柴油機(jī)后油封的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

（南車玉柴四川發(fā)動(dòng)機(jī)股份有限公司，資陽641301）

柴油機(jī)后油封的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

韋瑩，張紅學(xué)

（南車玉柴四川發(fā)動(dòng)機(jī)股份有限公司，資陽641301）

針對(duì)某型柴油機(jī)臺(tái)位試驗(yàn)時(shí)頻繁出現(xiàn)后油封漏油的現(xiàn)象，找出后油封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的缺陷，并對(duì)后油封結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。經(jīng)試驗(yàn)拆檢及裝機(jī)運(yùn)用考核結(jié)果證明，優(yōu)化改進(jìn)后的后油封能起到良好的密封作用，大大減少了該柴油機(jī)后油封漏油問題。

柴油機(jī)后油封改進(jìn)設(shè)計(jì)

1 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，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，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)油在通過許多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)，使其難于滲漏而達(dá)到阻漏的密封目的。

2 問題提出與分析

某柴油機(jī)在臺(tái)位試驗(yàn)過程中，由于柴油機(jī)后封油不完全可靠，頻繁出現(xiàn)后油封漏油的質(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(duì)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，其封油效果非常不理想。通過對(duì)柴油機(jī)后油封結(jié)構(gòu)和封油過程進(jìn)行分析和查找，可以確定該柴油機(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壓緊在柴油機(jī)機(jī)體端面上。后油封環(huán)形密封齒與曲軸軸頸形成及小間隙，以期利用節(jié)流效應(yīng)達(dá)到封油目的。然而該柴油機(jī)曲軸輸出端需要供潤滑油給聯(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，后油封環(huán)形密封齒數(shù)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。加之后油封沒有設(shè)計(jì)成有與回油腔相同的通油孔，進(jìn)入后油封的飛濺機(jī)油及潤滑軸系的機(jī)油無法流進(jìn)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。

圖1 原后油封結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)及效果分析

針對(duì)原后油封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在的問題，作如下改進(jìn)，見圖2。

圖2 改進(jìn)設(shè)計(jì)的后油封結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 回油袋的改進(jìn)

針對(duì)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8 mm,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，使得機(jī)油壓力降低，有利于機(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。

3.2 密封環(huán)齒的改進(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，使后油封與曲軸形成三道環(huán)形密封齒組成的迷宮式油槽，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。

3.3 油孔的設(shè)計(jì)

針對(duì)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)的后油封第一道環(huán)形油槽下方設(shè)計(jì)有3個(gè)與回油腔的通油孔，通油孔成45°，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。在最后一道環(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?；赜涂壮?5°，其直徑略小于通油孔直徑?；赜涂卓梢允惯M(jìn)入到最后一道環(huán)形油槽的極少部分機(jī)油通過它流回后油封的回油腔，避免機(jī)油往外泄漏。

如圖2所示，改進(jìn)結(jié)構(gòu)的后油封在組裝時(shí)在最后一道環(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，使之通過底下的回油孔流回后油封的回油腔，最終流回到柴油機(jī)油底殼，起到后油封的最后封油的保障效果。

4 運(yùn)用情況及結(jié)束語

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)上進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)。試驗(yàn)后的解體拆檢表明，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。改進(jìn)后的后油封在柴油機(jī)裝機(jī)服務(wù)過程中，至今為止，極少發(fā)生柴油機(jī)后油封漏油現(xiàn)象。

實(shí)踐運(yùn)用表明，優(yōu)化改進(jìn)后的后油封結(jié)構(gòu)可靠，封油性能良好，減少了柴油機(jī)漏油質(zhì)量問題，避免了漏油導(dǎo)致的柴油機(jī)拆檢、恢復(fù)及重復(fù)驗(yàn)證，大大節(jié)省了人力、物力，降低產(chǎn)品負(fù)產(chǎn)值，提高了柴油機(jī)的綜合質(zhì)量。

Improvement Design of Crankshaft Rear Seal Structure

Wei Ying,Zhang Hongxue
（YCSR SICHUAN Engine Co.,Ltd.,Ziyang 641301,China）

The crankshaft rear seal of a diesel engine is often found unable to perform sealing function in engine bench tests.The root cause is that there are some defects in the seal structure design.A corresponding improvement design is conducted.The improved seal is verified by bench and field tests.The results of the tests show that the seal of improvement design has a very good sealing performance and there is seldom oil leak at the crankshaft rear seal since then.

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來稿日期：2014-01-18

韋瑩（1987-），女，助理工程師，研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.03.005