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機油濾清器的設計要求、種類和維護方法

發布時間：2024-01-09 16:44:06 ▏閱讀：次

新聞主題	機油濾清器的設計要求、種類和維護方法

摘要：柴油發電機的機油在相互摩擦的零件表面之間經過時，必不可少地會帶走部分因摩擦而脫落的金屬顆粒，還可能夾雜有大氣中的灰塵以及其他污染物。這些雜質如保留在機油中，不僅會使柴油發電機運動零件的磨損加速，甚至會堵塞油管。所以機油在使用過程中應進行過濾。目前，柴油發電機上都裝有機油濾清器。其功用是除去機油中的金屬磨屑及金屬雜質，防止它們進入零件的摩擦表面而使零件出現磨損加劇和防止潤滑油路堵塞引起燒瓦等事故。

一、對機油濾清器的設計要求

由于機油中含有一些灰塵、金屬顆粒、碳沉淀物和煤煙顆粒等雜質，為了降低機油中的雜質進入發動機而對發動機造成損壞，因此，發動機的機油入口上都會設置機油濾清器，以對機油中的雜質進行過濾。

1、旋裝式機油濾清器的要求

高強化柴油機機油泵輸出的潤滑機油壓力一般都較高，以確保克服潤滑系統各元件阻力供油至摩擦表面，建立起壓力油膜，隨著柴油機強化程度及歐Ⅲ機型爆發壓力日益升高，各軸承承載要求也日漸提高，甚至部分軸瓦最小油膜厚度在1μm左右，這些對油壓和機油濾清器的可靠性能同樣提出很高要求。另外機油濾清器通常直接接在機油泵后，高油壓對機油濾清器可靠性帶來直接影響。如果出現的機油濾清器破裂故障，直接造成漏油嚴重，導致軸瓦拉瓦、咬死等重大故障。柴油機振動、系統高油壓、濾清器處油壓波動大、濾清器卷邊和外殼材料缺陷都是造成破裂的原因。

因此對旋轉式濾清器結構（外觀矢量圖如圖1所示）強度設計、避振設計、承壓能力、材料性能、工藝控制等影響可靠性的關鍵之處必須提高要求，嚴加控制。這也要求供應商增強模塊式設計、分析計算和功能試驗能力，能及時結合柴油機開發同步進行改進。提高排放標準后，燃燒爆壓大幅度增加，潤滑部件磨損加劇，對濾紙的過濾精度和過濾可靠性同樣必須提高。合理配置濾紙材料，優化體積、流量、油阻和精度等指標平衡問題，保證性能基礎上，避免給機油泵帶來的過大背壓，造成功率和油耗的損失。　

2、離心式機油濾清器的要求

離心式機油濾清器是利用具有一定壓力的機油從轉子上的切向噴嘴噴出，推動轉子高速旋轉，將機油中的雜質通過離心力分離的機械裝置，結構如圖2所示。其優點是分離油底殼機油中的顆粒物，減緩機油老化速率，提升換油周期。

近幾年，歐Ⅲ柴油機開發過程中，為降低NO和顆粒物排放，普遍采用了的一種有效措施是大幅延遲噴油噴射時間，在歐Ⅳ時采用的廢氣再循環(EGR)，高爆發壓力采用鋼活塞等技術，這些新技術同時就帶來潤滑油的煙炱水平過高的負面問題。柴油發電機油中的煙炱碳黑和極細小顆粒增加到一定水平，如果不能很好地被分散，超出濃度界限，一直接造成關鍵潤滑部件的磨損，此外造成容易造成機油粘度，增加形成油泥、活塞閥系的高溫沉積物，導致機油過早失效、過濾器阻塞、供油不足、油膜破壞而造成磨損，直接影響到柴油發電機正常工作和壽命。　

一方面通過優化燃燒、優選機油可以得到降低，但可能犧牲了油耗和使用成本，另一方面通過旁通式的高精度細濾、高效率的離心式轉子過濾可以明顯地積聚和過濾碳黑。　

對離心式轉子濾清器來說，其高效率的濾清性能必須保證轉子具備高工作轉速7000r/min以上；轉子濾在出廠測試臺位上的性能并不一定在柴油機實際運行中一致，受到柴油機結構布置、油壓、通流面積、機油狀況、曲軸箱壓力等諸多因素影響。轉子濾廠商應與柴油機同步進行開發—進行實際柴油機運轉時的性能測量、耐久試驗件濾清效果分析及使用壽命測定。　同樣轉子濾的使用可靠性要求也值得關注，如密封性、反螺紋旋向時軸強度、轉子強度等。

3、限壓閥和旁通閥的要求

限壓閥和旁通閥裝在機油濾清器底座上其內部構造。限壓閥由調整螺打、限壓彈簧和閥門組成。其作用是保證機油壓力符合規定要求，防止因機油壓力過高而破壞柴油發電機零件的正常潤滑和損壞機油管接頭等。一般情況下，機油壓力過高或過低均可通過調節限壓閥來達到規定要求。旁通閥由鋼球、彈簧和鎖緊螺母組成。其作用是當機油粗濾器阻塞時，機油不經過機油粗濾器而直接從旁通閥的流到主油道中，保證柴油發電機的正常運轉。

旋轉式機油濾清器外觀矢量圖.png

圖1 旋轉式機油濾清器外觀矢量圖

離心式機油濾清器外觀結構圖.png

圖2 離心式機油濾清器外觀結構圖

二、機油濾清器的種類

機油濾清器的工作原理是通過過濾器中的過濾介質對機油中的雜質和污垢進行過濾，使得機油中的有害物質得以清除，保證柴油發電機的正常運轉。機油濾清器的過濾介質一般采用纖維材料、納米材料、陶瓷材料等，其過濾效果和使用壽命都有所不同。機油濾清器的種類主要分為三類：機械式濾芯、紙質濾芯和合成纖維濾芯。

1、機械式濾芯

機械式濾芯是最早出現的一種機油濾清器，其主要原理是通過濾網將機油中的雜質過濾掉。這種濾芯的過濾效果較差，只能過濾掉直徑較大的顆粒，而對于微小顆粒的過濾效果不佳。同時，機械式濾芯的使用壽命較短，需要經常更換。

2、紙質濾芯

紙質濾芯是目前應用最廣泛的一種機油濾清器，其過濾介質采用多層紙質濾紙，可以過濾掉直徑在20微米以上的顆粒，過濾效果較好。同時，紙質濾芯的使用壽命較長，一般可以使用250小時以上，但需要注意的是，紙質濾芯不適用于高溫高壓環境下的使用。

由于機油濾清器其濾筒都是由濾紙折疊成統一高度的鋸齒褶皺后再卷繞而成，在使用中，當濾筒外側油壓過大時，極易會造成相鄰的鋸齒貼合在一起，造成濾筒的過濾面積大幅降低，機油供應量驟降。因此，在設計時應盡量避免該缺陷，制作工藝如圖3所示。

3、合成纖維濾芯

合成纖維濾芯是一種新型的機油濾清器，其過濾介質采用合成纖維材料，可以過濾掉直徑在5微米以上的顆粒，過濾效果更加出色。同時，合成纖維濾芯的使用壽命也更長，可以使用300小時以上。纖維濾清器制作工藝如圖4所示。

此外，機油濾清器的內部構造按濾清方式可分為過濾式和離心式兩類。過濾式濾清器按其結構又分為線繞式、紙質式和刮片式等；機油細濾器一般采用的是離心式結構。線繞式機油濾清器是由兩層細銅絲繞成的過濾網。主要是利用機油穿過銅絲之間的縫隙，將機油中金屬顆粒和其他雜質濾除。這種濾清器能將混在機油中大于0.04~0.09 mm的雜質阻隔在過濾網外面。這種濾清器不易損壞，但柴油發電機運轉250h左右時，必須要將濾芯拆下放入柴油中進行清洗，然后用壓縮空氣吹干后，再按技術要求裝配到殼體內。

機油濾清器濾紙制作工藝.png