增大轉子式機油泵流量的改進設計劉玉亭朱桂香（上海紐荷蘭農業機械有限公司，上海200433）泵體泵蓋關鍵尺寸研究，試圖對轉子式機油泵基于流量增大改進設計中的重要參數和關鍵過程進行深一步研究。
　　來稿日期：2008-06- 1前言轉子式機油泵以其結構緊湊、外形小、重量輕、噪音低、不易產生“氣穴”容積效率較高等優點而得以廣泛運用。我國的柴油機轉子式機油泵，最早見于1962年前后的485柴油機上。隨后其他的一些機型也相繼采用。但直至70年代末才形成BZ系列型譜的初步方案。這些轉子型譜的推出，大大方便了轉子泵的設計。設計人員可以根據機型的所需流量，在標準中尋找相適用的轉子，再配上相關泵體、泵蓋既可。然而近年來隨著發動機的設計越來越多樣化，轉子機油泵的規格、品種也隨之曰益增多，故相關部門取消了機油泵型譜的推薦參數標準，從而設計人員可根據實際情況來獲得較大自由度的設計。因此如何提高機油泵的流量，轉子的設計參數選擇，繪制轉子輪廓線就變得尤為重要。本文對本公司新開發的4102Z增壓柴油機油泵設計，試圖對轉子式機油泵改進設計的關鍵過程提出合理的解決方案。
　　2機油泵流量校孩推薦發動機潤滑系統所需循環機油機標定功率為59kW，標定轉速為2取較為保險的47L/kWh代入計算得：而轉子機油泵供油量為：外轉子之間所形成的面積的最大值與最小值之差）。
　　其中，內轉子長半徑（mm）；內轉子短半徑（mm）；內轉子齒數（通常為4―8齒，常用4齒）；內轉子寬度（mm）；――內轉子轉速（r/min）；―容積效率（一般取07―0 9，本設計選又因為Zi——機油泵驅動齒輪齒數；nd——機油泵驅動齒輪轉速；nr——柴油機標定轉速。
　　由于機油泵驅動齒輪與曲軸同軸，所以兩者轉速相同可得40，叫=2400r/min代入公式（3），可計算原機油流量Vp=39L/min，低于Ricardo推薦值，顯然不能滿足4102Z柴油機潤滑系統需要。
　　3提高流量的改進設計可根據自身發動機特點，選用特別參數的轉子。
　　根據本公司柴油機結構特點，受限制于齒輪罩，齒輪系大小，第1和第2這兩種方法均不適合本機油泵改進設計，只采用改變內轉子輪廓線尺寸的方法。P1與P2的選擇將直接影響轉子的工作面積，P與P2兩者之間也不能相差太小，否則會影響工作面積，將不利于流量的提高；相反P1與P2兩者間也不能相差太大，太大時會加速轉子的磨損，對機油泵的可靠性不利。設計時一般選擇P1/P2=1.31.8（小值適合高速泵），根據理論所需流量，并考慮機油泵整體布置合理性，選擇P1 115，保持內轉子寬度b不變，計算得Vp=51.2L/min，理論值滿足設計需要，同時可補償機油泵因長時間工作后容積效率下降的流量損失。
　　4機油泵內外轉子齒型參數設計與輪廓畫法目前，國產轉子齒型曲線多采用短幅擺線的等距線，而外轉子是由幾段圓弧組成。其中設計的參數主要有：a為外轉子齒形圓半徑（mm），R為創成圓半徑（mm），L為外轉子限制圓半徑，r為外轉子內切圓半徑，D為外轉子外徑。K為短幅系數（0.5~0.75最佳，本設計取0 65），Z和Z2分別為內外轉子的齒數（本設計使用Z=4，乙=5）。其相互關系為：內轉子輪廓線常采用作圖法，具體畫法參見。從短幅外擺線上一點C，以a為半徑作原弧，一定與內轉子廓線相切于某一點。根據共軛嚙合原理，切點的法線一定通過C點，同時通過此時滾動的節點B.于是連直線QB，量取CA=a，就可得Ai點，它就是內轉子廓線上的一點，實際作圖只要作出Q從0.~45.一段就可以了。
　　在確定了一段后其余均為相同，然后可根據AutoCAD，使用極坐標標點的方法，對Q從0.~轉子式機油泵內轉子輪廊線畫法45°―段中p的值進行測量標注。一般來說內轉子輪廓線應保留2~3位小數，從而保證內轉子的精確，見和表1.而外轉子的輪廓線在前文計算的參數中都可得到。關于內外轉子徑向齒頂間隙，內外轉子的公差范圍選擇則和油液粘度、壓力、轉速均有關。設計時一般根據經驗，選01~015之間較多。外轉子設計見。
　　5泵體與泵蓋的設計轉子式機油泵有三片式和二片式2種結構。所謂三片式是指泵由前蓋、泵體和后蓋3部分組成，而二片式則是將泵體與后蓋做成一體。前者便于加表1內轉子輪廓線參數工，后者有利于保證內外轉子偏心的安裝精度。其中泵體的進排油道的形狀是否合理對容積效率有很大影響4氣如果進油腔設計不當，會造成機油泵容積效率急劇下降，以至于在高速情況下不能滿足內燃機的要求。若出油阻力較大，要保證主油道壓力就必須提高機油泵壓力，這樣將消耗較大功率，而且不利于機油泵的可靠性。設計時，一般應保證進油速度23m/s，出油速度35m/s.常見的油腔形狀有2種形式，見。相比較而言，（a）形腔進油面積大，對高速時容積效率有利，因此通常情況下優先選用（a）形；有時為了改善油液的流動性和便于加工會采用（b）形。
　　關于油腔中參數B，G和A，F的選擇，可以是對稱的。但為了更好的油泵性能，一般都設計成B進排油腔結構形式或G適當略小，這樣有利于慣性進油，提高容積效率。而A或巧適當加大，以增加進排油腔間的密封寬度。此外B，G和A，F具體數值如何選擇與創成圓半徑R內外轉子齒數Z和轉子大小p進排油腔設計表2機油泵流量對比機油泵轉速機油溫度機油泵流量/Lmin-1實測值計算值P2都有關。本設計采用（b）形結構，油腔參數見。
　　改進后的機油泵供油量明顯提高，且實際工況測量值與理論計算值較為接近，機油泵流量的實測值和計算值參見表2.經2 000h耐久試驗后運行良好，芫全能夠滿足4102Z柴油機各種工況下潤滑系統的需要。
　　6結論本文結合本公司新設計的轉子機油泵，對提高機油泵流量的改進設計方法、關鍵參數的選擇和內外轉子輪廓線繪制進行了詳細的說明。通過實際試驗驗證表明，采用的改進設計方法能有效增大轉子式機油泵的流量，滿足了發動機的需求。