機(jī)油泵性能測(cè)試

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1、 機(jī)油泵性能試驗(yàn) 1. 0目的 1.1測(cè)量機(jī)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(píng)估機(jī)油泵是否有氣蝕。 1.3計(jì)算機(jī)油泵的體積效率。 1.4計(jì)算機(jī)油泵的總效率。 1.5分析泄壓閥特性。 1.6發(fā)現(xiàn)功能問(wèn)題。 1.7根據(jù)特定的機(jī)油泵設(shè)計(jì)和實(shí)際項(xiàng)目要求， 將機(jī)油泵安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上比將機(jī)油 泵夾在專(zhuān)用試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行這些試驗(yàn)要好。在這種情況下下面的測(cè)試要綜合機(jī)油 壓力分配和機(jī)油流量測(cè)試進(jìn)行改進(jìn)和測(cè)量。 2.0試驗(yàn)準(zhǔn)備 2.1試驗(yàn)前測(cè)量相關(guān)的機(jī)油泵部件，見(jiàn)附錄 A 2.2試驗(yàn)用油必須是發(fā)動(dòng)機(jī)要用的機(jī)油或適合原發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油 10W

2、-30SF 2.4因?yàn)楸驹囼?yàn)不考慮機(jī)油泵的耐久性，機(jī)油泵不需要鏈條，皮帶或齒輪驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)而直接驅(qū)動(dòng)。所以必須算出曲軸和機(jī)油泵之間的速比。 2.5最好采用原發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油收集系統(tǒng)從儲(chǔ)油罐中抽機(jī)油。如果沒(méi)有可能，試驗(yàn) 臺(tái)的機(jī)油收集系統(tǒng)盡可能接近的模擬原發(fā)動(dòng)機(jī)的部件。根據(jù)最少裝油量的發(fā)動(dòng)機(jī) 原狀態(tài)來(lái)確定機(jī)油泵與儲(chǔ)油罐中機(jī)油液面之間的距離。 2.6根據(jù)3.2在機(jī)油泵和機(jī)油收集系統(tǒng)上鉆出測(cè)量溫度和壓力的螺紋孔。 3.0儀器和設(shè)備 3.1機(jī)油泵試驗(yàn)臺(tái)由下面的部件組成： ?合適的用來(lái)裝夾機(jī)油泵和可以滿(mǎn)足機(jī)油泵轉(zhuǎn)速范圍的驅(qū)動(dòng)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(chǔ)油罐，儲(chǔ)油罐的容積

3、 必須滿(mǎn)足儲(chǔ)油罐中的機(jī)油在最大油泵轉(zhuǎn)速下每分鐘內(nèi)不會(huì)被循環(huán) 5次。 ?在機(jī)油循環(huán)回路高壓油管中有一個(gè)變流量控制閥用來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)油泵出口壓力 Pd。可以采用手動(dòng)流量控制閥，但采用電氣或氣壓驅(qū)動(dòng)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(guò)壓控制回路。 ?流量計(jì)見(jiàn)3.5 ?合適的控制和數(shù)字記錄系統(tǒng) ?儀表見(jiàn)3.2 3.2儀表測(cè)量項(xiàng)目 油溫： TR「C ] Toii「C ] Ps[bar] ?油罐中（滿(mǎn)足要求的控制功能） ?油泵前（用螺紋固定在機(jī)油收集器上） 油壓： ?油泵進(jìn)口壓力（機(jī)油收集器） ?油泵出口壓力（高壓管） PD[bar] -

4、油泵出口動(dòng)態(tài)壓力 Pdyn[bar] -油泵轉(zhuǎn)速 n[1/min] -流量（機(jī)油泵輸送） Q[l/min] -扭矩（用來(lái)分析機(jī)油泵效率） M[Nm] 為了安全必須一直監(jiān)測(cè)機(jī)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(dòng)停機(jī)。 3.3驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求 ?根據(jù)機(jī)油泵達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)最大速度的工作速度范圍確定的轉(zhuǎn)速范圍 ?根據(jù)機(jī)油泵類(lèi)型和油溫而估計(jì)的扭矩范圍。 3.4機(jī)油加熱/冷卻設(shè)備的要求（機(jī)油調(diào)溫器） ?機(jī)油調(diào)溫器能夠?qū)⒂蜏胤€(wěn)定在 40C和140C中任何一個(gè)所需的溫度值，精 度高于土 2C。 ?通常機(jī)油調(diào)溫器只能控制儲(chǔ)油罐中的油溫 TR，如果TR和相應(yīng)從機(jī)油泵入 口

5、測(cè)得的油溫Toil超出了規(guī)定的公差，控制系統(tǒng)必須自動(dòng)或手動(dòng)的進(jìn)行修 正。 ?如果主管工程師要降低研究的深度，采用比較簡(jiǎn)單的設(shè)備更有效。例如如 果沒(méi)有要求高溫測(cè)試（＞ 90C）,經(jīng)常不用加熱設(shè)備。在這種情況下靠機(jī) 械和液體摩擦損失來(lái)加熱機(jī)油。 ?機(jī)油調(diào)溫器特性必須滿(mǎn)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(lái)。 3.5流量計(jì)和管路的要求 ?流量計(jì)量程能夠滿(mǎn)足特定試驗(yàn)轉(zhuǎn)速下的流量測(cè)量要求。 ?對(duì)于所有的機(jī)油溫度和相應(yīng)的機(jī)油粘度通常要求流量計(jì)的精度高于 2%，經(jīng) 常采用Coriolis型流量計(jì)。如果沒(méi)有，在試驗(yàn)前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。 ?因?yàn)樵囼?yàn)臺(tái)最小流阻決定了能

6、夠測(cè)得的最低泵油壓力，流量計(jì)流阻必須很 低。通常要求包括流量計(jì)在內(nèi)的機(jī)油泵出油口到儲(chǔ)油罐的管路在油溫為 50C和額定機(jī)油泵轉(zhuǎn)速下的總壓力降低于 0.5bar。 3.6測(cè)量精度和數(shù)據(jù)記錄頻率 ?所有溫度測(cè)量精度高于土 「C。 ?所有壓力測(cè)量精度高于0.05bar。 ?油泵出口動(dòng)態(tài)壓力Pdyn的記錄頻率》5KHz，其余測(cè)量量為穩(wěn)態(tài)值。 4.0測(cè)量方法 4.1機(jī)油泵流量和壓力關(guān)系（壓力特性） 從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速500rpm開(kāi)始到發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速 nmax每隔500rpm測(cè)量一組機(jī) 油泵壓力、流量關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（nrated）和50%的額定轉(zhuǎn)速也應(yīng)包括進(jìn)測(cè)量轉(zhuǎn)速點(diǎn)內(nèi) 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(kāi)的最低壓力得到，如果主管工程 師沒(méi)有提出特別要求值，最大出油壓力 Pmax為6 bar 機(jī)油泵流量和壓力關(guān)系要進(jìn)行下面 3種油溫的測(cè)量： Toil = 40, 90, 120C± 2 C 機(jī)油泵內(nèi)部帶有泄壓閥，參考 4.2 在測(cè)試過(guò)程中進(jìn)入機(jī)油收集器的機(jī)油溫度 Toil穩(wěn)在規(guī)定的值。

8、 在每個(gè)規(guī)定的油溫和機(jī)油泵轉(zhuǎn)速下將機(jī)油泵出油壓力從 Pmin調(diào)整到Pmax 而完成一次測(cè)定。既在記錄了下面量的穩(wěn)定值之后再次通過(guò)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(jī)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(dòng)態(tài)壓力 Toil n Fs Pd Q M （如果測(cè)試機(jī)油泵效率） Pd （見(jiàn) 4.5） 通常從最低油溫開(kāi)始測(cè)完所有轉(zhuǎn)速后再重新測(cè)下一油溫是效率比較高的 4.2泄壓閥特性 4.1中的測(cè)試可以對(duì)內(nèi)部帶泄壓閥的機(jī)油泵的泄壓閥靜態(tài)特性進(jìn)行評(píng)估。 這樣要采用下面特定的試驗(yàn)條件進(jìn)行試驗(yàn)： 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(kāi)啟壓力，變流 量控制閥應(yīng)當(dāng)以很小的幅度進(jìn)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(gè)很高的限定值 時(shí)達(dá)到最高的流動(dòng)阻力。 4.3體積效率和機(jī)油泵總效率 按下面公式計(jì)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(jī)油泵的形狀進(jìn)行計(jì)算，參照 AVL標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程按附錄A進(jìn)行測(cè) 量。 如果感興趣，可以在4.1到4.3的試驗(yàn)中同時(shí)測(cè)量機(jī)油泵的扭矩

10、M以便計(jì)算 機(jī)油泵的總效率。 為了計(jì)算機(jī)油泵的效率，驅(qū)動(dòng)機(jī)油泵的機(jī)械功 PM=M[Nm] ? n /30 ? n[rpm] 與液體輸出動(dòng)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(dòng) 在機(jī)油泵高壓出油管路直接裝上一個(gè)合適的石英壓力傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)油 泵動(dòng)態(tài)壓力的波動(dòng)Pdyn。 注意：試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，特別是管路或油泵后空腔對(duì)機(jī)油泵壓力波動(dòng)的測(cè)試 影響較大。如果試驗(yàn)臺(tái)沒(méi)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)油泵動(dòng)態(tài)壓力的波 動(dòng)的測(cè)量只能作為注意事項(xiàng)和不同機(jī)油泵設(shè)計(jì)的比較值。 本試驗(yàn)溫度和壓力的設(shè)定與 4.1 一

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

12、試（不能與4.3綜合在一起進(jìn)行），經(jīng)常減少到只測(cè)最高的油溫, 因?yàn)橄鄬?duì)最小的機(jī)油粘度對(duì)出口機(jī)油壓力波動(dòng)的阻尼最小。 5.0試驗(yàn)結(jié)果的內(nèi)容 報(bào)告必須包括： ?部件的清單 ?部件的測(cè)量結(jié)果 ?總成的測(cè)量結(jié)果 ?試驗(yàn)設(shè)備的草圖 ?按下面作出試驗(yàn)結(jié)果 5.1機(jī)油泵流量 畫(huà)出不同轉(zhuǎn)速和油溫下的流量壓力曲線(xiàn)，見(jiàn)圖 2. 如果測(cè)量了驅(qū)動(dòng)力矩，用類(lèi)似的方法畫(huà)出機(jī)械功 Pm曲線(xiàn) 5.2泄壓閥特性 按5.1的方法進(jìn)行繪圖，但對(duì)不同的油溫分別進(jìn)行繪曲線(xiàn)，見(jiàn)圖 2 5.3穩(wěn)定出油壓力的速度圖 對(duì)于每一個(gè)溫度用一幅圖繪出流量 Q和吸油壓力Ps相對(duì)于轉(zhuǎn)速的曲線(xiàn)，見(jiàn) 圖2. 將流量轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)與

13、線(xiàn)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(shuō)明機(jī)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(jì)機(jī) 油集濾器。 5.4機(jī)油泵容積效率 按4.3規(guī)定有機(jī)油泵容積效率相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的曲線(xiàn)， 見(jiàn)圖2為在機(jī)油溫度 Toil=120測(cè)試不同輸出壓力。 5.5機(jī)油泵效率 對(duì)每一個(gè)機(jī)油溫度，見(jiàn)4.4規(guī)定，用一個(gè)不同轉(zhuǎn)速下的機(jī)械功、液體動(dòng)能、 機(jī)油泵容積效率和總效率的曲線(xiàn)圖來(lái)表示。見(jiàn)圖 2 5.6壓力波動(dòng) 選用合適的比例來(lái)畫(huà)出機(jī)油壓力的波動(dòng)情況（例如。 RMS-value）。按4.5規(guī) 定按溫度不同畫(huà)出壓力波動(dòng)-轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)。 對(duì)于壓力波動(dòng)大的高轉(zhuǎn)速畫(huà)出合適的一段時(shí)間范圍的壓力 -時(shí)間曲線(xiàn)。 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(cè)量參數(shù) ?轉(zhuǎn)子外徑 ?轉(zhuǎn)子厚度 ?機(jī)油泵轉(zhuǎn)子腔內(nèi)徑 ?軸承銷(xiāo)直徑 ?襯套直徑 ?泄壓閥尺寸（柱塞直徑、套桶直徑和自由長(zhǎng)度，按圖紙所需的相關(guān)尺寸） 總成測(cè)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(zhǎng)度