柴油机原理与构造.ppt
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柴油机原理与构造,目录,第一章柴油机的基本工作原理和总体构造,2.5柴油机的主要性能指标和型号规则,2.4柴油机的总体构造,2.3多缸柴油机曲柄排列与发火顺序,2.2柴油机基本工作原理,2.1概述,第一章柴油机的基本工作原理和总体构造,第一节概述一、什么是柴油机发动机:
将某一种能量转变为机械能而驱动其它机械做功的机器,称为发动机。
热力发动机:
将燃料的化学能通过燃烧产生热能,再通过机械本身将热能转变为机械能的机器。
热力发动机可分为:
内燃机、外燃机内燃机:
燃料在发动机内部(气缸内)燃烧,将其燃烧的热能直接转变为机械能的热力发动机,称为内燃机。
外燃机:
燃料在发动机外部燃烧的热力发动机,称为外燃机。
在内燃机中,根据所用燃料的不同,又可分为柴油机、汽油机和煤气机等。
其中,柴油机是以柴油作为燃料的内燃机,其工作特点为空气在气缸内被压缩成高温、高压气体,使喷入的柴油自燃,并由燃气膨胀而做功。
目前,内燃机车的动力装置一般都采用柴油机。
二、柴油机的特点及用途1.优点:
(1)对能量的利用率高。
(2)功率和转速范围广,能适应各种不同用途。
(3)结构紧凑、轻巧便于移动。
(4)启动迅速、工作可靠、便于自动控制,并能在启动后很快达到全负荷运转。
(5)消耗水量少。
2.缺点:
(1)对燃油要求严格。
(2)结构复杂,零部件的加工、装配、使用和维修要高。
(3)排气中含有毒性物质,污染大气;振动和噪音也会对环境造成污染。
三、柴油机的一般构造和基本工作情况构造为了燃烧与做功的需要,在柴油机上设置了由活塞组、连杆组和曲轴组等组成的曲柄连杆机构;气缸套和,气缸盖;包括气门、摇臂、横臂、挺柱及凸轮轴等组成的配气机构;包括喷油泵、喷油器及管道输送等组成的燃油供给系统;机体及其它配属系统等几大部分。
2.单缸柴油机的基本工作情况首先由曲轴带动活塞自上而下运动,空气经进气管、进气门进入气缸内,当活塞接近最下端位置时,进气门关闭,然后活塞向上移动,气缸内的空气受到活塞的压缩,使空气的压力和温度都有较大的升高。
然后柴油通过进油管经喷油器喷入燃烧室与被压缩的高温、高压空气接触而,着火燃烧,燃气膨胀产生的巨大推力推动活塞向下运动并通过连杆使曲轴旋转,从而对外输出功率,最后活塞由下向上移动,将膨胀后的废气排出气缸,至此,完成一个工作循环。
柴油机的工作循环:
进气、压缩、燃烧膨胀做功和排气。
四、柴油机的基本名词术语活塞的止点与冲程活塞在气缸内作上、下往复运动的两个极端位置称为止点。
上止点:
活塞在气缸中作上下往复运动所能达到的最上方的位置,称为上止点。
下止点:
活塞在气缸中作上下往复运动所能达到的最下方的位置,称为下止点。
上、下止点之间的距离称为活塞冲程。
2.气缸容积
(1)燃烧室容积:
当活塞位于上止点时,活塞顶上面的气缸空间叫燃烧室,这个空间的容积称为燃烧室容积。
(2)气缸工作容积:
活塞从上止点移动到下止点所扫过的空间容积称为气缸工作容积。
(3)气缸总容积:
活塞位于下止点时,活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积。
它等于燃烧室容积与气缸工作容积之和。
3.压缩比气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。
压缩比表明进入气缸的空气被压缩的程度。
压缩比越大,压缩终了的空气的压力和温度就会高一些,柴油机,启动就容易,柴油机的热量利用程度也就更高。
五、柴油机的分类根据完成一个工作循环的冲程数:
二冲程柴油机:
活塞连续运行两个冲程(曲轴转一圈)完成一个工作循环的柴油机。
四冲程柴油机:
活塞连续运行四个冲程(曲轴转二圈)完成一个工作循环的柴油机。
按气缸数目排列方式分类
(1)按气缸数目分:
单缸柴油机多缸柴油机
(2)根据气缸的布置形式分立式卧式V形对置活塞H形3.按冷却方式分类水冷式柴油机:
利用水作为冷却介质。
风冷式柴油机:
利用空气作为冷却介质。
4.按进入气缸的空气压力分类增压柴油机:
空气通过增压器提高压力后进入气缸,非增压柴油机:
空气是靠活塞的抽吸作用进入气缸。
目前,机车用柴油机几乎全部采用增压柴油机。
5.根据柴油机的用途分类
(1)固定式柴油机(转速固定不变)
(2)船舶柴油机(3)机车柴油机(4)汽车拖拉机用柴油机,第二节柴油机基本工作原理一、四冲程柴油机工作原理柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀作功和排气这四个过程来完成的,这四个过程构成了一个工作循环。
活塞上下往复四次走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。
1.进气冲程进气提前角:
从进气门开启到活塞行至上止点时的曲轴转角,称为进气提前角。
进气延迟角:
将活塞行至下止点到进气门关闭的曲轴转角,称为进气延迟角。
2.压缩冲程供油提前角:
喷油泵开始供油的瞬间到活塞行至上止点时的曲轴转角,称为供油提前角。
喷油提前角:
喷油器开始喷油的瞬间到活塞行至上止点时的曲轴转角,称为喷油提前角。
3.燃烧膨胀作功冲程4.排气冲程,排气提前角:
从排气门开启的瞬间,到活塞行至下止点时的曲轴转角,称为排气提前角。
自由排气阶段:
从排气门开启到活塞行至下止点这一阶段为自由排气阶段。
强迫排气阶段:
活塞由下止点向上止点运动,废气被活塞强迫推出缸外,这一阶段的排气称为强迫排气阶段。
过后气排阶段:
将活塞在上止点以后的排气称为过后排气阶段。
排气延迟角:
从活塞行至上止点到排气门完全关闭时的曲轴转角称为排气延迟角。
气门重叠:
进、排气门处于同时开启的状态,通常将这个现象称为气门重叠。
同一气缸的进、排气门同时开启的曲轴转角,称为气门重叠角。
二、四冲程柴油机的配气相位图三、二冲程柴油机工作原理活塞在两个冲程内完成一个工作循环的柴油机,称为二冲程柴油机。
二冲程柴油机的工作循环中,也包括进气、压缩、燃烧膨胀作功及排气四个过程。
但这四个过程是在活塞的两个冲程中完成的。
第一冲程辅助冲程第二冲程作功冲程四、二冲程与四冲程柴油机的比较
(1)二冲程柴油机大大缩短了辅助冲程所占用的时间,曲轴每转一圈,就有一个作功冲程。
而四冲程柴油机曲轴每转两圈才有一个作功冲程。
(2)由于二冲程柴油机每两个冲程即作功一次,所以运转比较平稳,结构简单。
(3)燃烧不充分,功率低;热负荷与油耗率相对比较高。
第三节多缸柴油机曲柄排列与发火顺序一、几个概念输出端(后端):
曲轴可连接到被驱动机械上的一端。
自由端(前端):
对应的另一端。
柴油机左右侧:
面对输出端朝自由端看,左手一侧为柴油机左侧,右手一侧为柴油机右侧。
4.气缸编号:
从自由端开始向输出端顺序对气缸编号。
自由端,输出端,右,左,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,15,16,9,5.柴油机曲轴的旋转方向:
从输出端朝自由端看凡顺时针旋转的称为“右旋”;逆时针旋转的称为“左旋”。
6.曲柄:
多缸柴油机曲轴是由形状尺寸相同,彼此位置不同的多个曲柄组成。
曲柄由主轴颈、曲柄臂和曲柄销组成。
7.曲柄排列:
多缸柴油机曲轴上的各曲柄,按一定规律,一定角度位置布置,这种布置方式称为曲柄排列。
以16V240ZJB型柴油机为例:
为达到曲轴对外平衡及均匀发火,通常采用十字形镜面对称曲柄排列。
其特点是:
曲轴的前半段、后半段曲柄,对称于中间主轴颈。
1,2,3,4,5,6,7,8,1.8,4.5,2.7,3.6,二、直列式柴油机的发火顺序发火顺序:
柴油机的各气缸按一定次序、一定时间间隔轮流发火,这种发火的先后次序,称为发火顺序。
以16V240ZJB型柴油机为例:
16,1,14,10,12,9,11,15,13,16,3,7,5,8,6,2,4,1,50,40,四冲程柴油机曲轴每转动两圈(720)完成一个工作循环。
三、V型柴油机的发火顺序V型柴油机发火顺序分为填补式发火和交叉式发火两种。
填补式发火填补式发火方式,左、右两列气缸的发火顺序不相同,每列中有连续发火,但是整机发火可以是均匀的。
2.交叉式发火交叉式发火方式,左、右两列气缸的发火顺序完全相同,每列都是均匀发火两列相间发火。
整台柴油机发火不一定均匀。
(1)连续发火左、右两列同名气缸连续发火。
(2)错开发火左、右两列同名气缸错开一定的曲轴转角发火。
第四节柴油机的总体构造一、曲柄连杆机构由活塞组、连杆组、曲轴组等运动件组成,是柴油机中最重要的运动部件。
它的功用是将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动,并将作用在活塞上的燃气压力转变为扭矩,通过曲轴向外输出。
二、柴油机主要固定件由气缸体、曲轴箱(或机体)、气缸套和气缸盖等组成的固定部件是柴油机的骨架,所有运动部件和辅助系统,都支承和安装在它上面。
三、进、排气及增压系统进、排气系统由进、排气管,空气滤清器和进、排气控制机构组成。
四冲程柴油机的进、排气控制机构称为配气机构,由气门机构和气门驱动机构组成。
根据工作循环的需要,按一定时间开启和关闭进、排气门,排出废气,引入清洁的新鲜空气。
对增压柴油机,进排气系统中还装有增压器,其作用是提高进入空气的压力,从而可加大进气量。
四、燃料供给系统它的功用是定时、定量、定质地将柴油喷入燃烧室内,并创造良好的燃烧条件,满足燃烧过程的需要。
燃料供给系统由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器、调速器或联合调节器等组成。
五、润滑系统功用是将机油送到柴油机各运动件的摩擦表面,起减磨、冷却、净化、密封和防锈等作用,用以减小摩擦阻力和减小磨损,并带走摩擦产生的热量,从而保证柴油机,能正常工作并延长使用寿命。
它主要由机油泵、机油滤清器、机油冷却器、阀门和各种管路等组成。
六、冷却系统功用是将受热零件所吸收的热量及时传导出去,使柴油机在工作时能保持温度正常,不致因过热而损坏机件,影响柴油机运转。
冷却系统可分为水冷式和风冷式两种。
七、启动系统要使柴油机由静止状态转入运转状态,必须借助于外力,使曲轴旋转并达到一定的转速,以使气缸内形成可燃混合气并实现第一次着火燃烧而转为自行运转。
施加外力的装置称为启动装置。
有人力启动、电力启动、压缩启动等。
第五节柴油机的主要性能指标和型号规则一、柴油机的主要性能指标柴油机的性能指标包括动力性指标、经济性指标、排放性能指标、可靠性耐久性指标等。
1.动力性指标
(1)有效扭矩:
柴油机曲轴上对外输出的扭矩称为有效扭矩。
(2)有效功率:
柴油机在单位时间内对外作功的量称为有效功率。
A:
15分钟功率:
柴油机允许连续运转15分钟的最大有效功率。
B:
1小时功率:
柴油机允许连续运转1小时的最大有效功率。
C:
12小时功率:
柴油机允许连续运转12小时的最大有效功率。
D:
持续功率:
柴油机允许长期连续运转的最大有效功率。
(3)转速:
柴油机可在很宽广的转速范围内的任意转速下运转。
2.经济性指标
(1)有效热效率:
柴油机一个工作循环所发出的有效功与得到此功所消耗燃料中的热量之比称为有效热效率。
(2)有效燃油消耗率:
柴油机每发出1kw有效功率,在1h内所消耗的燃油量,称为有效燃油消耗率。
3.排放性能指标:
柴油机的有害排放物主要包括有害气体排放物和有,害固体排放物颗粒。
排放性能指标由单位体积排气中有害排放物的体积表示。
4.可靠性耐久性指标:
可靠性是指柴油机在规定的运转条件下,具有持续工作不致因故障而影响柴油机正常运转的能力。
二、柴油机的型号编制规则例如:
16V240ZJB16缸,V型,四冲程,缸径240mm,水冷增压,机车用柴油机,变型结构型。
第二章曲柄连杆机构,第一节活塞组活塞组包括活塞、活塞环、活塞销及其固定件。
一、活塞1.活塞的功用
(1)活塞在气缸中作往复运动进行力的传递,完成柴油机的工作循环。
(2)活塞、气缸盖、气缸一起组成燃烧室。
其中,活塞组起密封作用,使燃气基本上不漏入曲轴箱,同时,也限制机油进入燃烧室。
(3)有些二冲程柴油机的活塞,还起到控制气孔开闭的作用。
活塞的工作条件
(1)高温
(2)高压(3)高速活塞材料制造活塞的材料主要有三类:
铝合金、铸铁和耐热钢。
(1)铝合金优点:
导热系数大,活塞所吸收的热量能很快导出,从而保持活塞温度不致过高;比重小,也使往复惯性力减小。
缺点:
受热变形大;在高温下的强度、刚度和耐磨性较低。
(2)铸铁优点:
强度高、硬度大、耐磨、耐高温。
缺点:
比重大。
(3)耐热钢优点:
热强度高,能承受很高的热负荷。
缺点:
比重大。
采用钢顶铝裙组合式活塞。
活塞构造活塞基本上可分为四个部分:
顶部、环槽部、裙部和销座。
(1)活塞顶部
(2)环槽部分,(3)活塞裙部(4)活塞销座活塞的冷却机车柴油机的活塞,通常采用机油循环强制冷却,以提高活塞组的工作可靠性,其冷却方式有:
(1)喷射冷却把机油用喷嘴直接喷射到活塞顶的背面,以冷却活塞。
(2)内油道冷却,在活塞体内设有螺旋环形或环形内油道,机油通过连杆、活塞销和活塞销座通道引入内油道,冷却活塞头部后,从另一销座的通道流回曲轴箱。
二、活塞环活塞环包括气环和油环两种。
1.活塞环的功用:
(1)气环的作用是密封活塞与气缸之间的间隙,防止高温、高压燃气从该间隙中大量漏入曲轴箱;导热作用。
(2)油环的作用是上行布油,下行刮油。
2.活塞环的工作条件
(1)气环直接受到高温燃气和高温活塞的加热,其温度较高。
(2)气环在环槽中的运动十分复杂,剧烈的运动使气环受到交变的弯曲甚至扭转应力,严重时会使环折断。
活塞环的材料活塞环要求耐磨、耐热、耐冲击,导热性好,与气缸的磨合性好,还要有一定的弹性。
通常以合金铸铁应用最为广泛。
气环的密封原理气环在自由状态时,外形尺寸要比气缸内径大。
将它套装在活塞环槽内装入气缸后,气环由于弹性而产生径向压力,使气环紧贴在气缸壁上,形成第一道密封面。
在高压燃气的作用下,将气环压紧在气缸和环槽上,切断了燃气向下漏气的通道,形成第二道密封面。
第一道气环阻止了大量燃气泄漏,仍有少量气体从气环开口处泄漏,但经第二、三、四道气环密封后,漏气量已很微小。
气环的切口气缸中燃气漏入曲轴箱的唯一通道是活塞环的切口,因此,切口的形状和装入气缸后间隙的大小对漏气量有一定程度的影响。
闭口间隙:
活塞环装入气缸后的切口间隙叫做闭口间隙。
切口的形状有:
直切口、斜切口、搭切口三种。
常用的是直切口。
气环的截面形状
(1)矩形环,
(2)扭曲环(3)桶面环(4)梯形环7.气环的泵油作用气缸的下部靠飞溅润滑。
气缸中、上部的润滑,是通过气环的泵油作用来达到的。
当活塞下行时,气环因惯性而贴靠在环槽的上侧面,被气环刮下的机油,聚积在气环与油环槽的下方及气环背面间隙内,待活塞上行时,气环则贴靠在环槽的下平面上,此时机油被挤压在气环的上侧,面间隙内。
这样活塞不断地往返运动,形成机油从气缸壁下部,曲折上升的泵油现象。
头几道气环的泵油作用,主要发生在进气和排气过程中,而在压缩和燃烧膨胀时,由于气压的作用,在活塞下行时,气环仍贴靠在环槽的下平面,使泵油作用受到限制。
油环的作用和结构形式
(1)油环的作用活塞与气缸之间的摩擦靠飞溅的机油进行润滑,润,滑油膜的厚度,是通过油环来控制的。
当活塞下行时,靠油环本身的弹力,时油环外圆面得刃口与气缸面密贴,滑过气缸面,刮下粘附在气缸壁上多余的机油。
为保证油环顺利刮油,在油环背面及油环下方的活塞壁面上开有排油孔,使刮下的机油,直接流回油底壳。
当活塞上行时,油环外圆面的上边缘倒角形成油楔,把机油均匀地分布在气缸壁上。
上行布油,下行刮油。
(2)油环的结构形式油环分为普通油环和组合式油环两种。
普通油环一般是用合金铸铁制造的。
在它的外圆住表面中间车削出一个油环嘴,并对它的上、下唇倒角。
为使油环有较强的刮油能力,采用弹簧涨圈环。
三、活塞销活塞销的功用是连接活塞和连杆小头,将活塞承受的气体压力传给连杆。
活塞销与活塞销座孔以及连杆小头衬套孔德配合有三种方式:
(1)摆动式:
活塞销固定在连杆小头衬套内,对于活塞销座右相对的摆动。
(2)固定式活塞销固定在销座孔内,对于连杆小头衬套可相对转动。
(3)浮动式,活塞销在连杆小头衬套内和活塞销座内,都可自由转动,圆柱面的磨损比较均匀。
四、活塞组常见故障活塞顶面疲劳裂纹环与环槽的磨损活塞环己环岸的断裂销和销座的疲劳裂纹活塞裙部磨损,第二节连杆组连杆组包括连杆(连杆体和连杆盖)、连杆螺栓和连杆轴承。
一、连杆连杆的作用连杆用来把活塞承受的气体压力传递给曲轴,同时把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
2.连杆的工作条件连杆在工作时承受着活塞传来的气体压力、活塞,运动的往复惯性力和曲轴对连杆的反作用力。
要求具有足够的强度和刚度。
强度不足:
导致连杆断裂,打坏机体或其他零部件,造成严重事故。
刚度不足:
连杆大头孔失圆,轴瓦的润滑油膜被破坏而使轴颈或轴瓦烧损、连杆弯曲,造成活塞与气缸套偏磨、活塞环漏气窜油等。
3.连杆材料连杆应采用强度、刚度和冲击韧性均较高的材料制造。
机车柴油机的连杆几乎全部采用中碳合金钢制造。
4.连杆构造连杆主要由连杆小头、连杆杆身和连杆大头三部分组成。
(1)连杆小头连杆小头从小头孔轴向看是一个近似的圆环与杆身连接。
由于向下的压力大于向上的力,因此连杆小头孔宽带常做成上部窄下部宽的结构。
连杆小头孔内通常有一个压配的衬套,其材料为铅青铜或钢背铜铅锡合金层组成的双金属衬套,与活塞销,构成一对摩擦副。
机车柴油机连杆小头多采用强制润滑,在连杆杆身内钻一个油道,使从曲轴的曲柄销油孔内来的压力油经此油道进入连杆小头衬套。
还在连杆小头顶部装一个小喷嘴,利用压力油喷到活塞顶底面来冷却活塞。
(2)连杆杆身杆身的截面形状一般采用工字型。
(3)连杆大头为使连杆能装到曲轴上,连杆大头是分开结构;由连,杆杆身大头部分和连杆盖合成为一个圆,用螺栓或螺钉装配在一起。
连杆大头体与盖的剖分面形式有两种,一种为平切口,另一种为斜切口。
二、V型柴油机连杆V型柴油机左、右两列气缸中,对应的左缸和右缸的两根连杆是装在同一个曲柄销上的。
按连接方式的不同,V型柴油机连杆形式有下列三种:
1.并列连杆,两根结构形式完全一样的连杆一前一后装在一个曲柄销上。
优点:
两列气缸的活塞连杆组运动规律相同,动力性能一样,连杆可以互换,因而便于生产和维修。
缺点:
两列气缸的中心线沿曲轴轴向要错开一段距离(错缸距),所以曲轴长度、机体长度要增加,刚度下降,机体的结构和受力不对称。
2.主副连杆一列气缸的每个连杆大头直接装在曲柄销上,称为,“主连杆”;另一列气缸的连杆装在对应的主连杆大头的凸耳上,通过圆柱形粗销压入凸耳中连接起来,这种连杆称为副连杆。
优点:
柴油机整体长度短,主连杆大头刚度大,轴承承压状况好。
缺点:
连杆无互换性,副连杆对主连杆要产生附加作用力,而且左、右两缸的活塞连杆组运动规律不一样,两缸的压缩比不一致,燃烧过程不同。
3.叉片式连杆,同一曲柄销上连接的两根对应连杆与气缸中心线在同一平面内。
其中一个连杆的大头做成叉形,称为“叉形连杆”,另一个连杆的大头做成片状,插在叉形连杆的大头叉形内。
优点:
两列气缸中活塞连杆组的运动规律一样,动力性能相同,不存在错缸距;缺点:
叉形连杆大头结构和工艺复杂,刚度差受力变形较大。
三、连杆轴瓦在连杆大头孔内装有滑动轴承,由于连杆大头是剖分结构,所以滑动轴承也是两块分开的轴瓦,称为连杆轴瓦。
连杆上瓦:
为受力瓦,为了保证上瓦的承载面积和油膜的承载能力,在工作面上一般不设油槽和油孔。
连杆下瓦:
为非受力瓦,在其工作面的中央设有一道油槽,槽内分布有10个油孔。
过盈量,四、连杆螺栓连杆螺栓用于将连杆盖与连杆体连接成一体。
第三节曲轴组曲轴组通常由曲轴、联轴器、扭振减震器、传动齿轮和油封装置等组成。
一、曲轴曲轴的功用将活塞的往复运动转变成旋转运动,活塞上的燃气压力通过连杆转换为曲轴的扭转力矩输出,同时保证活塞在进、排气和压缩冲程期间的运动,另外还要带动,柴油机自身的一些附件如凸轮轴、配气机构、喷油泵、调速器、水泵等的运转。
2.工作条件
(1)受力复杂,容易产生疲劳破坏。
(2)轴颈与轴承之间有强烈的摩擦和磨损。
3.曲轴的材料常用的曲轴材料有两种,一种为钢,另一种为合金球墨铸铁。
(1)钢优点:
强度高,经调质处理和表面处理后有一定的疲劳强度,耐磨性较好。
(2)合金球墨铸铁优点:
对应力集中不敏感,耐磨性好,有较好的吸振,性能,价廉,可浇铸成合理的形状,以有利于减轻重量和提高强度。
缺点:
强度低,刚度差,为保证刚度,曲轴尺寸必须做的很大,增加了曲轴的重量。
4.曲轴的总体构造课本39页5.曲轴的分类
(1)按主轴颈的数目分全支承式曲轴:
在相邻的两个曲柄之间都设置有主轴颈的曲轴。
非全支承式曲轴:
(2)按结构形式分整体式曲轴:
曲轴的各组成部分铸成为一根整体。
组合式曲轴:
曲轴各部分毛坯单独铸造,经机械加工后再组合在一起的。
3.按曲柄臂形式分曲柄式曲轴:
一个曲柄上既有主轴颈和曲柄销,也有曲柄臂的。
盘形曲轴:
只有主轴颈和曲柄销,由主轴颈兼做曲柄臂的曲轴。
6.曲轴的构造
(1)曲柄排列方式,
(2)曲柄结构形式曲柄由主轴颈、曲柄销和曲柄臂组成。
二、联轴器柴油机曲轴的功率输出端(后端)要连接从动机械,并带动其转动,因此必须有一个联轴器。
联轴器可以是刚性的,如法兰盘,也可以是弹性的。
弹性联轴节的作用
(1)可以起飞轮作用,并能均匀地传递扭矩。
(2)减少曲轴与从动机械转轴之间因不同心造成的振动和噪音。
(3)能缓和柴油机启动、变速和停车时对从动机械的,冲击。
(4)还可以改变曲轴轴系的扭振动力性能,起一定的减振和避振的作用。
2.弹性联轴节的构造采用径向簧片式弹性联轴节3.弹性联轴节工作原理柴油机输出扭矩的传递,是通过与曲轴一起转动的花键轴来驱动弹簧片,经簧片组将扭矩传递到传递机械的转轴上。
由于是通过簧片组传递力矩,使得柴油机与从动机械之间成为弹性联结,起到了缓和冲击的作用。
当曲轴轴系发生扭转振动时,簧片产生反复的反向变形,迫使联轴器内机油的流动反复换向,因而产生较大的粘滞摩擦阻尼,同时由于簧片的变形,产生弹性反力矩,起到了一定的抑制扭振振幅的作用。
三、减振器为避免曲轴产生强烈的扭振共振,对运转平稳性要求较高的机车柴油机都装有减振器。
减振器一般安装在扭振振幅最大的曲轴自由端。
根据减振原理的不同,减振器可分为两类:
动力式减振器:
依靠自身的动力作用产生反力矩来抵制干扰力矩。
在工作转速范围内可对一定的扭振共振起抑制作用。
阻尼式减振器:
利用阻尼元件来吸外界加给曲轴的干扰,力矩能量,以起到衰减振动的目的。
16V240ZJB型柴油机采用动力式和阻尼式相结合的硅油簧片减振器,其中硅油起阻尼作用,簧片起动力作用。
减振器通过平键热装到曲轴的自由端。
工作原理:
当柴油机曲轴发生扭振时,减振器随曲轴一起扭摆,而惯性体由于没有刚性约束,仍按惯性保持等速转动,因此与减振器产生相对位移,使簧片产生弯曲变形,并使黏度极大地硅油层受到剪切,同时弹簧片变形产生的,弹性反力矩也迫使硅油运动。
于是产生了与振动方向相反的硅油粘滞阻力矩和弹簧片的弹性阻力矩,从而抑制和减弱了曲轴系统的扭振,使扭振振幅减小,曲轴的扭转应力降低。
这时干扰力矩加给曲轴轴系的一部分扭振能量转换为热能,并通过硅油和减振器体、盖向外散逸。
四、曲轴组其它零件传动齿轮曲轴要带动柴油机的附件如凸轮轴、水泵、油泵等一起运转,因此必须有一套传动机构。
最常用的传动装置,是齿轮传动装置。
驱动凸轮轴转动的齿轮称为正时齿轮,驱动冷却水泵和机油泵的齿轮称为传动齿轮。
2.油封装置为了防止润滑油沿曲轴前后端漏到机体外面,通常在曲轴的前、后端轴段上设置油封装置。
3.曲轴的轴向定位装置柴油机工作时受到从动机械和传动装置的轴向力作用,会引起曲轴沿轴向窜动,所以必须对曲轴进行轴向定位。
机车柴油机的止推轴瓦一般设在最末位主轴颈上,如16V240ZJB型柴油机止推轴瓦在第九位主轴颈上。
五、曲轴组常见故障曲轴的常见损坏形式主要是两类:
一是轴颈磨损,二是疲劳裂纹。
第三章主要固定件柴油机主要固定件包括机体、气缸套和气缸盖。
第一节机体机体由气缸体、上、下曲轴箱或油底壳组成。
一、机体的功用和工作条件作用:
构成了柴油机的骨架是所有零部件的安装基础。
形成油、水、气的通道,工作条件:
承受气体压力、运动件的惯性力、紧固零部件的螺栓预紧力。
所以要求机体具有足够的强度和刚度。
二、机体的材料铸铁铸铁机体一般是整体铸造成型。
优点:
成本低,工艺性好,减振性好,对应力集中不明显。
缺点:
重量大。
2.钢钢制机体可以是整体铸造成型,也可以是完全用钢板焊接成型,也有一部分为铸造,另一部分为焊接的铸焊组合式结构。
优
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- 柴油机 原理 构造
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