压阀工作特性
当机油泵设有限压阀装置，并且在系统中起稳压作用时，则必须研究限压阀的工作特性。反之，如限压阀仅起安全作用，则可以不进行此项特性研究，而只需做限压阀开启压力的测定。
4、粘度特性
粘度特性是在规定转速和一定泵出压力时，表示试验油的粘度（或油量）与供油量影响的规律。为制作方便起见，常用供油量与油温的关系曲线来代替。粘度特性（油温特性）也是柴油机选用机油泵时的主要考虑因素，通常希望机油泵供油量受粘度（温度）的影响甚少，以扩大机油泵的工作范围提高其适应性。
5、通用特性
柴油机用的机油泵，常在变转速压力下工作，为了更清晰地了解机油泵在各种转速、压力下的工作特性，特设计了此特性曲线。它是用各种不同转速下的Q=f(PS)曲线绘制在同一特性图上，如图2（a）所示，连成光滑的等容积效率曲线，称之为通用特性曲线，以便柴油机厂在选用机油泵时进行合理的匹配。
6、空穴特性
空穴特性是显示吸油压力对流量的影响，它将对涉及吸油系统（包括吸油管道、集滤器）提供有关参考参数据。曲线如图2（b）所示。
7、效率特性
评价机油泵本身的优劣，效率是重要的指标之一。效率特性曲线表明能量损耗，泵的内部密封和工作压力的范围。一般情况下容积效率随转速的提高而增大，在转速接近额定值时，容积效率趋向常数；转速超过额定值时，由于填充不足和容积损失的增大，而使流量急剧减少，此时容积效率也随之急速下降。
8、柱塞泵供油特性
当柴油机转速一定时，柱塞泵的供油量与节流阀开度（或与控制杆角度）的关系。
图2 机油泵特性曲线
二、机油泵应用和优点
1、优点
结构简单，体积小，重量轻，输油量大。摆线转子泵系采用内外转子啮合的结构，齿数少，结构尺寸紧凑，不借助其他隔离元件便能形成密封腔，其零件数量少。 运动特点 运转平稳，噪音小。摆线转子泵内外转子齿数只差一齿，它们做相对运动时，齿面滑动速度小，啮合点在不断地沿着内外转子的齿廓移动，因此，两转子齿面的相互磨损小。由于吸油腔和排油腔的包络角度大，接近145°，吸油和排油时间都比较充分，因此，油流比较平稳，运动也比较平稳，且噪音明显低于齿轮泵。 高速特性 高速特性好。对于一般的渐开线齿轮泵，如果转速过高，则因离心力的作用将会导致齿谷充油不足形成“空穴”，使泵的效率下降，因此，其转速很少超过3000rpm，圆周速度在5～6m/s以内。对于摆线转子泵，吸排油角度范围大，在高速旋转时，离心力的作用有利于油液在齿谷内的充填，不会产生有害的“空穴”现象，因此，摆线转子泵的转速范围可在几百至近万转。
2、工作原理
齿轮式机油泵的特点是工作可靠，结构简单，制造方便和泵油压力较高，所以得到广泛采用。当发动机工作时，凸轮轴上的驱动齿轮带动机油泵的传动齿轮，使固定在主动齿轮轴上的主动齿轮旋转，从而带动从动齿轮作反方向的旋转，将机油从进油腔沿齿隙与泵壁送至出油腔。这样，进油腔处便形成低压而产生吸力，把油底壳内的机油吸进油腔。由于主、从动齿轮不断地旋转，机油便不断地被压送到需要的部位。
3、润滑系统中机油泵的作用
机油泵作用是将机油提高到一定压力后，强制地压送到发动机各零件的运动表面上。其结构多采用齿轮泵式机油泵。发动机工作时，曲轴带动主动齿轮传动，被动齿轮作反方向旋转。吸油腔内的机油便沿着齿隙和泵壁压入出油腔。因吸油腔内的机油被不断带走，故吸油腔内产生吸力，不断地将油底壳内的机油吸入吸油腔，并同时将一定压力的机油泵入润滑油路。
总结：
机油泵的作用主要用来使机油压力升高和保证一定的油量，向各摩擦表面强制供油的部件。柴油机广泛采用齿轮式和转子式机油泵，齿轮式油泵结构简单，加工方便，工作可靠，使用寿命长，泵油压力高，得到广泛应用.转子泵转子形体复杂，多用粉末冶金压制。这种泵具有齿轮泵同样的优点，但结构紧凑，体积小。
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