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速，油壓和油溫（n,FD,T°ii）變化而變化的關系。 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根據特定的機油泵設計和實際項目要求， 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試驗準備 2.1試驗前測量相關的機油泵部件，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，皮帶或齒輪驅動系 統(tǒng)而直接驅動。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速范圍的驅動系統(tǒng)。 ?帶加熱和冷卻設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速下每分鐘內不會被循環(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驅動系統(tǒng)的要求 ?根據機油泵達到發(fā)動機最大速度的工作速度范圍確定的轉速范圍 ?根據機油泵類型和油溫而估計的扭矩范圍。 3.4機油加熱/冷卻設備的要求（機油調溫器） ?機油調溫器能夠將油溫穩(wěn)定在 40C和140C中任何一個所需的溫度值，精 度高于土 2C。 ?通常機油調溫器只能控制儲油罐中的油溫 TR，如果TR和相應從機油泵入 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，采用比較簡單的設備更有效。例如如 果沒有要求高溫測試（＞ 90C）,經常不用加熱設備。在這種情況下靠機 械和液體摩擦損失來加熱機油。 ?機油調溫器特性必須滿足在輸出油壓和（或）油泵轉速發(fā)生變化后能在不 到5分鐘內將油溫完全穩(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速下的流量測量要求。 ?對于所有的機油溫度和相應的機油粘度通常要求流量計的精度高于 2%，經 常采用Coriolis型流量計。如果沒有，在試驗前必須進行校準。 ?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和額定機油泵轉速下的總壓力降低于 0.5bar。 3.6測量精度和數(shù)據記錄頻率 ?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系（壓力特性） 從發(fā)動機轉速500rpm開始到發(fā)動機最大轉速 nmax每隔500rpm測量一組機 油泵壓力、流量關系。發(fā)動機的額定轉速（nrated）和50%的額定轉速也應包括進測量轉速點內 發(fā)動機轉速：

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系要進行下面 3種油溫的測量： Toil = 40, 90, 120C± 2 C 機油泵內部帶有泄壓閥，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速下將機油泵出油壓力從 Pmin調整到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 逐步關閉而繼續(xù)得到新的穩(wěn)定值。 機油溫度 油泵轉速 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Pda

9、泄壓閥開啟壓力，變流 量控制閥應當以很小的幅度進行關閉 （使Pd以0.10 bar為幅度增加）。當變 流量控制閥完全關閉（100%閉鎖流量）或出油壓力達到一個很高的限定值 時達到最高的流動阻力。 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]根據機油泵的形狀進行計算，參照 AVL標準過程按附錄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計的比較值。 本試驗溫度和壓力的設定與 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 （機油泵不帶內部泄壓閥） 對帶內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節(jié)，以得 到相應的機油泵出口壓力： （a） 如4.3 （無分路流量） （b） 在額定轉速下將變流量控制閥打開到有 30%的分路流量。 （c） 在額定轉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速下情況測得流量值直 線擬合到坐標軸的流量值之比。 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試驗結果的內容 報告必須包括： ?部件的清單 ?部件的測量結果 ?總成的測量結果 ?試驗設備的草圖 ?按下面作出試驗結果 5.1機油泵流量 畫出不同轉速和油溫下的流量壓力曲線，見圖 2. 如果測量了驅動力矩，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相對于轉速的曲線，見 圖2. 將流量轉速曲線與

13、線性變化相比較得到增量， 負增量隨著轉速和溫度急劇增 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，必須重新設計機 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-轉速曲線。 對于壓力波動大的高轉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因子與轉速、頻率的三維圖。 附錄 A 零件測量參數(shù) ?轉子外徑 ?轉子厚度 ?機油泵轉子腔內徑 ?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，按圖紙所需的相關尺寸） 總成測量參數(shù) ?端面間隙 ?轉子與齒輪腔徑向間隙 ?泄壓閥彈簧安裝長度