[科普中国]-回油泵

ABS回油泵效率影响因素回油泵容积效率

由于液压泵的零件间间隙，在正常工作中，必然会有泄漏损失，导致泵的实际输出流量总是小于其理论流量；用泵实际流量与理论流量的比值来表示液压泵抵抗泄漏的能力，泵的容积效率，即：

ηpv= （1）

其中ηpv——回油泵实际流量

qt——回油泵理论流量

由回油泵结构及工作原理可得，回油泵的流量为：

q=Vn （2）

其中V—— 回油泵排量

n—— 电机平均转速

综合式（1）、（2）可以看出，泵的容积效率主要与泵的排量有关。由于泵的运动间隙，随着主缸压力的增加，泵的泄漏量增大，回油泵实际排量降低，容积效率减小。因此，回油泵容积效率影响因素为主缸压力。

回油泵机械效率

泵在工作中制动液和运动部件会产生摩擦力矩，进而产生功率损失，导致了泵的理论输出功率总会小于泵的实际输入功率，用泵的理论输出功率与实际输入功率的比值来表示泵的机械效率，即：

ηpm= （3）

其中p——负载压力

TL——电机负载转矩

ω——电机角速度

根据油泵电机功率平衡可知，电机输出功率始终等于回油

泵输入功率，即：

TLωηpm=pm1qt+pm2qt （4）

经过整理，可以得出：

ηpm= （5）

通过式（5）可以看出泵的机械效率与负载压力和电机负载

转矩有关。由于测试系统不能直接采集到负载转矩，则考虑利用ABS 电机建立电机转速与负载转矩的关系，用采集量来表示未知量。

由文献可知，ABS 直流电机转速主要受电机电压和负载转矩的影响。因此固定供电电压，建立负载转矩与电机转速的对应关系，将负载转矩对回油泵机械效率的影响转换成分析电机转速对回油泵机械效率的影响。1

回油泵总效率

液压泵总效率是指泵的实际输出功率与输入功率之比，它等于泵的容积效率与机械效率的乘积，即：

ηp=ηpVηpm （6）

通过计算，分析总效率的影响因素，寻找最大效率点的电机转速，为电机PWM 控制下电机目标转速的确定提供参考。2

飞机发动机回油泵典型故障分析

清洁油料。飞机发动机前支点回油泵对保证飞机稳定运行起到了至关重要的作用。

在实际运行中，发动机回油泵常常出现回油泵齿轮与泵壳体刮磨损伤；回油泵卡滞导致传动轴断裂；回油泵齿轮螺旋头断裂等故障， 严重影响滑油系统的工作稳定性，并且对飞机乘客的生命安全造成了巨大威胁。为了保证飞机发动机回油系统稳定运行， 全力规避飞机人身伤亡事故，笔者对某飞机发动机前支点回油泵的构造及常见故障进行了统计，以故障现象为切入口，以装配标准及机件特征为分析源，对故障及控制措施进行了周密的分析。为发动机回油泵装配修理提供参考意见，力求不断提高发动机故障检修水平，保证稳定飞机稳定飞行。3

故障情况

在发动机修理过程中， 出现了较为严重的两种故障：前支点回油泵柔轴断裂故障、前支点回油泵螺旋头断裂故障：

1 前支点回油泵柔轴断裂故障：前支点回油泵在试车过程中发现传动柔轴断裂故障，进一步分解检查发现从动齿轮端面与回油泵机匣衬套片存在磨损。

2 前支点回油泵螺旋头断裂故障：在修理过程中发现前支点回油泵主动齿轮上螺旋头断裂故障。螺旋头断裂直接影响回油泵工作效率，当磨损继续加剧，可能会导致回油泵卡死，进而出现回油泵失效的重大故障。螺旋头材料为铝合金。

原因分析

为增大回油泵回油效率，在前支点回油泵上增加了螺旋头。其装配关系为：旋转叶轮装配在齿轮槽内，上面压装螺旋头，螺旋头通过销子固定在齿轮轴内。为调整螺旋头轴向间隙，在叶轮与螺旋头间增加调整垫。叶轮与齿轮为间隙配合， 在齿轮高速转动过程中，存在相对运动，而螺旋头与齿轮以销子紧固，它们为同一转速，这样在螺旋头与叶轮之间存在相对运动，装配在叶轮与螺旋头之间的调整垫也会与螺旋头有相对运动。调整垫为钢件，螺旋头为铝合金，这样在微动磨损过程中，螺旋头磨损较大，导致螺旋头、调整垫、叶轮之间间隙变大，间隙变大反之也会加剧螺旋头磨损，这样的恶性循环，致使螺旋头处于悬臂结构状态，工作时所受应力显著增大，由于螺旋头铝合金本身抗疲劳特性不佳，最终疲劳断裂。在对多件断裂的螺旋头断口进行分析时发现，所有断口均是疲劳裂纹，其中有一件在断口上还发现了原始制造缺陷。

修理时控制措施

针对螺旋头断裂的故障，主要是要消除螺旋头、叶轮之间的间隙，保证螺旋头压紧叶轮。

实际上，这个工作是可以保证的。在螺旋头的装配过程中，有严格的装配要求，通过选配不同组别的调整垫，可以保证螺旋头压紧叶轮，在对齿轮的外观检查时，注意检查叶轮的活动量，如果叶轮存在活动量，说明此时螺旋头没有压紧叶轮，就存在继续磨损，间隙继续放大的风险。齿轮工作时，螺旋头与叶轮之间有微动，导致垫片与螺旋头磨损产生间隙。回油泵齿轮的螺旋头磨损反映了在设计上的缺陷，突出表现在：采用铝合金结构的螺旋头压紧叶轮不合理。我们注意到，在后续制造的新的前支点回油泵中，螺旋头的材料已经换成了不锈钢，这样，螺旋头、垫片、叶轮材料相当，磨损量得到了较好的控制，螺旋头断裂故障再未发生。