柴油机后油封的结构改进设计

（南车玉柴四川发动机股份有限公司，资阳641301）

柴油机后油封的结构改进设计

韦莹，张红学

（南车玉柴四川发动机股份有限公司，资阳641301）

针对某型柴油机台位试验时频繁出现后油封漏油的现象，找出后油封结构设计存在的缺陷，并对后油封结构做出相应的改进设计。经试验拆检及装机运用考核结果证明，优化改进后的后油封能起到良好的密封作用，大大减少了该柴油机后油封漏油问题。

柴油机后油封改进设计

1 前言

后油封是为防止柴油机曲轴箱内的飞溅机油及润滑柴油机轴系的机油渗漏到柴油机外，在柴油机输出端设置的油封装置，同时可以起到防尘作用。目前，国内后油封普遍采用迷宫式机械静密封装置。这种密封装置通过在曲轴周围设若干个依次排列的环形密封齿，齿与曲轴之间形成很小的间隙，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，机油在通过许多截流间隙与膨胀空腔组成的曲折迷宫的间隙时，经过多次节流而产生很大的能量损耗，机油压力大为下降，即产生节流效应，使其难于渗漏而达到阻漏的密封目的。

2 问题提出与分析

某柴油机在台位试验过程中，由于柴油机后封油不完全可靠，频繁出现后油封漏油的质量问题，增加了柴油机维护检修概率，使得工作量及成本增加。通过对问题柴油机检查发现，后油封外壳、密封齿圈上有明显的油迹，其封油效果非常不理想。通过对柴油机后油封结构和封油过程进行分析和查找，可以确定该柴油机后油封漏油关键问题在于后油封结构设计不合理。

该后油封安装结构图如图1所示。安装时，后油封通过曲轴输出端用螺栓压紧在柴油机机体端面上。后油封环形密封齿与曲轴轴颈形成及小间隙，以期利用节流效应达到封油目的。然而该柴油机曲轴输出端需要供润滑油给联轴节强制润滑，机油压力较高，而后油封的回油袋设计偏高，回油腔压力较高，使得较高压力的机油可以冲过后油封的环形密封齿泄漏到后油封外。另外，后油封环形密封齿数仅为2个，使后油封与曲轴组成的截流间隙和膨胀空腔数量偏少，不足以产生足够的节流效应来阻挡机油的泄漏。加之后油封没有设计成有与回油腔相同的通油孔，进入后油封的飞溅机油及润滑轴系的机油无法流进回油腔，便通过环形油槽泄漏到后油封外，从而造成柴油机漏油的质量问题。

图1 原后油封结构示意图

3 结构改进及效果分析

针对原后油封结构设计上存在的问题，作如下改进，见图2。

图2 改进设计的后油封结构示意图

3.1 回油袋的改进

针对后油封回油袋过高导致发生高压漏油的问题，经过验证计算，将回油袋高度在原来的设计尺寸基础上降低8 mm,使后油封回油腔与曲轴箱相通的容积增加，保证高压机油有足够的膨胀空间，使得机油压力降低，有利于机油回流至曲轴箱油底壳，降低了机油往外泄漏的可能性。

3.2 密封环齿的改进

综合考虑曲轴与后油封的配合安装及结构位置，在原后油封结构上多设计一道环形密封齿，使后油封与曲轴形成三道环形密封齿组成的迷宫式油槽，使机油在流经油槽及曲轴与密封齿间隙时产生更多的节流效应，压力大为下降，不易泄漏。

3.3 油孔的设计

针对后油封原设计结构没有通油孔导致进入后油封的机油无法回流的问题，改进的后油封第一道环形油槽下方设计有3个与回油腔的通油孔，通油孔成45°，可以使进入后油封的机油部分通过通油孔流进与油底壳相通的回油膨胀腔，减少了进入后油封环形油槽的机油量。在最后一道环形油槽底部设计有一个与后油封回油腔相通的回油孔。回油孔成45°，其直径略小于通油孔直径。回油孔可以使进入到最后一道环形油槽的极少部分机油通过它流回后油封的回油腔，避免机油往外泄漏。

如图2所示，改进结构的后油封在组装时在最后一道环形油槽安装一道耐高温耐油的矩形密封橡胶圈。矩形橡胶圈安装在环形槽的中心位置，不与环形槽的两面碰擦。如此，可阻挡极少部分冲破密封齿的高压机油，使之通过底下的回油孔流回后油封的回油腔，最终流回到柴油机油底壳，起到后油封的最后封油的保障效果。

4 运用情况及结束语

经过结构优化改进后的后油封分别装在公司0013#至0055#柴油机上进行台架试验。试验后的解体拆检表明，后油封外壳、柴油机输出端均无漏油现象，封油效果十分理想。改进后的后油封在柴油机装机服务过程中，至今为止，极少发生柴油机后油封漏油现象。

实践运用表明，优化改进后的后油封结构可靠，封油性能良好，减少了柴油机漏油质量问题，避免了漏油导致的柴油机拆检、恢复及重复验证，大大节省了人力、物力，降低产品负产值，提高了柴油机的综合质量。

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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来稿日期：2014-01-18

韦莹（1987-），女，助理工程师，研究方向为发动机设计。

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.03.005