王鹏远
新乡航空工业（集团）有限公司 河南新乡 453000
摘要：随着中国航空发动机技术快速发展,对滑油泵的研究也非常越来越深入,尤其是对发动机滑油泵高空性能的分析，航空发动机机械系统中最重要的一个系统就是滑油系统，本文提出了可靠性改进工作及有效的改进方法和控制策略，为解决类似油泵故障问题提供了参考性建议。
关键词：航空发动机；滑油泵性能稳定；控制技术
引言
某些类型的航空发动机是中国目前使用发动机的主要动力总成，其使用功能直接影响飞机的使用性和安全性。机油系统是航空发动机的重要系统之一，主要是为了提供润滑油。为了满足要求，确保运动部件的摩擦面之间相互润滑，减少部件的摩擦和磨损阻力，并消除由摩擦产生的热量和磨损产物。在使用发动机的过程中，机油系统更加频繁。当机油系统无法正常运行时，可能导致发动机自动减速或停止，严重的话也可能引起重大的机械损失事故。
一、滑油系统的具体概述
润滑油系统的作用是，将具有足够黏度和适当黏度的清洁润滑油持续喷洒在轴承和齿轮的齿面上，以减少磨损，清除摩擦产生的热量和灰尘。现代航空发动机润滑油系统大多采用循环系统。根据发动机的结构特点和设计部门的经验，不同发动机的布局和组成可能有很大不同，但系统必须包括三个主要部分及其组成：供油、回油和通风，但是功能基本相同。第一，供油系统；发动机工作时，油箱中的机油被进气泵抽出，压力升高，然后被送到机油滤清器中，过滤的机油通过数个油道进入轴承和驱动部件，以进行润滑和冷却。第二，回油部分；高温润滑油经润滑后，带着大量空气流入各油底壳，由各回泵抽提后送至油气分离器。从气体中除去的润滑剂被送到燃料散热器中冷却，最终返回到收集槽中。第三，通风部分；在发动机运转过程中，由于喷嘴的喷射、飞溅和热量，机油可能会部分蒸发，而一些压缩空气可能会通过油封进入系统，导致机油混合过程中积聚大量机油。润滑在冷却时会没有效果，甚至会导致系统中的气体堵塞。此外，润滑油蒸汽积聚越多，压力越高。因为燃油密封不良，所以必须清除这些燃油蒸汽。
二、流场数值模拟计算
（一）实验结果的展示
当齿轮泵工作时，润滑油从进口顶部流入齿轮泵。当油继续积聚时，腔内压力上升，流体排出到出口。由于齿轮逐渐离开，腔内压力降低，压力下降，油会被吸走，所以在不同地方滑油的压力不同。
分析对啮合齿，当前一对齿尚未脱离啮合时，后一对齿便已经入啮合。在一定的时间内，其变成啮合状态，形成一个封闭空间，一部分油被困住，封闭空间的体积随着齿轮转动而出现变化。即当齿轮泵转动时，啮合齿轮副附近的容积减小，密封腔内压力增大，释放齿轮附近的容积增大，密封腔内压力减小。齿轮间隙出现负压，油从高速部分流向低速部分。齿轮泵的最大压力位置是齿轮啮合区域。
（二）速度场的计算和结果分析
齿轮的增长和减弱速度越来越快，齿轮的咬合间隙产生了超强的速度。齿轮泵在旋转过程中有不同的泄漏路径，例如轴向泄漏，径向泄漏和咬合泄漏。泄漏导致体积效率和压力脉动降低。如果齿轮和壳体之间的间隙泄漏，速度和压力会急剧下降。当两个齿轮的高压范围和低压范围相互作用时，速度达到最大值。两个齿轮相吻合的话，则会因油面积的急剧变化而被捕捉到泄漏。也就是说，高压室向低压室的间隙泄漏发生在咬合位置，泄漏最大。流动发生在两个齿轮啮合位置。沿着齿轮顶的圆周，以及从高压室向低压室的径向间隙中的泄漏，泄漏也可能发生在齿轮泵腔体的接头位置，这会导致能量损失和流动变化。
三、滑油泵真实性的增长
（一）真实性的增长方法
根据转换过程中油泵流量的变化，开展了提高油泵流量可靠性的工作，并很好地恢复了流量，解决问题的方法有以下几点：第一，提出对供油泵壳体端面进行磨削或更换齿轮的方法。供油泵中驱动及从动齿轮的浸入量控制在适当范围(0.05~0.06mm)，以满足流量要求。第二，控制供油泵壳体端面的平整度，检查零件表面是否有磨损痕迹，防止出现严重磨损痕迹，保证平行度和跳动要求。第三，需控制齿轮部件的平整度，确认零部件表面是否有磨损痕迹，如果有磨损痕迹时候需要即使更换齿轮。
四、润滑油泵结构损伤与性能稳定性研究
（一）铜套技术
根据材料手册，铜的屈服强度不得小于170Mpa。因此，当干扰量为0.025时，根据计算结果，工作温度应不高于150摄氏度。否则，铜套会进入屈服状态并引起永久变形，当温度恢复到室温时，干涉减小，铜套的内径减小。
最高允许工作温度与铜套的屈服强度有关。铜套的屈服强度越高，最高工作温度越高。铜套的检查条件可达要求约10％。润滑泵轴的固定与加热，散热和铜套的强度有关。根据分析，润滑油的设计可能存在问题。通过分析发现，润滑油泵设计中出现问题的可能性相对较小，出现问题的最大原因可能是铜套过热。铜套过热的原因之一是润滑不良，加工难度大以及铜滑块的组装应力；其次原因可能是铜滑块的结构较厚，磷和锡成分的分布和比例不均匀；最后，相关齿轮和支撑件的加工质量较差也是铜套过热的原因。
（二）油泵结构失效及经验总结
在发动机使用过程中，润滑油泵的主驱动轴会收缩几倍。例如，油泵的被动齿轮内部铜袖固定在被动光学轴上；金属粒子为被动齿轮的两个油孔和被动光学轴的润滑及冷却，安装在油泵的铜袖上；内部表面会出现过热的现象。实际分析表明，不良的润滑油清洁度，很容易导致污染物进入润滑油泵，破坏油膜并积聚，堵塞润滑油回路，降低润滑油的流量，减少润滑和冷却，容易造成润滑油轴固定不良。铜套的铸造结构疏松，密度均匀度降低。使用后，铜套的缺陷与其他零件在特定的工作温度和压力下，其膨胀性能会出现不一致，可能会影响润滑剂的正常流动，以及润滑剂的冷却和排污功能。
结束语
综上，第一，在油泵的工作过程中，油泵的最大压力位置位于齿轮啮合区域，速度在齿轮啮合的高压区域和低压区域达到最大值；第二，油泵工作过程中，齿轮之间的旋转磨损会导致漏油，齿轮安装棉和房屋之间的旋转磨损也会产生漏油想象，最后的结果显示，油泵流量会相对增加；第三，控制润滑油系统的洁净度、改善零件装配的密封性、提高齿轮表面质量、控制重量等真实性改进措施，可以有效恢复润滑油泵的流量，解决颈缩问题。
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