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柴油机曲轴油封的漏油原因、影响和处理方法
发布时间:2023-12-19 00:19:36  ▏阅读:

摘要:曲轴油封漏油是许多柴油机用户面临的常见问题,漏油不仅会造成润滑油浪费,还会影响柴油机性能和可靠性,若不及时处理可能导致轴承损坏甚至整机故障。本文系统阐述了曲轴密封处漏油的九种主要原因——油封刃口和轴颈表面粗糙不平整导致干摩擦烧伤、自紧油封弹簧脱出/漏装/弹力不足、填料油封填充不密实、轴颈磨成沟槽或表面粗糙划伤油封、油封安装不当(中心不重合或方向装反)、油封在高温/不清洁油液/酸性环境中加速老化、润滑油压力过高或曲轴箱通风差、油封类型选择不当以及橡胶密封件长期高温高压下增塑剂流失导致老化变形;详细介绍了漏油的四种检修方法——检查油封唇口方向是否装反(有商标字样一面朝外)、检查油封弹簧是否跑出弹簧槽外、检查油封唇口与轴接触处是否清洁(铁屑/尘土会加速磨损)、保持油封唇口完整性严防刮伤;系统说明了曲轴油封的正确更换步骤——确保后曲轴油封与发动机方位正确(图3)、严禁使用锤子安装油封(仅用10%肥皂溶液润滑外肋表面)、将油封/隔圈/拆装器板滑至曲轴上(隔圈零件号4918688确保安装深度)、三条飞轮安装螺钉分步拧紧(每次旋转≤½圈,扭矩16 N·m)、安装后测量油封外部橡胶部分相对于内部金属部分的突出量(在四个等距位置测量,偏差必须在±1 mm范围内,任意两值偏差≤±0.5 mm,否则须拆换新油封);最后给出了日常维护保养建议——定期更换机油和机滤、检查和清洁油封周围区域、避免低温下运行以减少磨损、遵循制造商维护计划。本文可为柴油发电机曲轴油封漏油问题的诊断与维修提供实用指导。

 

一、曲轴密封处漏油的原因

 

柴油发电机的曲轴油封分为前油封和后油封,实物分别如图1和图2所示。曲轴前油封装在风扇皮带轮的曲轴盘里面位置,而曲轴后油封在发动机与发电机连接处里面的飞轮盘处。油封因腐蚀和老化会出现漏油现象——由于橡胶密封件在长期的高温和高压以及交替的热胀冷缩作用下失去增塑剂,其结果导致密封件变形,甚至严重破损而漏油。此外,还有一些是柴油发电机制造商不符合工艺标准、维护和操作技术不佳、机器的安装和拆卸不专业引起漏油现象的。具体原因如下:

1. 油封刃口与轴颈配合问题

1)油封刃口和轴颈表面粗糙不平整,在装合时没有涂抹润滑脂,造成油封初始工作中的干摩擦并产生高温,使刃口烧伤,并使橡胶粘附在轴颈上,破坏密封面。

2)轴颈处存在加工痕迹(如车削纹路、磨削烧伤)或表面粗糙度超标,在油封唇口与轴颈的相对运动过程中形成磨料磨损效应,加速唇口磨损。

3)轴颈圆度超差或存在椭圆度,导致油封唇口在圆周方向上的接触压力不均匀——椭圆长轴方向接触压力过大(加速磨损),短轴方向接触压力不足(产生泄漏通道)。

2. 油封弹簧故障

1)自紧油封的弹簧脱出槽外(因安装时弹簧被拉伸变形或槽口磨损),导致唇口失去径向箍紧力。

2)弹簧漏装(装配时疏忽),油封仅靠橡胶自身弹力工作,密封压力严重不足。

3)弹簧弹力不足(长期处于拉伸状态产生应力松弛,或弹簧材质热处理不合格),唇口与轴颈之间的径向压力低于密封所需的最小值。

4)油封唇口磨损过甚(长期运行后唇口宽度增大,接触压力下降),超出弹簧的补偿范围。

3. 填料油封安装缺陷

使用填料油封、石棉盘根时未将填料填满,与轴存在缝隙;或进入轴承盖与座之间的填料过多而留有缝隙,形成泄漏通道。

4. 轴颈表面损伤划伤油封

1)油封处的轴颈磨成沟槽(长期磨损形成的“台阶”),油封唇口无法与轴颈有效贴合,且沟槽边缘会刮伤新装油封的唇口。

2)轴颈表面粗糙(锈蚀点、磨痕、电镀剥落),在安装或运行中持续磨损唇口。

3)轴颈圆度超差,唇口产生不均匀变形和偏磨。

4)安装油封时轴颈上的毛刺、螺纹、键齿等在通过刃口时刮伤油封(安装前未对轴端进行倒角保护或未使用安装导套)。

5. 油封安装方位错误

1)油封中心与轴颈中心不重合(安装偏斜),导致唇口圆周方向接触压力严重不均。

2)油封装反——挡油盘的凹面应朝外而错装成朝内,或唇口方向错误(油封有商标字样的一面应朝外,唇口朝向有油一侧)。

6. 油封工作环境恶劣

1)油封处在高温环境下工作(超过油封材料允许工作温度,如丁腈橡胶>120 °C,氟橡胶>200 °C),加速橡胶热老化。

2)油液不清洁——含有金属磨屑、积碳颗粒等硬质杂质,进入唇口与轴颈之间形成磨料磨损。

3)酸类和胶状物等杂质含量过高(机油氧化产物或燃油稀释),加速橡胶化学腐蚀和体积变化(膨胀或收缩)。

7. 系统压力与通风问题

1)润滑油压力过高(油压调节阀故障或机油粘度选用不当),油封承受的液体压力超出设计值,强制推开唇口形成泄漏。

2)曲轴箱通风差(通风管堵塞或PCV阀卡滞),曲轴箱内压力升高,推动机油从油封处向外渗漏。

3)油封保管不当(存放于高温、阳光直射、臭氧环境中),造成橡胶预老化、萎缩,防漏能力降低。

8. 油封选型不当

选油封时只选尺寸合适,而未核对油封性能说明——包括耐温范围(如-40~+120 °C vs -30~+200 °C)、耐压等级(0.05 MPa vs 0.3 MPa)、适用介质(矿物油 vs 合成油)、轴转速范围等,导致油封在实际工况中过早失效。

9. 橡胶材料老化

橡胶密封件在长期高温高压和交替热冷循环中失去增塑剂,导致密封件硬化、变形甚至严重破损,丧失弹性补偿能力。

 

康明斯后油封-柴油发电机组.png

图1  康明斯后油封实物图

康明斯前油封-柴油发电机组.png

图2  康明斯前油封实物图

 

二、漏油的检修方法

 

当发现曲轴油封漏油时,应按以下步骤进行系统检查,确定具体故障原因并采取相应措施。

1. 检查油封唇口方向是否装反

1)观察油封的安装方向——油封唇口的封油作用只能是密封一个方向,不能密封另一个方向。因此,质量合格的油封如果装反也将产生漏油。

2)安装时应注意唇口方向朝向内侧(朝向有润滑油的一侧),即油封有商标字样的一面应朝外(面向大气侧)。

3)具体检查方法:从外部观察油封弹簧是否可见——若弹簧可见且油封唇口朝外,则可能装反,应拆下重新安装(翻转后装回)。

2. 检查油封弹簧是否跑出弹簧槽外

1)油封弹簧的作用是给予唇口以一定的径向压力,箍紧唇部使其紧压在轴上,以确保密封润滑油。

2)检查方法:拆下油封后,目视检查弹簧是否仍位于唇口背面的弹簧槽内。若弹簧圈跑出槽外或断裂,油封将失去密封作用。

3)处理措施:若弹簧脱出但未损坏,可重新装入槽内;若弹簧已变形或断裂,应更换新油封(不建议单独更换弹簧,因弹簧与唇口的配合关系已改变)。

3. 检查油封唇口与轴接触的周围是否清洁

1)油封唇口与轴接触处夹杂有铁屑、尘土等杂物,会导致油封唇口及轴的早期磨损,甚至刮伤油封唇口而产生渗漏。

2)安装和使用中应注意清洁干净——安装前用清洁布擦拭轴颈表面和油封唇口,确保无颗粒物残留。

3)一旦发现油封唇口磨损和刮伤损坏(即使是微小的裂纹或划痕),也应更换新油封,不得继续使用。

4)检查轴颈表面是否有黏附的橡胶残留物——若有,说明曾发生过干摩擦烧伤,须用细砂纸(600#以上)抛光清除,并用清洁布擦拭干净。

4. 保持油封唇口的完整性

1)严防唇口刮伤——油封唇口微小的刮伤、裂纹都会造成严重的油封渗漏。

2)安装注意事项:油封的内孔小于轴颈(过盈配合),装入时油封唇口会被拉伸,容易被轴上的键槽、孔、倒角、毛刺和飞边所刮伤。

3)正确的安装保护方法:

① 安装前应对轴端进行倒角(30°~45°,宽度1~2 mm)并打磨光滑。

② 使用专用安装导套(薄壁锥套)覆盖轴端和键槽,使油封唇口平滑地滑过轴端。

③ 若无条件使用导套,可用薄塑料片或硬纸板包裹轴端及键槽部位,安装油封到位后抽出。

④ 在轴颈表面涂抹少量清洁机油或润滑脂(仅限安装润滑,非运行润滑)以减少安装时的唇口摩擦力。

 

三、解决方法

 

1. 更换曲轴油封

(1)后曲轴油封与发动机之间必须保持正确的方位,如图3所示(油封定位标记应与机体标记对齐)。

(2)严禁使用锤子或槌棒安装油封,否则会损坏密封件(冲击会导致油封骨架变形或唇口损伤)。安装油封时不要使用润滑剂(油封唇口与轴颈之间应保持干燥以确保初始密封),仅在油封外肋表面涂上10%的肥皂溶液以便于压入。

(3)如图4所示,将后曲轴油封、隔圈和拆装器板滑到曲轴上。

注意:隔圈(零件号4918688)用来确保曲轴油封的正确安装深度(防止油封压入过深或过浅)。安装中,隔圈的平面应当接触曲轴油封。REPTO应用场合需要三条导销(零件号3164765),用来支撑REPTO曲轴齿轮和拆装器板。

(4)后曲轴油封必须均匀压入孔中(使用专用压装工具或拆装器板),油封未对正会发生损坏(偏斜会导致唇口圆周压力不均,局部泄漏)。

(5)将三条飞轮安装螺钉或拆装器螺钉和六角螺母通过拆装器板装入曲轴端部。用手将三条安装螺钉拧紧到拆装器板上。

(6)如图5所示,每次旋转螺钉不超过½圈,顺时针拧紧螺钉直至安装工具与飞轮壳紧密配合。拧紧螺钉,扭矩值:16 N·m。最后拆下拆装器板。

(7)安装后测量,如图6所示:

① 测量油封外部橡胶部分(A)相对于油封内部金属部分(B)的突出量。

② 将千分表安装在油封的内金属部分并归零。

③ 测量并记录油封外部橡胶部分的突出量,在沿曲轴油封间距相等的四个位置进行测量(0°、90°、180°、270°)。

④ 每个位置的突出量测量值必须在±1 mm(±0.04英寸)的范围内。四个突出量测量值中任意两个值的偏差必须在±0.5 mm(0.02英寸)的范围内。

如果不满足上述条件中的任意一个,则必须拆下后曲轴油封并安装新油封(说明油封压装偏斜或未到位)。

2. 日常维护保养

(1)定期更换发动机机油和机油滤清器(按制造商规定周期,通常每250~500小时或每6个月)。

(2)检查和清洁曲轴油封周围区域(清除积尘、油污和杂物,防止磨料进入唇口)。

(3)避免在低温下长时间运行(低温下橡胶弹性降低,启动前应充分暖机,减少油封唇口的初期磨损)。

(4)遵循制造商的维护建议和保养计划,定期检查曲轴箱通风系统(防止压力过高导致油封泄漏)。

 

柴油机曲轴后油封对正.png

图3  柴油机曲轴后油封对正

柴油机曲轴后油封安装示意图.png

图4  柴油机曲轴后油封安装示意图

柴油机飞轮安装螺钉拧紧方向.png

图5  柴油机飞轮安装螺钉拧紧方向

柴油机曲轴后油封突出量测量.png

图6  柴油机曲轴后油封突出量测量

 

 

总结

柴油发电机曲轴油封漏油的原因涉及油封质量、安装工艺、使用环境和维护保养等多个方面。九种主要原因中,油封刃口干摩擦烧伤、弹簧失效、轴颈表面损伤、安装方向错误及橡胶增塑剂流失老化是最常见的故障模式。检修时需重点检查油封唇口方向(商标朝外)、弹簧是否脱出、唇口清洁度和完整性。更换曲轴油封须严格执行规范步骤——确保油封与发动机方位正确(图3)、严禁锤击安装(冲击损坏密封件)、隔圈(零件号4918688)确保安装深度、分步拧紧螺钉(每次≤½圈,扭矩16 N·m)、安装后测量四个等距位置的橡胶突出量(偏差≤±1 mm,任意两值偏差≤±0.5 mm,否则须拆换)。日常维护中,定期更换机油和机滤、清洁油封周围区域、避免低温运行、遵循制造商保养计划,可有效延长油封使用寿命。规范化的维修操作和持续的定期维护是解决曲轴油封漏油问题、保障柴油发电机可靠运行的关键措施。


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