柴油濾清器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、第 1 章 引言1.1 柴油濾清器設(shè)計(jì)的目的柴油濾清器位于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給系統(tǒng)，將燃油中的水分和氧化鐵、粉塵等 固體雜質(zhì)濾除，向發(fā)動(dòng)機(jī)提供無(wú)水、無(wú)雜質(zhì)的清潔燃油，保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng) 中噴射閥、冷啟動(dòng)閥等精密零部件，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽 命。1.2 柴油濾清器原理和清洗原理原理：柴油濾清器簡(jiǎn)稱(chēng)柴濾。主要功能是濾除柴油中的雜質(zhì)。如果柴油濾清器過(guò)臟 或堵塞，主要表現(xiàn)為：加油門(mén)時(shí)，動(dòng)力起來(lái)較慢，或起不來(lái)，汽車(chē)啟動(dòng)困難， 有時(shí)候要打火 25 次才能打著。目前多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)上裝的都是一次性不可拆洗式 的紙質(zhì)濾芯柴油濾清器， 更換周期一般為 10000 公里，如果你加的柴油雜質(zhì)少， 150002

2、0000公里更換一個(gè)也問(wèn)題不大。濾清器有進(jìn)出油口箭頭標(biāo)記，更換時(shí) 切勿裝反。清洗原理：柴油濾清器的作用是將柴油中的水分和雜質(zhì)濾除。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃油在油 泵的作用下，經(jīng)過(guò)進(jìn)油管進(jìn)入濾清器的沉淀杯中。由于此時(shí)容積變大，流速變 小，比油重的水及雜質(zhì)顆粒便沉淀于杯的底部，輕的雜質(zhì)隨燃油流向?yàn)V芯，而 清潔的燃油從濾芯的微孔滲人濾芯的內(nèi)部，然后經(jīng)油管流出。1.3 本次柴油濾清器的組成設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)定義組成：污油進(jìn)口、污油出口、濾清端蓋、濾紙濾芯、支撐管、金屬外殼術(shù)語(yǔ)定義：1、容塵量 G g 在規(guī)定試驗(yàn)條件下 , 當(dāng)濾清器的壓差達(dá)到規(guī)定值時(shí)濾除的雜質(zhì) 總量2、過(guò)濾精度一（1 m濾清器阻留某一尺寸粒子的能力3、原

3、始濾清效率n %裝有新濾芯的濾清器在規(guī)定條件下濾除試驗(yàn)雜質(zhì)的能力它用被濾除的雜質(zhì)量與加入雜質(zhì)總量的相對(duì)百分?jǐn)?shù)表示4、清潔度W mg在規(guī)定條件下從濾清器清潔側(cè)沖洗出的雜質(zhì)量5、原始阻力 P kPa裝有新濾芯的濾清器，在額定流量時(shí)，濾清器進(jìn)出口之 間的壓力差6 、額定流量 Q L /h 油液通過(guò)濾清器的標(biāo)定工作體積流量1.4 本次柴油濾清器設(shè)計(jì)要求和目標(biāo)要求：制定出柴油濾清器的結(jié)構(gòu)方案， 確定柴油濾清器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)和濾紙。 利 用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪制裝配圖，布置圖和零件圖。目標(biāo)：1：具有良好的密封性2：具有良好的耐振動(dòng)性3：具有良好的耐冷熱性4：具有良好的耐腐蝕性總成密封性 :將濾清器出油口封閉

4、,進(jìn)油口連接在試驗(yàn)裝置上試驗(yàn)。以油為介質(zhì)，壓力不低于lOOKPa保壓1min，不允許滲漏。以空氣為介質(zhì)，壓力不低于100KPa，將濾清器置于水中，保壓1mi n,不允許有氣泡產(chǎn)生。總成原始阻力：原始阻力厶PkPa< 10.00< 7.00< 4.50< 1.50原始阻力（濾清器進(jìn)出油口壓力差）原始阻力厶PkPa> 2.03.3> 0.82.0 >0.30.8 < 0.3新濾清器或新濾芯的濾清器在額定流量下堵塞壽命 tmin30額定體積流量 QL/min： 新濾清器或新濾芯的濾清器在額定流量下， 符合下表中要求 總成原始濾清效率及堵塞壽命 在固體粒

5、子度為 180 目和 240 目時(shí)， 的原始濾清效率（按質(zhì)量計(jì)）及實(shí)驗(yàn)室壽命 如下表 原始濾清效率n %> 90總成耐振動(dòng)性能模擬實(shí)車(chē)安裝方式以加速度98m/s2，振幅為士 3.5mm，上下振動(dòng)1h后，濾清器 必須符合上述的密封性能、原始阻力、原始濾清效率的限值。總成外表面質(zhì)量新濾清器或新濾芯的濾清器放置在鹽霧試驗(yàn)箱中 96h 后取出，表面鍍、涂層無(wú) 起泡、脫皮，單邊腐蝕不大于 2mm。總成耐冷熱試驗(yàn)：將濾清器置于溫度為80 C的恒溫箱中1h，然后將濾清器置于低溫裝置中降溫， 在-40 C時(shí)恒溫1h。試驗(yàn)結(jié)束后，濾清器必須符合上述的密封性能、 原始阻力、 原始濾清效率的限值。第 2 章

6、柴油濾清器的材料的選擇及計(jì)算2.1 濾材選擇考慮的因素：過(guò)濾精度原始濾清效果（柴油濾清器 >90%）額定流量的原始阻力不大于 9.8kPa濾芯的阻塞壽命2.2 濾紙性能：容量 120克/平方米最大孔徑 50 微米平均孔徑 40 微米透氣度 90格林挺度 2700 毫克耐破度 180kpa樹(shù)脂含量 18%2.3 濾材的選定選定 0405型濾紙作為柴油濾清器的濾材2.4 濾紙濾芯參數(shù) ：濾紙濾芯參數(shù)為4cm*6cm濾紙折寬為 1.2cm高度為 6.3cm折數(shù)為42。帶入公式 A=n- 2b H中即 A=42X 2X 1.2 x6.3=635.04 cm22.5外殼選用：選用鋁質(zhì)制金屬外殼，表

7、面光滑處理后，表面鍍膜。內(nèi)部支撐管處小孔出帶有金屬絲網(wǎng)。端蓋采用鉚合式端蓋。其厚度均為1mm2.6雙組分聚氨酯膠粘劑粘接工藝采用粘接技術(shù)是連接材料的新工藝。聚丙烯表面活性比較差，粘接強(qiáng)度較低，無(wú)法滿(mǎn)足使用要求。選用過(guò)硫酸銨對(duì)聚丙烯表面進(jìn)行處理，提高了聚氨酯膠對(duì)聚 丙烯材料的粘接強(qiáng)度，保證了柴油濾清器濾芯的可靠性。聚丙烯塑料外殼表面處 理，將聚丙烯塑料上、下外殼放入6080C處理液m（水）：m（過(guò)硫酸銨）=100 : 8 中浸泡1520 min,取出后用干凈自來(lái)水沖洗干凈、烘干。采用該粘接工藝使該 柴油濾清器具有較好的密封性。2.7柴油濾清器進(jìn)出管口安裝的確定濾清器的進(jìn)出口管接頭，其安裝油管的連

8、接采用軟 管接頭，查表得：軟管內(nèi)徑 D=10mm S/ =11.5mm d1=10mm,d2=8mm,L=32mm,h=10mir螺紋為 5mn進(jìn)行 嚙合端蓋。軟管可擠動(dòng)鏈接。2.8燃油濾清器濾芯的設(shè)計(jì)計(jì)算濾芯有多孔陶瓷和紙質(zhì)的兩種。紙質(zhì)濾芯由經(jīng)樹(shù)脂 處理過(guò)的微孔濾紙制成，濾清效率高，成本低廉，更在柴油濾清器內(nèi)部，折疊的濾紙和塑料或金屬濾器的兩端連接，污油進(jìn)入 后，由濾清器外壁經(jīng)過(guò)層層濾紙過(guò)濾后到達(dá)中心，潔凈的燃油流出 計(jì)算公式：Q=AFQ額定體積流量，L/mi nA 0.00027 ，(min*cm2)F濾芯有效過(guò)濾面積，cm2A=Q/kA過(guò)濾面積，cm2Q額定體積流量，L/mi nk流量常

9、數(shù)，m3/h.cm2通常取0.03A=n*2b*H=(D-d)HA=(3.14d/t)*(D-d)H=KDd-Kd2dA/dd=KD-2kd當(dāng) D=2d時(shí)，A=Amax盡可能取 d/D>0.5取 d=40mm,D=60mm代入過(guò)濾面積 A=4.0cm2濾紙濾芯參數(shù) ：濾紙濾芯參數(shù)為4cm*6cm濾紙折寬為 1.2cm高度為 6.3cm折數(shù)為 24。設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖第 3 章 柴油濾清器試驗(yàn)3.1 氣泡試驗(yàn) 為了抽驗(yàn)上海黃浦汽車(chē)配件廠提供的一批 0304 型汽油濾芯是否有漏膠、破裂等 缺陷，進(jìn)行了氣泡試驗(yàn)。試驗(yàn)在氣泡試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行(見(jiàn)圖) 。將被試濾芯裝在夾 持濾芯的裝置上，放在裝有汽油的油池

10、 4 內(nèi)，其時(shí)濾芯上表面最高處距油面 15mm。 管路中通入壓縮空氣，打開(kāi)開(kāi)關(guān) 1，慢慢打開(kāi)調(diào)壓閥 2，觀察濾芯是否有大的氣 泡逸出，并觀察全面冒泡時(shí) U 型壓力計(jì)的壓差值。試驗(yàn)結(jié)果表明，濾芯全面均 勻冒泡的壓力都穩(wěn)定在90 一 100mn水柱范圍，其質(zhì)量較好。3.2 液力特性試驗(yàn) 經(jīng)氣泡試驗(yàn)合格的紙濾芯裝在 282型柴油濾清器內(nèi)，在柴油濾清器試驗(yàn)臺(tái) (見(jiàn)圖) 上進(jìn)行液力特性試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，將閥門(mén) 6 全開(kāi)，啟動(dòng)汽油泵，逐漸關(guān)閉閥門(mén) 6 使濾清器最后達(dá)到一定的壓差，此時(shí)記錄通過(guò)濾清器的汽油量G(g)和其所需的時(shí)間 t(s) 。再調(diào)整到其他壓差下記錄同樣數(shù)據(jù)，則可測(cè)出各壓差下的流量G:(kg/h)

11、 。 Gt=3.6G/t圖7 汽油濾淸器試驗(yàn)臺(tái)示意圖型壓力計(jì)2.汽油泵5.汽汕濾淸器6.流量凋節(jié)閥7.托盤(pán)天平8.油杯9*油箱由此，可繪制出濾清器的液力特性曲線。3.3原始濾清效率試驗(yàn)為測(cè)試濾芯的過(guò)濾效率的高低，在原始濾清效率試驗(yàn)臺(tái)（見(jiàn)圖）上進(jìn)行了比較試驗(yàn)。進(jìn)行試裝0405紙芯驗(yàn)時(shí)，在油箱2內(nèi)加人一定量汽油，濾清器內(nèi)裝人一清 潔濾芯，然后打開(kāi)開(kāi)關(guān)4,并通過(guò)調(diào)節(jié)閥5來(lái)調(diào)節(jié)所要求通過(guò)濾清器的流量值。 調(diào)節(jié)完畢后，保持調(diào)節(jié)閥5的位置，并關(guān)閉開(kāi)關(guān)4。油箱內(nèi)重新補(bǔ)充一定量汽油， 打開(kāi)開(kāi)關(guān)8,攪拌油箱內(nèi)汽油，然后加入稱(chēng)量好的雜質(zhì)（GBM20氧化鋁），加人濃 度以重量計(jì)為千分之三。待攪拌均勻后，打開(kāi)開(kāi)關(guān) 4

12、，即可使雜質(zhì)油按規(guī)定的流量通過(guò)濾清器，過(guò)濾后的油收集在取樣瓶?jī)?nèi)萄拌關(guān)樣聲攪開(kāi)取 * T14 7原始淚沽效事試驗(yàn)臺(tái)示意圈2.波箱 3. U型壓力汁5.調(diào)節(jié)閥 6.試驗(yàn)的濾清器8.9,開(kāi)關(guān)3.4試驗(yàn)結(jié)果要求：可經(jīng)過(guò)上述試驗(yàn)進(jìn)行校核，對(duì)該濾清器不足的地方進(jìn)行補(bǔ)正。 在柴油濾清器內(nèi) 部，濾芯采用折疊濾紙，配合金屬絲網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾。陪合過(guò)濾效果 >90%原始阻力厶PkPa<9.8mPa堵塞壽命tmin為30。將濾清器出油口封閉，進(jìn)油口連接在試驗(yàn)裝置上試驗(yàn)。以油為介質(zhì)，壓力不低于100KPa保壓1min，不允許滲漏。以空氣為介質(zhì)，壓力不低于100KPa，將濾清器置于水中，保壓1mi n,不允許有氣

13、泡產(chǎn)生。模擬實(shí)車(chē)安裝方式以加速度98m/s2，振幅為士 3.5mm，上下振動(dòng)1h后，濾清器必須符合上述的密封性能、 原始阻力、原始濾清效率的限值。新濾清器或新濾芯的濾清器放置在鹽霧試驗(yàn) 箱中96h后取出，表面鍍、涂層無(wú)起泡、脫皮，單邊腐蝕不大于2mm。將濾清器置于溫度為80C的恒溫箱中1h,然后將濾清器置于低溫裝置中降溫，在-40 C 時(shí)恒溫1h。試驗(yàn)結(jié)束后，濾清器必須符合上述的密封性能、原始阻力、原始濾 清效率的限值 >3,<10。影響：柴油濾清器是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要部件，濾清的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)供油系的 正常工作，因而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的好壞。經(jīng)調(diào)查了解，目前國(guó)產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī) 的柴油

14、濾清器絕大多數(shù)采用陶瓷濾芯，由于這種濾芯過(guò)濾效果差，而且容易堵 塞，因此用戶(hù)往往在其堵塞后就拆除，使發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處在無(wú)柴油濾清器狀態(tài)下 工作。人們往往以為汽油很干凈，因而對(duì)柴油濾清器重視不夠。據(jù)蘇聯(lián)莫斯科 等地區(qū)有關(guān)使用 的汽車(chē)燃油箱中汽油的污染度的報(bào)導(dǎo) : 在肉眼看來(lái)很清潔的汽油中，每噸中平均 含有13.1g雜質(zhì)，每毫升汽油中含粒徑大于1um的粒子為20943個(gè)。隨汽油進(jìn) 人發(fā)動(dòng)機(jī)的粒子中粒徑大于15um的粒子是引起氣缸活塞組摩擦副磨損的最危 險(xiǎn)粒子，而這種粒子在每毫升汽油中平均含有 1500 個(gè)。汽車(chē)在具體的使用條件 下，空氣含塵率在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變化在發(fā)動(dòng)機(jī)上的空氣濾清器應(yīng)能保證過(guò)濾 后的

15、空氣含塵率不超過(guò)0.001g/m3。然而，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，長(zhǎng)春市使用的汽車(chē)燃油 箱中機(jī)械雜質(zhì)含量平均為 34.86g/t ，多數(shù)車(chē)輛又是在沒(méi)有汽油濾芯的情況下行 駛，這樣必然加劇了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。此外，使用情況表明，由于汽油的污染使 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的故障中有 50%發(fā)生在供油系。 進(jìn)入化油器的污垢雜質(zhì)， 會(huì)引起化油 器通路和量孔堵塞，使省油器 . 加速泵工作變壞，結(jié)果使化油器工作失調(diào)，油耗 增加，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性降低。僅僅由于汽油變臟而破壞了省油器閥的密封性，就 使汽油耗量增加 10 一 20%。又因?yàn)槠椭形酃鸽s質(zhì)引起沉淀物數(shù)量增加，會(huì)使 氣門(mén)導(dǎo)管卡死和燒蝕氣門(mén)密封面，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和可靠性。

16、因此，柴油濾清器過(guò)濾性能的好壞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和其使 用壽命均有重要影響。二、國(guó)內(nèi)外采用柴油濾清器情況1. 國(guó)內(nèi)情況 早期國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的柴油濾清器，是采用鍍鋅鐵皮沖成斜孔然后卷成圓筒。這種結(jié) 構(gòu)的濾清 器效果很差，而且在汽油內(nèi)水的作用下生成氧化物可直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，引起 氣缸活塞組零件的磨損。目前，國(guó)產(chǎn)的轎車(chē)、吉普車(chē)、貨車(chē)幾乎都采用裝有陶 瓷濾芯的 282 型柴油濾清器。陶瓷濾清器的過(guò)濾效率比鍍鋅鐵皮濾芯好，但是 濾料本身就是磨料，當(dāng)砂粒粘結(jié)不牢，常有砂粒掉一下來(lái)，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是很不 利的。據(jù)調(diào)查了解，國(guó)內(nèi)陶瓷濾芯的使用壽命差別較大，一般使用幾千公里就 堵塞，個(gè)別也有 用到一萬(wàn)多公里

17、的。這主要與油料的清潔狀況、司機(jī)保養(yǎng)情況及濾芯本身的質(zhì) 量等方面的因素有關(guān)。使用中發(fā)現(xiàn)，陶瓷濾芯的孔隙被膠質(zhì)和雜質(zhì)堵塞后，通 過(guò)清洗的辦法不易復(fù)原，當(dāng)買(mǎi)不到濾芯備件時(shí)，汽車(chē)就處在無(wú)汽油濾芯的狀態(tài) 下工作。2. 國(guó)外情況 歐美和日本等國(guó)的柴油濾清器，由于對(duì)汽油過(guò)濾性能要求不斷提高，由銅網(wǎng)、 銅片、多孔紙板發(fā)展到了微孔濾紙。因?yàn)闉V紙過(guò)濾效果好而被普遍采用。第 4 章 實(shí)訓(xùn)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是 JN495-10000 柴油濾清器設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的努力，我 已經(jīng)較好地完成了本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始之初，我粗粗瀏覽了一 下題目，只覺(jué)得茫然無(wú)措，無(wú)從下手，就像僅訓(xùn)練了幾個(gè)月的士兵就被派上戰(zhàn) 場(chǎng)，有

18、種被趕鴨子上架的茫然感。不過(guò)即使再不知所措，這課程設(shè)計(jì)也不得不做，于是我穩(wěn)定了心緒，將任 務(wù)書(shū)打印出來(lái)仔細(xì)研讀。在研究說(shuō)明書(shū)的同時(shí)，我也參考了譚老師給的其他資 料和學(xué)長(zhǎng)以前做的課程設(shè)計(jì)成果。在反復(fù)研究，認(rèn)真思考之間，我逐漸對(duì)整個(gè) 設(shè)計(jì)流程有了一個(gè)完善的概念和過(guò)程。接下來(lái)的要做的事情就明朗起來(lái)：一步 步地落實(shí)完成自己的設(shè)計(jì)流程。我的設(shè)計(jì)逐漸步入了正軌，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)多月 的奮斗，終于將課程設(shè)計(jì)完成。回顧做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程，一路磕磕碰碰，感覺(jué) 殊不容易?；仡櫲^(guò)程，原本迷霧重重，讓人手足無(wú)措的課程設(shè)計(jì)，在剝繭抽絲般的 理解和分析下，變得明朗而透徹。無(wú)論什么設(shè)計(jì)，別看成果是多么的復(fù)雜，其 實(shí)它都是由各個(gè)簡(jiǎn)單的階段和步驟銜接而成。只要你能清晰地理解整個(gè)設(shè)計(jì)流 程，并嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赝瓿擅恳粋€(gè)小步驟，再?gòu)?fù)雜的設(shè)計(jì)都將走下它的神壇。這是我自 前年設(shè)計(jì)變速箱之后，再次深刻地認(rèn)知到這個(gè)道理。最后，十分感謝胡志遠(yuǎn)老師在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中提供的指導(dǎo)，以及學(xué)長(zhǎng)、同 學(xué)在