發(fā)動機的安裝和布置.ppt

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發(fā)動機的安裝和布置 發(fā)動機選擇合適的附件及合理的布置和安裝 對發(fā)動機有效可靠的工作是相當重要的 為此對這方面的一些要求和規(guī)則加以簡要介紹 北京北內(nèi)柴油機有限責任公司 一 冷卻空氣供給和排除裝置的部置 1 概述風冷系列柴油機用冷卻風扇供給的環(huán)境空氣直接冷卻 所以 發(fā)動機的可靠運行 以正確地供給和排放所必須的冷卻空氣為條件 絕大多數(shù)情況下采用不受天氣變化影響的方式來安裝發(fā)動機 通常有一個機房 也有時把發(fā)動機安裝在機罩里 既能不受天氣變化的影響又能降低噪聲 在許多場合下 發(fā)動機需要有供風與排風系統(tǒng) 這時 要永遠遵循下列兩條非常重要的基本規(guī)則 規(guī)則一 只有新鮮空氣才能供燃燒或冷卻用 發(fā)動機千萬不要吸入排出的熱風或廢氣 規(guī)則二 必須盡可能地避免進 排風通道中有障礙 當風扇運轉(zhuǎn)時在進風口形成負壓區(qū) 使空氣從各方涌入 因此若不采取適宜的防范措施 則排出的熱風也會重新被吸入風扇 所以要密切注意 正確設(shè)計冷卻空氣系統(tǒng) 防止熱風短路循環(huán) 的問題 通過巧妙利用甲板上層的結(jié)構(gòu)特征 例如發(fā)動機安裝在船舶上時 可防止排除的熱風再進入風扇 但是 如果導風管進出口相互布置不當 熱空氣形成外部回路后 還能再被吸入 這時昂貴的進 排風導管就失效了 在船用安裝中 導風管末端的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止雨水或航行中濺潑的水進入 必要時應(yīng)備有排水口 冷卻空氣導管的布置還應(yīng)考慮到由于熱對流 風或車輛運動而形成氣流 在多機組安裝時 例如在船上 每臺獨立機組的冷卻氣流應(yīng)相互分開組織 以便當一臺機組停車后 熱空氣不會形成短路循環(huán) 基本上 冷卻空氣的供給與排除有以下四種布置方案 2 布置方式 表1 1 上述四種方案 表1 1 中 布置中的正確與錯誤見圖1 1圖例的對照說明 排風導管的彈性連接 發(fā)動機采用彈性支撐時 如果進 排風導管剛性地連接到發(fā)動機上 就要受到振動 在這種情況下 導管與發(fā)動機的結(jié)合處也要采用彈性連接 但是 短的進 排風導管 即從端部算起 進風導管不超過300mm 排風導管不超過500mm時 也可用剛性連接不過 此時在導管的過渡處 必須安裝彈性密封圈 任何對冷卻空氣自由進 排風的阻礙 都是一種減少空氣通過率的阻力 而且 也增加了風扇的負荷 當導管的截面很小 或長度很長 當氣流偏歪或當防護裝置或鐵網(wǎng)阻礙著進 排風暢通時 這種阻力在實際上是存在的 3 發(fā)動機進 排風導管的最小截面積 平方米 表 發(fā)動機進 排風導管最小截面積 上表中 欄的截面面積可按下表組合方式選用 表1 3進 排風導管截面積選擇表 4 冷卻空氣的溫升 冷卻空氣從未受擾動的環(huán)境直接達到風扇進口處某一點 沿途允許的溫升為10 個別情況下 只要進入燃燒室的空氣在進入發(fā)動機前未被同樣加熱 而且風壓室也無壓力損失 則冷卻空氣的溫度允許升高15 當發(fā)動機安裝有三角皮帶防護罩時 冷卻空氣的溫度 應(yīng)在未裝防護罩時在風口處測量 重裝三角皮帶防護罩后 觀察許多溫升和節(jié)流值時 應(yīng)復測風扇進口處的溫度 測量冷卻空氣溫度時應(yīng)注意 只有在發(fā)動機運轉(zhuǎn)相當一段時間 使溫度保持穩(wěn)定后 才能得到其最大值 經(jīng)驗證明 這一穩(wěn)定條件大約在發(fā)動機運行一小時后能達到 所以這就是被測發(fā)動機在實際負荷條件下運行的最短時間 溫度需在整個運行期間測量和觀測 最終值應(yīng)在穩(wěn)態(tài)的最大工作負荷下讀取 由于冷卻空氣并不在風扇中混合 而且空氣從風扇某一部位吸入后 往往直接吹向發(fā)動機相應(yīng)的某一部位 所以任何部位的溫升都不能超過規(guī)定值 通常測量溫度時 整個進風面積都應(yīng)予以考慮 但在實際上 選擇四個互成90 的測量點 對于作出適當?shù)墓纼r已夠用了 但是 不允許沿圓周取一些獨立點溫度的平均值來代替這四個點的值 表 4溫升與壓降的許用組合表 冷卻空氣的濾清 發(fā)動機在灰塵特別多的環(huán)境中工作時 例如聯(lián)合收割機 甜菜和土豆收獲機 魚粉裝卸 礦渣和垃圾處理等 冷卻空氣需用下列方法過濾 1 鉆孔板篩罩 在風扇進口處裝一個帶鉆孔板的罩子 篩罩 2 鉆孔板轉(zhuǎn)篩 優(yōu)點 旋轉(zhuǎn)力將防止轉(zhuǎn)孔堵塞 缺點 雖然鉆孔板的尺寸與固定式篩罩相同 但是由于篩鼓垂直空氣流而旋轉(zhuǎn) 產(chǎn)生大約為20 40m sec的切向速度 視鼓的直徑與轉(zhuǎn)速而異 這便增加了空氣流動的阻力 過分的減少了空氣的通過量和風壓室壓力 因此 采用這種方案時 一定要把篩孔面積與篩板轉(zhuǎn)速匹配得當 以確保獲得合理的空氣流量 3 旋風除塵器 旋風型冷卻空氣粗濾器對細塵土并不實用 4 過濾墊 過濾墊不僅能保持冷卻空氣的清潔 而且還能降低進氣噪音 濾墊可用能清洗的塑料或羊毛制成 具體選用時 為保證有足夠的空氣流量 應(yīng)與濾墊制造廠商榷 另外濾墊的安裝設(shè)計 要便于清洗 在需要時 甚至每天清洗幾次 新濾墊所產(chǎn)生的壓力損失應(yīng)不超過5mm水柱此方案特別適用于過濾顆粒細 易侵入的塵土 二 進 排氣管系 1 概述要使發(fā)動機性能良好 運行可靠 則必須正確的設(shè)計進 排氣管 并使之有足夠的橫截面面積 進 排氣管應(yīng)盡可能不改變方向 任何必須的方向改變 都要采用平滑過度的轉(zhuǎn)彎 2 排氣管的阻力測量和允許阻力 1 進氣系統(tǒng)的真空度 進氣系統(tǒng)的真空度最好用裝水U型管測量 方法如下 非增壓發(fā)動機 在不帶負荷 額定轉(zhuǎn)速時 于緊靠發(fā)動機前端的一段直線管道上測量 如果在額定轉(zhuǎn)速時測量有困難 對非增壓發(fā)動機而言 也可以在高于額定轉(zhuǎn)速的最高空轉(zhuǎn)時測量 然后將測量結(jié)果按以下公式換算 式中 P 在額定轉(zhuǎn)速時進氣系統(tǒng)的許用真空度 Pmax 在最大轉(zhuǎn)速時測得的進氣系統(tǒng)真空度 N 額定轉(zhuǎn)速Nmax 測量時的最大轉(zhuǎn)速 增壓發(fā)動機 在全負荷 額定轉(zhuǎn)速時 于壓氣機前但仍在空濾器接管的最大直徑處測量 進氣管道和排氣管道的許用阻力見表2 1 表中的數(shù)值是發(fā)動機在額定輸出時進 排氣管道不許超過的最大阻力值 進氣側(cè)的管道包括空氣濾清器和進氣管 排氣側(cè)的管道包括排氣管和消音器 表中的數(shù)值對汽車用 工業(yè)用與船舶用的發(fā)動機都相同 發(fā)電機組則見相應(yīng)的另表 表2 3 個別情況下 如因安裝條件的特殊需要 排氣背壓可高于表2 1的數(shù)值 但應(yīng)與生產(chǎn)廠設(shè)計配套部門商討 采用紙質(zhì)濾清器時 當濾芯變臟 即真空指示器作出反映時 進氣阻力允許在短期間內(nèi)升到表9 51所列的數(shù)值 PNS 有效的持續(xù)運轉(zhuǎn) 使用時間約為300小時 年 PNE 有效的持續(xù)運轉(zhuǎn) 使用時間約為1000小時 年 PD 持續(xù)運轉(zhuǎn) 無時間限制 在這種情況下 必須采用具有200mmH2O開關(guān)點的真空度指示器 當采用紙質(zhì)組合式空濾器時 各個PD功率的壓降值取自表2 2 真空度指示器的開關(guān)點也按表2 2 一定要為紙質(zhì)空濾器匹配相應(yīng)的真空度指示器 一定要把真空度指示器安裝在容易觀察到的地方 唯一的例外是單缸機 由于單缸機的振動效應(yīng)使紙質(zhì)空濾器有三倍的過濾面積 所以壽命相當之長 對此類發(fā)動機而言 遵守維修手冊中保養(yǎng)說明即可 為了保證紙質(zhì)空濾器在正常的塵土條件下能有長的使用壽命 新空濾器裝在發(fā)動機上 測得的阻力值 在濾清過的空氣側(cè) 大致如下 單缸機7 9mbar 7090mmH2O 二缸機13 16 5mbar 130165mmH2O 四缸及四缸以上的機型20 25mbar 200 250mmH2O 建議盡可能使阻力低于上述值 這將改善發(fā)動機的性能和功率輸出 全部上述數(shù)據(jù) 均在發(fā)動機上測量 用于單缸至三缸機的數(shù)據(jù)較低是考慮到脈沖效應(yīng) 所以結(jié)果為平均值 表2 1道依茨非增壓和增壓風冷柴油機進 排氣管許用阻力數(shù)值表 注 mbar 巴毫 mmH2O 毫米水柱表2 2進氣側(cè)裝有臟濾清器時短時間最大允許阻力 壓降 發(fā)動機附件中包括商用型真空度指示器 與表中值相當或稍高 所以在少數(shù)情況下 稍高一點的真空度也是可接受的 表2 3風冷發(fā)動機用于發(fā)電機組時 進 排氣側(cè)的允許阻力 用于增壓與非增壓機型 進氣管道和空氣濾清器 1 概述 已發(fā)現(xiàn) 在所有發(fā)動機早期磨損的情況中 有四分之三是灰塵引起的 為防止此類情況發(fā)生 在安裝發(fā)動機進氣管道和空氣濾清器時 要遵循以下規(guī)定 只有取自盡可能無塵處的新鮮空氣 才適于用作燃燒空氣 進氣管道對氣流的阻力應(yīng)盡量小 且在發(fā)動機附近不應(yīng)有任何彎曲 空濾器與發(fā)動機之間的進氣系統(tǒng) 通稱清潔空氣側(cè) 在長時間運轉(zhuǎn)后 仍需保持有效的氣體密封 必須按發(fā)動機的運轉(zhuǎn)條件 塵土 選擇合適的空濾器 無需任何中間管道 而將空濾器直接安裝到發(fā)動機上的理想的設(shè)計并不是經(jīng)?？尚械?相反 經(jīng)常需要將空濾器與發(fā)動機分開安裝 例如當溫度急劇升高或有振動危險時 特別是為了保養(yǎng)方便 而將空濾器安裝在易于接近的地方 通常需要把未濾清側(cè)的空氣管道 即空濾器前的管道 加長 或把濾清過的空氣管道 即空濾器和發(fā)動機間的管道 加長 或者把兩者都加長 在這種情況下 重要的是要確保不能超過允許的氣流阻力 并在濾清側(cè)保持絕對的氣密性 2 燃燒空氣的濾清器 實際應(yīng)用經(jīng)驗指出 對燃燒用空氣的濾清問題 需引起密切的重視 關(guān)于這一點 以下說明可能帶有普遍意義 預期的發(fā)動機的使用壽命 有賴于使用干式空濾器 紙質(zhì)濾芯 干式空濾器需要特別細心的保養(yǎng) 但這一要求并不是能經(jīng)常做到 特別是用于建筑機械上時 干式空濾器要求使用地區(qū)有可靠的備件供應(yīng) 更換濾清器的元件 但由于價格和貨源的原因?qū)Υ藷o法保證 這導致了需要一種高效率的空氣濾清系統(tǒng) 它應(yīng)是耐用的 要求最低的保養(yǎng) 而且在備件不能立即供應(yīng)的情況下 仍能短時間以適當?shù)男使ぷ?一種符合式空濾器 可滿足這些要求 這種濾清器是由一個油浴式濾清器 包括一個帶排塵閥的粗濾器 和干式精濾器符合組成 油浴式空濾器就其保養(yǎng)程序和它經(jīng)久耐用的結(jié)構(gòu)來說是眾所周知的 在干式空濾器元件失效的情況下 這種空濾器的分離效率足以避免發(fā)動機產(chǎn)生破壞的磨損 由于前面有油浴式空濾器 進入到干式空濾器的塵土很少 通常使濾芯的使用壽命在一年以上 因此 對濾清元件的嚴格的保養(yǎng)工作和費用可降到最低限度 在保養(yǎng)條件差或者運行條件相應(yīng)于表2 4中所列 灰塵嚴重落塵或十分嚴重落塵時 應(yīng)該選用符合式空濾器 在所有的其他應(yīng)用情況下 一般推薦仍使用標準的干式空濾器系統(tǒng) 此外 在特殊情況下 也可采用油浴式空濾器 如果裝備發(fā)動機的用戶訂購了其他型號的空濾器 最基本的要求是遵守以下建議 為道依茨發(fā)動機匹配空氣濾清器的建議 假如裝備發(fā)動機的用戶選用空氣濾清器系統(tǒng) 則用戶應(yīng)對正確的匹配和裝置負完全責任 在證實了由于空氣濾清器系統(tǒng)的缺陷而造成發(fā)動機毀壞的情況下 生產(chǎn)廠拒絕承擔保證書有關(guān)條款下的索賠 空濾器的尺寸 空濾器的尺寸取決于所需進氣量和實驗室壽命 而實驗壽命由應(yīng)用類型和運轉(zhuǎn)條件所決定 含塵量見表2 4 所需空氣量 自然進氣四沖程發(fā)動機所需空氣量由下式?jīng)Q定 VH n p fQ 2 1000如果空濾器分別裝在V型發(fā)動機的兩側(cè) 則必須根據(jù)每排的缸數(shù)考慮脈沖效應(yīng) 以不考慮脈沖效應(yīng)因數(shù)的計算結(jié)果作為確定實驗室壽命的基礎(chǔ) 上式符號的含義是 Q 計算空氣需要量 m3 min VH 總排量 L n 轉(zhuǎn)速 r min 計算容積效率 0 9P 額定功率 Kw f 脈沖系數(shù) 1缸 3 0 2缸 2 0 3缸 1 4 4缸 1 2 5缸及5缸以上 1 0 確定空氣濾清器的阻力時 以考慮脈沖效率的計算空氣需用量為基本參數(shù) 由于脈沖效應(yīng) 內(nèi)阻增加 從而真空度指示器開關(guān)點的真空度差值下降 導致 實驗室壽命 較短 結(jié)果可能需要選用大一號的空氣濾清器 增壓四沖程發(fā)動機所需空氣量可用以下公式計算 Q m3 min 0 095 P Kw Q m3 min 0 07 N HP 濾清效率 當以AC粒度的實驗粉塵實驗時 濾清器系統(tǒng)的絕對濾清效率應(yīng)達到99 9 濾清器的保養(yǎng) 紙濾芯的最大許可污染度用目測保養(yǎng)指示器或電測保養(yǎng)指示開關(guān)顯示 它們一達到規(guī)定值便立即顯示 這時僅需做些清潔或更換濾芯的工作 表2 4給出選擇空氣濾清器的指導標準 3 進氣管道 空濾器和發(fā)動機的進氣管道 清潔空氣管道 必須絕對氣密而且能經(jīng)受的住由發(fā)動機和振動推力所引起的機械應(yīng)力 無縫鋼管適合這一用途 也可以采用金屬薄板焊接管 但其先決條件是防漏焊接和內(nèi)部清潔 即清除了焊渣等物 煙囪 折疊管 點焊管或鉚接管等絕對不能用 在發(fā)動機彈性安裝的情況下 經(jīng)常需要將空氣濾清器系統(tǒng)剛性的緊固在發(fā)動機上 因此在進氣管道上安裝彈性元件 波紋式軟管 波紋式軟管用于連接兩段振動的管子 如果可能 主振方向應(yīng)與管的縱向軸線成90 直角 兩管間的最小距離為150mm 最大距離為500mm 軟管應(yīng)安裝得不受任何初張力 即應(yīng)當是直角的或僅有輕微的彎曲 軟管相互間不能接觸 否則在接觸處將被磨穿 橡膠套管 橡膠套管用來連接兩根排成一行彼此無相對運動的管子 它們的材料應(yīng)符合標準 但無螺紋金屬絲 兩管端部的距離為10 20mm 表2 4選擇空氣濾清器的指導標準 波紋式軟管和橡膠管用卡箍固定在被連接管的兩端 見圖2 1 卡箍和軟管的直徑一定要匹配 決不能用一端從管料上切下的材料做卡箍 不能用螺旋鋼絲來捆綁軟管 為了確保橡膠套管和波紋式軟管在管端的連接位置 用金屬薄板做的管子其連接端應(yīng)做出密封凸緣 橡膠管應(yīng)套進40mm 卡箍在密封凸緣的后面 鑄鐵管可不做密封凸緣 但套橡膠管的部位應(yīng)進行加工或是一個經(jīng)過修整的光滑表面 總之 管的連接端必須光滑 圓整且無毛邊 在采用金屬薄板焊接管時 需要清理焊縫 管道與其通過發(fā)動機罩或消聲板孔口處的任何摩擦都必須排除 要檢查它們之間是否存在因振動而產(chǎn)生的相對運動 必要時把孔口擴大 在環(huán)行部位填以海綿橡膠或類似的材料 4 進氣管道的設(shè)計方案 當為進氣系統(tǒng)進行設(shè)計時 應(yīng)以發(fā)動機進氣管的直徑作為原始依據(jù) 作為參考基準 假設(shè)有一個 理論的管道長度 它比實際管道要長一點 理論管道長度由以下幾項組成 實際測得濾清器前 后管道長度 對空氣動力性能良好的轉(zhuǎn)彎 每一個90 的轉(zhuǎn)彎增加1米 所謂空氣動力性能良好 是指以盡可能大的半徑形成一個慢轉(zhuǎn)彎 如果轉(zhuǎn)彎構(gòu)成的空氣動力性能不好 則增加2米 對每一個波紋軟管相應(yīng)增加一段長度 所增加的長度等于波紋管長度 理論長度在2米以內(nèi)時 可用進氣管直徑作為整個管道的直徑 長度超過2米時 理論管道直徑比發(fā)動機上進氣管的直徑大 數(shù)值見表2 5 表2 5波紋軟管進氣管直徑增大尺寸 廢氣渦輪增壓器以高的內(nèi)部流速工作 因此連接處的直徑不能作為進氣管的直徑 考慮到增壓比 發(fā)動機的功率輸出和氣體流速之間的密切聯(lián)系 建議以功率輸出作為設(shè)計管路的基本參數(shù) 表2 6列出了增壓發(fā)動機進氣系統(tǒng)最小管道截面面積的隨理論管路長度而變的具體數(shù)值 可作為指導性資料 表2 6進氣系統(tǒng)最小截面面積 舉例 所擬系統(tǒng)如圖2 2所示 從進氣管進口處到空濾器出口處的總長是0 9m 其中包括一個長0 3m的波紋式軟管和一個45 的轉(zhuǎn)彎 在空濾器前面有一個管路的延伸部位總長0 5m 并包括一個90 轉(zhuǎn)彎 進氣管的直徑是70mm 其理論管道長度確定如下 a0 9m 0 5m 1 40m 測量長度 b0 5m 1 00m 1 50m 因有45 90 轉(zhuǎn)彎而附加的長度 c0 3m 在測量長度內(nèi)有波紋式軟管需附件的長度 以上計算的理論管長是3 2m 在2至4m范圍內(nèi) 因此 進氣管的直徑應(yīng)選70mm 10mm 80mm 過度連接出要用一個15 的接頭 4 氣的受熱在一些異常的情況下 進氣能被加熱到比環(huán)境溫度高10 最大值 應(yīng)在進氣支管的入口處測量 當空濾器進口至進氣支管之間的溫度能排除時 則只需在空濾器進口處測量 1 概述 廢氣從發(fā)動機排氣管排出 在多數(shù)情況下 需要裝一個消音器以降低噪音 這些特殊需要 導致了排氣系統(tǒng)中的阻力增加 但此阻力必須不超過進 排氣管的阻力測量和允許阻力一節(jié)表中所規(guī)定的允許總阻力 排氣系統(tǒng)的總阻力由轉(zhuǎn)彎和消音器及其它部分的阻力構(gòu)成 2 確定排氣管道尺寸與管道阻力 發(fā)動機排氣管的內(nèi)徑是設(shè)計排氣管道尺寸的參數(shù) 排氣管以外部分的直徑不允許比此值減少 表2 5 表2 6中所列的是常用管徑 這些管徑在任何情況下均可采用 由于排氣支管 外排氣管和消音器等的管徑大小不同 要用適當?shù)墓芙宇^ 夾角15 連接起來 這些接頭應(yīng)列入管路長度的計算中 管路阻力可從本章末尾的圖表中查得 由于包括消音器在內(nèi)的排氣管總阻力不能超過表2 1的規(guī)定值 所以管子與消音器的阻力必須匹配好 當某一發(fā)動機的功率輸出 單位是kW或HP 和具體管徑 單位mm 已知時 從這些圖表上就可以查出它們每米管長的具體阻力PS 單位mba或rmmH2O 此外 從這些圖表上 也能查出對應(yīng)于不同轉(zhuǎn)彎半徑和管徑的等效長度 即某一已知曲率rm D的轉(zhuǎn)彎對應(yīng)著一相應(yīng)的直線管長 當確定管道阻力時 這些附加的管長必須加到現(xiàn)有的直線管道上去 圖表中包括有確定管道阻力的例子 當管長和管道阻力已知時 借助于這些圖表用類似的方法也能確定出所需的管徑來 3 消音器和尾管長度 消音器的效果在很大程度上取決于尾管長度 對用于正常條件下的消音器 通常有700至1000mm長已足夠了 在有些要求較高的地方 為了得到充分的阻尼效果 尾管長可達1000至1500mm 當采用重型大容積具有內(nèi)部匹配裝置的消音器時 尾管長度可忽略 5 氣管道和消音器 4 彈性排氣管接頭 發(fā)動機采用彈性安裝時 或在發(fā)動機后部的排氣管不能保持對正時 必須有一個接頭 金屬軟管 能調(diào)節(jié)熱膨脹和彎曲應(yīng)力 必須平行于曲軸安裝 以保證因彎曲而產(chǎn)生的主應(yīng)力是安全的 此種軟管不是氣密的 金屬波紋管 能消除拉 壓和彎曲應(yīng)力 當發(fā)動機彈性安裝時 一定要做到 a 因膨脹與振動負荷不能在同一方向上 所以 波紋管應(yīng)正確的安裝在排氣支管后面 且與曲軸的方向平行 b 波紋管在安裝時應(yīng)拉長 長度是后面直觀預期膨脹量的40 例如 每米長的鋼管通常能膨脹5 6mm c 在對準法蘭孔時 要保持配對法蘭在孔眼方向的自由度 以防止工作后扭轉(zhuǎn) d 因彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)力是主要應(yīng)力 金屬波紋管是氣密的 萬向管接頭 這種形式的管接頭是由可伸縮的末端呈喇叭形的管構(gòu)成 用密封圈密封 見圖2 3 為了合理的調(diào)節(jié)因振動而引起的應(yīng)力和防止過大的不同心度 當安裝這種接頭時 要檢查中間的管子是否能保持易于滑動和轉(zhuǎn)動接頭的安裝位置應(yīng)永遠是水平的或者是懸掛的 為了防止水浸入 大端向下 氣流總是向著管子的擴口方向 這樣做的目的 是利用氣流的力量 和自身重量 來保持中間管的穩(wěn)定性 并且也能防止振動 破壞 這種膨脹萬向管接頭不是氣密的 所以不能用于封閉的室內(nèi) 發(fā)動機排氣制動 為了充分發(fā)揮發(fā)動機排氣制動的效果當操縱制動瓣時 裝在高壓泵上的拉桿自動地將噴油量同時減到零 三 液壓油冷卻器 1 概述風冷柴油機可按定單供應(yīng)液壓油冷卻器 液壓油冷卻器管路連接如圖3 1所示 冷卻器裝在發(fā)動機上 用來自發(fā)動機冷卻風扇的風冷卻 風扇的位置要既能合理供應(yīng)冷卻器所需要的冷卻空氣 同時也能保證發(fā)動機在全部工作時間內(nèi)適當?shù)睦鋮s 因此應(yīng)努力使這種恰當?shù)钠ヅ湎到y(tǒng)不受任何干擾 液壓冷卻器與風冷柴油機組裝到一起 有許多優(yōu)點 因為不需在為液壓系統(tǒng)安裝一個單獨的散熱裝置了 每種型號的發(fā)動機都有一套圖表 從中查出相應(yīng)的冷卻性能 建議在配套設(shè)備的典型工作循環(huán)期間 通過測量液壓油溫度來保證冷卻器的效能是足夠的 根據(jù)測得的液壓油溫便能確定超出進風溫度的相應(yīng)值 t 這一點在環(huán)境溫度較高時 如在熱帶 特別重要 據(jù)此就能確定冷卻能力減低了多少 2 安裝和連接方案為了對液壓油進行冷卻 直列發(fā)動機有一個冷卻器 冷卻器轉(zhuǎn)在發(fā)動機上或裝在飛輪端 在我們所裝配的液壓油冷卻器內(nèi) 油流通過一次變向 就形成了兩個與空氣流相垂直的通道 這樣就應(yīng)用了已知的交叉對流原理 無論連接管在頂部或底部都沒有關(guān)系 為了充分的利用冷卻能力和有效的防止來自液壓系統(tǒng)的壓力峰波 我們建立一個單獨的油泵使液壓油冷卻器的油按獨立的油路循環(huán) 油箱 油泵 冷卻器 濾清器 郵箱 交叉對流 當進油管接頭在排風側(cè)時 則可更有效的利用交叉對流原理 具有正確比例的循環(huán)油路 液壓油冷卻器在工作溫度下引起的阻力不超過Pu 1 5bar 1 5各大氣壓 當發(fā)動機在冷態(tài)下起動時 如果液壓油冷卻器前的壓力高于最大許可工作壓力Pu 15bar 15個大氣壓力 時 便需要安裝一個尺寸適當?shù)呐酝ü?旁通管上裝有卸壓閥 開啟壓力Pu 5bar 5個大氣壓力 當油在冷卻時 回油的背壓也必須不超過Pu 5bar 5個大氣壓力 四 燃油供給系統(tǒng) 1 概述所有發(fā)動機的有效起動和滿意運轉(zhuǎn) 均取決于對噴油泵穩(wěn)定而充分的供應(yīng)燃油 管道中的空氣和燃料蒸汽將造成起動困難 且擾亂了燃燒過程 以致降低功率甚至熄火 這些后果應(yīng)通過適當?shù)陌仓糜拖浜筒捎眠m當?shù)某叽绲倪B接管來予以消除 燃油箱必須放在不受熱輻射 來自排氣管 或不由表面直接相接觸而加熱的地方 燃油箱上的罩蓋需有適宜的通風 2 輸油泵輸油泵和燃油箱最低液面的最大吸油高度為 波許柱塞泵 1m 派布爾格 Pierburg 膜片泵 0 5m如果吸油高度較大 便需要用一個單獨的輔助油箱 輔助油箱的油用手打半回轉(zhuǎn)泵或電動輸油泵從油箱中補充 輔助油箱不應(yīng)高于高壓泵 如果油箱位置放得比發(fā)動機高 最好是在從油箱去往輸油泵的管道中裝上一個減壓閥 以防止漏損和損壞輸油泵 3 燃油管道的布置在一個有低液面燃油箱的燃燒系統(tǒng)中連接管道時應(yīng)注意以下幾點 輸送距離在3m以內(nèi)時 從油箱到輸油泵的油路應(yīng)選用10 1的油管 即內(nèi)徑為8mm 輸送距離3 5m時 管的內(nèi)徑為10mm 輸送距離更長時 管的內(nèi)徑可按以下方法選擇 即按發(fā)動機額定復合時三倍的油量計算 管內(nèi)流速應(yīng)不超過0 8m Sec 吸油管應(yīng)盡可能的直 且不應(yīng)有急轉(zhuǎn)彎 在燃油箱內(nèi)安裝吸油管時應(yīng)注意 要在吸油管的進油口和油箱底面留有主夠的距離 以防止吸進水或剩下的渣子 見圖4 2 吸油管路上的任何接頭 都不應(yīng)對液流形成節(jié)流 所安裝的任何關(guān)閉閥門 都應(yīng)有一個適當?shù)目讖?管路最好是用帶螺紋的管接頭和管螺帽連接 這種連接方式比班卓琴 baujo 型空心螺栓連接的節(jié)流作用小 見圖4 1 供應(yīng)過剩的油或噴油嘴泄漏的油 由回油管帶走 回油管在油箱上的出口不應(yīng)裝在油箱的頂部 必須裝得與吸油管同樣低 即低于許用的最低油面 這種布置方式可防止當發(fā)動機停車時 空氣進入吸油系統(tǒng) 從而導致起動困難 回油管必須直接通往油箱 不允許和吸油管連接在一起 當油路不止一條時 燃油必須通過單獨的管到返回 回油管的截面積 大約是吸油管的一半 一定要確保所有連接處與接頭都是氣密的 4 燃油的溫升燃油本身的溫度被加熱到20 以上后 每提高10 發(fā)動機輸出的功率大約下降1 當油溫較高時甚至會形成氣化導致熄火 油溫的極限是60 因此 一定要把燃油箱防在遠離熱源 輻射 的地方 5 燃油箱燃油箱必須經(jīng)常保持足夠的通風 當發(fā)動機在傾斜的位置上工作時也應(yīng)如此 油箱既不能鍍鋅 也不能用含鋅的金屬制成 因為鋅會與燃油中的硫化合成對噴油泵和噴油器有腐蝕作用的硫化鋅 由于水或其它渣滓會在油箱中沉淀 所以應(yīng)在油箱上裝一個排渣塞 6 燃油的濾清為了使發(fā)動機的濾清器和輸油泵都能有較長的使用壽命 發(fā)動機上的精濾器可用一個裝在輸油泵上的粗濾器加以輔助 為了防止粗濾器對燃油供應(yīng)起節(jié)流作用 必須使粗濾器的尺寸能與兩倍的滿負荷油耗量相匹配 若所用燃料含有較高的水分時 則聚水器是必不可少的 7 燃油管的安裝說明在圖4 1 錯誤 一欄的例子中表示了一個廉價的管接頭 它不能防止油箱中的空氣通過空心螺栓螺紋處形成通路而進入回油管 在 正確 一欄的例子中 表示了一種較好的方法 它是防止起動困難所必須的一種方法 五 發(fā)動機支承的布置方式 1 彈性支承一般來說 良好設(shè)計的彈性支承比其他支承方法都要好一些 所謂良好的設(shè)計 是指由發(fā)動機質(zhì)量和支座彈性所組成的振動系統(tǒng) 其振動頻率比發(fā)動機最低振動頻率至少低40 低的自振頻率需要采用軟墊元件 這種元件的缺點是當發(fā)動機處于傾斜位置或振動負荷等外力作用下 容易產(chǎn)生大的偏斜 在有些情況下 需要取消一缸 二缸有時還有三缸發(fā)動機的彈性支承 這是因為難以滿足前面提到的條件 如果要達到一個滿意的彈性支承系統(tǒng) 則基礎(chǔ)的剛度要比彈性墊的剛度大得相當多 否則 基礎(chǔ)就要起附加彈性的作用 與我們發(fā)動機相匹配的特殊彈性支承 對不同機型都應(yīng)用 它們所占空間不多 并能承受一定大小的推力 在船上用于吸收螺旋槳推力是很有效的 建議采用按標準裝置供應(yīng)的彈性支座 值得重視的是 為了允許彈性安裝的發(fā)動機發(fā)生偏斜 則所有通向發(fā)動機的管子也必須設(shè)計成彈性的 因為所有按這種方法安裝的發(fā)動機 都有一種繞發(fā)動機曲軸軸線轉(zhuǎn)動的傾向 這一點 對進 排風導管也同樣適用 與基礎(chǔ)和墻壁的剛性連接將增加自然頻率 從而削弱了彈性支承的作用 若彈性元件布置的合適 則離合器 變扭器 傳動箱等與發(fā)動機的發(fā)蘭連接就無困難 對機械式輸出功率來說 選用萬向聯(lián)軸節(jié)已足夠了 值得注意的是 不允許將任何型式的齒輪箱用發(fā)蘭連接的方式懸掛的安裝到發(fā)動機上 只有在對飛輪殼的最大合成彎矩不超過800N m FL912 913 時 才允許齒輪箱與發(fā)動機直接用發(fā)蘭連接 在彎矩較大時 支承不應(yīng)裝在飛輪殼上 而應(yīng)裝在齒輪箱上 更好一點的方法是 在飛輪殼與齒輪箱之間布置一跨接件在其中間支承 見圖5 1 倘若要對整套的發(fā)動機 變速箱總成進行彈性安裝 按其特殊用途 重型工程車輛等 和變速箱的長度 可用一框架來加強發(fā)動機與變速箱的連接處 同時 飛輪端的支座又使框架更加牢固 一定要均勻的分布支架以得到均勻的重量分配 要記住 支座上的橡膠元件最高只能耐受70 的溫度 要確保從發(fā)動機上掉落的油霧不能接觸到橡膠件上 必要時加一個排風管或把現(xiàn)有的加以延長 2 剛性支承任何剛性支承都必須具有足夠的剛度 以防止共振引起的振動 在和機架不能完全地承受彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的場合 采用四點支承特別危險 所以一定要使剛性支架與底座或機架完全正 此項工作可按下列方法進行 將發(fā)動機放到底座或機架上 并在幾個點上測量支座底板的間隙 如果調(diào)整不能保證底版的正確接觸 則配以墊片 由于四缸發(fā)動機勢必產(chǎn)生二次慣性力 所以需以彈性支承代替剛性支承 采用剛性支承 則發(fā)動機的輸出軸可自由選擇 六 隔音與吸音 1 概述柴油機的噪音是由許多單獨的噪音組成的 包括進 排氣噪音 吸油和燃燒過程的噪音 氣門 齒輪 軸承運轉(zhuǎn)的噪音 對風冷機來講 還有風扇噪音 通常柴油機的整個表面輻射由空氣傳導的聲波 并通過連接管件和其本身的支承傳播由結(jié)構(gòu)傳導的聲波 因此 為了減低柴油發(fā)動機的安裝噪音以符合法律規(guī)定 必須采取專門的隔音與吸音措施 2 隔音隔音是最重要的減音措施 它需要把噪聲源從其環(huán)境中進行全面的聲學隔離 按所考慮的安裝型式 利用隔板墻把發(fā)動機封閉起來 隔離由結(jié)構(gòu)傳導的音波 即可實現(xiàn)以上要求 最適宜于做隔墻的介質(zhì) 是一種非常柔軟的充有適當填料的塑料隔音板 需要時 這種材料也可以用金屬薄板包起來 在系列化結(jié)構(gòu)的安裝中 還有一種噴涂的隔音材料 用墻或機罩隔離聲音 是假設(shè)聲音二次傳播的通道被阻止了 在需要隔離結(jié)構(gòu)傳導聲波的場合 采取發(fā)動機彈性支承和與設(shè)備零件彈性連接的方法比較適用 此外 要避免一切縫隙和通孔 或?qū)⑵涿芊馄饋?3 吸音在無吸音空間或無吸音的機罩內(nèi) 聲音的初始水平因反射而被加強 從而降低了機罩隔音的效果 另外 機罩本身必須有開窗以便通風和供給冷空氣 在此情況下最好的解決方法是采用能吸音的表面和纖維或泡沫材料的導氣管 必要時 采用有孔的薄板 在冷卻風扇前的導風管內(nèi) 應(yīng)裝上偏轉(zhuǎn)裝置 以防噪音直接輻射 在這種連接中 要注意把進風導管做得足夠大 以保持規(guī)定的風壓室壓力 4 與吸音材料消聲材料 噴涂材料等的厚度應(yīng)三倍于金屬薄板厚度 進風罩用的泡沫材料約20mm厚 采用永久性粘和或挾住 為防止纖維性或泡沫材料脫落或便濕 包一層金屬箔 箔外再加一層鉆孔薄板 孔眼面積至少占總面積的20 25 黃麻氈能隔離地板的振動 上面也可蓋一層厚的耐磨橡膠板 以起阻尼作用 各種厚度的雙層柔性粗氈墊也可用做隔音墊 橡膠套管 薄板和墊 廣泛的用于密封縫隙 接頭并用于彈性支承 七 發(fā)動機的電器設(shè)備 1 蓄電池電起動的發(fā)動機 在起動時要求蓄電池能瞬間供應(yīng)一股強大的電流 采用的蓄電池必須有能力供應(yīng)這股強大的電流 見表7 2 發(fā)動機起動用的電池主要是鉛 酸電池 它有兩種供應(yīng)型式 一種叫標準型 另一種叫重型冷起動電池 后者的極板薄 通常每組電池能容納的極板越多 則能供應(yīng)的放電電流越大 因此與重型冷起動電池相比較 標準型電池就必須有大得多的容量了 從原理上講 一個蓄電池的冷起動性能 取決于在寒冷條件下起動發(fā)動機的能力 而不取決于它的容量 冷起動能力以 18 時的冷起動的實驗電流為基礎(chǔ)進行比較 最常用的鉛 酸電池及其冷起動實驗電流規(guī)范表 見表7 1 表7 112V鉛 酸電池及其冷起動實驗電流規(guī)范表 電池的型號不能任意選擇 在說明書中對各型發(fā)動機所需的電池型號均已列出 蓄電池的環(huán)境溫度不應(yīng)超過60 蓄電池應(yīng)安裝在容易接近處 因為需要定期保養(yǎng) 表9 57電起動發(fā)動機采用的蓄電池 根據(jù)波許標準 起動功率的千瓦值取決于許用的最大蓄電池型號 2 連接蓄電池與起動機的導線尺寸起動機和蓄電池間在導線上的電壓降 不應(yīng)超過4 此極限值同樣適用于負導線 如果采用 搭鐵 回路 要注意把一切存在接觸電阻的連接點用適當?shù)拇罱泳€搭接起來 起動條件良好時 如安裝在有空調(diào)的機房內(nèi) 可用2 3JK值選定導線截面面積 3 起動 閉鎖繼電器當發(fā)動機在運轉(zhuǎn)或曲軸仍然在轉(zhuǎn)動時 萬一接通了起動電機 就容易損壞起動機齒輪和飛輪齒輪 因此最好裝配一個閉鎖繼電器 以防止打齒 對于無閉鎖繼電器的起動系統(tǒng) 操作時應(yīng)當特別注意 4 發(fā)電機與調(diào)節(jié)器對發(fā)電機與調(diào)節(jié)器要進行防熱輻射和防水濺落的保護 裝在發(fā)電機上的調(diào)節(jié)器應(yīng)不受振動 對不能防止濺水的場合 接一出線 使水能沿線引離調(diào)節(jié)器 最大允許溫度發(fā)電機機殼溫度 冷卻空氣溫度 直流 90 40交流 90 60調(diào)節(jié)器單獨安裝 70裝在發(fā)動機上 110 調(diào)節(jié)器上測量點以德文字母 A 標出 過電壓裝置 60通風的發(fā)電機只能在干燥而無塵的環(huán)境中應(yīng)用 5 導線截面面積的確定導線截面面積的確定如表7 3所示 表7 3導線截面面積的確定 6 三相發(fā)電機對電壓峰值敏感的是三相發(fā)電機 但也有對此峰值不敏感的其它發(fā)電機 后者 最大電壓峰值對發(fā)電機無影響 例如 沒有蓄電池的應(yīng)急操作 電子部件已應(yīng)用于電路上 而且其范圍逐漸增加 它們對由發(fā)電機或電路中開關(guān)換向所形成的電壓峰值很敏感 因此電壓敏感電路元件必須與空載二極管或并聯(lián)電阻相連接 7 火焰加熱塞安裝在車輛或遙控設(shè)備中的發(fā)動機 導線成線束 當線束中有火焰加熱塞導線時 要特別注意保護這股線 因為這股線有發(fā)生短路電流的趨勢 并能損壞其余導線 八 發(fā)動機傾斜安裝時機油油面檢查 檢查發(fā)動機機油油面必須在水平位置上進行 允許偏差是2 假如發(fā)動機是永久性傾斜安裝的 則油標尺最高油位標記應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整 最好的調(diào)整辦法是先把發(fā)動機安裝在水平位置 把機油加到油標尺上最低油位標記 并記錄下加油量 然后再添加至最高油位標記 再記錄下添加的機油量 最后把油標尺的標記焊平 將發(fā)動機安裝于永久性傾斜位置 插入干油標尺并在油標尺上標出新的最高油面 刻痕 將機油排放至記錄最小油量 測量后 在油標尺上標出新的最低油面 刻痕 在發(fā)動機投入運行前 要閱讀相應(yīng)的說明書 九 保養(yǎng)與清潔工作的可接近性 1 概述正確安裝的發(fā)動機 不僅應(yīng)符合技術(shù)要求 而且也應(yīng)保證易于接近維修計劃表中規(guī)定的需要定期維修的零件 做不到這一點 則保養(yǎng)工作便有無法執(zhí)行 或無法在正確的周期內(nèi)執(zhí)行的危險 這必然導致發(fā)動機增加磨損和早期損壞 2 間隔短期的保養(yǎng)工作保養(yǎng)工作能直接靠近進行 即不需移動任何零件 擋板或其他障礙 檢查發(fā)動機的機油油面 換機油 更新機油濾芯 檢查與清理空氣濾清器 清理散熱片 檢查三角皮帶的張力 調(diào)整氣門 檢查加熱塞的功能 保養(yǎng)電池 疏通燃油管 檢查更新噴嘴 清理增壓器 3 間隔期長的保養(yǎng)工作下列保養(yǎng)工作由于保養(yǎng)間隔期長 可降低對可接近性的要求 檢查發(fā)電機和調(diào)節(jié)器 斷電器 檢查起動電機 檢查高壓泵 檢查噴油起始時間 十 空氣壓縮機 壓縮機如果超過了最長連續(xù)運轉(zhuǎn)周期就要產(chǎn)生較高的溫升 空壓機超過最大連續(xù)運轉(zhuǎn)溫度時 便需要用吹風的方法進行附加冷卻 安裝在發(fā)動機上空壓機 許多背壓應(yīng)不超過8bar 在排氣接口處 氣流中部的最大許用持續(xù)溫度是220 溫度最好用熱電偶測量 空壓機與分配閥間的一段壓力管道參數(shù)為 1 最短管長1 5 2m 2 最小管孔徑15mm直接安裝在空壓機上的壓力管道應(yīng)裝得盡可能的直 由于在發(fā)動機和空壓機的連接件間有相對運動 所以在進氣管上需裝一彈性元件 空壓機的進氣 通常來自空氣濾清器后的進氣管 在增壓發(fā)動機上 則采自增壓器前的一段進氣管 人們總認為從發(fā)動機進氣管中吸取空氣好一些 而不經(jīng)過濕式空氣濾清器從發(fā)動機周圍的空氣中吸取 這不僅有溫度方面的原因 而且也有其他的原因 關(guān)于這一點應(yīng)注意 空氣必須從火焰加熱塞系統(tǒng)和輔助起動器前吸入 十一 采暖箱 1 新鮮空氣采暖系統(tǒng)如果用新鮮空氣采暖箱或駕駛室采暖系統(tǒng)的方法自發(fā)動機缸套處采取熱風 要注意以下幾點 只能用新鮮空氣做采暖空氣 而不能取用發(fā)動機處的空氣 新鮮空氣要通過合適的導管導向風扇 必要時 要加密封圈 廢氣或其他有危險的介質(zhì)不得通過各種途徑進入新鮮空氣進口處 當采暖箱是用來向駕駛室或其他房間供給來自發(fā)動機缸套的熱風時 要確保永遠不要從機房或其隔間引進冷卻空氣 應(yīng)通過適當?shù)膶Ч芤M新鮮空氣 需要時加以密封 也要確保沒有廢氣或其他對人體健康有害的介質(zhì)進入空氣進口處 采暖箱后引風軟管的尺寸應(yīng)這樣確定 使在軟管與采暖箱接頭處測得的冷卻空氣動壓不超過發(fā)動機風壓室壓力的5 不允許裝有一個以上的擋板 否則 空氣阻力將過度增加 從而阻礙了冷卻空氣向缸套的自由流動 并終將導致活塞拉缸 2 發(fā)動機油采暖系統(tǒng)油采暖系統(tǒng) 是用潤滑油中的熱來供暖 如駕駛室 發(fā)動機上裝著一個調(diào)節(jié)閥 用來控制自發(fā)動機流往熱交換器的機油 管道來 去熱交換器的接點都接在調(diào)節(jié)閥上 十二 減振器的冷卻 減振器須用熱的形式來消散動能 為了避免對減振器造成任何損害 一定要注意對減振器加以冷卻 以消散產(chǎn)生的熱量 因此 當發(fā)動機是封閉安裝時要注意確保冷卻空氣在曲軸前端流通 采暖系統(tǒng)的阻力應(yīng)不超過2 5bar 此值是當發(fā)動機全速 機油溫度大約70 80 時 在調(diào)節(jié)閥后測量的 管長6m以內(nèi)時 控制室與熱交換器間的往返長度 推薦采用名義尺寸10mm的軟管 閥們 節(jié)流閥等裝置 應(yīng)保證發(fā)動機在任何工況下 例如由冷發(fā)動機產(chǎn)生的壓力不超過9bar 然而 進油管路應(yīng)有5倍的防破裂安全系統(tǒng) 因此推薦采用最低承受壓力為45bar