机车制造检修工艺及装备(第1章)

柴油机结构与组装 授课人：徐永绥 办公室：机车教研室（实验馆422）电 话：84106836 手 机：13889564385第一章 概 论第一节 柴油机主要结构1.固定件：机体、油底壳、气缸套、连接箱、泵支承箱、弹性支承等2.运动件：活塞组、连杆组、曲轴等3.配气机构：凸轮轴、进排气推杆、顶杆、摇臂、横臂、气门、气缸盖等4.控制系统：调速器、调控传动装置、控制拉杆等5.增压系统：增压器、中冷器、进气稳压 箱、进气支管、排气支管、排气总管6.燃油系统：燃油滤清器、高压油泵、高压油管、喷油器7.机油系统：主机油泵、机油滤清器、各润滑油道等8.冷却系统：水泵、进水支管、进水总管 出水支管、出水总管等第二节 柴油机总体布置以16V240ZJD型柴油机 为例 16-缸数 V-气缸排列形式 240-气缸直径 Z-增压 J-机车用 D-改型A、B、C图11b 16V240ZJD型柴油机纵剖面图1机座支承；2油底壳装配；3机体装配；4连杆装配；5喷油泵装配；6喷油器装配；7配气机构；8空气冷却器；9气缸套总装配；10活塞装配；11盖罩装配；12凸轮轴装配；13机油系统；14NCC105机油泵；15水泵；16NC67-11A型减振器；17泵传动装配；18泵支承箱装配；19燃油系统；20传动机构装配；21调控传动装置；22控制机构；23冷却水系统；24增压器；25增压系统；26联合调节器C3X型；27油气分离器；28连接箱；29盘车机构；30曲轴装配；31弹性联轴节。机体采用铸焊组合机体，由整体铸钢主轴承座与钢板焊接而成。横截面为六边形。气缸套采用带有冷却水套的湿式气缸套。活塞采用两种，一种为整体薄壁球铁活塞，一种为整体锻铝活塞。连杆采用并列连杆。曲轴为合金球墨铸铁曲轴。曲轴的输出端通过联轴节与主发电机的转子相连，机体的输出端通过连接箱与主发电机定子连接。齿轮系统布置在自由端，压装在曲轴自由端上的曲轴齿轮，通过传动齿轮驱动凸轮轴。泵支承箱布置在机体的自由端，箱体上安装有机油泵和高低温水泵。安装在曲轴自由端的减振器用来降低曲轴系统的扭振振幅。泵主动齿轮安装在减振器体上，用来驱动机油泵和高低温水泵，泵主动齿轮上的法兰伸出箱体外，可用来驱动机车上的辅助装置。调速器设置在自由端的左上方，由左侧凸轮轴通过调控传动装置驱动。16个气缸套分两排按V型排列在机体里，夹角为50，气缸盖用六个M362的气缸螺栓连同气缸套一起紧固在机体上，气缸内的活塞通过连杆由曲轴带动，作上下往复运动。两排气缸的外侧有各自的喷油泵和气门驱动机构，由布置在机体两侧腔内的凸轮轴驱动。机体两侧中部有进水总管和支管，向气缸套供冷却水。机体形夹角内，其上层为空气腔，与安装在机体顶部的稳压箱共同形成空气稳压腔，其下层为主机油道。稳压箱上方安装了一根排气总管，两端各与一台VTC25413增压器相连，中冷器设置在增压器旁边，压气机出来的增压空气经中冷器冷却后进入稳压箱，按配气相位先后次序要求进入到各气缸。柴油机设有超速停车机构、机油末端油压继电器和曲轴箱压力差示压力计等装置，对柴油机实行保护，在调控传动装置上还设有紧急停车按钮，当出现非常状况时，可实行手动紧急停车保护。整个柴油发电机组采用四个橡胶弹性机座支承支承在机车底架上。16V280ZJ型柴油机总体布置采用横截面为六边形的球墨铸铁铸造机体合金钢曲轴钢顶铝裙组合活塞斜切口齿型连接的并列连杆采用湿式气缸套曲轴前端用锥面与减振器连接，曲轴后端用整体法兰与联轴节连接输出功率。第三节 柴油机主要技术参数 16V240ZJD型柴油机的技术参数型柴油机的技术参数型式 四冲程、型、水冷、直接喷射、开式燃烧室、燃气涡轮增压、增压空气中间冷却气缸数16 气缸直径mm240活塞行程mm 275总排量L 199.05压缩比 12.4:1UIC标定功率kW 3240 最大运用功率 kW 2940标定转速r/min 1000最低稳定转速r/min 430标定转速时活塞平均速度m/s 9.17标定工况时的平均有效压力Mpa 1.95标定工况时的爆发力 Mpa 14曲轴转向（面对输出端）顺时针发火次序 1 3 7 5 8 6 2 4 /16 14 10 12 9 11 15 13 配气相位(按曲轴转角)进气门开 上止点前 50进气门关 下止点后 42排气门开 下止点前 50排气门关 上止点后 50供油提前角 20.5气门冷态间隙mm 进气门 0.2 排气门 0.8喷油器启喷压力 Mpa 3435标定功率时的 排气温度 排气支管 520 排气总管 620标定功率时的燃油消耗率 g/kWh 214标定功率时的机油消耗率 燃油消耗率的1.5%润滑方式 压力机油循环冷却方式 压力水冷循环机油质量 kg 900标定功率时机油末端压力 kPa 400柴油机机油出口温度 98柴油机冷却水出口温度 98柴油机起动方式 电机启动柴油机外形尺寸（长宽高）mm533917903085柴油机质量（干重）kg2260016V280ZJ、16V280ZJA型柴油机主要技术参数型式：四冲程、型、直接喷射燃烧室、废气涡轮增压、增压空气中间冷却气缸数 16 气缸直径mm 280活塞行程mm 285单缸排量L 17.55压缩比 12.5:1标定转速：1000 r/min最大转速：1100 r/min最低空载转速：400 r/min超速停车转速：11201150 r/min 16V280ZJ、16V280ZJA标定功率 3675kW 3680kW最大功率 4045kW 4246kW 平均有效压力 1.572MPa 1.650MPa 爆发压力 13.24MPa 13.72MPa压缩压力 2.652.95MPa曲轴箱正压力 0.6kpa燃油消耗率 211-218 g/kw.h 208-215 g/kw.h 空载油耗 16kg/h喷油器喷射压力：25.5MPa配气相位(按曲轴转角)进气门开 上止点前 59进气门关 下止点后 44排气门开 下止点前 69排气门关 上止点后 64供油提前角 22发火次序 1 3 7 5 8 6 2 4 /16 14 10 12 9 11 15 13 GEVO16柴油机总体布置和结构特点 柴油机的16个气缸分成左、右两列，两列气缸呈V型45夹角。柴油机自由端，前端盖组件（IFE）紧固于机体前端面。在前端盖组件的上面安装左、右两台增压器；在增压器下面的前端盖组件内各安装一个抽屉式的中冷器；在自由端下边的左侧安装一台水泵，右侧安装一台润滑油泵；在左侧下方，装有一个加油口和油尺。曲轴置于机体的主轴承上。在柴油机气缸内，空气与燃油混合燃烧后的燃气推动活塞作往复运动，并通过连杆推动曲轴作旋转运动。曲轴输出端由压装于曲轴轴颈上的法兰盘通过螺栓与主发电机的转子连接，将柴油机的作功传给主发电机。曲轴输出端的轴颈上还压装有曲轴齿轮，通过惰轮带动凸轮轴齿轮，驱动凸轮轴运转。与曲轴自由端法兰连接的齿轮带动水泵齿轮和润滑油泵齿轮，驱动水泵和润滑油泵运转。曲轴自由端还安装一个调整柴油机扭转振动的减振器。两根凸轮轴分别置于机体左、右两侧的凸轮轴轴承上。凸轮轴的配气凸轮推动气门驱动机构，控制气门的开闭；凸轮轴的燃油凸轮推动喷油泵下体的滚轮，使喷油泵产生高压燃油。装在喷油泵外侧的电磁阀，接受电子燃油控制系统计算机发出的信号，控制喷油泵的供油定时和供油量。喷油泵输出的高压燃油经由高压油管和喷油器向气缸喷油，供柴油机燃烧作功。在柴油机V型的左、右两侧，布置燃油进油总管和燃油回油总管。并在柴油机左、右两侧的机体平面上从上至下各装有八个凸轮轴检查孔盖和曲轴箱检查孔盖。打开这些盖可检查凸轮轴和曲轴和的情况，曲轴箱检查孔盖还设置曲轴箱的防爆装置。，机体V型夹角内的下部铸出冷却水腔，在其上面安装一个进气和出水管组件。其下部为进气总管、上部为出水总管。经过中冷器冷却的空气，经由安装中冷器的前端盖组件内腔进入进气总管，再送入各气缸。出水总管与接有增压器出水管的过渡管连接，将柴油机的出水送入机车的散热器进水管路。在进气和出水管组件上方，靠外侧布置着两根排气总管，左、右各气缸的排气经各支管接入该侧的排气总管，再由过渡管与增压器的涡轮进气口连接，将高温的压力气体送入增压器，供涡轮作功 在柴油机后端，机体左后侧的凸块上安装有两个曲轴转速传感器。压装于曲轴后端的法兰盘上，有一个89齿（另加一个缺失齿）的齿圈。曲轴转速传感器通过检测齿圈上的齿来确定曲轴在旋转过程中的位置，提供柴油机的电子燃油控制系统，确定供油时刻。柴油机上安装有电子燃油控制系统的各种传感器，它们向计算机提供多种信息，计算机依此向电磁阀发出信号，操纵电磁阀的动作，从而控制柴油机的功率和转速，并实现各种保护功能。靠输出端的右侧，安装有柴油机的盘车机构。油底壳装在机体的底面。柴油机的四个支承.分别装于机体靠自由端底部两侧和主发电机底部两侧。柴油机吊运时，将起重吊钩拧入柴油机两侧的柴油机支承螺孔，和安装于机体输出端顶面的起重吊钩一起与柴油机吊具连接后，便可起吊柴油机。结构特征 机体 带加强筋和角撑的单件铸铁结构 气缸套 离心铸铁，全加工 曲轴 硬化高质量钢材锻造，轴颈表面精磨 连杆 锻钢，连杆并排安装、结合面带倾角 减振器 粘性减振器 涡轮增压器 增压方式 恒压 型式 单级离心式 额定增压比 3.35:1 额定流量 3.75 kg/s 压气机额定效率 81%喘振裕度 13%最大允许转速 27500 r/min 中冷器 结构形式 铜制管和散热片、钢制壳体中冷器效率 89%92%进口水温47 C出口水温70 C 主机油泵 曲轴齿轮驱动、正排齿轮泵流量：2175 L/min（额定转速1050 r/min时）电子控制燃油控制系统型式 单体喷油泵、喷油器型号 Bosch控制方式 速度调节喷油器结构 全机械式喷油泵结构 电子控制高压燃油喷射泵 冷却水泵 曲轴齿轮驱动、离心式叶轮水泵流量：2270 L/min（额定转速1050 r/min时）GEVO16型柴油机具有如下结构特点：两列气缸呈V型45布置，这允许较大缸径的柴油机封装在一个窄的机车总宽度里，此正为机车柴油机所要求的。独立的动力组件安装于半隧道式的曲轴箱上。通过卸去最少数量的紧固件，即可将包括气缸盖、气缸套、加强套、活塞、连杆、高压油泵、气门挺柱和气门推杆的动力组件整体从柴油机中取出。此结构，可方便柴油机维护，缩短检修周期，避免冷却水对润滑油的影响等。前端盖组件集中安装了增压器、中冷器、水泵、润滑油泵等部件，前端盖组件内还布置有空气、水、润滑油通道；柴油机V型夹角里，从下至上设置有柴油机总的进水腔、进气道和出水总管。这就为油、水、气管路布置提供了便利条件，可大为简化外部管路的设置，使柴油机外观整洁，也便于维修。电子控制燃油喷射（EFI）系统主要由电子控制喷射装置、柴油机控制单元（ECU）和多种传感器组成。电子控制喷射装置的高压油泵和喷油器分别安装在加强套和气缸盖上，两者由高压燃油管连接。高压油泵向喷油器的供油，由柴油机控制单元通过装在高压油泵上的电磁阀控制。电子控制燃油喷射（EFI）系统，改变了柴油机喷油控制方式，全面监测柴油机运行状态，实施精确的反馈调控。深的曲轴箱可提高机体的刚性，这是主发电机直接安装在机体上所需要的。采用每个气缸对应有一节凸轮轴的分段组合式结构，每节凸轮轴外侧有一个盖板，打开盖板就可以方便地观察和拆检凸轮轴。大的曲轴箱观察孔盖位于曲轴中心的上方，以便连杆维修时易于接近。由钢顶和球墨铸铁活塞销座以及铝活塞裙构成的组合活塞，可达到重量轻和承受高峰值压力的要求。在曲轴上分段焊接大小不同的平衡重，有利于曲轴重量的减轻。减小曲轴重量可提高柴油机轴系的自振频率，为减小柴油机扭转振动提供有利因素。在气缸套中镶入一个抗抛光减磨环以提供耐久运行表面。对连杆杆身与连杆大端之间的过渡进行了优化，以获得最大刚度。气缸盖具有加厚的火力板、高的气缸盖及其合理的内部结构、尺寸经过优化的排气门座圈冷却孔和为避免应力集中而采用圆滑过渡区，使气缸盖具有更高的可靠性.柴油机主要技术参数型号：GEVO16型式：四冲程、直接喷射燃烧室、废气涡轮增压、增压空气中间冷却。缸径X行程：250 X 320 mm缸数及排列：16缸、V型、夹角45气缸总排量：251.3L 几何压缩比：16.8：1额定转速：1050r/min怠速转速：440r/min额定功率：4660 kW燃油消耗率:2143%g/kW.h(排放优先模式）2003%g/kW.h（油耗优先模式）质量：24857 kg外形尺寸：5105 X 1771 X 2603 mm