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1、2011t■37■■’口VoI37N01Feb201航空发动机滑油泵气塞的预防措施李国权’.黄健21中航工业沈阳发动机设计研究所,沈阳1100152西北工业大学能源与动力学院,西安710072)李国权(1963),男,自然科学研究员,所级技术专家.从事靛空发动机润滑系统设计.曾获中航一橐团科技进步二等奖1次。收稿日期:2010—05—151摘要:滑自供油i≮塞罡航空发动机滑油§坑☆计∞《解决的目艇。基f%体☆学曲%点系境地舟绍镕☆§气塞Ⅳ&的月Ⅱ.#自舟析n仲典型曲发动机滑Ⅻ防气塞方式,指女7其特自及m计&意事项。美键词:滑油泵:气塞:航空发动机;滑油幕统;设计Aeroengin
2、eOilPumpAirlockPreventiveMethodsLlCuo—quan。.HUANGJⅢ1(1AVICSk⋯gAeme蝌”Researchlnsnh-k5hcnyang川)叭5.ChJ∞;2SchoolofEn目neandEnergyNonh⋯enPolyccchnlca]Univeniqxlan,7I(R口2,Chhla)Abstract:/n⋯Im⋯od1⋯女5E界thepwbkmⅢoilp“删Ⅱ汕【女⋯fhsolvetL鼬“州l“poⅢfof^州一rhn*5.1¨oilpumpa;rlwk细⋯i,r妇ipteⅢm^Ⅲ,础"£ds咖Ⅲ"嘶&”删”*d⋯月目⋯栅^
3、P⋯哗删lhods耻”∞d’:edh,tPtail,帆d妇扣⋯∞d妇1"。mnt。⋯erPm妇幽dKeyworOs:o¨pump;aid∞k;aer∞ngine;oilsystem;design1引言当滑油泵人n管路存在空气时.滑油泵可能发生气塞并导致不供油,进而造成航空发动机起动失败.滑油泵产生气塞的原因是在泵的人口有空气且难以排出,泵出口阻力太,端面或径向间隙过大而导致泵的效率低等。为此.在发动机滑油系统设计中,葫{人系统地了解滑油泵气塞形成的原理及其预防措施是十分必要的。2滑油泵气矗形成的原理航空发动机滑油泵的功能简单地说就是将滑油从油箱(或油池)抽出井迸到各润滑点(或油箱
4、)。航空发动机的滑油泵一般都是容积式的.常用的有齿轮泉和转子泵。容积式荥的特点是在泵前抽真空,在泵后将流体强制送出,当进口条件相同时,泵出n性能(流量)基本保持不变.泵后胍力取决于泵后阻力。滑油泵的性能.不但与滑油泵本身有关,还与其所处的系统有关。因此,需将滑油泵放在系统中来研究。滑油泵及其所处系统的简化模型如图1所示。当泵转动时,泵进13的滑油或空气被抽出至出口.在泵前形成负压,油箱(或油他)内的滑油在压力作用下.被送至泵的人目1清油票殛其所处系统的简化模型201t《■37■■1目VOl37N01Feb20'口处.再经泵挤压至出口,完成泵送过程。但在发动机起动过程中(尤其是首次
5、上台运转,滑油泵内间隙中无滑油或槽油很少),由于油箱液位较泵^口低,泵进口管路中存在空气,也就是说.泵在起动过程中的工作介质是空气(图1),当泵起动后,泵前空气被泵从入口送到出口.B升高,只降低.前者推动泵出口的气体由当量喷嘴排出(设流量为Q.).后者使R与一之问形成压差,使油池的油位沿管路上升补充人口管路被排出的部分体积(设补充流量为口:).而P:与^之间也形成压差,使泵后空气通过油泵问隙(径向间隙、端面间隙、啮合间隙)向泵前泄漏(设泄漏流量为仉),设泵的理论流量为口,则口=仉+仉;仉=口一仉;n=口2当泵后阻力小于P:时,P:就推动泵出口的空气排出,口,≠0,口:≠0,泵前管
6、路内的空气被不断排出,直至全部排出,这样就完成了起动且未发生气塞。当泵后阻力大于P:时,P,就无祛推动泵出口的空气排出,口.---0,此时有Q=03,仉=仉=0也即泵的排量等于泵的泄漏量,泵的效率为0,空气在泵内循环,气塞形成。从以上气塞形成的原理可作如下分析。精油泵的气塞形成与泵的泄俑流量口,关系很大,而该泄漏都是通过泵的间隙(端面、径向、啮合间隙)形成,通常可归结为缝隙流动。对该缝隙流动,吉林工程技术师范学院的陈英等人以齿轮泵为研究对象,对端面、径向、啮合间隙进行了深人研究,建立了齿轮泵的内泄漏模型,根据他们所建立的模型.对于端面泄漏量,与泵前、后压差成正比,与流动介质的的动
7、力黏度成反比,与端面间隙的3次方成正比.与转速的平方成反比;而齿轮的径向间隙泄漏量则与压差、径向间隙、齿宽、齿顶线速度有关,其中,压差、径向间隙、齿宽越大.泄漏量越大;线速度越大,泄漏量超小。当泵在进行滑油泵送时,由于泵内介质为滑油.滑油的黏度较大,泄漏量口,相对较小,泵送过程可以正常进行;而当在起动初期.滑油泵泵送的是空气,空气黏度小.相对转速较低,这些条件使泄漏量0,相对较大’容易形成气塞。滑油泵气塞的原理,还可通过数值模拟的方法加以证明。在本文第3节中,通过对某齿轮泵性能进
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