多用途塞閉式送油泵的研(yán)發和運用研討剖析
單作用式的輸(shū)油泵多為2缸(一(yī)個進、出油孔),機泵活塞往複運行1次泵1次油。多(duō)用在同110mm缸徑以下小功率柴(chái)油機配套使(shǐ)用的i號、a型等高壓噴油(yóu)泵上,在標定(dìng)轉(zhuǎn)速1 100 r/m in時其供油能力最(zuì)高可以達到100循環300 m l左右。
機泵(結構1)工作原(yuán)理(見1a):挺柱體(tǐ)在偏(piān)心輪的驅動下推動頂杆使機泵活塞下行,後腔(qiāng)產生負壓,進油止回閥關閉,使(shǐ)前腔的燃油通過下油道打開的出油閥,流經上油道進入後腔(qiāng)。機泵活塞(sāi)在(zài)機泵彈(dàn)簧的(de)作用下複(fù)位,前腔產生負壓(yā),燃油通過開啟的進油止回閥進(jìn)入前腔;出油止回閥關閉,後腔容積減小,壓力升高,使燃(rán)油流向噴油泵。手(shǒu)壓泵工作(zuò)原理較簡單,類似打氣桶:手壓泵手(shǒu)柄上提,打開進油止回(huí)閥燃油進入(rù)前腔;手壓泵手柄下壓,進油(yóu)止回閥關閉,打開出油止回閥,使燃油流(liú)向噴(pēn)油泵。b為單作用式(shì)輸油泵的另一種形式(結構2),止回閥安裝在機泵活塞中,手壓泵同後腔接通,其原理同a相(xiàng)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(tóng)等條件(轉速、供油壓(yā)力等)下其供油量相當於單作用式輸油泵(bèng)的2倍,機泵活塞往複運(yùn)行1次泵2次油。多用在同120 mm缸徑以上大(dà)功率柴油機配套使用的p2000, p3000型等高壓噴油泵上,在標(biāo)定轉速1 100 r/m in時其供油能力最高可(kě)以達到100循環500 m l左右(yòu)。工(gōng)作原理見(jiàn)1c,挺柱體在偏心輪的驅動下推動頂杆使機泵活塞下行,後腔產生(shēng)負壓(yā),出油止回閥(fá)2關(guān)閉,燃油通(tōng)過打開的進油止回閥2進入後腔(qiāng);同時,前(qián)腔容積小,壓力(lì)升高,進油止回閥1關閉,使燃(rán)油通過打開的出油止回閥(fá)1流向噴油泵。機(jī)泵活塞在機泵彈簧的作用下複(fù)位,前腔產生負壓,出油止回閥1關閉,燃油通過打開(kāi)的進油止(zhǐ)回閥1進入前腔;同時,後腔容積減小,壓(yā)力升(shēng)高,進油止回閥2關(guān)閉,使燃油通過打開的出油止回閥2流向噴油泵。手壓泵工作原理(lǐ)同單作用式(shì)輸油泵相同。
2單、雙作用式輸油泵的(de)優缺點
單作用式(shì)輸油泵運行1個循環泵油1次,當出油口被堵死時,機泵活塞依然在(zài)往複運行,此時燃油在泵體內前後循(xún)環,不會出(chū)現泵內壓力無限升高(gāo)的現象。如果雙作用式輸油泵出現出(chū)油口被堵死現象時就(jiù)相當危險,燃油將繼續流向(xiàng)出油口(kǒu),使泵體(tǐ)內的壓力不(bú)斷上升。如(rú)不及時排除(chú)堵塞,可能會(huì)使零部件發生損壞(huài),如手泵手柄被手泵軸頂(dǐng)穿或(huò)輸油泵總成發生破壞性損壞等。為防止此種現象的(de)發生,燃油的清潔,濾清器濾芯的及(jí)時更換等保證油路暢通的措施變得相當重要,同時提高泵體等零部件的加工精度和強度也(yě)是必要的。
3雙作用輸(shū)油泵的設計
2004年7月無錫威孚集團技(jì)術中心要求本公司開發一種大油量的輸油(yóu)泵,與其新研製的p型高壓噴油泵(代號4p106, 6p107)匹配,以滿足(zú)6df係列、wd615 /618係列發動機配試的需(xū)要。
對於油量需求(qiú)比(bǐ)較大的p型高壓噴油泵,特別是p2000, p3000型高壓(yā)噴(pēn)油泵,標定轉速所需油量(liàng)一般大於400 m l.普(pǔ)通單作用式的輸油泵在加大泵油行程(chéng),提高機泵彈簧剛度的情況下很難達到。即使達到(dào)此要求,也會使輸油泵總(zǒng)成的外(wài)形尺寸變大,與盡量減小柴油機外形體積,縮小裝配(pèi)空間的設計發展方(fāng)向相背離,可能會在同(tóng)高壓噴油泵或(huò)柴油機的安裝中產(chǎn)生(shēng)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(bèng)油(yóu)行程由6 mm加大到12 mm,將機泵活塞(sāi)的直徑由22 mm加大到24 mm,同時提高機泵(bèng)彈簧剛度。
方案2:設計一種新型的(de)雙作用式輸油泵,將泵油行程(chéng)縮小到5 5 mm,機泵活塞直徑仍為22mm.
經(jīng)與(yǔ)無錫威孚集團技術中心商討,初步認為方案1油量雖滿(mǎn)足(zú)要求,但外形尺寸偏大,可能會在同柴油機安裝中產生幹(gàn)涉,不能使用;方案2外形(xíng)尺寸滿足柴油機(jī)安裝要求,具備試製的可(kě)行性。設計人員首先試(shì)製了5台(tái)新型輸油泵樣品(代號05s2022,,相(xiàng)關性能參數(shù)見),試驗發現, 05s2022輸油泵在標定(dìng)轉速1 100 r/m in時供油量不足(zú)。設計人員對原方案2重新進行調整,機泵彈簧剛度進一步提高,並建議無錫威孚(fú)集團將高壓噴油泵凸輪軸上的偏心輪改用雙偏(piān)心結構(活塞(sāi)行程5. 5mm 2),再(zài)調試樣泵(bèng),供油量完全滿足(zú)要求(qiú)。在此基礎上,設計人員又對10台樣(yàng)品進行了(le)產品(pǐn)冷拖1 000 h可靠性試驗。
1 05s2022輸油泵的相關性能參數輸油(yóu)壓力/m pa凸(tū)輪轉速/( r!m in - 1)100循環(huán)供油量(liàng)/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(zuò)用式輸油泵在產品冷拖可靠性試驗300 h過程中出現(xiàn)了(le)泵體的法蘭麵開裂,出油端止回閥磨(mó)損,機泵活(huó)塞磨損嚴重(有一台被頂(dǐng)杆頂穿)等不(bú)良(liáng)現象。針對(duì)此(cǐ)類現(xiàn)象,設計人員采取了以下整改措(cuò)施。
a.提高泵體材料牌號。
b.機泵活(huó)塞以機加工件(a)代替衝壓件(b),改善其外圓粗糙度、圓度,提高其表麵(miàn)硬度,保證其可靠性。
c.對(duì)止回閥的材料提出耐磨性要求(qiú)。將原輸油泵使用(yòng)的三角形導向(xiàng)外圓件(a,試驗中出現磨損,強度、耐磨性不能滿足要(yào)求),改為圓柱形導(dǎo)向外圓件(b);對原(yuán)材料提出(chū)定點采購,提高外圓(yuán)的粗糙度、端麵平麵度等技術要求(qiú),保證其耐磨性。
d.對機泵彈(dàn)簧提出(chū)剛度要求(qiú)。將原輸油泵使用的(de)圈數為10. 5圈,有效圈數為8. 5圈,直徑為2. 3mm的彈簧(huáng)(a),改為圈數為(wéi)9. 5圈,有效圈數為7. 5圈(quān),直徑為2. 5 mm的彈簧(見圖5b),保(bǎo)證了彈簧的預緊力,提高了彈簧的剛度。
重新對改進後的產(chǎn)品總成做可靠性試驗,試驗運行500 h過程中泵體各部位沒有出現裂紋,活塞磨損在要求之內,但出油端止回閥(fá)仍然有劇烈磨損出現。相關技術人員對此進行分析,最終認為是出油管接(jiē)頭中孔同止回閥外圓之(zhī)間(jiān)的配合間隙過大所(suǒ)至,於是將配合間隙由原來(lái)的0. 150 0. 300 mm改為0. 050 0. 015 mm.在此期間,杭州汽(qì)車發動機(jī)廠(chǎng)提出濾油杯結構(gòu)不可(kě)靠,故對此結構進行了重新設計,代號定為05s2023,結(jié)構見6,並立即組織試製了10台(tái)05s2023輸油泵樣品。試驗結果表明,產品供油(yóu)性能等指標明顯好於05s2022輸(shū)油泵,濾(lǜ)油杯結構可靠性也得到提高,並再次送樣無錫威孚集團做產品冷拖可靠(kào)性試驗。
改進後的雙作用式05s2023輸油泵在產品冷拖可(kě)靠性試驗(yàn)1 000 h過程中沒(méi)有(yǒu)出現任何故(gù)障,各零部件(jiàn)磨損正常,各項(xiàng)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(xiǎo)、工作強度較高、供(gòng)油能力較強等優點,可以滿足設計日(rì)益緊湊的發動機要求。同時,雙作用式輸油泵對其(qí)裝配部件總體要(yào)求必須(xū)提高,包括其材料、加工精度、連接強度和配(pèi)合間隙(xì)等(děng)方麵(miàn),以滿(mǎn)足其可靠(kào)性、平均故障時間等相關產品技(jì)術要求(qiú)。最後,對於(yú)雙作用式輸油泵對油(yóu)路暢(chàng)通的要(yào)求也必須引起注意,因高壓油泵靠近柴油機(jī)的排氣管,溫度較高,因此應防止輸油泵發生斷裂、破損漏油等問題造成發生(shēng)火災等重大經濟(jì)事故。

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