機油泵性能測試

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1、 機油泵性能試驗 1. 0目的 1.1測量機油泵泵出流量隨著轉(zhuǎn)速，油壓和油溫（n,FD,T°ii）變化而變化的關(guān)系。 1.2評估機油泵是否有氣蝕。 1.3計算機油泵的體積效率。 1.4計算機油泵的總效率。 1.5分析泄壓閥特性。 1.6發(fā)現(xiàn)功能問題。 1.7根據(jù)特定的機油泵設(shè)計和實際項目要求， 將機油泵安裝在發(fā)動機上比將機油 泵夾在專用試驗臺上進行這些試驗要好。在這種情況下下面的測試要綜合機油 壓力分配和機油流量測試進行改進和測量。 2.0試驗準(zhǔn)備 2.1試驗前測量相關(guān)的機油泵部件，見附錄 A 2.2試驗用油必須是發(fā)動機要用的機油或適合原發(fā)動機的機油 10W

2、-30SF 2.4因為本試驗不考慮機油泵的耐久性，機油泵不需要鏈條，皮帶或齒輪驅(qū)動系 統(tǒng)而直接驅(qū)動。所以必須算出曲軸和機油泵之間的速比。 2.5最好采用原發(fā)動機的機油收集系統(tǒng)從儲油罐中抽機油。如果沒有可能，試驗 臺的機油收集系統(tǒng)盡可能接近的模擬原發(fā)動機的部件。根據(jù)最少裝油量的發(fā)動機 原狀態(tài)來確定機油泵與儲油罐中機油液面之間的距離。 2.6根據(jù)3.2在機油泵和機油收集系統(tǒng)上鉆出測量溫度和壓力的螺紋孔。 3.0儀器和設(shè)備 3.1機油泵試驗臺由下面的部件組成： ?合適的用來裝夾機油泵和可以滿足機油泵轉(zhuǎn)速范圍的驅(qū)動系統(tǒng)。 ?帶加熱和冷卻設(shè)備的可以將油溫控制到要求范圍的儲油罐，儲油罐的容積

3、 必須滿足儲油罐中的機油在最大油泵轉(zhuǎn)速下每分鐘內(nèi)不會被循環(huán) 5次。 ?在機油循環(huán)回路高壓油管中有一個變流量控制閥用來調(diào)節(jié)機油泵出口壓力 Pd?？梢圆捎檬謩恿髁靠刂崎y，但采用電氣或氣壓驅(qū)動閥是最理想的。 他要 求有2種工作模式：a）閥位置控制，b）整合在一起的過壓控制回路。 ?流量計見3.5 ?合適的控制和數(shù)字記錄系統(tǒng) ?儀表見3.2 3.2儀表測量項目 油溫： TR「C ] Toii「C ] Ps[bar] ?油罐中（滿足要求的控制功能） ?油泵前（用螺紋固定在機油收集器上） 油壓： ?油泵進口壓力（機油收集器） ?油泵出口壓力（高壓管） PD[bar] -

4、油泵出口動態(tài)壓力 Pdyn[bar] -油泵轉(zhuǎn)速 n[1/min] -流量（機油泵輸送） Q[l/min] -扭矩（用來分析機油泵效率） M[Nm] 為了安全必須一直監(jiān)測機油泵的壓力和溫度 （特別是出口壓力PD ），并且用他 們控制自動停機。 3.3驅(qū)動系統(tǒng)的要求 ?根據(jù)機油泵達(dá)到發(fā)動機最大速度的工作速度范圍確定的轉(zhuǎn)速范圍 ?根據(jù)機油泵類型和油溫而估計的扭矩范圍。 3.4機油加熱/冷卻設(shè)備的要求（機油調(diào)溫器） ?機油調(diào)溫器能夠?qū)⒂蜏胤€(wěn)定在 40C和140C中任何一個所需的溫度值，精 度高于土 2C。 ?通常機油調(diào)溫器只能控制儲油罐中的油溫 TR，如果TR和相應(yīng)從機油泵入 口

5、測得的油溫Toil超出了規(guī)定的公差，控制系統(tǒng)必須自動或手動的進行修 正。 ?如果主管工程師要降低研究的深度，采用比較簡單的設(shè)備更有效。例如如 果沒有要求高溫測試（＞ 90C）,經(jīng)常不用加熱設(shè)備。在這種情況下靠機 械和液體摩擦損失來加熱機油。 ?機油調(diào)溫器特性必須滿足在輸出油壓和（或）油泵轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后能在不 到5分鐘內(nèi)將油溫完全穩(wěn)定下來。 3.5流量計和管路的要求 ?流量計量程能夠滿足特定試驗轉(zhuǎn)速下的流量測量要求。 ?對于所有的機油溫度和相應(yīng)的機油粘度通常要求流量計的精度高于 2%，經(jīng) 常采用Coriolis型流量計。如果沒有，在試驗前必須進行校準(zhǔn)。 ?因為試驗臺最小流阻決定了能

6、夠測得的最低泵油壓力，流量計流阻必須很 低。通常要求包括流量計在內(nèi)的機油泵出油口到儲油罐的管路在油溫為 50C和額定機油泵轉(zhuǎn)速下的總壓力降低于 0.5bar。 3.6測量精度和數(shù)據(jù)記錄頻率 ?所有溫度測量精度高于土 「C。 ?所有壓力測量精度高于0.05bar。 ?油泵出口動態(tài)壓力Pdyn的記錄頻率》5KHz，其余測量量為穩(wěn)態(tài)值。 4.0測量方法 4.1機油泵流量和壓力關(guān)系（壓力特性） 從發(fā)動機轉(zhuǎn)速500rpm開始到發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速 nmax每隔500rpm測量一組機 油泵壓力、流量關(guān)系。發(fā)動機的額定轉(zhuǎn)速（nrated）和50%的額定轉(zhuǎn)速也應(yīng)包括進測量轉(zhuǎn)速點內(nèi) 發(fā)動機轉(zhuǎn)速：

7、nEgine[rpm]= 500,1000,1500, 50%的 nrated, nrated, "max 油泵出油壓力從Pmin到Pmax以1bar為間隔進行變化調(diào)節(jié)。 Pd= Pmin, 1bar, 2bar, 3bar, Pmax 最小出油壓力Pmin可由變流量控制閥全開的最低壓力得到，如果主管工程 師沒有提出特別要求值，最大出油壓力 Pmax為6 bar 機油泵流量和壓力關(guān)系要進行下面 3種油溫的測量： Toil = 40, 90, 120C± 2 C 機油泵內(nèi)部帶有泄壓閥，參考 4.2 在測試過程中進入機油收集器的機油溫度 Toil穩(wěn)在規(guī)定的值。

8、 在每個規(guī)定的油溫和機油泵轉(zhuǎn)速下將機油泵出油壓力從 Pmin調(diào)整到Pmax 而完成一次測定。既在記錄了下面量的穩(wěn)定值之后再次通過變流量控制閥的 逐步關(guān)閉而繼續(xù)得到新的穩(wěn)定值。 機油溫度 油泵轉(zhuǎn)速 吸油壓力 出油壓力 流量 扭矩 油泵出口動態(tài)壓力 Toil n Fs Pd Q M （如果測試機油泵效率） Pd （見 4.5） 通常從最低油溫開始測完所有轉(zhuǎn)速后再重新測下一油溫是效率比較高的 4.2泄壓閥特性 4.1中的測試可以對內(nèi)部帶泄壓閥的機油泵的泄壓閥靜態(tài)特性進行評估。 這樣要采用下面特定的試驗條件進行試驗： 泄壓閥的作用限制了最大的輸出壓力 Pmax。當(dāng)Pda

9、泄壓閥開啟壓力，變流 量控制閥應(yīng)當(dāng)以很小的幅度進行關(guān)閉 （使Pd以0.10 bar為幅度增加）。當(dāng)變 流量控制閥完全關(guān)閉（100%閉鎖流量）或出油壓力達(dá)到一個很高的限定值 時達(dá)到最高的流動阻力。 4.3體積效率和機油泵總效率 按下面公式計算體積效率： n volumetric = Q[m3/s]/Qtheory[m3/s] 理論泵流量： 3 3 Qtheory[m /s]=Vpump[m ]?n[rpm]/60[sec/min] Vpump[m3]根據(jù)機油泵的形狀進行計算，參照 AVL標(biāo)準(zhǔn)過程按附錄A進行測 量。 如果感興趣，可以在4.1到4.3的試驗中同時測量機油泵的扭矩

10、M以便計算 機油泵的總效率。 為了計算機油泵的效率，驅(qū)動機油泵的機械功 PM=M[Nm] ? n /30 ? n[rpm] 與液體輸出動能之比 Ph[W]= Q[m 3/s] ? PD[N/m2] 總效率為下面的比值： n = Ph /Pm 4.4壓力波動 在機油泵高壓出油管路直接裝上一個合適的石英壓力傳感器用來監(jiān)測機油 泵動態(tài)壓力的波動Pdyn。 注意：試驗臺的設(shè)計，特別是管路或油泵后空腔對機油泵壓力波動的測試 影響較大。如果試驗臺沒模擬發(fā)動機條件進行設(shè)計，機油泵動態(tài)壓力的波 動的測量只能作為注意事項和不同機油泵設(shè)計的比較值。 本試驗溫度和壓力的設(shè)定與 4.1 一

11、致，這樣這個項目的測試可以通過增加下 面的測試項目與前面的試驗綜合在一起： ? dyn. oil pressure Pdyn 不帶泄壓閥的機油泵機油泵出口壓力保持恒定： Pd = 4 bar （機油泵不帶內(nèi)部泄壓閥） 對帶內(nèi)部泄壓閥的機油泵必須按下面所述對變流量控制閥進行調(diào)節(jié)，以得 到相應(yīng)的機油泵出口壓力： （a） 如4.3 （無分路流量） （b） 在額定轉(zhuǎn)速下將變流量控制閥打開到有 30%的分路流量。 （c） 在額定轉(zhuǎn)速下將變流量控制閥打開到有 70%的分路流量。 分路流量百分比是測得的流量與泄壓閥不開啟的轉(zhuǎn)速下情況測得流量值直 線擬合到坐標(biāo)軸的流量值之比。 b）和c）的測

12、試（不能與4.3綜合在一起進行），經(jīng)常減少到只測最高的油溫, 因為相對最小的機油粘度對出口機油壓力波動的阻尼最小。 5.0試驗結(jié)果的內(nèi)容 報告必須包括： ?部件的清單 ?部件的測量結(jié)果 ?總成的測量結(jié)果 ?試驗設(shè)備的草圖 ?按下面作出試驗結(jié)果 5.1機油泵流量 畫出不同轉(zhuǎn)速和油溫下的流量壓力曲線，見圖 2. 如果測量了驅(qū)動力矩，用類似的方法畫出機械功 Pm曲線 5.2泄壓閥特性 按5.1的方法進行繪圖，但對不同的油溫分別進行繪曲線，見圖 2 5.3穩(wěn)定出油壓力的速度圖 對于每一個溫度用一幅圖繪出流量 Q和吸油壓力Ps相對于轉(zhuǎn)速的曲線，見 圖2. 將流量轉(zhuǎn)速曲線與

13、線性變化相比較得到增量， 負(fù)增量隨著轉(zhuǎn)速和溫度急劇增 大說明機油泵有氣蝕，吸油壓力給出了另外的信息：如果出現(xiàn)氣蝕，吸油壓 力在額定功率和90C的油溫下將降到在0.05和0.15之內(nèi)，必須重新設(shè)計機 油集濾器。 5.4機油泵容積效率 按4.3規(guī)定有機油泵容積效率相對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的曲線， 見圖2為在機油溫度 Toil=120測試不同輸出壓力。 5.5機油泵效率 對每一個機油溫度，見4.4規(guī)定，用一個不同轉(zhuǎn)速下的機械功、液體動能、 機油泵容積效率和總效率的曲線圖來表示。見圖 2 5.6壓力波動 選用合適的比例來畫出機油壓力的波動情況（例如。 RMS-value）。按4.5規(guī) 定按溫度不同畫出壓力波動-轉(zhuǎn)速曲線。 對于壓力波動大的高轉(zhuǎn)速畫出合適的一段時間范圍的壓力 -時間曲線。 如果有合適的軟件，繪出 Pdyn的Fourier因子與轉(zhuǎn)速、頻率的三維圖。 附錄 A 零件測量參數(shù) ?轉(zhuǎn)子外徑 ?轉(zhuǎn)子厚度 ?機油泵轉(zhuǎn)子腔內(nèi)徑 ?軸承銷直徑 ?襯套直徑 ?泄壓閥尺寸（柱塞直徑、套桶直徑和自由長度，按圖紙所需的相關(guān)尺寸） 總成測量參數(shù) ?端面間隙 ?轉(zhuǎn)子與齒輪腔徑向間隙 ?泄壓閥彈簧安裝長度