多用途塞閉式送(sòng)油泵的研發和運用研討(tǎo)剖析
單作用式(shì)的輸油泵多為2缸(一(yī)個(gè)進、出油(yóu)孔),機泵(bèng)活塞往複運行1次泵1次油。多用在同110mm缸徑以下小功率柴油機(jī)配套使用的i號、a型等高壓噴油泵上,在標定轉速1 100 r/m in時其供油能(néng)力最高可以達到100循環300 m l左右。
機泵(結構1)工作原理(lǐ)(見1a):挺柱體在偏心輪的驅動下推動頂杆使機泵(bèng)活塞下行,後腔產生負壓,進油(yóu)止回閥(fá)關閉,使(shǐ)前腔的燃油通過下油道打開的(de)出油(yóu)閥,流經上油道進入後腔。機泵活塞在機泵彈簧的作用下複位,前腔產生負(fù)壓,燃油通過(guò)開啟的(de)進油止回閥進入前腔;出油止回閥關閉(bì),後(hòu)腔容積減小,壓力升高,使燃油流向噴油(yóu)泵。手壓泵工作原理較簡單,類似打氣桶:手壓(yā)泵手柄上提,打開進油止(zhǐ)回閥燃油進入前腔;手壓泵手柄下壓,進油止回閥關閉,打開出油止回閥,使燃油流向噴油泵。b為(wéi)單作用式輸油泵的另一種形式(結構2),止回閥安裝在機(jī)泵(bèng)活塞中,手壓泵同後腔接(jiē)通,其原理同a相似,不再贅述。
大油量的雙作用輸油泵多為4缸(一對進、出油孔),在同等條件(轉速(sù)、供油壓力等)下其供油量相當(dāng)於單作用式輸油泵的2倍,機(jī)泵活塞(sāi)往(wǎng)複運行1次泵2次油。多用在同120 mm缸徑以上(shàng)大(dà)功率柴油(yóu)機配套使用的p2000, p3000型等高壓噴油泵上(shàng),在(zài)標(biāo)定轉速(sù)1 100 r/m in時其供油能力最高可以達到100循(xún)環500 m l左右。工作原理見1c,挺(tǐng)柱體在偏心輪的驅動下推動頂杆使機泵(bèng)活塞下行,後腔產生(shēng)負(fù)壓,出油止回閥(fá)2關閉,燃油通過打開的(de)進油止回閥2進入後腔;同時,前腔(qiāng)容積小(xiǎo),壓力升高,進油止回閥1關閉,使燃油通過打開的出油止回(huí)閥1流向噴(pēn)油泵(bèng)。機泵活塞在機(jī)泵(bèng)彈簧的作用下複位,前腔產生負(fù)壓,出油止回閥1關閉,燃油(yóu)通(tōng)過打開的進(jìn)油止回閥1進入(rù)前腔;同時,後(hòu)腔容積減(jiǎn)小,壓力升高,進(jìn)油止回閥2關閉,使燃油通過打開的出油止回閥2流向(xiàng)噴油(yóu)泵。手壓泵工作原理同單作用式輸(shū)油泵相同。
2單、雙作用式輸油泵的優缺點(diǎn)
單作用式輸油(yóu)泵運行1個循環泵油1次,當出油口被堵死時(shí),機泵活塞依然在往複(fù)運行,此時燃油在泵體內(nèi)前後(hòu)循環,不會出現泵內壓力無限(xiàn)升高的現象。如果雙(shuāng)作用式輸油泵出現出油口被堵(dǔ)死現象時就相當危險,燃油將繼續流向出油口,使泵體內的壓力不斷(duàn)上升。如(rú)不及時排除堵塞(sāi),可(kě)能會使零部件(jiàn)發生損壞,如手(shǒu)泵手柄被手泵軸頂穿或輸油泵總成發生破壞性損壞等。為防止此種現(xiàn)象的發生(shēng),燃油的清潔,濾(lǜ)清器濾芯的及時更換等保證油路暢(chàng)通(tōng)的措施變得相當重要,同(tóng)時提(tí)高泵體等零部件(jiàn)的加工精度和強(qiáng)度也是必要的。
3雙作用輸油泵的設計
2004年(nián)7月無錫威孚集團技(jì)術中心要求本(běn)公(gōng)司開發一種大油量的輸油泵,與其新研製(zhì)的p型高壓噴油泵(代號4p106, 6p107)匹(pǐ)配,以滿足6df係列、wd615 /618係列發動機配試的需要。
對於油(yóu)量需求比較大的p型高壓噴油泵,特別是p2000, p3000型高壓噴油泵,標定轉速所需油量一般大於400 m l.普通單作用式(shì)的輸(shū)油泵在加大泵油行程,提高機泵彈簧剛(gāng)度的情況(kuàng)下很難(nán)達到。即(jí)使達到此要求,也會使輸油泵總成的外(wài)形尺寸變大,與盡量減(jiǎn)小柴油機外形體積,縮小裝(zhuāng)配(pèi)空間的設計發展方向相背離,可能會在(zài)同(tóng)高壓噴油泵或柴油機的安裝(zhuāng)中產(chǎn)生幹涉。因此,有必要開發一種大油量,外形緊湊的輸油泵。設計人員隨即提出(chū)2種設計方案:方案1:在原pw型輸油泵的基礎上作部分尺寸調整,將泵油行程(chéng)由6 mm加大到12 mm,將機泵(bèng)活塞的直徑由22 mm加大到24 mm,同時提高機泵彈簧剛度。
方案2:設(shè)計一種新型的雙作用式輸油泵,將泵油行(háng)程縮小到5 5 mm,機泵(bèng)活塞直徑仍為22mm.
經與(yǔ)無錫威孚集團(tuán)技術中心商討,初步認為方案1油量雖滿足要求,但外(wài)形尺寸偏大,可能會在同(tóng)柴油機安裝中產生幹涉,不能使用;方案2外形尺寸滿足柴油機安裝要求,具備試製的可行性(xìng)。設計人(rén)員首先試製了5台新型輸油泵樣品(代號05s2022,,相關性能參數見),試驗發現, 05s2022輸油泵在標定轉速1 100 r/m in時(shí)供油量不足。設計人員對原方案2重新進行調整(zhěng),機泵彈簧剛(gāng)度進一步提高,並建議無錫威(wēi)孚集團將高壓噴油泵凸輪(lún)軸上的偏心輪改用(yòng)雙偏心結構(活(huó)塞行程5. 5mm 2),再調試樣泵,供油量完(wán)全滿足要求。在此基礎(chǔ)上,設計人員又對10台樣品進行了產品冷拖1 000 h可靠(kào)性(xìng)試驗(yàn)。
1 05s2022輸油泵(bèng)的相關性能參數輸油(yóu)壓力/m pa凸輪轉速/( r!m in - 1)100循環供油(yóu)量/m l 0. 15 120 790 0. 15 750 640 0. 15 1100 410
4產品改進設計與試驗
05s2022雙作用式輸油泵在產品冷拖(tuō)可靠性試驗300 h過程中出現了泵體的法蘭麵開裂,出油端止回閥磨損,機泵活塞磨損嚴重(有(yǒu)一台被頂杆頂穿)等不良現象。針對此類現象,設計人員采取了以下整改措施。
a.提高泵體材料牌號。
b.機泵活塞以機加工件(a)代替衝壓件(b),改善其(qí)外圓粗(cū)糙度、圓度,提高其表麵硬度,保證其(qí)可靠性(xìng)。
c.對止回閥的材料提出耐磨性要求。將原輸油(yóu)泵使用的三角形導向外圓(yuán)件(a,試驗中出現(xiàn)磨損,強度、耐磨性不能滿足要求),改為圓柱形導向外圓件(b);對原材料提出定點采購,提高外圓的粗糙(cāo)度、端麵平麵度等技術(shù)要求,保證其耐磨性。
d.對機泵彈(dàn)簧提出剛度要求。將原輸油泵(bèng)使用的圈數(shù)為10. 5圈,有效圈數為8. 5圈,直徑為2. 3mm的彈簧(a),改為(wéi)圈數為9. 5圈,有效圈(quān)數為7. 5圈,直徑為2. 5 mm的彈簧(見圖5b),保證了彈簧的預緊力,提高了彈簧的剛度。
重新對改進後的產品總成做可靠(kào)性試驗,試(shì)驗運行500 h過程(chéng)中泵體(tǐ)各部位沒有出現裂紋,活塞(sāi)磨(mó)損在(zài)要(yào)求之內(nèi),但出油端止回閥仍然有劇烈磨損出現(xiàn)。相關技術人員對此進行分析,最終認為是出油(yóu)管接頭中孔同止(zhǐ)回閥外圓之間的配合間隙過大所至,於是將配合(hé)間隙由原來的(de)0. 150 0. 300 mm改為0. 050 0. 015 mm.在此期(qī)間,杭(háng)州汽車發動機廠提出濾油杯結構不可靠,故對此結構進行了(le)重新(xīn)設計(jì),代號(hào)定為(wéi)05s2023,結構見6,並立即組織試製了10台05s2023輸油泵樣品。試驗結果表明,產品供油性能(néng)等指標明顯好於05s2022輸油泵,濾油杯結構可靠性也得(dé)到提高,並再次送樣無錫威孚集團做產品冷拖可靠性試驗。
改進(jìn)後的雙作用式05s2023輸油泵(bèng)在產品冷拖可靠性試驗1 000 h過程中(zhōng)沒(méi)有出現任何故障,各零部件磨損正常,各項性能指標仍滿足要(yào)求。
5結論
雙作用式輸油泵具有結構緊湊、外形小、工作強度較高、供油能力較強等優點,可以滿足設(shè)計日益緊湊的發動機要求。同時,雙作(zuò)用(yòng)式輸油泵對其裝配部件總體要求必須提高,包括其材料、加工精度、連(lián)接強度和配合間隙等方麵,以滿(mǎn)足其可靠性、平均故障(zhàng)時間等相關產品(pǐn)技術要求。最後,對於雙作用式輸油泵對(duì)油路暢通的要(yào)求(qiú)也必須(xū)引起注意,因高壓(yā)油泵靠近柴(chái)油機的排氣管,溫度較高(gāo),因此應防止輸油泵發生斷裂、破損漏油等問題造成發生火災等重大(dà)經濟事故。

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