柴油机的辅助系统

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轻柴油的低热值在42 500 kJ/kg 左右;重柴油的低热值为41 860 kJ/kg左右。
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2)机油过滤器
(1)机油粗滤器。粗滤器属于全流式滤清器,串联安装于 机油泵出油孔与主油道之间,可滤掉机油中粒度较大(直径为 0.05 mm以上)的杂质。机油粗滤器和机油细滤器都安装于缸体 外面,以方便维护。
3)机油冷却器与活塞冷却喷嘴
机油冷却器是一些大功率柴油机 专门设置的机油冷却装置,以控制机 油的工作温度在适当的范围内,这样 可以延长机油的有效工作期限。常见 的机油冷却器形式有管式、片式和热 交换器式三种。
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管式机油冷却器(见图5-5)和冷却液散热器的工作原理 相同,通常采用横流式结构,布置在冷却液散热器前面, 由流过的空气进行冷却。机油冷却器油路与主油道并联。
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1. 热值
单位质量的柴油完全燃烧所释放出的热量称为柴油的发热量或热 值,其单位为千焦/千克(kJ/kg)。由于柴油燃烧时有水蒸气生成, 而1 kg水蒸气在20 ℃冷凝时能释放出 2 511.6 kJ的潜热,因此柴油的 发热量有高热值和低热值之分。凡是将水蒸气冷凝时放出的汽化潜热 计算在内的发热量称为柴油的高热值;不计这部分汽化潜热的发热量 称为柴油的低热值。在柴油机中,由于柴油机的排气温度要比水蒸气 的凝结温度高,故水蒸气随废气一起排出气缸,其汽化潜热在气缸中 无法加以利用,因此在柴油机中被利用的燃料发热量是燃油的低热值。
机油粗滤器主要由外壳、端盖和滤芯等组成。滤芯采用以 新型酚醛树脂材料为黏结剂的锯末滤芯或纸质滤芯,芯筒由薄铁 皮制成,上面加工出许多小孔。滤芯安装于外壳滤芯底座和端盖 下端面之间并用弹簧压紧。密封圈用来防止外壳内的机油不经过 滤直接进入芯筒内。端盖与外壳之间用密封圈固定,端盖通过螺 栓固定于缸体并和缸体上相应的油孔对齐。
图5-4 纸质机油滤清器的工作 1—螺母; 2、4—密封垫圈; 3—阀座; 5—旁 通阀弹簧;6—球阀; 7—外壳密封圈; 8—拉 杆密封圈;9—压紧弹簧垫圈; 10—滤芯压紧 弹簧; 11—拉杆;12、16—滤芯密封圈;13— 托板; 14—纸质滤芯;15—外壳; 17—上盖
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柴油机的辅助系统
目标与要求
○掌握润滑系统的基本组成与结构原理; ○掌握润滑油黏度指标与质量指标的含义及其对发动机工 作的影响; ○熟悉机油润滑循环路线; ○学会润滑系统主要部件的拆装方法; ○掌握废气涡轮增压器的基本结构与工作原理; ○掌握增压空气中间冷却的意义; ○了解排气消声器的基本结构和工作原理; ○理解引起曲轴箱排气异常的主要原因;
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(一)润滑油与润滑脂
1. 润滑油
评价润滑油的指标很多,实 际使用中最主要的指标有两个:一 个是黏度指标,如10W-40;另一 个是质量(等级)指标,如CF/SH。
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1)黏度指标
按美国汽车工程师学会(society of automotive engineers,SAE) 制定的方法分类,润滑油冬季用油有6种,夏季用油有5种,冬夏通用油有 16种。冬季用油牌号有0W、5W、10W、15W、20W、25W。符号W代 表冬季,W前的数字越小,其低温黏度越小,低温流动性越好,适用的最 低气温越低。夏季用油牌号有20、30、40、50、60。数字越大,其黏度 越大,适用的最高气温越高。冬夏通用油牌号有5W/20、5W/30、 5W/40、5W/50、10W/20、10W/30、10W/40、10W/50、15W/20、 15W/30、15W/40、15W/50、20W/20、20W/30、20W/40、 20W/50,这样表示的机油是冬季、夏季都适用的多级黏度的机油。代表 冬季部分的数字越小、代表夏季部分的数字越大者,适用的气温范围越大。
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从机油泵输出的压力油经端盖上的进油孔进入机油粗滤 器内壁与滤芯之间,经滤芯过滤后,进入芯筒并经端盖上的出 油孔进入主油道。旁通阀装于端盖上,当滤芯发生堵塞而阻力 增加到一定程度时,旁通阀打开,外壳内的机油经旁通阀和端 盖出油孔进入主油道。旁通阀还起指示器的作用。当滤芯阻力 达到0.1 MPa时,指示器可将驾驶室仪表上的指示灯接通,指 示灯闪亮,表明需要更换滤芯或者对机油粗滤器进行维护。发 动机冷起动时,由于机油黏度大,使滤芯阻力增加,指示灯也 可能闪亮,但当发动机温度升高机油变热时,该灯熄灭。
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(二)润滑系统的润滑方式、组成与工作流程
1. 润滑系统的润滑方式
1)压力润滑 压力润滑是利用机油泵将具有一定压力的润滑油源源不断 地送到零件的摩擦面间,形成具有一定厚度并能承受一定机械 负荷的油膜,尽量将两摩擦零件完全隔开,实现可靠的润滑。 发动机中一些相对速度高、机械负荷大的零件都采用这种润滑 方式,如曲轴各轴颈与轴承之间、凸轮轴颈与轴承之间、摇臂 轴与摇臂之间等。采用压力润滑,必须在缸体或缸盖上设有专 门的油道,或附加专用的连通油管来向这些部位输送润滑油。
图5-5 管式机油冷却器
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片式机油冷却器利用发 动机冷却液对机油进行冷却。 冷却器油路与主油道串联, 其结构如图5-6所示,主要 由散热芯片组成。
图5-6 片式机油冷却器的结构
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在选择润滑油时一定要选择同时符 合柴油机制造厂商规定黏度和质量指标的 机油;如果因现场条件限制而使用了较低 等级的润滑油,那么应适当缩短换油周期。 不同品牌的润滑油不应混用。
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2. 润滑脂
润滑脂主要应用于发动机的水泵轴 承、发电机轴承与起动电机轴承处。目 前常用的润滑脂为锂基润滑脂,它具有 良好的高低温适应性,可在-30~120 ℃的温度范围内使用,具有良好的抗水 性和润滑性。
图5-1 齿轮式机油泵 1—壳体; 2—从动齿轮; 3—衬套; 4—卸压槽; 5—主动轴; 6—主动 齿轮;7—从动轴A—进油腔;B—
过渡油腔;C—出油腔
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齿轮式机油泵的泵油原理:齿轮式机油泵工作时 ,主动齿轮带动从动齿轮反向旋转;两齿轮旋转时, 充满在齿轮齿槽间的机油沿油泵壳壁由进油腔被带到 出油腔,在进油腔一侧由于齿轮脱开啮合及机油被不 断带出而产生低压,使油底壳内的机油在大气压力的 作用下经集滤器进入进油腔,而在出油腔一侧由于齿 轮进入啮合和机油被不断带入而产生挤压作用,使机 油以一定压力被泵出。
Байду номын сангаас
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(2)转子式机油泵。转子式机油泵由壳体、内转子、外转子和泵 盖等组成。内转子用键或销固定在转子轴上,由曲轴齿轮直接或间接驱 动,内转子带动外转子一起沿同一方向转动。内转子有4个凸齿,外转 子有5个凹齿,这样内、外转子同向不同步地旋转,如图5-2所示。
图5-2 转子式机油泵的工作原理
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转子式机油泵的泵油原理:转子式机油泵的转子齿形齿廓 设计得使转子转到任何角度时,内、外转子每个齿的齿形廓线 总能互相保持轴向线接触,这样内、外转子间形成4个工作腔 ,随着转子的转动,这4个工作腔的容积是不断变化的;在进 油道的一侧空腔,由于转子脱开啮合,容积逐渐增大,产生真 空,机油被吸入,转子继续旋转,机油被带到出油道的一侧, 这时转子正好进入啮合,使这一空腔容积减小、油压升高,机 油被从齿间挤出并经出油道压送出去。这样,随着转子的不断 旋转,机油就不断地被吸入和压出。
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目前,越来越多的发动机 为维护方便而采用旋装式滤芯, 如图5-3所示。滤芯采用纸质折 叠式结构,封闭式外壳,直接旋 装于滤清器盖上,需定期更换。
图5-3 旋装式滤芯
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有的旋装式滤芯内部分为两 部分:一部分为全流式滤芯,起 粗滤的作用;另一部分为旁通式 滤芯,起细滤的作用(见图5-3)。 还有的机油滤清器只需更换纸质 滤芯(见图5-4),更经济。
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2)质量指标
按照美国石油协会(American petroleum institute,API) 质量分类法,发动机用润滑油分为汽油机润滑油系列(S系列)和柴 油机润滑油系列(C系列),每个系列的油品按英文字母顺序(A、B、 C、D、…)排列,分为若干级别,字母排位越往后,级别越高。 质量指标表示润滑油中添加剂的水平。添加剂在润滑油的工作中 起到很大的作用,由于润滑油中的添加剂在运转中会不断消耗, 因此不管润滑油的颜色与黏度如何,都必须定期更换。有的润滑 油同时适用于柴油机和汽油机,但对应等级不同,如标有CF/SH 的润滑油用于柴油机时为F级,用于汽油机则为H级。
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目标与要求
○掌握冷却系统的作用与分类; ○掌握冷却系统的基本组成与结构原理; ○掌握冷却液的组成; ○学会冷却系统主要部件的拆装; ○掌握冷却液循环路线; ○了解电起动系统的构造和工作原理; ○掌握铅酸蓄电池的保养; ○掌握柴油机辅助起动装置的工作原理; ○掌握康明斯柴油机A、B级保养的内容和方法。
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两零件的摩擦表面直接接触的摩擦,称为干 摩擦。干摩擦不但阻力很大,易造成发动机功率 消耗的增大,而且会使零件的磨损速度加快、使 用寿命缩短。更为严重的是,由于干摩擦时发热 量很大,会使零件温度迅速升高,破坏配合间隙, 使运动件的运动受阻;进一步升高的温度还会使 零件表面熔化而黏着,造成发动机严重的机械事 故甚至报废。
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为防止或减少上述故障的发生,润滑系统将机油不断 供给到各零件的摩擦表面,减小零件的摩擦和磨损。润滑油 流经各零件表面时,会带走零件摩擦表面的热量;清除零件 表面的金属磨屑,以及空气带入的尘土及燃烧产生的炭粒等 杂质;在零件表面形成的油膜还会保护零件免受水、空气和 燃气的直接作用,防止零件受到化学腐蚀;润滑油有一定的 黏度,还可以填补缸壁与活塞环之间的间隙,减少气体的泄 漏,起到密封作用。因此,发动机润滑系除了润滑作用外, 还具有散热、清洗、密封和防锈蚀等作用。
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2)飞溅润滑
飞溅润滑是利用发动机工作时某些运动零 件,主要是曲轴、凸轮轴或齿轮等旋转时飞溅 的,或专设的喷嘴喷出的油束和油雾,对摩擦 表面进行润滑的一种方式。飞溅润滑适合于暴 露的零件表面,如缸壁、凸轮等;相对运动速 度较低的零件,如活塞销等;以及机械负荷较 轻的零件,如挺柱等。
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(2)机油细滤器。机油细滤器属于分流式滤清器,过 滤能力强,但流动阻力也大,与主油道并联(或串联)安装。 细滤器按过滤方式可分成过滤式和离心式两种结构。机油细 滤器与机油粗滤器结构基本相同,只是滤芯能过滤掉更细小 的颗粒杂质。
离心式机油细滤器主要由三部分组成:壳体与滤清器盖、 转子轴、转子体与转子盖。壳体上有两个方向相反的喷嘴, 压力油从喷嘴中喷出,推动转子高速旋转,由于离心力的作 用,颗粒杂质向外运动,附着在转子壁上而起到滤清的作用。
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3)润滑脂润滑
通过定期加注润滑脂来润 滑零件工作表面,如水泵和发 电机轴承等。
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2. 润滑系统的组成
1)机油泵
(1)齿轮式机油泵。如图 5-1所示,齿轮式机油泵由主动 轴、主动齿轮、从动轴、从动齿 轮、壳体等组成,两个齿数相同 的齿轮相互啮合,装在壳体内, 齿轮与壳体的径向和端面间隙很 小。主动轴与主动齿轮键联接, 从动齿轮空套在从动轴上。
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理论学习 一、 润滑系统
润滑系统的主要作用是对发动机中相对运动零件的摩擦 表面进行润滑、冷却和清洁等。
发动机工作时,相对运动的零件很多,如活塞与气缸壁、 活塞环与气缸壁、气门杆与导管、挺柱或摇臂与凸轮、曲轴 与轴承、凸轮轴与轴承、增压器轴与轴承、传动齿轮副之间 等等。无论零件表面加工精度如何高,都必须在两零件的摩 擦表面之间保持一层润滑油膜,使两零件的摩擦表面隔开, 形成液体摩擦,这样可减少零件的磨损和功率的消耗。
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