柴油机培训

零部件有 活塞、活 塞销、气 环、油环 及卡簧等.
1.1.3 活塞部件
活塞 (1) 组成: 火力岸、活塞环槽部、活塞销座、裙部.
1.1.3 活塞部件
活塞
(2) 工作状况: a.活塞组成燃烧室一部分,起密封和导向作用,将燃气压力传 递给连杆,瞬时压力达150~180KPa.燃烧室及顶部受高温 燃气热负荷(瞬时高温达2000℃左右)及交变热负荷,热变 形大. b.销座受拉、压交变应力. c.活塞环、活塞槽受弯曲和剪切作用.
1.1.1 曲轴组件
设计要求:
a.足够疲劳强度. b.大的弯曲刚度和扭转刚度. c.足够的承压面积和可靠润滑,轴颈有良好的耐磨性.
材料:
a.低指标(不增压或低增压柴油机:球墨铸铁). b.中、高增压柴油机:中碳钢、中碳合金钢锻制.
轴承---主轴承、连杆轴承
(1).工作状况:
a.交变负荷作用,不能形成
a.HT250铸铁或合金铸铁. b.铝合金. c.焊接机体.
2 配气机构
2.1. 功能: 实现柴油机按时
打开和关闭进气门和 排气门的机构,保证气 缸内的气体充量充分 更换,最大限度地获得 新鲜空气.
2.2. 组成:
(1) 凸轮轴及其传动机构: 凸轮轴、传动齿轮. (2) 气门摇臂组:由进气 门、排气门,气门弹簧 、摇臂、摇臂座等组成. (3) 驱动机构:由挺柱、推 杆等组成.
(3).二冲程内燃机是在活塞两个行程内曲轴旋转一圈完成一个工作循环
四冲程内燃机是在活塞四个行程内曲轴旋转二圈完成一个工作循环.
四冲程柴油机
吸气行程
活塞下行 进气门打开 排气门关闭
压缩行程
活塞上行 进气门关闭 排气门关闭
膨胀行程
活塞下行 进气门关闭 排气门关闭
排气行程
活塞上行 进气门关闭 排气门打开
轴承---主轴承、连杆轴承 (3) 损坏特征: a.磨损、拉伤:由杂质磨损,颗粒大的拉伤表面,表现为表 面合金磨损或表面有拉丝. b.咬合:润滑不良,油压低或断油引起.或大量杂质发生 激烈磨损,表现为轴承材料熔化. c.疲劳:在交变负荷下产生破坏,表现为龟裂的裂纹,合 金层小块剥落. d.蚀损:润滑油质氧化变质,对轴承腐蚀,使轴承表面粗 糙;润滑油压力急剧变化,形成局部真空而产生 气泡,导致轴瓦穴蚀.
2 配气机构
2.4 结构布置
(1) 下置式凸轮轴布置
凸轮轴布置在曲轴箱或气缸体位置.布置在曲轴箱上方一般 称低置式,布置在气缸体上方称高置式.凸轮轴通过挺柱、推杆、 摇臂驱动进排气门,运动件较多,质量增加,刚性差,惯性力大,对气 门弹簧受力大,影响柴油机转速提高.
(2) 顶置式凸轮轴布置
凸轮轴布置在气缸盖内,进排气门上方,减少挺柱、推杆等运 动件,质量轻,刚性大,有的结构还减少摇臂,使惯性质量减小,适用 于高速柴油机,因传动机构较复杂,成本高.(图如下页)
均匀、恒定的油膜. b.轴颈与轴承之间的相对运 动速度可高达10m/s以上, 要求高的耐磨性、耐蚀性. c.轴承座刚度要好,不致变 形造成局部负荷集中,破 坏轴承. d.有高嵌芷性,在轴承润滑 油中,尽管通过滤清总有 硬质颗粒含在其中,轴承 能嵌芷杂质或金属碎粒, 不致刮伤轴颈.
轴承---主轴承、连杆轴承
1.2 固定机件
1.2.3机体 (2) 设计要求:
a.有足够强度,能承受交变冲击力和各种力矩作用. b.有足够的刚度,变形量小,不致使缸套变形产生活塞拉缸现象. c.新设计的柴油机采用内置冷油器,使油道、水道内置而减少 外置管道,减少三漏,减少零件数.合理的水道、油道布置更为 重要.
(3) 材料:
1.2 固定机件
组成：固定机件由气缸盖部部件、气缸体部件、
油底壳、前齿壳和飞轮壳等组成。
功能：固定机件的功能主要是作为内燃机中各
机构、各系统的支承骨架，它们承受着 燃烧工质的爆发压力，螺栓预紧力和运 动零件的惯性力等各种力的作用，因此 要求它们有较高的强度和刚度。
1.2 固定机件
1.2.1气缸盖
总热量(100%)转化为有用的机械能 全负荷最低燃油消耗(g/kW.h )
4 燃料燃烧最高爆发压力及最高温度
P
汽油机
柴油机
Z
(kPa)
Tz (K)
2200~2800
1800~2200
2940~4900 (30~50kg/cm2 )
5880~17640 (60~180kg/cm2 )
二 柴油机构造
1 2 3 4 5 6 7 曲柄连杆机构和固定机件 配气机构 供油系统 润滑系统 冷却系统 进排气系统 起动系统
1.1.2 连杆部件

设计要求:连杆的断裂一会损坏整个柴油机,二会
出现人身事故. (1)足够的疲劳强度. (2)足够刚度. (3)轴瓦、衬套有足够的耐磨性和抗疲劳性.

材料:优质碳钢(35、45) 、优质合金钢35CrMoA 、 42CrMoA 、18Cr2NiWA.
1.1.3 活塞部件
组成 : 主要
1.1.1曲轴组件
工作状况:
a. 燃烧气体膨胀压力 b. 活塞连杆机构往复惯性力、曲轴离心惯性力 c. 高速旋转
结构形式:
a.整体式:主轴颈、曲柄箱和曲柄臂组成一个整体,例 如114 、121 、G6135. b.组合式(圆盘式): 主轴颈由两个曲柄臂合成一个圆 盘,圆盘外面装滚柱式主轴承.例135 、180.其强度 高、刚性好、质量大、成本高、噪音大. c.套合式:主轴颈、曲柄销及曲柄臂单独制造,热套成 整体,通常用于低速大型柴油机.
1.2 固定机件
1.2.2气缸盖垫片
(1) 工作状况:安装在气缸盖与机体之间,主要密封气
缸燃烧的高温高压气体的泄漏,密封缸盖与机体之间相 通的水道和油道,是防止漏气、漏水、漏油的关键零件.
(2) 结构:
a.橡胶石棉外包铜皮:耐压低,适应非增压柴油机,如 135柴油机用. b.钢架橡胶石棉:耐压提高,适合中增压柴油机如 121、114及135增压柴油机用. c.多层钢片结构:耐压高,适合高增压柴油机,爆发压 力可达13MPa以上.
(2) 材料:
a.白合金：锡锑铜合金或铝锡锑铜合金. 强度低,耐磨性、嵌芷性、顺应性均好 ,主要 用于大型低速柴油机. b.铜基合金:铜铝合金或铝青铜合金. 承载能力大,疲劳强度高,表面性能差,主要 用于中高速大功率柴油机. c.铝基合金:钢背铝基合金表面镀铝锡合金的三层合金. 厚度薄、强度高、抗疲劳性好,有一定表 面性能,中小型柴油机使用较广.
2 配气机构
2.3. 工作状况:
(1) 柴油机每二转,凸轮轴转一转, 完成柴油机的5 个工作循环. (2) 各传动齿轮相啮合的对应齿和 齿槽要做好配对记号,曲轴齿 轮与第一缸上死点定位设计. (3) 保证进排气门一定升程及开启 和关闭的时间. (4) 避免活塞上移时进排气门碰活 塞顶面. (5) 为适应气门、推杆系统热胀 冷缩,气门与摇臂调节螺栓接 触面之间冷态时留有间隙.例 114B进气门间隙0.30mm 、排 气门间隙0.50mm.
二 柴油机构造
二 柴油机构造
1.曲柄连杆机构和固
定机件 1.1曲柄连杆机构 组成:活塞、连杆组件和
曲轴组件.
功能 : 往复运动转化为旋
转运动 ; 燃料燃烧时产生 的热能转变为曲轴输出的 机械功.
1.1曲柄连杆机构 1.1.1 曲轴组件 曲轴 组成 : 主轴颈、
曲柄臂和连杆轴颈 组成的曲柄、自由 端(装曲轴箱机油密 封、减震器及付动 力输出 ) 、飞轮端 (曲轴箱机油密封, 主动力输出)
燃烧室
3 供油系统 3.3 工作状况 3.3.1 燃油箱
1.2 固定机件
1.2.3 机体
组成：由气缸体、气缸
盖垫片、气缸套、气缸 套封水圈、曲轴前后油 封、油底壳、前齿壳和 飞轮壳等组成。
1.2 固定机件
1.2.3机体
(1) 工作状况: a.受力较复杂,燃气压力通过缸盖传 递给它的 拉力,活塞连杆运转中产生的惯性力也作用在机 体上, 产生弯曲作用的颠覆力矩作用在机体上. b.曲轴内力矩的不平衡部分产生附加弯曲力矩 作用到机体上. c.安装在机体上的各种零部件都会对机体产生 作用.且配套中的 零部件也会对它产生作用力.
1.1.2 连杆部件

组成:连杆、连杆盖、连杆螺栓、连杆轴承和连杆衬套. 工作状况:受气体压力、活塞连杆组惯性力等交变负荷作用. 结构形式(连杆大端):平切口、斜切口、船用式(大端 与连杆体分开).
1.1.2 连杆部件

结构形式(连杆大端):平切口、斜切口、船用式(大端与连杆体分 开). 主要考虑:达到要求强度,外形尺寸不大于缸套内径.
组成：由气缸盖、
进气门、排气门 、 进排气门弹簧、进 排气门导管、进排 气门座圈及进排气 门卡簧等主要零部 件组成
1.2 固定机件
1.2.1 气缸盖 (1) 工作状况:
a.受爆发压力机械负荷和交变热负荷作用,排气阀 座最高温度可达400℃,最大温差达200 ℃. b.冷却喷油器及排气道、燃烧室、进排气阀座、 阀杆等.
1.1.3 活塞部件

活塞环
(2) 工作状况:
a 受燃气的压 力作用. b 高弹力压在 气缸壁上保 证径向密封.
c 润滑条件差, 易磨损
1.1.3 活塞部件

活塞环
(3)活塞环型式:
(4) 设计要求
a.有较好的燃气密封性,通常用上面二个环来密封,用锥形环或扭曲环. b.为减少机油窜入燃烧室,用刮油环刮油. c.高温燃气对活塞环槽间隙中的机油有燃结现象,应有一定抗咬能力,即活塞 环胶结在活塞环中不起作用.用梯形环解决. d.耐磨性较好,表面磷化处理,镀铬或陶瓷材料.
3 燃料的总热量分布
摩擦、轴承、缸套和气 缸套和气缸盖的散热 总 冷却水带走的热量10~35% 排气道(船用)散热 热 废气带走的热量25~50% 量 辅助机构损失热量2~5% 100% 转化为有用的机械能25~40%
3 燃料的总热量分布
汽油机:25~30% 柴油机:30~40% 增压(增压中冷)柴油机35~45% 270~325 214~285 190~218
(5) 材料:
a.球墨铸铁或灰铸铁.
b.合金铸铁:强载大功率柴油机. c.钢制组合式活塞环:高速大功率柴油机用作油环较多.
(6) 损坏特征:
a.表面异常磨损:一般设计环的开口间隙在0.5~0.7mm(114~135缸径),在运转
几十小时出现环开口间隙高达1.50~2.00mm现象. b.环在环槽内结焦卡死,不起封油作用. c.环断裂(往往在装配时出现较多),产生漏气窜油量大. d.环口上下不错位,使窜气多.
内燃机原 理和构造
一 内燃机原理 二 柴油机构造
一 内燃机原理
1 功能:组织燃料燃烧,使化学能转化为机械能 的动力输出. 2 工作过程:
(1)由进气、压缩、燃烧-膨胀、排气四个工作过程组成. (2)汽油机 燃料+空气 燃烧室
柴油机 空气
+燃料
热能压力能 推动活塞(往复机械能)
混合压缩 连杆曲轴
旋转机械能
(3) 材料:
a.铸铁:强度高、耐热好,但重量稍重. b.铝合金:有一定的强度和耐热性,重量轻. c.组合式:头部用铸铁或钢,裙部用铝合金,结构复杂.
1.1.3 活塞部件
活塞环
(1) 功能: a.保证活塞与气缸壁之间有效密封,使燃气泄漏减少 到最低程度. b.活塞顶受到的高热量通过活塞环传递给气缸壁到 冷却水中,它占活塞吸收热量的60~70%. c.对气缸壁面的润滑油具有调节作用,保证活塞和活 塞环在气缸内良好润滑,并避免过多润滑油窜入燃 烧室燃烧.
2 配气机构
2.4 结构布置
(3) 顶置式凸轮轴布置
3 供油系统
3.1 功能: 将一定数量的干净燃油,以足够的压
力 , 在规定的时间内以雾壮喷入气缸 , 与空 气充分混合,保证气缸内燃油的充分燃烧.
3 供油系统
3.2 组成:
燃油箱
燃油箱
燃油粗滤器
燃油箱
低压输油泵
旁通阀
燃油精滤器
高压油管
喷油泵
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
喷油器
(2) 设计要求:
a.能承受高的爆发压力和热负荷,有足够的强度和 热变形. b.进排气道要做得尽量大,进气充气效率高,并有一 定涡流,排气道阻力小.
1.2 固定机件
1.2.1气缸盖 (3) 结构形式: a.整体式,如114为6缸一个气缸盖.适合150mm缸 径以下. b.单缸式,180为1缸一个气缸盖. c.多缸式,135为2缸一个气缸盖. (4) 材料: a.铝合金:重量轻.,强度低,军工产品使用多. b.耐热合金铸铁:强度高,耐热性好,重量重,使用 面广. c.上部铝合金+下部耐热铸铁:强度高,重量轻,结 构复杂.