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柴油机机油滤清器上盖开裂原因及改进措施


柴油机机油滤清器上盖开裂原因及改进措施
1台某型号柴油机出现严重倒气现象,对此我们进行了排查。在找出故障部位的基础上,分析故障原因,并采取了改进措施。

1.查找故障部位
首先,测量机油加注口倒气时的排气压力为2.54kPa。其次,检查机油油位、冷却液液位正常,查看该机所用机油、柴油滤清器均使用正规厂商产品。再次,检查空气滤清器完好,进气道无漏气现象,且没有灰尘。最后,拆检柴油机机体后发现,Ⅵ缸缸套拉缸,活塞已出现严重粘着磨损,且该缸活塞冷却喷嘴被胶质异物堵塞。
拆解机油滤清器后发现,其滤纸表面有碎屑等颗粒物,由此说明滤芯起到了一定的过滤作用。进一步检查发现,滤纸已经向内塌陷,固定滤纸的铁质上端盖发生变形,上端盖的定位凸缘孔开裂,并与滤纸脱开.

分析认为,机油滤清器开裂后,部分机油没有经过过滤,直接从该裂缝处通过。这部分机油中的杂质进入柴油机润滑系统,将Ⅵ缸活塞冷却喷嘴堵塞,造成Ⅵ缸活塞没有得到冷却而发热,导致活塞和缸筒出现拉缸现象。


2.故障原因分析
我们对机油滤清器滤芯上端盖开裂的原因进行了如下检查与分析。
(1)检查上端盖圆角
我们取5个该型号机油滤清器样品进行解剖,对机油滤芯上端盖弯曲处的过渡圆角进行测量。测量结果表明,该型号机油滤清器上端盖过渡圆角符合图纸要求。
(2)检查化学分成
我们在损坏的机油滤清器上端盖靠近裂纹部位取样,对试样进行除锈、抛光、清洗后,用光谱分析仪进行化学成分分析。检查结果表明,上端盖材质符合国标标准。
(3)硬度检测
我们分别在机油滤清器上端盖靠近裂纹部位和其他部位取样,将样品置于显微硬度计上测试。结果表明,靠近裂纹部位显微硬度平均值为157 HV,其他部位显微硬度平均值为139  HV。裂纹部位的硬度大于其他部位的硬度,说明在折弯时圆弧部位出现了冷作硬化现象。
(4)裂纹显微观察
在开裂机油滤清器上端盖的裂纹扩展区和瞬间断裂区取样,对试样进行抛光、除锈、清污后,置于电子扫描显微镜下观察。结果在裂纹扩展区可见疲劳辉纹特征,瞬间断裂区可见韧窝裂纹特征。疲劳辉纹和韧窝裂纹均显示出疲劳断裂特征。
(5)安装方法分析
机油滤清器上端盖有明显疲劳断裂特征,说明机油滤清器承受交变载荷。该机油滤清器安装在1块厚度为5mm固定支架的悬臂端,我们在柴油机及机油滤清器上分别安装振动探头,测量柴油机
工作时机油滤清器的振动状况。经过测量对比发现,机油滤清器实际振动加速度远大于柴油机的振动加速度,最大处的加速度峰值甚至达到14g。该加速度已经超出了机油滤清器设计的承受能力。
由以上检测可知,机油滤清器上端盖开裂的原因有以下2点:
一是机油滤清器上端盖折弯时圆弧部位出现了冷作硬化现象。由于冷作硬化部位与周围硬度差别过大,造成应力集中。二是机油滤清器安装位置不合理,造成滤芯振动过大,附加应力过大。

3.改进措施
改进措施有2种:一是改进机油滤清器上端盖圆弧部位结构,二是调整机油滤清器安装位置。改进机油滤清器上端盖圆弧部位结构,需改变机油滤清器生产厂家的生产线,故该方法不可取,
能调整机油滤清器安装位置。
我们决定变更机油滤清器固定板的结构形式,即将机油滤清器固定支架的厚度增加到8mm。增加固定支架的厚度后,测试机油滤清器振动加速度小于10g,满足了机油滤清器的安装要求。采取以上改进措施后,机油滤清器上盖再未出现开裂。
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