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      機(jī)油冷卻器滲油問(wèn)題的分析及處理

      2022-06-12 00:53:48席洪亮
      關(guān)鍵詞:滲油底殼冷器

      許 健,席洪亮,侯 麗

      (寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司,寧波 315336)

      引言

      機(jī)油冷卻器是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要元件,通過(guò)螺栓固定在油底殼上,油底殼上是密封圈槽,油冷器底平面與油底殼之間通過(guò)密封圈密封;油冷器的主要作用是對(duì)機(jī)油進(jìn)行冷卻,使機(jī)油保持在合適的溫度,從而保證機(jī)油的潤(rùn)滑性能,如果機(jī)油冷卻器出現(xiàn)泄漏問(wèn)題,會(huì)導(dǎo)致機(jī)油量減少,影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行[1]。

      機(jī)油冷卻器的密封對(duì)密封面、密封圈、密封圈槽等都有一定要求,本文主要通過(guò)機(jī)油冷卻器密封面泄漏失效的問(wèn)題分析,提供對(duì)應(yīng)的解決思路和優(yōu)化方案,為密封面密封失效分析提供一定的參考方向。

      1 失效背景

      某國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油冷卻器是安裝在油底殼上,采用密封圈密封,密封圈槽是油底殼上鑄造的毛坯面;

      油冷器安裝示意圖如圖1所示。

      油冷器在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行臺(tái)架耐久試驗(yàn)過(guò)程中,在油冷器與油底殼之間出現(xiàn)滲油問(wèn)題,如圖2所示。

      2 分析過(guò)程

      對(duì)于滲油問(wèn)題,結(jié)合機(jī)油冷卻器安裝面的結(jié)構(gòu)和相關(guān)聯(lián)的零件,對(duì)如下幾個(gè)可能的潛在失效原因進(jìn)行分析:

      1)密封圈壓縮率不足,導(dǎo)致密封失效;

      2)油冷器底板強(qiáng)度不足,螺栓打緊后中間變形導(dǎo)致泄漏;

      3)油底殼密封圈槽是毛坯面,粗糙度較大,導(dǎo)致密封圈密封不嚴(yán)從而漏油;

      4)油冷器固定螺栓跨度過(guò)大,導(dǎo)致油冷器底板面壓不足從而漏油。

      針對(duì)以上可能原因,進(jìn)行分析驗(yàn)證,最終確認(rèn)根本原因并制定整改措施。

      2.1 油冷器密封圈壓縮率計(jì)算

      根據(jù)油底殼上密封圈槽的尺寸和密封圈尺寸,采用極限法計(jì)算密封圈的理論壓縮率為19%~30.4%,填充率為59.1%~98.3%;實(shí)測(cè)密封圈槽深為3.4 mm,密封圈高度為4.5 mm,壓縮率為24.4%,滿足要求[2]。

      2.2 油冷器底板強(qiáng)度影響分析

      主要是通過(guò)使用不同結(jié)構(gòu)和材料的兩個(gè)方案案,將兩種方案的油冷器安裝到油底殼上,然后測(cè)試油冷器底板與油底殼安裝面之間的間隙,用于分析底板強(qiáng)度的影響,再經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)耐久測(cè)試是否存在滲油問(wèn)題。方案1:底板材料為4系鋁合金,結(jié)構(gòu)為3 mm+3 mm的雙層結(jié)構(gòu)(該方案為滲油故障狀態(tài)),如圖3所示。

      方案2:油冷器底板材料為6系鋁合金,底板結(jié)構(gòu)為6 mm厚單層板,如下頁(yè)圖4所示。

      測(cè)試油冷器底板與油底殼安裝面之間的間隙,結(jié)果如下頁(yè)表1所示。

      表1 兩種方案的間隙數(shù)據(jù)表

      從間隙測(cè)試結(jié)果看,方案2油冷器與油底殼之間基本沒(méi)有間隙(如圖5所示),底板強(qiáng)度更高抗變形能力更好,同時(shí)使用方案2的油冷器搭載發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了100 h耐久試驗(yàn),未出現(xiàn)滲油問(wèn)題,油冷器與油底殼之間無(wú)任何泄漏,如圖6所示。

      2.3 密封圈槽粗糙度影響分析

      油底殼鑄造出來(lái)的密封圈槽粗糙度為Ra6.3,按照密封圈的以及密封圈槽的設(shè)計(jì)推薦值,密封圈槽密封面的粗糙度設(shè)計(jì)為Ra1.6較為合理,為了達(dá)到Ra1.6的粗糙度要求,需要將油底殼上密封圈槽毛坯面改為機(jī)加面[2]。制作將毛坯面改為機(jī)加面油底殼樣件進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,如圖7和圖8所示。

      使用密封圈槽改為機(jī)加的油底殼配合之前方案1的油冷器進(jìn)行耐久試驗(yàn),試驗(yàn)過(guò)程中也未出現(xiàn)滲油,經(jīng)驗(yàn)證油底殼密封圈槽改為機(jī)加也可解決泄漏問(wèn)題。

      2.4 油冷器固定螺栓跨度影響分析

      該油冷器的固定螺栓為M7的螺栓,兩顆螺栓最大的跨距為157 mm,跨度過(guò)大,按設(shè)計(jì)要求螺栓跨距需要小于100 mm,為了改善密封性,需要減小螺栓跨距[3]。對(duì)于該案例由于已經(jīng)有解決方案,如果減小螺栓跨距需要重新設(shè)計(jì)油底殼,改動(dòng)較大,所以該措施不實(shí)施(如圖9所示)。

      3 解決措施

      通過(guò)以上分析及驗(yàn)證,導(dǎo)致油冷器與油底殼安裝面滲油的問(wèn)題主要是因?yàn)橛屠淦鞯装鍙?qiáng)度不足,在打緊螺栓后有輕微變形導(dǎo)致;因?yàn)橛偷讱ど系拿芊馊Σ蹫殍T造毛坯面,粗糙度比設(shè)計(jì)推薦值更大,導(dǎo)致密封不嚴(yán)出現(xiàn)滲油問(wèn)題。

      綜上所述,對(duì)油冷器安裝面滲油問(wèn)題解決措施如下:

      1)優(yōu)化機(jī)油冷卻器設(shè)計(jì),將油冷器底板材料從4系鋁合金改為6系鋁合金,同時(shí)底板從雙層焊接改為單層鋁板,以提高底板剛度增加抗變形能力。

      2)將油底殼上的機(jī)油冷卻器密封圈槽從毛坯面改為機(jī)加面,以改善密封圈槽密封面的粗糙度,同時(shí)提高油底殼上機(jī)油冷卻器安裝面的整體平面度。

      使用以上兩個(gè)方案同時(shí)實(shí)施的樣件,進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)耐久試驗(yàn),試驗(yàn)過(guò)程未出現(xiàn)滲油問(wèn)題,以上解決措施有效。

      4 結(jié)論

      1)對(duì)于機(jī)油冷卻器為端面面密封零件,油冷器底板的剛度影響密封性能,零件設(shè)計(jì)時(shí)需要從結(jié)構(gòu)材料等方面考慮,從而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇方面保證端面密封的可靠性;

      2)根據(jù)不同的密封結(jié)構(gòu),選擇合適的粗糙度要求,同時(shí)采用合理的加工方式保證粗糙度從而保證密封。

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