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内燃机机油泵供油特性的试验及其研究点击：1961 日期：[ 2014-04-26 21:35:56 ] |
| 内燃机机油泵供油特性的试验研究 童宝宏1,桂长林1,陈华2,孙军1,赵小勇1 (1.合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;2.上海内燃机研究所,上海200438) 摘要:通过试验分析了机油温度、机油泵转速以及出油压力等因素对机油泵供油特性的影响,并分析了在各种工况下这些影响因素之间的联系。研究表明,机油泵转速对机油泵供油特性的影响最明显,出油压力的影响次之,温度的影响最弱。机油泵的供油量随着转速的增加而增加,随着机油温度的升高或出油压力的增大而稍有下降。 关键词:机油泵;供油特性;试验研究 中图分类号:TK427 文献标识码:A 文章编号:1000-6494(2006)03-0011-03 0 引言 机油泵是内燃机润滑系统的重要组成部分,其作用是使机油压力升高和保证一定油压,向各摩擦表面连续不断地强制供油,使内燃机得到可靠的润滑,从而减少零件的摩擦与磨损。“假如供给的润滑油量不足,那么最精心设计的结构、最好的轴承材料、最精细的加工技术、最合适的配合以及最高质量的油都仍然不起作用,轴瓦能安全运行的关键在于润滑介质的粘度和数量”。这是上世纪最著名的摩擦学家之一Vogelpohl G在50年前说的话,至今仍有重要的意义。“润滑油量”既涉及到润滑,又和摩擦系统的冷却有关〔1〕。 可见,机油泵的选择对于保障润滑系统可靠工作至关重要,这是在现代内燃机润滑系统设计中人们十分关注的问题〔2~4〕。同时,随着能源、环保等方面越来越高的要求,人们对机油泵工作时的经济性和环保性问题也越来越重视〔5~6〕。 这里,在机油泵专用试验台上对一机油泵样品进行了测试,详细考察了在不同油温下机油泵转速、出油压力和供油量之间的关系,分析了在多工况下各因素对机油泵供油特性的影响,为发动机润滑系统设计和对机油泵的评价分析提供试验依据。 1 试验对象主要性能参数 试验对象为某4105柴油机用机油泵,其主要的一些性能参数如下: a.机油泵安全阀的开启压力为800±50 kPa; b.采用常温下运动粘度为19±0.6的试验用油,当机油泵转速为1 600 r/min,机油压力为400 kPa时,油量不小于44 L/min;当机油泵转速为300 r/min,机油压力为150 kPa时,油量不小于8L/min; c.当机油泵以转速为300 r/min启动时,出油时间不大于5 s。 2 试验方案〔7~8〕 2.1 试验装置 本试验是在ZJ1型机油泵专用试验台上进行的,图1所示为机油泵测试装置示意图。电机驱动待测机油泵将机油从油箱泵出,泵出机油部分经过溢流阀返回机油箱;另一部分则流经调节阀,再经过换向阀直接回到油箱或经过流量计回到油箱。在驱动电机和机油泵之间安装有用于测量机油泵转速的扭矩-转速测量仪;在机油泵出油口附近安装有用于监测油温与油压的温度表和压力表,在机油泵进油油路上装有过滤网和真空压力表;此外,油箱上还装有加热恒温装置和用于监测油箱机油温度的温度表,测量用仪器仪表精度见表1。试验用油为CD14号润滑油。 2.2 试验考察的目标和试验因素、水平的选择试验主要是考察在不同机油温度下机油泵转速、出油压力同机油泵供油量之间的关系,以及各因素变化对机油泵供油特性的影响,包括有机油泵的转速特性、温度特性、压力特性等。表2为试验因素和水平的选择表。试验因素即为对机油泵供油特性可能有影响的原因或要素,试验水平为选定的各因素所处的状态。其中,由于机油粘度低温时随油温的变化比高温时大得多,因此低温段划分较细一点,而出油压力和机油泵转速则是在其额定工作范围内均匀划分。 2.3 试验步骤 在设计、加工好用于固定机油泵用的夹具,并完成对试验台的检查以后,根据实验要求按照以下步骤进行试验: a.将待测机油泵安装到实验台上。 b.将清洁的试验用机油按需要量加入油箱。 c.打开加热器电源开关,对机油进行加热,调整到所需温度,使油温稳定。 d.油温稳定以后,启动电机,电机驱动机油泵工作,使机油循环流动,直至使油温再次稳定。 e.调节机油泵转速至预定值调节。 f.当温度计的指示稳定在所需的温度值时,然后开始调节调节阀,测定机油泵在该转速下不同出油压力时通过流量计的流量,在记录每一个试验点的读数时应保持转速、流量和压力稳定。 g.重新调节转速,重复(f)步骤,直至完成所有预定转速。 h.重复(c)~(g),测量各个不同机油温度下机油泵转速、出油压力与供油量之间的关系。 3 试验结果与分析整理记录的试验结果数据,限于篇幅,此处仅列出测试油温度为85℃时测得的数据结果,如表3所示。此外,通过对结果数据的整理发现,各温度下测得的机油泵压力特性和转速特性所反应的趋势是基本一致的,这里仅各取一典型工况对这些特性进行分析。 试验中,通过调整调节阀开度,调节回油油路的阻力来实现机油泵出油压力的变化。在机油泵转速较高时,由于流量较大,以及回油油路管道阻力的存在(即使在调节阀全开的情况下),使机油泵出油口处机油压力较高。此时就无法测得部分低出油压力下的流量,在测试记录数据表中用“×”来表示。这主要与测试装置自身油路管道的结构有关。 图2所示是在机油温度为85℃、出油压力为0.4MPa时测取的机油泵转速特性曲线。由图2可以看出,机油泵的供油量大小随其转速的增加而增加,二者保持很好的线性关系。 图3所示是在机油泵转速为1 600 r/min、出油压力为0.5MPa时测取的机油泵温度特性曲线。由图3可以发现,机油温度变化对机油泵供油量大小的影响不是很大。随着温度的升高,机油粘度下降,机油泵的泵油能力稍有下降,因而供油量也就略有减小。 图4,图5所示由实验数据整理得到的实验机油温度为85℃时机油泵流压特性曲线、曲面图。图4反映了在一定油温、不同机油泵转速下机油泵出油压力与其流量之间的关系。由图4可以看出,随着出油压力的增加,机油泵供油量缓慢下降,这主要是由于出油口阻力的增加使机油泵泄漏增加或旁通阀开启。曲面图5则更直观反应了在一定机油温度下机油泵转速、供油压力以及机油流量三者之间的关系。通过对以上四图的比较可以发现,在诸多工况因素中,机油泵转速对机油泵供油特性的影响最明显,出油压力影响次之;温度的影响最弱,可以考虑以后在进行类似试验时适当减少其试验水平数。 4 结论 a.各工况下,机油温度、机油泵转速和出油压力等的变化对机油泵供油特性都有较大影响;其中,机油泵转速对机油泵供油特性的影响最明显,出油压力影响次之,温度的影响最弱。 b.在一定机油温度、一定出油压力下,机油泵的出油量大小随其转速的增加而增加,二者有很好的线性关系;在一定转速、一定出油压力下,随着温度的升高,机油粘度下降,机油泵的泵油能力稍有下降,而泵油量略有减小;在一定转速、一定机油温度下,随着出油压力的增加,机油泵供油量由于机油泵泄漏的增加或旁通阀的开启而缓慢下降。 〔参考文献〕 〔1〕Eisenmann S, Hrle C, Schreiber B.内燃机各种润滑油泵系统的比较.国外内燃机〔J〕, 1995,1:45-51. 〔2〕Robert S. LO. Digital Simulation of Engine Lubrication Sys-tems. SAE710205, 1971. 〔3〕Koch F, Maassen F, GelgerU.现代发动机润滑系统的开发.国外内燃机〔J〕,1999,1:43-48. 〔4〕S.M.Chun. Network analysis of an engine lubrication system. Tribology International〔J〕,2003,36:609-617. 〔5〕冯长征,侯宪春.内燃机润滑油过量消耗的原因及分析对策.内燃机〔J〕, 1998,(4):40-43. 〔6〕M. Schwaderlapp, J. Dohmen, F.Haubner.降低内燃机摩擦改善其燃油耗.国外内燃机〔J〕,2003,(5):41-46. 〔7〕JB/T8886-1999,内燃机机油泵试验方法〔S〕. 〔8〕桂长林,杨杰.发动机摩擦学设计理论和方法的研究.机械工业技术发展基金项目研究报告(95JA0101)〔R〕.1999. |
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