柴油機(jī)后油封結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)
2023-04-03韋瑩 張紅學(xué)
(南車玉柴四川發(fā)動機(jī)股份有限公司)
摘 要：針對某型柴油機(jī)臺位試驗(yàn)時(shí)頻繁出現(xiàn)后油封漏油的現(xiàn)象，分析了該后油封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的缺陷，并對后油封結(jié)構(gòu)做相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)及裝機(jī)運(yùn)用結(jié)果表明:改進(jìn)后的后油封結(jié)構(gòu)合理，能起到良好的密封作用，解決了該型柴油機(jī)后油封漏油問題。
關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；后油封；改進(jìn)；設(shè)計(jì)
0 前言
后油封是為防止柴油機(jī)曲軸箱內(nèi)的飛濺機(jī)油及潤滑柴油機(jī)軸系的機(jī)油滲漏到柴油機(jī)外，而在柴油機(jī)輸出端設(shè)置的油封裝置，同時(shí)可以起到防塵作用。目前，國內(nèi)后油封普遍采用迷宮式機(jī)械靜密封裝置，這種密封裝置通過在曲軸周圍設(shè)若干個(gè)依次排列的環(huán)形密封齒，使齒與曲軸之間形成很小的間隙，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，機(jī)油在通過截流間隙與膨脹空腔組成的曲折迷宮的間隙時(shí)，經(jīng)過多次節(jié)流而產(chǎn)生很大的能量損耗，機(jī)油壓力大為下降，即產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，使其難以滲漏，而達(dá)到阻漏密封的目的。
1 問題提出與分析
某柴油機(jī)在臺位試驗(yàn)過程中，柴油機(jī)后油封頻繁出現(xiàn)漏油的質(zhì)量問題，增加了柴油機(jī)維護(hù)檢修概率，使得工作量及成本增加。通過對問題柴油機(jī)檢查發(fā)現(xiàn):后油封外殼、密封齒圈上有明顯的油跡，后油封封油效果非常不理想。通過對該型柴油機(jī)后油封結(jié)構(gòu)和封油過程進(jìn)行分析和查找，確定該柴油機(jī)后油封漏油關(guān)鍵問題在于后油封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。
該后油封安裝結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。安裝時(shí)，后油封通過曲軸輸出端用螺栓把緊在柴油機(jī)機(jī)體端面上。后油封環(huán)形密封齒與曲軸軸頸間形成極小間隙，以期利用節(jié)流效應(yīng)達(dá)到封油目的。然而該柴油機(jī)曲軸輸出端須要供潤滑油給聯(lián)軸節(jié)強(qiáng)制潤滑，機(jī)油壓力較高，而后油封的回油袋設(shè)計(jì)偏高，回油腔壓力較高，使得較高壓力的機(jī)油可以沖過后油封的環(huán)形密封齒泄漏到后油封外。另外，該后油封環(huán)形密封齒數(shù)量僅為2個(gè)，使后油封與曲軸組成的截流間隙和膨脹空腔數(shù)量偏少，不足以產(chǎn)生足夠的節(jié)流效應(yīng)來阻擋機(jī)油的泄漏;加之該后油封沒有設(shè)計(jì)有與回油腔相通的通油孔，進(jìn)入后油封的飛濺機(jī)油及潤滑軸系的機(jī)油無法流回油腔，便通過環(huán)形油槽泄漏到后油封外，從而造成柴油機(jī)漏油的質(zhì)量問題。
2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)及效果分析
針對原后油封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在的問題，做如下改進(jìn)，見圖2。
2.1回油袋改進(jìn)
針對后油封回油袋過高導(dǎo)致發(fā)生高壓漏油的問題，經(jīng)過驗(yàn)證計(jì)算，將回油袋高度在原來的設(shè)計(jì)尺寸基礎(chǔ)上降低8mm，使后油封回油腔與曲軸箱相通的容積增加，保證高壓機(jī)油有足夠的膨脹空間，機(jī)油壓力降低，更利于機(jī)油回流至曲軸箱油底殼，降低了機(jī)油往外泄漏的可能性。
2.2密封環(huán)齒改進(jìn)
綜合考慮曲軸與后油封的配合安裝及結(jié)構(gòu)位置，在原后油封結(jié)構(gòu)上多設(shè)計(jì)一道環(huán)形密封齒，使后油封與曲軸間形成三道環(huán)形密封齒組成的迷宮式油槽，從而使機(jī)油在流經(jīng)油槽及曲軸與密封齒間隙時(shí)產(chǎn)生更多的節(jié)流效應(yīng)，壓力大為下降，不易泄漏。
2.3油孔設(shè)計(jì)
針對后油封原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)沒有通油孔，導(dǎo)致進(jìn)入后油封的機(jī)油無法回流的問題，改進(jìn)的后油封道環(huán)形油槽下方設(shè)計(jì)有三個(gè)與回油腔相通的通油孔，通油孔中心與豎直面成45°夾角，可以使進(jìn)入后油封的機(jī)油部分通過通油孔流進(jìn)與油底殼相通的回油膨脹腔，減少了進(jìn)入后油封環(huán)形油槽的機(jī)油量。在Z后一道環(huán)形油槽底部設(shè)計(jì)有一個(gè)與后油封回油腔相通的回油孔，該孔與豎直面成45°，直徑較通油孔略小，可以使進(jìn)入到Z后一道環(huán)形油槽的極少部分機(jī)油通過該回油孔流回后油封的回油腔，避免機(jī)油往外泄漏。
如圖2所示，結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的后油封在組裝時(shí)，在Z后一道環(huán)形油槽安裝一道耐高溫耐油的矩形密封橡膠圈。矩形橡膠圈安裝在環(huán)形槽的中心位置，不與環(huán)形槽的兩面碰擦，如此，可阻擋極少部分沖破密封齒的高壓機(jī)油，使之通過底部的回油孔流回后油封的回油腔，Z終流回到柴油機(jī)油底殼，起到后油封的Z后封油保障效果。經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)后的后油封分別裝在公司0013#至0055#柴油機(jī)上，經(jīng)柴油機(jī)臺架試驗(yàn)解體拆檢表明:后油封外殼、柴油機(jī)輸出端均無漏油現(xiàn)象，封油效果十分理想。迄今為止，改進(jìn)后的后油封在柴油機(jī)裝機(jī)服務(wù)過程中，極少發(fā)生柴油機(jī)后油封漏油現(xiàn)象。
3 小結(jié)
實(shí)踐運(yùn)用表明，優(yōu)化改進(jìn)后的后油封結(jié)構(gòu)更加合理可靠，封油性能提高，減少了因漏油導(dǎo)致的柴油機(jī)拆檢、恢復(fù)及重復(fù)驗(yàn)?，大大節(jié)省了人力、物力，提高了柴油機(jī)的綜合質(zhì)量。
來源：《柴油機(jī)》