增大转子式机油泵流量的改进设计

　　增大转子式机油泵流量的改进设计刘玉亭朱桂香（上海纽荷兰农业机械有限公司，上海200433）泵体泵盖关键尺寸研究，试图对转子式机油泵基于流量增大改进设计中的重要参数和关键过程进行深一步研究。

　　来稿日期：2008-06- 1前言转子式机油泵以其结构紧凑、外形小、重量轻、噪音低、不易产生“气穴”容积效率较高等优点而得以广泛运用。我国的柴油机转子式机油泵，早见于1962年前后的485柴油机上。随后其他的一些机型也相继采用。但直至70年代末才形成BZ系列型谱的初步方案。这些转子型谱的推出，大大方便了转子泵的设计。设计人员可以根据机型的所需流量，在标准中寻找相适用的转子，再配上相关泵体、泵盖既可。然而近年来随着发动机的设计越来越多样化，转子机油泵的规格、品种也随之曰益增多，故相关部门取消了机油泵型谱的推荐参数标准，从而设计人员可根据实际情况来获得较大自由度的设计。因此如何提高机油泵的流量，转子的设计参数选择，绘制转子轮廓线就变得尤为重要。本文对本公司新开发的4102Z增压柴油机油泵设计，试图对转子式机油泵改进设计的关键过程提出合理的解决方案。

　　2机油泵流量校孩推荐发动机润滑系统所需循环机油机标定功率为59kW，标定转速为2取较为保险的47L/kWh代入计算得：而转子机油泵供油量为：外转子之间所形成的面积的大值与小值之差）。

　　其中，内转子长半径（mm）；内转子短半径（mm）；内转子齿数（通常为4?8齿，常用4齿）；内转子宽度（mm）；??内转子转速（r/min）；?容积效率（一般取07?0 9，本设计选又因为Zi——机油泵驱动齿轮齿数；nd——机油泵驱动齿轮转速；nr——柴油机标定转速。

　　由于机油泵驱动齿轮与曲轴同轴，所以两者转速相同可得40，叫=2400r/min代入公式（3），可计算原机油流量Vp=39L/min，低于Ricardo推荐值，显然不能满足4102Z柴油机润滑系统需要。

　　3提高流量的改进设计可根据自身发动机特点，选用特别参数的转子。

　　根据本公司柴油机结构特点，受限制于齿轮罩，齿轮系大小，第1和第2这两种方法均不适合本机油泵改进设计，只采用改变内转子轮廓线尺寸的方法。P1与P2的选择将直接影响转子的工作面积，P与P2两者之间也不能相差太小，否则会影响工作面积，将不利于流量的提高；相反P1与P2两者间也不能相差太大，太大时会加速转子的磨损，对机油泵的可靠性不利。设计时一般选择P1/P2=1.31.8（小值适合高速泵），根据理论所需流量，并考虑机油泵整体布置合理性，选择P1 115，保持内转子宽度b不变，计算得Vp=51.2L/min，理论值满足设计需要，同时可补偿机油泵因长时间工作后容积效率下降的流量损失。

　　4机油泵内外转子齿型参数设计与轮廓画法目前，国产转子齿型曲线多采用短幅摆线的等距线，而外转子是由几段圆弧组成。其中设计的参数主要有：a为外转子齿形圆半径（mm），R为创成圆半径（mm），L为外转子限制圆半径，r为外转子内切圆半径，D为外转子外径。K为短幅系数（0.5~0.75佳，本设计取0 65），Z和Z2分别为内外转子的齿数（本设计使用Z=4，乙=5）。其相互关系为：内转子轮廓线常采用作图法，具体画法参见。从短幅外摆线上一点C，以a为半径作原弧，一定与内转子廓线相切于某一点。根据共轭啮合原理，切点的法线一定通过C点，同时通过此时滚动的节点B.于是连直线QB，量取CA=a，就可得Ai点，它就是内转子廓线上的一点，实际作图只要作出Q从0.~45.一段就可以了。

　　在确定了一段后其余均为相同，然后可根据AutoCAD，使用极坐标标点的方法，对Q从0.~转子式机油泵内转子轮廊线画法45°?段中p的值进行测量标注。一般来说内转子轮廓线应保留2~3位小数，从而保证内转子的，见和表1.而外转子的轮廓线在前文计算的参数中都可得到。关于内外转子径向齿顶间隙，内外转子的公差范围选择则和油液粘度、压力、转速均有关。设计时一般根据经验，选01~015之间较多。外转子设计见。

　　5泵体与泵盖的设计转子式机油泵有三片式和二片式2种结构。所谓三片式是指泵由前盖、泵体和后盖3部分组成，而二片式则是将泵体与后盖做成一体。前者便于加表1内转子轮廓线参数工，后者有利于保证内外转子偏心的安装精度。其中泵体的进排油道的形状是否合理对容积效率有很大影响4气如果进油腔设计不当，会造成机油泵容积效率急剧下降，以至于在高速情况下不能满足内燃机的要求。若出油阻力较大，要保证主油道压力就必须提高机油泵压力，这样将消耗较大功率，而且不利于机油泵的可靠性。设计时，一般应保证进油速度23m/s，出油速度35m/s.常见的油腔形状有2种形式，见。相比较而言，（a）形腔进油面积大，对高速时容积效率有利，因此通常情况下优先选用（a）形；有时为了改善油液的流动性和便于加工会采用（b）形。

　　关于油腔中参数B，G和A，F的选择，可以是对称的。但为了更好的油泵性能，一般都设计成B进排油腔结构形式或G适当略小，这样有利于惯性进油，提高容积效率。而A或巧适当加大，以增加进排油腔间的密封宽度。此外B，G和A，F具体数值如何选择与创成圆半径R内外转子齿数Z和转子大小p进排油腔设计表2机油泵流量对比机油泵转速机油温度机油泵流量/Lmin-1实测值计算值P2都有关。本设计采用（b）形结构，油腔参数见。

　　改进后的机油泵供油量明显提高，且实际工况测量值与理论计算值较为接近，机油泵流量的实测值和计算值参见表2.经2 000h耐久试验后运行良好，芫全能够满足4102Z柴油机各种工况下润滑系统的需要。

　　6结论本文结合本公司新设计的转子机油泵，对提高机油泵流量的改进设计方法、关键参数的选择和内外转子轮廓线绘制进行了详细的说明。通过实际试验验证表明，采用的改进设计方法能有效增大转子式机油泵的流量，满足了发动机的需求。