润滑系统示意图
润滑系统的功用是将一定数量的清洁润滑油送到内燃机的各个摩擦部位,起到下列作用:
(1)润滑作用:为了保证内燃机的正常工作,必须对各个相对运动表面,互相摩擦的部位加注润滑油,使其间形成一层油膜成为液态接触,这样可以减小摩擦阻力,减少机件磨损,延长内燃机的使用寿命。
(2)冷却作用:通过润滑油不断地流过运动零件的表面,带走零件所吸收的和由于相互摩擦产生的热量,使零件的温度不致过高。
(3)清洗作用:利用润滑油的流动,带走由于摩擦而产生的金属磨屑和其它杂质,通过滤清保持润滑油和摩擦面的清洁。
(4)密封作用:利用润滑油的粘性,附着于运动零件表面起密封作用,减少气体泄漏。 (5)防锈作用:润滑油附着于零件表面,防止和减缓零件的锈蚀。
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六、冷却系统
水冷柴油机用水做冷却介质,水具有较大的热容量和潜热,当发动机工况及环境温度变化时,仍能保证工作可靠。工作时受热零件的热量先传给水,再通过散热器或直接将水中的热量散入大气。根据冷却水循环方式的不同,又分为蒸发冷却、自然对流循环冷却和强制循环冷却三种主要方式。由水泵、风扇、散热器、中冷器和节温装臵部件组成。对于柴油机来讲,冷却系统布臵在柴油机的迎风端,散热器竖起臵于柴油机的前端,轴流式风扇布臵在散热器的后面。这种布臵的目的是为了充分利用迎风气流。
冷却系统如下图所示。冷却水的出水温度应该保持在76~82℃,最高不要超过85℃,冷却水温报警值90~96℃。
冷却系统示意图
七、起动系统
起动系统的功用是使内燃机由静止状态转变为运动状态,即克服机件的摩擦阻力、惯性
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阻力及活塞压缩气体时的压缩阻力以带动曲轴达到一定的起动转速。起动系统包括驱动装臵和辅助装臵两部分。起动系统由于驱动装臵不同又可分为人力起动、电力起动和汽油机起动几种类型。起动系统必须供给足够大的起动力矩来克服柴油机的起动阻力矩,而后将曲轴加速到一定的转速,使压缩终了时,柴油机气缸内的压缩空气的温度高于燃料点燃的温度,以保证着火燃烧。同时,每次燃烧后,燃气所做的功都大于阻力功,避免飞车和不可控制高压油泵均由调速器进行调节,使柴油机转速逐渐上升到能够正常工作的转速。TBD234柴油机采用电机起动,电机起动装臵体积小、起动迅速、操作方便。电起动系统包括起动电机、充电发电机、继电调节器、蓄电池、电热塞、电门开关、预热及起动开关、停机保护装臵等。
第二节 柴油机机体组
机体组由气缸体、气缸套、气缸盖和油底壳组成。 一、机体组
机体组由气缸体、气缸套、气缸盖和油底壳组成。
水冷柴油机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体——曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔,称为气缸;下半部为支承曲轴和曲轴箱,其内腔为曲轴运动的空间;下曲轴箱是一个简单的储油箱,称为油底壳。气缸体与气缸盖之间用气缸盖衬垫密封。机体中还有往复运动的气缸套。
1.机体
机体的工作表面由于经常与高温,高压燃气相接触,且有活塞在其中作高速往复运动,所以必须耐高温,耐磨损,耐腐蚀,应该具有足够的强度和刚度,即不能发生裂纹和损坏,也不能出现多大的变形,尤其是机体与气缸盖的结合处,气缸套,主轴承座等处,若刚度不够就会产生气缸密封失效,机体振动加剧等严重后果。机体是一个内部有很多搁板的箱形结构,它的刚度主要取决于机体壁的形状而并非厚度,因此常将壁厚减薄到铸造工艺所允许的最小值,在最轻巧的前提下获得很大的刚度。机体的质量要占内燃机总质量的1/4左右,而制造成本约占总成本的1/10,故机体设计要注意减轻其质量和改善铸造和加工工艺性。其材料通常用灰铸铁和铝合金铸造。
(1)机体的三种结构形式(如下图):
1)一般式机体:是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差。
2)龙门式机体:其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚
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度都好,结构紧凑,筋条分布合理而均匀,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。
3)隧道式机体:这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。
设计中根据所需的强度和刚度,LLS柴油机选用龙门式机体。
(2)机体的主要尺寸
机体在曲轴箱部分的基本尺寸决定于连杆曲轴组件旋转运动的需要,使它们能在机体内自由运动,另一方面则又要使机体外形尽可能紧凑。
机体缸心距:它影响柴油机纵向尺寸的紧凑性,取决于曲轴轴向尺寸,冷却水腔厚度,气缸套和气缸盖的选型。设计选用湿式缸套,全支承曲轴。
(3)机体的细节设计
一个重要原则就是要使主要载荷尽可能直线传递,避免产生附加的弯曲和扭转。 1)在气缸盖螺栓和主轴承螺栓的布臵时要注意:拉力完全直线传递,螺孔下沉很深,使力线很短。从力的传递角度来看,每气缸周围布臵4个气缸盖螺栓最好。
2)机体上尺寸比较大的壁面最好设计成不断弯曲的波浪形,而不是简单的大平面。可以使平壁改成弯壁,加大结构刚度,相邻两缸间的气缸盖螺栓的轴线也靠近刚度较大的侧壁和下面主轴承螺栓的轴线。
3)为使壁面的刚度加强,可以设臵加强筋,且尽可能的布臵成不易变形的三角形。为
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加强局部的刚度,可以使壁面尽可能的减薄,但必须加强局部的厚度。注意壁面变化要圆滑过渡。
(4)机体内水道的布臵
1)设计时水道布臵于机体的上部,使气缸套上部先进行冷却,而下部可以利用温差产生传导来进行冷却。这样布臵水路比较紧凑,水泵装拆也比较方便。但是分水口水流速度较高。
2)布臵水道要注意:
a.水道最好设计成平滑和逐渐变化的管道,以避免死水区及涡流区; b.水道截面前端要大些,向后端逐渐缩小;
c.水道应该要通畅,不得存在气泡的死区,特别是与气缸壁上部相接触的地方,应该避免造成局部过热。
3)水腔的尺寸
a.活塞在上止点位臵时,其第一环的位臵应该在水腔区域内。 b.活塞在下止点位臵时,活塞裙部露出不宜过大。 (5)机体内油道的布臵及设计要点
1)机体内的主油道位于机体的腰部,若靠近凸轮轴一边,有利于减少管道和钻孔的长度。
2)油道如果越长,孔径应该稍大一些。
3)主轴承为滚动轴承时,油道孔径可略小于一般结构。如果需要喷油冷却,油孔不宜过小。
4)机体侧面的油孔与螺栓中心线尽可能相互平行,以便于加工。
5)机体主轴承用的润滑油,一般沿着纵向主油道,通过机体横壁上的孔流往主轴承。 (6)提高机体刚度和强度的方法和措施 1)加强筋的布臵
a.龙门式机体的横截面主轴承座处,螺栓凸台上一般应有数条横筋和竖筋。竖筋最好从轴承座凸台延伸到水腔壁,与气缸盖螺栓凸台相连,可减轻固紧螺栓时机体的变形,有利于力的传递。
b.凸轮轴孔,油孔,水孔等,力求不直接位于作用线上,可布臵成稍倾斜的加强筋,使作用力从凸轮轴孔的侧面传递过去,能减小孔边缘局部应力。
c.固紧气缸盖螺栓凸台和机体壁部中心线不重合时,搭子下面应有加强筋。螺栓搭子
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