機油濾清器,油底殼20070820

1、機油濾清器機油濾清器及油底殼及油底殼吳慶先吳慶先 目目 錄錄一、機油濾清器的作用和分類一、機油濾清器的作用和分類二、旋裝式機油濾清器的結構概述二、旋裝式機油濾清器的結構概述三、旋裝式機油濾清器的性能要求三、旋裝式機油濾清器的性能要求四、旋裝式機油濾清器的結構設計四、旋裝式機油濾清器的結構設計五、油底殼的作用五、油底殼的作用一、機油濾的功用與分類一、機油濾的功用與分類（1）機油濾的功用 機油濾看起來在發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中與外界隔離，周圍環(huán)境中的雜質也難以進入發(fā)動機?？蓹C油中仍有雜質存在，其雜質有兩大類，一類是發(fā)動機零件在運轉中磨損下來的金屬屑粒和補充機油時從機油口進去的塵土灰沙。另一類為酸性有機物，

2、其形狀呈黑色膠泥狀，此種雜質產生的原因是機油在發(fā)動機高速運轉中高溫狀態(tài)下因化學變化而產生的物質，它能使機油性能惡化；潤滑作用減弱，酸性對軸瓦產生腐蝕性磨損，膠質會使活塞與活塞環(huán)氣門與氣門導管等零件之間發(fā)生膠結。而前一類金屬粒和沙粒則會加速發(fā)動機內曲軸、軸承、缸套和活塞等重要零件的磨損。因此，機油濾的功能是濾除上述存在于機油中的有害雜質，保護主機零部件延長其使用壽命。（2）機油濾的分類）機油濾的分類 機油濾總體可分為：旋裝式、可換濾芯式、離心式、符合式具體如下表所示：二、旋裝式機油濾的結構概述從上世紀七十年代的以后的內燃機尤其是汽車內燃機的機油濾清器幾乎全都采用旋裝式機油濾清器，所以對于后面三者

3、機油濾清器在這里就不作詳細介紹，下面主要針對裝式機油濾清器中的分流和全流進行介紹。（1）全流式機油濾清器 汽車發(fā)動機多采用全流式機油濾清器，如下圖所示。這時由機油泵供給的油全量經機油泵過濾，所以就要求濾清器的流動阻力小。顧名思義可以得出，此種濾清器是與主油道相串聯(lián)的，如此才能起到其全流的作用。另外考慮發(fā)動機在冷起動時機油濾清器的濾芯會發(fā)生堵塞，故設置了旁通閥。（2）分流式機油濾清器 此種濾清器是把從機油泵排出機油的一部分進行濾清后返回油底殼的方式（如下圖所示）采用分流式濾清器時，發(fā)動機各部位的油壓很少受機油濾清器阻力的影響，過濾用的材料可以比全流式更細密，分流的流量用濾清器內的節(jié)流孔控制。由于

4、供給發(fā)動機各部位的潤滑油沒有直接經過過濾，因此很少單獨采用分流式機油濾清器。當然，根據(jù)上述也可以得知此種濾清器需與主油道并聯(lián)，這樣才能起到其分流的作用。圖1，全流式機油濾清器系統(tǒng)圖 圖2，分流式機油濾清器系統(tǒng)圖 三、旋裝式機油濾的性能要求 機油濾清器的性能質量，總體上看必須滿足發(fā)動機對它的要求。在這里主要是結合實驗方面對其性能進行介紹，根據(jù)濾清器國際標準的要求中至少要有以下幾項必須達到：（1）壓降/流量特性 全流式機油濾清器是設置在機油泵和主油道之間，它必定產生壓降而使進入發(fā)動機的有效機油壓力低于機油泵的供油壓力，為了保證有足夠的機油進入發(fā)動機來滿足潤滑和冷卻運動件的需要，習慣上使設計的濾清器

5、在通過額定流量的壓降不超過規(guī)定值。發(fā)動機在選擇機油濾清器來匹配時首先要審視機油濾清器的額定流量是否能與主油道流量相適應，另外，在機油濾清器的技術要求中，原始阻力與濾清效率也必須在額定流量點做測定，因此額定流量是衡量濾清器容量能力的一個重要參數(shù)。機油濾清器的額定流量可從下式中獲得： Q=0.007A（L/min）式中：Q額定流量L/min A濾芯有效過濾面積cm 0.007系數(shù)L/mincm（2 2）濾芯旁通閥特性）濾芯旁通閥特性 旁通閥的作用是：當濾芯的壓降高時能夠維持足夠的短路油量（這部分機油是未通過過濾的）到發(fā)動機中去，以保證各運動件得到不間斷的潤滑（在發(fā)動機冷起動及濾芯堵塞時就會產生這種

6、狀況）。在濾芯正常工作時，旁通閥必須在關閉狀態(tài)。為了限制未經過濾的機油進入發(fā)動機中，通常將旁通閥設計在低于規(guī)定壓降時不開啟，在壓降不超過該規(guī)定值時允許旁通閥可有不超過規(guī)定值的漏油量，漏油量的數(shù)值一般用額定流量的百分比來規(guī)定。（3）濾清效率濾清效率 濾清效率是評價濾清器質量狀況的一個主要項目，濾清效率的重量法測試可按下式計算： =(W1-W2/W1)100% 式中： 濾清效率； W1濾前機油中雜質的含量，g； W2濾后機油中雜質的含量，g 在濾芯未被損壞之前，其濾清效率會隨著使用時間的增長而有所提高，這是由于濾芯外表面積累的雜質附面層使濾紙的微孔逐漸縮小所致，當濾芯堵塞的瞬間可能就是濾芯效率最高

7、之時。所以如果新濾芯的原始濾清效率已經滿足發(fā)動機對過濾精度的要求，那么用原始濾清效率來做評價可使考核試驗簡單了許多，目前一般的內燃機要求機油濾清器的原始濾清效率應60%（4）液壓脈沖疲勞強度試驗 機油濾清器在使用中會受到高壓沖擊波動，需要考試旋裝機油濾殼體與密封圈能經受規(guī)定次數(shù)的高壓波沖擊的能力，以保證濾清器在使用中的可靠性。測試脈沖疲勞強度的方法是：以油壓峰值0.9MPa，每間隔3秒循環(huán)一次，經脈沖循環(huán)400000次后濾清器外殼不應變形，接合處不允許滲油，零件不應損壞，對于要求較高的的旋裝式機油濾的脈沖疲勞強度的油壓峰值要達到1.4MPa，經脈沖循環(huán)的次數(shù)90000次。（5 5）堵塞壽命）堵

8、塞壽命 濾清器在使用中一些雜質被組留在濾芯外表面，隨著使用時間的增長，附著在濾芯外表面的雜質逐漸增多，使濾芯的壓降增大，最后就形成濾芯堵塞，導致旁通閥開啟使未經過濾的機油從旁通閥中流入發(fā)動機的主油道中，為了在濾芯正常工作期間不引起旁通油流，一般以旁通閥開啟壓力的70%作為濾芯壽命終點。在試驗中達到規(guī)定壓降時的實驗時間來評價濾清器的壽命。（6 6）耐高油溫試驗）耐高油溫試驗 濾清器在使用中，會有高溫油長期通過，所以需要驗證濾清器在規(guī)定條件的油溫浸泡下，濾芯與其他零件無損壞的能力。在技術標準中要求機油濾清器在135攝氏度的機油中浸泡192小時后濾芯不應有脫膠、破損，其他零件不應有永久變形或局部損壞

9、。（7 7）耐高壓降試驗）耐高壓降試驗 濾清器在使用中，特別是使用了較長時間發(fā)生阻塞時會受到高壓降的壓力，而此時就需要驗證濾芯承受一定壓降而無損壞的能力，按照標準要求濾芯部件在0.35MPa壓降作用嚇，中心管不應有變形，濾芯不應有破裂、穿孔、脫膠等缺陷。（8 8）耐靜壓破損強度）耐靜壓破損強度 濾清器在使用中很可能受到發(fā)動機在特殊情況下高油壓的沖擊，此時就需要驗證濾清器殼體內承受高油壓的能力，按標準要求濾清器在1.5MPa的油壓作用下，保持15min，外殼不應有破損和滲油。 對濾清器的性能要求大致也就以上這些，但在上述性能中，濾清效率是對濾清器的最基本的要求，其最低許用值由國家專業(yè)標準或者根據(jù)

10、發(fā)動機本身設計需要規(guī)定。而原始阻力是與發(fā)動機本身機油流量的要求以及使用壽命有關，此兩項是非常重要的，其余的性能則是對濾清器可靠性的要求，即是用來驗證或者規(guī)范濾清器的質量等。四、旋裝濾清器的結構設計四、旋裝濾清器的結構設計 1 1、設計依據(jù)： （1）根據(jù)發(fā)動機整機中濾清器布置的空間尺寸； （2）根據(jù)發(fā)動機功率等計算出濾清器額定流量； （3）確定濾清器使用壽命，即更換周期； （4）發(fā)動機在額定功率下的主油道流量和壓力； （5）發(fā)動機的常用功率和最大功率。 2、設計步驟 （i）先初步估算發(fā)動機在額定功率時所需要的機油流量。濾清器的額定流量大致為柴油機馬力0.3（L/min） （ii）機油濾芯所需的濾

11、紙面積A(cm)=140160額定流量（這只是根據(jù)經驗總結的公式計算，得出來的只能是大致的數(shù)值） （iii）以估算得到的面積對照發(fā)動機上的濾清器布置空間尺寸來選擇濾芯的外徑D,褶寬b，褶數(shù)n，高度H等結構參數(shù)。（1 1）濾芯的設計）濾芯的設計 a.結構形式 濾芯的結構是由上、下兩片端蓋，中心管濾紙等零件組成。常見的旋裝式濾芯有：簡單型，帶旁通閥的和有旁通閥與止回閥的復合濾芯三種型式。絕大多數(shù)的旋裝機油濾芯都是采用帶有旁通閥的型式，對于第三種只有在特定的安裝情況下才采用，在后面的止回閥的設計中再詳細說明。 b.b.濾芯尺寸的設計與計算濾芯尺寸的設計與計算 紙濾芯基本屬于表面過濾，表面積愈大它的通

12、過能力就愈大，使用壽命就愈長，過濾阻力就愈小，因此力求在有限空間內增大過濾面積，其設計要點是使在已定空間內達到容納濾紙的最大值，從而使濾芯獲得較長的使用壽命。一般中小功率內燃機用機油濾清器中紙質濾芯外徑不超過120mm，多數(shù)在70100mm之間。 目前濾芯普遍采用菊花形橫斷面折疊方式如圖4所示，其主要結構參數(shù)有濾芯內接圓上的折距t，濾芯外接圓直徑D，濾紙褶寬b=0.5（D-d），褶數(shù)n=d/t等，此外還有濾芯的高度H。由此可求得濾芯的過濾面積：A=2bHen cm，式中：He為濾紙的有效高度。 圖3，濾芯橫剖面（2 2）旁通閥的設計）旁通閥的設計 旋裝式機油濾的旁通閥是設置在濾芯的下端，與濾芯

13、下端蓋一起構成一組件如圖4所示。在這里需要提醒的是，旁通閥的開啟壓力與漏油量是機油濾清器性能中必檢的項目，因為它對濾清器的使用壽命有一定的影響。在現(xiàn)在常見的旋裝式機濾中旁通閥的開啟壓力一般在0.20.25MPa范圍內。性能好的旁通閥在開啟后能迅速通過發(fā)動機主油道中所需要的機油流量，使濾前到濾后的壓降很快降低到使旁通閥關閉并呈密封狀態(tài)，即是應使旁通閥開啟的時候盡可能的短，減少未經過過濾的機油流入發(fā)動機中。要做到這點就是在設計時旁通閥時要做到開啟壓力公差小，開啟后的通油能力大。 圖4.旁通閥組件（2 2）止回閥的介紹）止回閥的介紹 （i i）止回閥的功用）止回閥的功用 旋裝式機油濾清器 在發(fā)動機上

14、可以水平位置和倒置安裝，在這種安裝狀態(tài)下，發(fā)動機在停車后濾清器殼體內的機油會逐漸流失，當發(fā)動機再次啟動時只有先將機油充滿濾清器殼體后才能使機油進入主油道，這樣就會導致主油道供油時間滯后，發(fā)動機各運動件也會因此容易產生干摩擦而造成磨損，尤其是在冬季冷起動時各軸承間需要及時得到潤滑所需的機油。所以必須使旋裝機油濾清器的殼體內始終保持有充盈的機油。為避免上述中情況的發(fā)生，就有必要設置技術狀態(tài)符合要求的止回閥。大致情況可參照圖5. （ii）止回閥需注意的問題 對于止回閥的開啟壓力在一般情況下只要能托住機油重力即可，并應使止回閥在關閉狀態(tài)時能夠密封。止回閥的漏油量應符合技術要求的規(guī)定，如果止回閥的開啟壓

15、力過大，將會導致濾清器內的原始阻力過大的問題。所以在設計時要考慮到此問題。 圖圖5.5.機油濾清器總成圖機油濾清器總成圖 五、油底殼的設計構想五、油底殼的設計構想 （1 1）功能及構成）功能及構成油底殼的主要功能是為潤滑系統(tǒng)貯存機油和提供機油，與框架一起構成曲軸箱。油底殼總成由兩螺塞,一個放油螺塞和一個放油螺塞墊片及油底殼組成，如果油底殼里面無油道的話將沒有螺塞。 （2 2）性能要求）性能要求 （i）清潔度3mg （ii）泄露試驗合格 （3 3）設計參數(shù)）設計參數(shù)油底殼決定尺寸的因素為：大端面螺栓定位孔的尺寸由發(fā)動機框架的定位孔的尺寸決定；其平面度要求較高，這主要因為油底殼無油底殼密封墊片而直

16、接涂膠。油底殼一般采用鋁合金材料以減輕其重量；其工作環(huán)境溫度一般為150攝氏度，其機油加注量一般是按經驗值定出，對于同等排量的汽油機和柴油機來說一般考慮到柴油機有增壓器所以柴油機加注量就要比同等排量的汽油機稍微多點。油底殼與框架結合處要求有較高的密封性，所以是采用直接涂樂泰膠進行密封的方式,要求油底殼大端面本身具有較高的平面度。另外還要考慮發(fā)動機在整機中的布置，因此在設計和裝配油底殼時必須考慮是否與汽車傳動軸干涉 （4 4）油底殼的裝配設計）油底殼的裝配設計 油底殼總成由兩螺塞（油底殼內無油道時沒有此螺塞）,一個放油螺塞墊片和一個放油鑼塞及油底殼組成，各部件裝配情況為：在兩油道的位置加螺塞，放

17、油螺塞加其墊片擰進放油螺塞孔內。螺塞的規(guī)格為M18 1.5,其擰緊力矩為20Nm5Nm；放油螺塞的規(guī)格為M16 1.5,其擰緊力矩為25Nm2Nm。裝配后要保證油底殼正常工作時不發(fā)生漏油和滲油現(xiàn)象。（5 5）測試基本參數(shù)）測試基本參數(shù)（i）材料檢測 利用X射線檢測壁厚，偏芯和內在疏松（ii）清潔度檢測（iii）泄露試驗（iv）目標檢測油底殼外觀（v） 三坐標檢測尺寸（6 6）材料方面的說明）材料方面的說明 油底殼材料采用AlSi10Mg,執(zhí)行EN1706AC-AlSi10Mg(Fe)DF，采用高壓鑄造不進行熱處理。材料特性要求為：硬度80HB 延伸率1% Rm240Mpa Rp0.2140 M

18、pa，另外材料腐蝕性要求：必須保證運行240小時（目前我們材料部要求為480小時）的不同濃度氯化鈉溶液的噴霧試驗。 六、油底殼的設計過程六、油底殼的設計過程 （一）油底殼設計要點（一）油底殼設計要點 （1）按潤滑系統(tǒng)要求的機油容量及整機中的邊界條件來確定油底殼的外形尺寸； （2）最高設計油面不得與連桿軌跡相碰，其間隙不小于8mm； （3）整機S K E LO N , 確定油底殼與其它部件的接口尺寸； （4）放油螺塞設在油底殼最低點，以便放凈機油，放油后殘存油量應不多于50ml （5）毛坯制造方法是沙模還是高壓鑄造，采用鋁合金壓鑄時壁厚一般是3.5mm，采 用沙模時壁厚為4.5mm。 （二）油底殼的建