某发动机前支点回油泵流量影响因素研究

袁小平　付庆贤（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳　110043）

某发动机前支点回油泵流量影响因素研究

袁小平付庆贤
（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳110043）

随着液压系统的发展，齿轮泵已得到日益广泛的应用，尤其是在航空领域。齿轮泵是航空发动机滑油系统中比较关键的部件，其主要作用是为发动机整个润滑系统供给滑油以及从其它部件回滑油。分析和寻求解决措施的基础是对其性能的全面而准确的把握。在半个世纪以来.已有不步研究在很大程度上解决了这方面的问题。尤其是齿轮泵在工作一段时间后，其泄漏量增大，能力下降已成为影响发动机性能的主要因素。本文通过对前支点回油泵工作原理的分析，归纳出影响滑油泵流量的主要因素，并制定了针对性的解决方案，为减少齿轮泵泄漏量，提高其回油效率提供有益的参考。

前支点回油泵原理流量调节端面间隙

航空发动机滑油系统的滑油泵多选用齿轮泵。在滑油系统中，因滑油循环量较小，采用齿轮泵的传动功率及多余滑油回油的功率损失也小。但齿轮泵在工作一段时间后，其供回油能力降低，不能满足发动机性能需要。我们在研究解决该问题时，对齿轮泵进行多次分解，调整间隙和试验，都无法达到满意的效果。因此，找出影响齿轮泵泄漏量的主要因素，采取有效措施进行排除，对提高发动机滑油系统效率有比较积极的意义。本文对齿轮泵的工作原理进行了深入的分析，研究确定了影响齿轮泵供油量的主要因素，并制定了有效的措施，并通过大量的试验数据和理论计算得出了结论。

1　滑油系统简介

航空发动机主要的工作系统有：滑油系统、燃油控制系统、起动系统。发动机综合调节器、涡轮冷却系统、几何通道控制系统、预防和消除喘振系统、防冰系统。

滑油系统的功用是发动机工作时，连续不断地将足够数量的清洁滑油，输送到发动机各转动机件的轴承和传动齿轮的啮合进行润滑，以减少机件的磨损，带走摩擦所产生的热量和杂物。

2　滑油泵的工作原理

2.1滑油泵

滑油泵属于齿轮泵。齿轮泵最基本的形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。

2.2滑油泵的工作原理

当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的，所以液体和齿轮就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间断地排出流体。

3　前支点回油泵分析

3.1结构和原理

前支点回油泵由壳体、传动轴、带叶轮的齿轮、两个带滤网的吸油接头组成。回油泵固定再低压压气机前轴承座的壳体上，由低压转子传动。

在回油泵工作时，主动齿轮带动从动齿轮旋转，在进口腔由于啮合齿不断退出啮合，齿谷中的空腔被空出来，腔中压力低于大气压，液体被吸入泵内，填进齿谷的空腔中。齿轮继续旋转，液体被带到出口腔之中，处在出口腔一面的齿进入啮合。在一个齿轮的轮齿进入另一个齿轮的齿谷时，使得齿谷的空腔容积逐渐减小，齿谷中的油被挤向出口。在齿轮不断旋转过程中，齿谷容积不断交替地由增大到减小，这样齿轮泵即可连续不断地从低压进油管路中吸油，并向高压出油管路连续不断地供油。

3.2前支点回油泵的装配

3.2.1装前检查

装配前，先检查零件的配套性，并对零件进行清洗。

3.2.2间隙的测量和调整

间隙调整包括凸台间隙调整、径向间隙调整、端面间隙调整。下面介绍一下间隙的调整方法：

调整凸台间隙的方法：（1）选择齿轮或衬套凸台车端面；（2）研磨齿轮带凹槽一面端面；（3）研磨泵壳体衬套底平面。

调整径向间隙的方法：刮削滑油泵盖腔槽壁。

调整端面间隙的方法：（1）选择不同厚度组别的垫片；（2）研磨齿轮；（3）研磨壳体端面。

通过以上方法将间隙调整合格后，就可进行下一步装配。

3.2.3装配

装配分为两次：第一次装配为磨合运转装配，也就是初步装配，之后进行磨合运转试验；试验合格后，即可进行第二次装配，也就是最终装配；如果磨合运转试验不合格，则重新进行第一次装配，至磨合运转试验合格为止。

3.3前支点回油泵流量的影响因素

实际上，在泵内有少量的泄露，这使泵的运行效率不能达到100%。因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧，而泵体也绝不可能无间隙配合，故不能使流体100%地从出口排出，所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行，对大多数挤出物料来说，仍可以达到93%～98%的效率。

在齿轮泵工作时，齿轮相对壳体及端面密封装置而运动，在它们之间必须保持一定大小的间隙，因此，泄漏是不可避免的。泄漏的大小主要取决于间隙大小，其次是泵出口和进口间的压力差和温度的变化等。

（1）间隙的影响。这个间隙包括端面间隙和径向间隙。当回油泵工作时，出口腔中有一部分液体要通过泵内零件间的间隙往低压进口腔泄漏；齿轮相对壳体及端面密封装置而运动，在它们之间就必须保持一定大小的间隙，因此泄漏是不可避免的，并且泄露的大小主要取决于间隙大小。

由于端面间隙泄露的途径短而宽，径向间隙泄露的途径广、阻力大，加上齿轮相对壳体运动的方向和油液泄露方向相反，齿轮的旋转起了阻止泄露的作用，因此，径向间隙泄露比端面间隙泄露的少得多。

有资料表明：端面间隙对泄漏的影响最大，通过端面间隙的泄漏占总泄漏量的75%～80% 。端面间隙每增加0.1mm，容积效率下降约20%，径向间隙每增加0.1mm，容积效率下降0.25%。这足见端面间隙和径向间隙对泵的泄露的影响，而端面间隙又对泵的泄露起着决定性的作用。

（2）齿轮的影响。齿轮宽度增加，齿谷容积增大，空余的空间越小，回油泵的流量越大，因此供油量增加。反之，如果齿轮过薄，从齿轮通过的油少，流量就小。

所以可加厚齿轮，齿间的间隙加长，凹槽加深，空余的空间越小，流量增大。

（3）壳体的影响。对于高寿的前支点回油泵，由于长期的使用，壳体可能产生我们目视无法检查出来的变形，这种变形也会造成齿轮轴的不同心，而导致从齿轮通过的油量减少，使回油泵流量下降。

因此，更换壳体并将相关的间隙调整至较小的范围，也可以达到减少工作中滑油泄漏的目的。

（4）进出口压力差的影响。当齿轮泵的各个间隙值保持一定时，泵的进出口压力差越大，通过泵内各间隙的泄露损失也就越大，泵的实际供油量就越小。

（5）油液温度的影响。工作油液温度改变，一方面带来液体黏度的改变，使液体通过间隙泄漏阻力改变，泄露随之而改变。另一方面，当各相对运动件的材料不同时，温度改变后，它们的膨胀量不同，各相对运动件间的间隙也会随之改变，泄露量也随之相应改变。

3.4前支点回油泵流量的调节方法

（1）减小凸台间隙。可通过衬套凸台端面喷铜和磨削壳体衬套底平面来实现。

（2）减小端面间隙。可对齿轮泵壳体端面进行研磨。

（3）通过零件调换改善匹配关系。另一方面我们可以通过对零件的调换，改善机件之间的匹配关系，减少齿轮泵的泄露量。实际上，通过对齿轮泵壳体、齿轮的调换，可以将相关的间隙调整至较小的范围，从而达到减少工作中滑油泄露的目的。

而经过长时间的工作，有的齿轮泵零件可能存在一定程度的变形，如齿轮的叶轮发生形状方面的一定范围内的变化，而这些细微的状态变化，在工作检查过程中很难被发现，并导致了对流量的影响。所以，通过更换对应的状态较好的零件，将该问题加以解决，就可以减少齿轮泵的泄露量。

根据以上的分析，在实际的生产工作中进行了针对性的试验工作，取得了良好的效果，有效地缓解了滑油泵泄露量问题造成的影响。通过统计跟踪多台齿轮泵的试验过程及数据分析得出：在转速、压力和温度一定条件下，通过对齿轮泵的有关配合间隙进行调整，有效地提高了其流量值。从数据分析可以得出，调整端面间隙占主要措施的50%以上。通过对前支点回油泵工作原理的分析，对齿轮泵的凸台间隙、端面间隙进行控制，减小间隙值，减少工作中的流量损失，对提高滑油泵的流量值起到了比较有效的作用。

［1］《透平机械现代制造技术丛书》编委会.装配试车技术，北京:科学出版社，2002年出版.

［2］《某航空发动机技术说明书》.西安:空军工程大学，1997年出版.

［3］航空发动机设计手册.