增压器油封结构的改进的研究.pdfVIP

结构、强度与设计13 增压器油封结构的改进研究 铁道部科学研究院机车车辆研究所周虹伟 朱勇更刘德敏 l前言 油问题一直未得到圆满解决，使机车在实际运用中，因增压器油封漏油而造成的增压器转子积 碳固死的故障，成为制约机车可靠陛的惯性质量故障。 由于机车柴油机用涡轮增Ⅱ：器结构和使用上的特殊性，一方面要保证转子高速旋转下轴 承的良好润滑，另一方面叉要在有％l的空间内实施有效的密封，油封结构设计难度相对较大。 益的改进，使增压器的性憨与可靠性得到了显著的提高，但增压器油封漏油故障仍未能得到根 本的解决。引进生产的vTC254增压器也存在不同程度的漏油故障。本文针对这一长期制约 增压器可靠性提高的惯性质量故障，开展了大量专向试验研究，并取得了一定研究成果。 2增压器油封结构的改进 2．1机车柴油机用涡轮增压器典型油封结构厦存在的问题 目前机车柴油机用涡轮增压器主要有ZN 45GP80系列等几种型号。尽管各型增压器油封结构不尽相同，但其油封主要作用形式大体上 可以分成接触式和非接触式两大类。 2．1．1接触式油封 除45GP80系列增压器外，其它几种型号的增压器均采用接触式油封结构，相应的密封件 圈式油封能较好地起到密封作用，但其结构和安装精度要求较高，涨圈的质量在很大程度上决 定了油封的密封效果和可靠陛。碳精圈式油封由于其结构强度较低，长期使用时可靠性和耐久 性较整。目前，接触式油封结构多趋向于使用强度高、耐磨性好的铸铁涨圈密封件。 2．1．2非接触式油封 45GP80系列增压器使用的是回油螺纹加甩油盘的非接触式油封结构。由于其静态工作 间隙的影响，增压器在低转速和变-EiE,下的密封效果不够理想，且随增Bi器使用时间的延长， 漏油故障率明显增加。该结构形式的油封在45GP80系列增压器上使用的结果证明，需要更新 结构设计。 2．2 ZN3IOLC系列增压器油封结构的改进疗案 式针对原45GP80系列增压器油封漏油严重的缺陷而改造成涨圈式油封结构。该种油封较 45GP80系列增压器的油封的密封效果有了明显的改进，在一定程度上级解了增压器油封漏 油的故障现象。但髓着机车架惨公里的延长纠及涨圈质量和油封装配质量的离散性，油封漏油 现象再次显得突出起来。为此，本文针对现用油封结构进行了专项研究，总结了造成油封结构 漏油故障的各方面原因，并在实验台上比较了各种不同油封结构(回油螺纹结构和涨圈式结构 ，一70～ 及其相应的组合)的工作特性和封油状况，以及涨圈油封结构中涨图槽间隙、位置、数量和加工 精度等结构参数对油封工作状态的影响，提出了新的油封结构改进方案，即涡轮与压气机端均 采用涨圈加回油螺纹的组合油封结构。此外合理设计回油}L，并相应加大回油腔等。改造后的 油封，不但继承了原油封的设计优点，而且增加了油封的可靠性。新油封自装车投入运用以来， 尚未发现有漏油现象产生。 3油封结构改进试验研究结果 3．1试验方案设计及主要检测参数 为了全面分析和掌握不同油封结掏的实际密封效果及其对进，回油状态的影响，在增压器 试验台和油封试验台上比较了多种不同油封结构及它们之间组台的作用效果．并测试出对应 方案的油腔压力。 3．2主要试验结果及分析 3．2．1 两种不同油封结构的对比试验结果分析 涨圈式油封与回油螺纹油封在增压器试验台上的试验结果表明，不同油封结构，其压气机 和涡轮回油腔内的压力不耐．如图1、2所示。显然，涨圈式油封结构的回油腔内的压力要低于 回油螺纹的油封结构，因此，涨圈式油封结构的密封效果要优于回油螺纹的密封效果。 r巾’ ／ {i!199： …{黼；1 2／ 乏彦‘～一一· 一}7(rp皿 。扩—写日—徊孑1弱r强赢r赢 图】压气机回油腔压力 图2满轮回浦腔压力 曲线l：反螺纹油封； 曲线l：反螺纹油封； 曲线2：涨圈油封； 曲线2：涨罔油封； 3．2．2组合油封结构的筛选结果 油封试验筛选研究的结果表明，涨圈式油封与回油螺纹结构的组合，具有较好的动静态封 油作用。表1为涨圈与同油螺纹的4种组合方案在增压器试验台上所得的试验结果。显然，涡 轮与压气机两端