Как устранить проблему низкого давления масла в дизельных двигателях?

Как восстановить нормальное давление масла в дизельном двигателе?

Аннотация: Система смазки является одним из двух основных механизмов и одной из пяти основных систем дизельного двигателя и необходима для поддержания его нормальной работы. Основная задача системы смазки — образование сплошной масляной пленки определенной толщины между различными парами трения дизельного двигателя для предотвращения или уменьшения износа компонентов, а также выполнение таких функций, как охлаждение, защита от коррозии и очистка. В данной работе успешно решена проблема низкого давления масла посредством анализа, усовершенствования и сравнительных испытаний.

I. Анализ причин

Для определенной модели работающий дизельный двигатель При номинальной скорости вращения 1500 об/мин и температуре масла около 100°C давление масла не должно быть ниже 0,35 МПа. Некоторые пользователи требуют, чтобы оно поддерживалось выше 0,4 МПа. В настоящее время давление масла для некоторых двигателей этой модели составляет приблизительно 0,35–0,37 МПа. Давление масла обычно падает до 0,30–0,35 МПа из-за неисправностей, что больше не соответствует требованиям пользователя.
Проблема низкого давления масла в главном масляном канале дизельного двигателя может быть проанализирована с двух точек зрения: уменьшение оттока (дроссель) и увеличение подачи (открытие источника). Дроссель подразумевает уменьшение ненужной утечки масла из каналов; открытие источника подразумевает увеличение подачи масла в каналы.

1. Проблемы с регулированием скорости
(1) Чрезмерный зазор в фрикционных парах
На этапе проектирования зазоры для каждой пары трения задаются в определенных пределах. Когда зазор пары трения относительно мал и стремится к нижнему пределу, утечка масла минимальна, что способствует повышению давления. Когда зазор стремится к верхнему пределу, утечка масла увеличивается, что негативно сказывается на повышении давления и может привести к снижению давления масла.

(2) Увеличенное отверстие сопла охлаждения поршня
Функция форсунки охлаждения поршня заключается в распылении масла под высоким давлением из основного масляного канала в отверстие для охлаждающего масла поршня с целью отвода тепла и охлаждения поршня. При увеличении диаметра отверстия форсунки охлаждения поршня неизбежно возрастает утечка масла, что приводит к снижению его давления. Теоретический диаметр отверстия составляет φ2 мм, тогда как измерения на реальных деталях показывают φ2,3 ± 0,05 мм. Расчеты показывают увеличение площади отверстия более чем на 25%. Анализ с использованием ANSYS для этих двух условий дал следующие результаты:
① Расчетные условия (внутренний диаметр трубки 4 мм, внутренний диаметр отверстия 2 мм, длина прямого участка 3 мм, имитируемое давление масла 0,4 МПа).
② Фактические условия работы охлаждающей форсунки (внутренний диаметр трубки 3,5 мм, внутренний диаметр отверстия 2,3 мм, длина прямого участка 3 мм, имитируемое давление масла 0,4 МПа), максимальная скорость поршня 13,5 м/с.
Анализ показывает, что увеличение внутреннего диаметра отверстия на 0,3 мм приводит к увеличению утечки масла на 42,11%, что существенно влияет на давление масла.

2. Открытие исходных проблем
(1) Недостаточная подача масла насосом
Функция масляного насоса заключается в подаче масла под определенным давлением и в определенном объеме на смазываемые поверхности. Поэтому при выборе масляного насоса крайне важно точно рассчитать потребность в масле. Кроме того, необходимо учитывать такие факторы, как изменение вязкости масла из-за повышения температуры и перегрузки двигателя (110% от номинальной нагрузки). Таким образом, при выборе масляного насоса необходимо обеспечить достаточный запас прочности.
Важно отметить, что в данной модели дизельного двигателя используется шестеренчатый масляный насос. На начальном этапе производства также наблюдалось низкое давление масла. Впоследствии эта проблема была значительно решена за счет увеличения запаса масляного насоса и повышения частоты вращения двигателя.
(2) Чрезмерное сопротивление предварительного насоса
Сопротивление перед откачкой в основном вызвано фильтрующей сеткой и всасывающим трубопроводом. Из-за малой площади поперечного сечения трубопровода и фильтрующей сетки поток масла во время всасывания ограничивается, что снижает общий объем подаваемого в систему масла и приводит к низкому давлению масла. Увеличение диаметра всасывающего трубопровода и площади поперечного сечения фильтрующей сетки может эффективно снизить сопротивление перед откачкой.

3. Другие факторы
Многие факторы могут вызывать низкое давление масла в дизельных двигателях Помимо упомянутых выше причин, существуют и менее распространенные, такие как песчаные ямы в блоке двигателя, засоренные масляные фильтры и заклинившие предохранительные клапаны давления масла. Их можно выявить и устранить только путем пошагового анализа и исключения в ходе осмотра.

II. Меры по улучшению и проверка эффективности

После выявления факторов, вызывающих низкое давление масла в дизельном двигателе, мы предприняли следующие работы:
(1) Уменьшен фактический зазор между основными парами трения.
(2) Уменьшен диаметр отверстия охлаждающей форсунки поршня.
(3) Увеличен диаметр всасывающей трубы.
(4) Увеличена площадь поперечного сечения всасывающего экрана.
Впоследствии мы провели сравнительные испытания двух дизельных двигателей для подтверждения улучшений. Усовершенствованные дизельные двигатели поддерживали давление масла выше 0,45 МПа, что значительно выше уровня до усовершенствования, составлявшего 0,35 МПа.