关于某柴油机后油封密封的研究
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摘 要：本文通过对某发动机后油封密封问题的质量攻关，从密封原理等的结构进行了细致全面的分析，并对各原因进行了理论分析和试验论证，确认了后油封压入深度及平面度等多项关键要因，并针对各要因，分别采取了相关措施。
中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0065-01
长期以来，漏油、漏水、漏气的“三漏”问题一直是困扰国产发动机质量水平提升的一大难题，随着国内技术人员在“三漏”课题上的研究和探索，该问题已经有了明显的改善。但是，在对于一些“三漏”问题仍然与国外存在较大差距。这其中的典型代表就是后油封密封，后油封密封相比于其它密封方式在密封原理、实效机理、实效模式上更加复杂。
1 后油封密封原理
自由状态下，油封的唇口内径比轴径小，具有一定的过盈量。安装后，油封唇口的过盈压力和自紧弹簧的收缩对旋转轴产生一定的径向压力。工作时，油封唇口与旋转轴表面形成一个0.25～0.5mm左右宽的密封接触环带。
2 后油封漏油失效模式分析
2.1 故障模式分类
（1）后油封唇口漏油，机油从油封唇口与曲轴的密封环带处泄漏。（2）后油封外圈漏油，机油从油封外圈与主轴承孔结合面泄漏。（3）发动机后侧其它部位漏油造成的后油封漏油误判。
2.2 故障原因分析
（1）后油封唇口漏油原因分析。1）曲轴轴径形位公差及表面粗糙度。后油封属于典型的动密封，曲轴轴径形位公差及表面粗糙度对密封质量有重要影响，其关键特殊特性包括表面粗糙度Ra、圆度/圆柱度、圆跳动等[1]。2）油封质量。油封质量对唇口部位密封的主要影响因素包括：其一，油封材质。目前油封普遍采用硅橡胶、聚四氟乙烯等作为原材料；其二，油封骨架的形变造成密封唇口的圆度超标；其三，油封唇口的硬度，油封唇口硬度过高会加剧对曲轴表面的磨损。其四，油封回油线的方向、连续性不良也会造成密封失效；其五，油封在包装、仓储、运输过程中异常划伤。3）其他部件对唇口密封的影响。四、装配质量对后油封密封的影响。（2）后油封外圈漏油。油封外圈密封属于静密封，主要影响因素为油封安装孔的圆度及其与油封外圈的配合。（3）其它部件造成的后油封漏油误判。由于不可目测（拆卸前），后油封临近的其它密封部位漏油会造成后油封漏油误判，对于此柴油机，后部密封部位主要包括油底壳后端、后端主油道碗形塞、第五主轴承盖结合面等密封部位。
3 针对后油封密封的改进措施
3.1 唇口密封的改进措施
3.1.1 曲轴质量控制
（1）现曲轴表面粗糙度要求为Ra0.2～0.8，后油封安装法兰外圆圆度要求为0.02mm，满足要求；（2）增加唇口密封带表面缺陷检测，要求：目测密封带不得有任何磕碰、划伤，并不得采用打磨修复手段进行翻修；（3）严格控制曲轴发兰端倒角角度为15度，并去毛刺保证无尖角划伤。
3.1.2 油封质量控制
针对后油封质量，提出了改进方案：（1）油封材质仍采用硅橡胶材料；（2）通过对油封供应商的过程审核，发现其油封骨架制造工艺流程的缺陷；（3）后油封唇口硬度进行严格控制，要求厂家每批供货必须提交样件检测报告并封样；（4）设计专用护套保护油封唇口，护套材质、加工精度、及油封、包装方式严格规定。
3.1.3 装配过程改进
对装配工艺流程进行了全面的分析验证，提出了关键控制措施：（1）装配前检查：检查内容包括油封唇口划伤、曲轴发兰面磕碰划伤、清洁度、倒角及毛刺等，装配前必将曲轴发兰面擦净；（2）装配时不得戴手套作业，防止杂质进入唇口部位；（3）后油封压入时必须采用专用设备或工装整体压入，压装后保持5S左右；（4）压装采用专用导套做引导，保证导套表面光洁，不得划伤油封唇口。
3.2 后油封外圈漏油的改进措施
严格控制后油封安装孔的圆度值，要求为0.008mm；在后油封外圈安装进行涂胶，具体工艺要求为：安装前涂适量三合胶，要求胶线均匀、连续，宽度3-5mm，要求涂胶后立即装配，并清理多余胶线。
3.3 与后部漏油强相关的其它密封改善
结合发动机结构特点，为减少发动机后油封漏油的误判，制定了改进措施：（1）后部主油道碗形塞压装采用压堵机进行自动压装，控制压装深度合平面度，并进行压装后试漏；（2）油底壳采用去垫涂胶方式，由机器人控制胶线宽度、均匀性及涂胶量，油底螺栓用电动板手拧紧；（3）在第五主轴承盖与缸体的结合处涂515密封胶，涂胶后立即装配第五主轴承盖并拧紧，间隔时间不允许超过8分钟。
4 项目意义及效果
（1）后油封密封质量水平大幅提升。采用售后一个月千台故障率和三个月千台故障率指标对后油封漏油质量进行评价，通过该项改进大大降低了顾客抱怨，提升了品牌美誉度。（2）解决了关联密封件质量水平。通过该项改进，同时改善了碗形塞密封、油底密封及曲轴加工的质量水平，为产品质量的持续改进奠定了基础。（3）提高经济效益。由于后油封的市场维修复杂，维护费用较高，改善后每年可降低成本约60万元/年，并降低了潜在品牌价值损失。
5 结语
在不改变零部件结构、材料及密封机理的前提下，通过工艺过程改进、特性参数识别等方式，探索出了影响此发动机后油封密封的关键要因，并进行了有针对性的、卓有成效的改进，取得较好的成果。
参考文献
[1]周龙保.内燃机学[M]，机械工业出版社，2015.