摘要：我們主要介紹內(nèi)燃機潤滑系統(tǒng)流量計算和機油泵的設(shè)計參數(shù)，利用發(fā)動機的有效功率確定發(fā)動機機油實際循環(huán)流量，分別對齒輪泵和轉(zhuǎn)子泵參數(shù)進行計算，確定關(guān)鍵零部件的基本尺寸，從而完成機油泵零件設(shè)計。

Abstract: The author mainly introduces the flow calculation of the internal combustion engine lubrication system and the designparameters of the oil pump: the actual circulating flow of the engine oil is determined by the effective power of the engine, the parameters of the gear pump and the rotor pump are calculated respectively, and the basic dimensions of the key parts are determined design of Oil Pump Parts.

  機油泵是內(nèi)燃機潤滑系統(tǒng)中***重要的部件，其功能是為潤滑系統(tǒng)提供足夠壓力和流量的機油，油壓和流量必須保證在一定的范圍之內(nèi)，以保證每一個摩擦件能得到充分的潤滑而且不損壞相關(guān)的零部件。筆者主要針對內(nèi)燃機機油泵一些基本參數(shù)的計算和選用進行闡述，以此來指導(dǎo)機油泵的設(shè)計和開發(fā)。
 
1、內(nèi)燃機機油散熱量計算和機油實際循環(huán)流量計算：
1.1、內(nèi)燃機機油散熱量φ_j：
  理論上，內(nèi)燃機機油循環(huán)流量 q_v 可以根據(jù)兩種辦法來確定：一種方法是根據(jù)內(nèi)燃機的機油散熱量來確定；另一種方法是統(tǒng)計方法，即比較同類型的機器，在相同的條件下的機油流量，選擇適當?shù)牧髁孔鳛闄C器的機油設(shè)計流量。在這里介紹用機油散熱量決定機油流量的方法。
 
機油散熱量 φ_j 由下式確定：

式中，^φj 為機油帶走的熱量（kJ/h），^φi 為內(nèi)燃機每一小時燃料燃燒生成的熱量，^α0 為機油散熱量占發(fā)熱量的百分比。對于現(xiàn)代汽車拖拉機用的內(nèi)燃機可取  0 = 0.015～0.025，對于活塞用機油冷卻的柴油機需由機油帶走的熱量要大的多，可達
到 ^α0 = 0.06。
 

e
式中，P 為內(nèi)燃機有效功率 (kW)，^ηe 為有效效率，對于汽油機可取 ^ηe = 0.25，對柴油機可取
^ηe = 0.35。
1.2 、機油實際循環(huán)流量 q_va：
 確定了機油所帶走的熱量后，就可以求出內(nèi)取到 3.5。

齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護方便、對
后，按此式：
60 000
^Dr ⁼ πn_p ^ur
 
d. 選定 m，z：因為 D_r = m（z D_r 之后，按此式選取 m 和 z。（8）+ 2），已知道液壓油液污染不敏感，在工作時油壓脈動較大。

 轉(zhuǎn)子泵結(jié)構(gòu)緊湊，供油均勻，噪音小，容積效率高，對油品的清潔度要求較高。我國現(xiàn)在已有轉(zhuǎn)子泵的系列標準設(shè)計，并已生產(chǎn)由粉末冶金壓制成的轉(zhuǎn)子泵內(nèi)外轉(zhuǎn)子，省工省料，成本低，為轉(zhuǎn)子泵的推廣創(chuàng)造了條件。因此，近年來在新設(shè)計的和經(jīng)改進設(shè)計的中小功率內(nèi)燃機新機型中采用較多^[1]。

2.2、齒輪泵參數(shù)設(shè)計計算：
 齒輪泵是由兩個相互嚙合的齒輪所組成。一個為主動齒輪，通過傳動齒輪由曲軸驅(qū)動，而另一因為 q_va ∞m² z（參看式 7），所以選用較大的 m 值是有利的，同時按照 D_r = m（z + 2）的關(guān)系，當選用較大的 m 值時，z 就要減小，這樣做可以使機油泵結(jié)構(gòu)緊湊。
  確定值 m 時，可以借助于經(jīng)驗公式：
 

可以根據(jù)上式和國標選取 m 值，一般為 m = 2.5～5。一般是取齒數(shù) z = 6～14。為了減少齒數(shù)，在油泵設(shè)計中盡量采用修正齒輪，但是 z 過少，會使
油泵所輸出的油中有較大的油壓脈動。 e. 齒寬 b 為：

 
一般 b =（6～10）m = 20～50 mm，b 越大，要求齒輪的加工精度越高。
 
f. 在汽油機中，n_p = 0.5 n_e（n_e 為內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速），對于柴油機一般 n_p = 2 000～3 500 r/min 內(nèi)選用。
按照上述計算程序估算出相關(guān)值（m、z、b等），不一定能完全滿足設(shè)計要求。這時，可以改選別的參數(shù)重新進行計算，直到各參數(shù)調(diào)整合格為止。齒輪設(shè)計的細節(jié)，可以參考有關(guān)齒輪的專業(yè)書籍。
g. 驅(qū)動齒輪泵所需的功率可按下式計算：
 

 
式中，P_out ，P_in 為機油泵油出口和進口的壓力表（MPa），一般取 P_in = 0；q_va 為油泵實際排量（L/ h）。η_m 為油泵的機械效率，它考慮了克服摩擦力和液力阻力的功率損失，通常取 η_m = 0.85～0.90。
2.3、轉(zhuǎn)子泵參數(shù)設(shè)計計算：
 轉(zhuǎn)子泵是由內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子等組成。油泵工作時，內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動外轉(zhuǎn)子向同一個方向轉(zhuǎn)動，它們可以看作是一對只差一個齒的內(nèi)嚙合齒輪傳動。

圖 1 機油泵轉(zhuǎn)子嚙合圖
 內(nèi)外轉(zhuǎn)子的齒廓可以有不同的曲線形狀，轉(zhuǎn)子泵的外轉(zhuǎn)子的齒廓是一段等半徑正弧，內(nèi)轉(zhuǎn)子為其共軛曲線，即短輻外擺線的等距線。內(nèi)外轉(zhuǎn)子存在一定的偏心距 e。圖 1 展示了一般的轉(zhuǎn)子機油泵的嚙合圖，從圖 1 中可以看出，決定外轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)參數(shù)為偏心距 e（內(nèi)外轉(zhuǎn)子軸距）、總成半徑 R、齒形圓半徑 a、外轉(zhuǎn)子齒數(shù) Z₂ ，其他參數(shù)可以通過e，a，R 等參數(shù)求出^[3]。
 內(nèi)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算和選擇如下。
確定轉(zhuǎn)子泵的實際排量，設(shè)機油泵的轉(zhuǎn)速為n_p（r/min），則轉(zhuǎn)子泵的理論排量為：A·Z₁·b· n_p ，而實際排油量為：

 
 式中， A 為內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間形成的***大面積mm²，Z₁ 為內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)，齒數(shù)在考慮加工和使用的合理性之后，在一定程度上不是可以自由選取的，可以參照 JB/T 6005《內(nèi)燃機機油泵轉(zhuǎn)子系列參數(shù)》，b 為內(nèi)轉(zhuǎn)子的厚度，根據(jù)內(nèi)燃機的整機結(jié)構(gòu)、傳動軸的直徑和傳動的可靠性來選取，n_p 為轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)速，根據(jù)發(fā)動機的***高轉(zhuǎn)速和機油泵驅(qū)動方式確定，η_p 為轉(zhuǎn)子泵的容積效率，制定我國的
 系列型譜時選取 η_p ≥0.78，詳細參照 JB/T 8413.1《內(nèi)燃機 機油泵 部分：總成 技術(shù)條件》。內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間形成的***大面積：

式中，e 為偏心距，a 為齒形圓半徑，通常 a = 4e 或者已知。
 
生成擺線齒廓的滾圓半徑 r_g ：
 

3、結(jié)束語：
 通過對內(nèi)燃機潤滑系統(tǒng)實際需求機油量和機油泵供油能力的計算，能快速鎖定機油泵的性能指標，進行機油泵各項關(guān)鍵參數(shù)計算，設(shè)計齒輪泵或者轉(zhuǎn)子泵，從而為內(nèi)燃機潤滑系統(tǒng)的設(shè)計計算提供有效指導(dǎo)。