某發動機前支點回油泵流量影響因素研究

袁小平　付慶賢（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧沈陽　110043）

某發動機前支點回油泵流量影響因素研究

袁小平付慶賢
（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧沈陽110043）

隨著液壓系統的發展，齒輪泵已得到日益廣泛的應用，尤其是在航空領域。齒輪泵是航空發動機滑油系統中比較關鍵的部件，其主要作用是為發動機整個潤滑系統供給滑油以及從其它部件回滑油。分析和尋求解決措施的基礎是對其性能的全面而準確的把握。在半個世紀以來.已有不步研究在很大程度上解決了這方面的問題。尤其是齒輪泵在工作一段時間后，其泄漏量增大，能力下降已成為影響發動機性能的主要因素。本文通過對前支點回油泵工作原理的分析，歸納出影響滑油泵流量的主要因素，并制定了針對性的解決方案，為減少齒輪泵泄漏量，提高其回油效率提供有益的參考。

前支點回油泵原理流量調節端面間隙

航空發動機滑油系統的滑油泵多選用齒輪泵。在滑油系統中，因滑油循環量較小，采用齒輪泵的傳動功率及多余滑油回油的功率損失也小。但齒輪泵在工作一段時間后，其供回油能力降低，不能滿足發動機性能需要。我們在研究解決該問題時，對齒輪泵進行多次分解，調整間隙和試驗，都無法達到滿意的效果。因此，找出影響齒輪泵泄漏量的主要因素，采取有效措施進行排除，對提高發動機滑油系統效率有比較積極的意義。本文對齒輪泵的工作原理進行了深入的分析，研究確定了影響齒輪泵供油量的主要因素，并制定了有效的措施，并通過大量的試驗數據和理論計算得出了結論。

1　滑油系統簡介

航空發動機主要的工作系統有：滑油系統、燃油控制系統、起動系統。發動機綜合調節器、渦輪冷卻系統、幾何通道控制系統、預防和消除喘振系統、防冰系統。

滑油系統的功用是發動機工作時，連續不斷地將足夠數量的清潔滑油，輸送到發動機各轉動機件的軸承和傳動齒輪的嚙合進行潤滑，以減少機件的磨損，帶走摩擦所產生的熱量和雜物。

2　滑油泵的工作原理

2.1滑油泵

滑油泵屬于齒輪泵。齒輪泵最基本的形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內相互嚙合旋轉，這個殼體的內部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側與殼體緊密配合。來自于擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。

2.2滑油泵的工作原理

當一個齒進入另一個齒的流體空間時，液體就被機械性地擠排出來。因為液體是不可壓縮的，所以液體和齒輪就不能在同一時間占據同一空間，這樣，液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合，這一現象就連續在發生，因而也就在泵的出口提供了一個連續排除量，泵每轉一轉，排出的量是一樣的。隨著驅動軸的不間斷地旋轉，泵也就不間斷地排出流體。

3　前支點回油泵分析

3.1結構和原理

前支點回油泵由殼體、傳動軸、帶葉輪的齒輪、兩個帶濾網的吸油接頭組成。回油泵固定再低壓壓氣機前軸承座的殼體上，由低壓轉子傳動。

在回油泵工作時，主動齒輪帶動從動齒輪旋轉，在進口腔由于嚙合齒不斷退出嚙合，齒谷中的空腔被空出來，腔中壓力低于大氣壓，液體被吸入泵內，填進齒谷的空腔中。齒輪繼續旋轉，液體被帶到出口腔之中，處在出口腔一面的齒進入嚙合。在一個齒輪的輪齒進入另一個齒輪的齒谷時，使得齒谷的空腔容積逐漸減小，齒谷中的油被擠向出口。在齒輪不斷旋轉過程中，齒谷容積不斷交替地由增大到減小，這樣齒輪泵即可連續不斷地從低壓進油管路中吸油，并向高壓出油管路連續不斷地供油。

3.2前支點回油泵的裝配

3.2.1裝前檢查

裝配前，先檢查零件的配套性，并對零件進行清洗。

3.2.2間隙的測量和調整

間隙調整包括凸臺間隙調整、徑向間隙調整、端面間隙調整。下面介紹一下間隙的調整方法：

調整凸臺間隙的方法：（1）選擇齒輪或襯套凸臺車端面；（2）研磨齒輪帶凹槽一面端面；（3）研磨泵殼體襯套底平面。

調整徑向間隙的方法：刮削滑油泵蓋腔槽壁。

調整端面間隙的方法：（1）選擇不同厚度組別的墊片；（2）研磨齒輪；（3）研磨殼體端面。

通過以上方法將間隙調整合格后，就可進行下一步裝配。

3.2.3裝配

裝配分為兩次：第一次裝配為磨合運轉裝配，也就是初步裝配，之后進行磨合運轉試驗；試驗合格后，即可進行第二次裝配，也就是最終裝配；如果磨合運轉試驗不合格，則重新進行第一次裝配，至磨合運轉試驗合格為止。

3.3前支點回油泵流量的影響因素

實際上，在泵內有少量的泄露，這使泵的運行效率不能達到100%。因為這些流體被用來潤滑軸承及齒輪兩側，而泵體也絕不可能無間隙配合，故不能使流體100%地從出口排出，所以少量的流體損失是必然的。然而泵還是可以良好地運行，對大多數擠出物料來說，仍可以達到93%～98%的效率。

在齒輪泵工作時，齒輪相對殼體及端面密封裝置而運動，在它們之間必須保持一定大小的間隙，因此，泄漏是不可避免的。泄漏的大小主要取決于間隙大小，其次是泵出口和進口間的壓力差和溫度的變化等。

（1）間隙的影響。這個間隙包括端面間隙和徑向間隙。當回油泵工作時，出口腔中有一部分液體要通過泵內零件間的間隙往低壓進口腔泄漏；齒輪相對殼體及端面密封裝置而運動，在它們之間就必須保持一定大小的間隙，因此泄漏是不可避免的，并且泄露的大小主要取決于間隙大小。

由于端面間隙泄露的途徑短而寬，徑向間隙泄露的途徑廣、阻力大，加上齒輪相對殼體運動的方向和油液泄露方向相反，齒輪的旋轉起了阻止泄露的作用，因此，徑向間隙泄露比端面間隙泄露的少得多。

有資料表明：端面間隙對泄漏的影響最大，通過端面間隙的泄漏占總泄漏量的75%～80% 。端面間隙每增加0.1mm，容積效率下降約20%，徑向間隙每增加0.1mm，容積效率下降0.25%。這足見端面間隙和徑向間隙對泵的泄露的影響，而端面間隙又對泵的泄露起著決定性的作用。

（2）齒輪的影響。齒輪寬度增加，齒谷容積增大，空余的空間越小，回油泵的流量越大，因此供油量增加。反之，如果齒輪過薄，從齒輪通過的油少，流量就小。

所以可加厚齒輪，齒間的間隙加長，凹槽加深，空余的空間越小，流量增大。

（3）殼體的影響。對于高壽的前支點回油泵，由于長期的使用，殼體可能產生我們目視無法檢查出來的變形，這種變形也會造成齒輪軸的不同心，而導致從齒輪通過的油量減少，使回油泵流量下降。

因此，更換殼體并將相關的間隙調整至較小的范圍，也可以達到減少工作中滑油泄漏的目的。

（4）進出口壓力差的影響。當齒輪泵的各個間隙值保持一定時，泵的進出口壓力差越大，通過泵內各間隙的泄露損失也就越大，泵的實際供油量就越小。

（5）油液溫度的影響。工作油液溫度改變，一方面帶來液體黏度的改變，使液體通過間隙泄漏阻力改變，泄露隨之而改變。另一方面，當各相對運動件的材料不同時，溫度改變后，它們的膨脹量不同，各相對運動件間的間隙也會隨之改變，泄露量也隨之相應改變。

3.4前支點回油泵流量的調節方法

（1）減小凸臺間隙。可通過襯套凸臺端面噴銅和磨削殼體襯套底平面來實現。

（2）減小端面間隙。可對齒輪泵殼體端面進行研磨。

（3）通過零件調換改善匹配關系。另一方面我們可以通過對零件的調換，改善機件之間的匹配關系，減少齒輪泵的泄露量。實際上，通過對齒輪泵殼體、齒輪的調換，可以將相關的間隙調整至較小的范圍，從而達到減少工作中滑油泄露的目的。

而經過長時間的工作，有的齒輪泵零件可能存在一定程度的變形，如齒輪的葉輪發生形狀方面的一定范圍內的變化，而這些細微的狀態變化，在工作檢查過程中很難被發現，并導致了對流量的影響。所以，通過更換對應的狀態較好的零件，將該問題加以解決，就可以減少齒輪泵的泄露量。

根據以上的分析，在實際的生產工作中進行了針對性的試驗工作，取得了良好的效果，有效地緩解了滑油泵泄露量問題造成的影響。通過統計跟蹤多臺齒輪泵的試驗過程及數據分析得出：在轉速、壓力和溫度一定條件下，通過對齒輪泵的有關配合間隙進行調整，有效地提高了其流量值。從數據分析可以得出，調整端面間隙占主要措施的50%以上。通過對前支點回油泵工作原理的分析，對齒輪泵的凸臺間隙、端面間隙進行控制，減小間隙值，減少工作中的流量損失，對提高滑油泵的流量值起到了比較有效的作用。

［1］《透平機械現代制造技術叢書》編委會.裝配試車技術，北京:科學出版社，2002年出版.

［2］《某航空發動機技術說明書》.西安:空軍工程大學，1997年出版.

［3］航空發動機設計手冊.