性能特點(diǎn)和作用說明

管殼和板翅式機(jī)油冷卻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解圖

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，機(jī)油流經(jīng)運(yùn)動(dòng)件的摩擦表面時(shí)吸收了一定的熱量。隨著機(jī)油的往復(fù)循環(huán)，機(jī)油溫度會(huì)逐漸升高，若油溫超過規(guī)定值，機(jī)油的黏度將嚴(yán)重下降并喪失潤(rùn)滑效果，同時(shí)機(jī)油還會(huì)發(fā)生氧化變質(zhì)，所以，柴油機(jī)潤(rùn)滑油路中必須裝配機(jī)油冷卻裝置。

 

機(jī)油冷卻器的作用是用來(lái)冷卻潤(rùn)滑油，使機(jī)油溫度保持在最有利的溫度范圍內(nèi)(80~105℃)，以保證潤(rùn)滑油具有正常的潤(rùn)滑作用。潤(rùn)滑油在柴油機(jī)高溫區(qū)工作時(shí)，吸收了大量的熱量，同時(shí)潤(rùn)滑油又作為冷卻介質(zhì)用來(lái)冷卻活塞，因此使?jié)櫥蜏囟壬撸瑵?rùn)滑油粘度下降，還容易氧化變質(zhì)，因此必須及時(shí)降低潤(rùn)滑油的溫度，以保證柴油機(jī)的正常工作。

 

一、管殼式機(jī)油冷卻器

 

1、水冷式機(jī)油冷卻器

 

水冷式機(jī)油冷卻器為圓筒形，內(nèi)部有黃鋼管、散熱片和隔片組成的芯子。水在芯子的管內(nèi)流動(dòng)；油在芯子與外殼的夾層流動(dòng)，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)機(jī)型和功率的不同，配用不同規(guī)格的水冷式機(jī)油冷卻器，用戶在購(gòu)買配件時(shí)應(yīng)注意與使用機(jī)型相配。

機(jī)油冷卻器應(yīng)定期清洗，在重裝時(shí)，應(yīng)使封油圈保持平整和位置正確。老化或發(fā)粘了的封油圈應(yīng)換新，否則會(huì)造成油水混合，導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組故障。保養(yǎng)時(shí)還要檢查冷卻器芯子是否脫焊、爛穿，必要時(shí)可進(jìn)行焊補(bǔ)或把個(gè)別管子兩端孔口悶死再繼續(xù)使用。如冷卻銅管損壞較多，則應(yīng)更換整個(gè)芯子。在寒冷地區(qū)或冬季使用柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，應(yīng)注意停車后及時(shí)放掉其中的冷卻水或采用防凍冷卻液，以防止冷卻器凍裂。

 

水冷式機(jī)油冷卻器結(jié)構(gòu)圖

水冷式機(jī)油冷卻器模型圖

 

 

 

2、風(fēng)冷式機(jī)油散熱器

 

風(fēng)冷式機(jī)油散熱器采用銅制的管片式結(jié)構(gòu)，它限于帶風(fēng)扇冷卻的柴油發(fā)電機(jī)組上，安裝在冷卻水的水散熱器后面。柴油發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，機(jī)油流經(jīng)銅管將熱量傳給管壁和散熱片，最后借風(fēng)扇鼓風(fēng)將熱量帶走。用于4、6缸直列型柴油發(fā)電機(jī)組的風(fēng)冷式機(jī)油散熱器，有兩種規(guī)格。

 

 

柴油機(jī)型號(hào)	4B系列	6B/6C系列
型式	管片式	管片式
總散熱面積（㎡）	5.51	7.78
機(jī)油容量（L）	1.41	1.82

 

風(fēng)冷式機(jī)油冷卻器模型正視圖

風(fēng)冷式機(jī)油冷卻器模型俯視圖

 

二、板翅式機(jī)油冷卻器

 

1、板翅式機(jī)油冷卻器的結(jié)構(gòu)

 

板翅式機(jī)油冷卻器他是由上下板片及中間翅片的單元,并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小,由若干層單元體釬焊而成的板翅式機(jī)油冷卻器總成部件,以滿足所需散熱量的需求。根據(jù)翅片在單元體內(nèi)放置位置和方向，又把翅片分為直流（Z式）和橫流(H式)兩種結(jié)構(gòu)型式。板翅式機(jī)油冷卻器單元體內(nèi)的翅片是該種機(jī)油冷卻器的主要結(jié)構(gòu)特征，也是決定這種機(jī)油冷卻器熱性能的關(guān)鍵，翅片是沖有類似百葉窗口的凸凹形結(jié)構(gòu)，這不僅增加了油側(cè)傳熱面積，也增強(qiáng)了機(jī)油流動(dòng)時(shí)擾動(dòng)，從而提高了散熱效果。

（1）機(jī)冷器“Z”式和“H”式結(jié)構(gòu)的選擇

翅片在單元體內(nèi)有兩種基本放置位置。一是按直流方向放置的“Z”式，一是按橫流方向放置的“H”式。通過試驗(yàn)表明，同一型號(hào)的機(jī)冷器在相同工況下，“H”式的傳熱效率要比“Z”式高25％一30％，但油側(cè)壓差也較“Z”式大30％一40％。因此，究竟選哪種結(jié)構(gòu)為好，要根據(jù)柴油機(jī)的匹配需要而定。一般原則是：尺寸較長(zhǎng)的機(jī)冷器采用直流型(Z)為宜，這樣一方面可保證其傳熱效果，又不至于使阻力很大。尺寸短的機(jī)冷器一般選用橫流結(jié)構(gòu)(H)為好，這樣雖然阻力大一些，但由于機(jī)冷器尺寸較短，阻力增加的也不太大，散熱效果卻明顯地提高。尺寸長(zhǎng)的機(jī)冷器由于芯片較長(zhǎng)，易產(chǎn)生彎曲變形，使芯片間距離不勻，影響水的流動(dòng)，故在長(zhǎng)尺寸機(jī)冷器設(shè)計(jì)中，上、下板片表面上常沖有若干個(gè)小凸起，這樣就可保證芯片同等距，又增加了板片剛度，保證了水的擾流程度，和冷卻器芯子的工作可靠。

（2）板翅式機(jī)油冷卻器材料的選用

目前制造機(jī)冷器所使用的材料一般為兩種。一種是板片及翅片均用B19鎳白銅，一種是板片和翅片使用不銹鋼。此外，尚有使用H68黃銅來(lái)做板片和翅片材料的，雖然此種材料傳熱性能均比上二種材料為高，但由于采用價(jià)格昴貴的銀焊料焊接，其強(qiáng)度和耐腐蝕程度又低，所以用的較少。目前用鋁材做板片和翅片材料的設(shè)想正在形成，并著手研制。這樣，價(jià)格會(huì)大幅度減少。只是耐腐蝕的壽命問題有待解決。從經(jīng)濟(jì)、焊接及實(shí)用上綜合考慮以采用BI9鎳白銅(銅鎳合金)為最多，次之為不銹鋼。采用鎳白銅的理由是該種材料導(dǎo)熱性能較好，釬焊比較容易，可省去價(jià)格昂貴的銀焊料而采用銅基合金焊料(T2紫銅)焊接。而不銹鋼的傳熱性能不及鎳白銅，且釬焊較困難，但由于其強(qiáng)度高、耐脯蝕，這正是板翅式機(jī)冷器所要求的，所以目前采用這種材料的也不少。

（3）板翅式機(jī)油冷卻器的缺點(diǎn)

由于是不可拆卸的整體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部又有縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀翅片，所以使用時(shí)很容易堵塞。且不易清洗，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所用機(jī)油及潤(rùn)滑系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)要求較高。

 

板翅式機(jī)油冷卻器模型圖

 

 

2、康明斯板翅式機(jī)油冷卻器的特點(diǎn)

 

B、C系列柴油機(jī)的機(jī)油冷卻器蓋和機(jī)油濾清器座是連在一起的一個(gè)鑄件。潤(rùn)滑油壓力調(diào)節(jié)閥和濾清器旁通閥都安裝在鑄件里面，機(jī)油冷卻器為板翹式，各芯片之間、芯片與底板之間的墊片焊在一起。機(jī)油冷卻器為內(nèi)藏式，安裝在缸體水套內(nèi)，散熱片浸泡在氣缸體水腔中，高溫潤(rùn)滑油從進(jìn)油孔流入機(jī)油冷卻器，各散熱片將熱量傳遞給冷卻液，從而降低潤(rùn)滑油溫度，以防止由于潤(rùn)滑油溫度過高、潤(rùn)滑不良造成柴油機(jī)各部件的損壞。

 

實(shí)際工作中，柴油機(jī)的潤(rùn)滑油壓力隨著工作環(huán)境、條件等情況不斷發(fā)生變化，機(jī)油壓力調(diào)節(jié)閥在柴油機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，可以減小潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑油壓力，而當(dāng)潤(rùn)滑油溫度升高后，可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的潤(rùn)滑油壓力。潤(rùn)滑油壓力調(diào)節(jié)閥(調(diào)壓閥、回油閥)由彈簧、柱塞(鋼珠)及閥座等組成。當(dāng)機(jī)油壓力小于壓力調(diào)節(jié)閥的開啟壓力時(shí)，調(diào)壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)。而當(dāng)潤(rùn)滑油壓力大于壓力調(diào)壓閥的開啟壓力時(shí)，調(diào)壓閥打開，部分潤(rùn)滑油直接回到油底殼，壓力越大，閥門開度越大，從而保持潤(rùn)滑油壓力在正常范圍內(nèi)。

 

康明斯C系列柴油機(jī)在機(jī)油冷卻器蓋的頂部裝有一個(gè)機(jī)油節(jié)溫器，當(dāng)潤(rùn)滑油溫度在100～115℃時(shí)，該節(jié)溫器調(diào)節(jié)通過機(jī)油冷卻器的潤(rùn)滑油流量；如果潤(rùn)滑油溫度低，節(jié)溫器打開，允許一部分潤(rùn)滑油直接流向?yàn)V清器。當(dāng)潤(rùn)滑油溫度升高至115℃時(shí)，節(jié)溫器讓潤(rùn)滑油全部通過機(jī)油冷卻器。該節(jié)溫器也裝有一個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)機(jī)油冷卻器發(fā)生堵塞時(shí)，該裝置起到旁通閥的作用，可以使?jié)櫥屠@過冷卻器。康明斯C系列柴油機(jī)的機(jī)油冷卻器調(diào)壓閥和節(jié)溫器的安裝位置。康明斯K系列柴油機(jī)機(jī)油冷卻器也采用板翅式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置于缸體側(cè)面水腔中，結(jié)構(gòu)緊湊，不易破損。但N系列柴油機(jī)機(jī)油冷卻器采用管束式，置于柴油機(jī)排氣管側(cè)，由冷卻器芯、殼體、前蓋、后蓋、O形密封圈等構(gòu)成。

 

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