【文章內(nèi)容簡介】 置如果較高，起動后吸上機(jī)油比較困難。調(diào)速器調(diào)速器是一種自動調(diào)節(jié)裝置，它是根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化，自動增減噴油泵的供油量，從而保證柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在很小的范圍內(nèi)變化。當(dāng)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷減小，轉(zhuǎn)速升高時，會導(dǎo)致柱塞泵循環(huán)供油量增加，循環(huán)供油量增加又導(dǎo)致轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高，這樣不斷地惡性循環(huán)，造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越來越高，最后導(dǎo)致飛車；反之，當(dāng)負(fù)荷增大時，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)速降低導(dǎo)致柱塞泵循環(huán)供油量減少，循環(huán)供油量減少又導(dǎo)致轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低，這樣不斷地惡性循環(huán)，造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越來越低，最后熄火。而減速器就可以改變這種惡性循環(huán)，使發(fā)動機(jī)在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的自動控制機(jī)構(gòu)。通過移動供油拉桿，來改變循環(huán)供油量，使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變。因此，柴油機(jī)要滿足使用要求，就必須安裝調(diào)速器。機(jī)油濾清器（1）機(jī)油濾清器的作用：使循環(huán)流動的機(jī)油在送往運(yùn)動零件表面之前得到凈化處理。由于金屬 磨屑和大氣中的塵埃以及燃料燃燒不完全所產(chǎn)生的炭粒會滲入機(jī)油中，機(jī)油本身也因受 熱氧化而產(chǎn)生膠狀沉淀物，機(jī)油中含有這些雜質(zhì)。如果把這樣的臟機(jī)油直接送到運(yùn)動零件表面，機(jī)油中的機(jī)械雜質(zhì)就會成為磨料，加速零件的磨損，并且引起油道堵塞及活塞環(huán)、氣門等零件膠結(jié)。因此必須在潤滑系中設(shè)有機(jī)油濾清器，使循環(huán)流動的機(jī)油在送往運(yùn)動零件表面之前得到凈化處理。保證摩擦表面的良好潤滑，延長其使用壽命。（2）一般潤滑系中裝有幾個不同濾清能力的濾清器，集濾器、粗濾器和細(xì)濾器，分別串聯(lián)和并聯(lián)在主油道中。與主油道串聯(lián)的濾清器稱為全流式濾清器，一般為粗濾器；與主油道并聯(lián)的濾清器稱為分流式濾清器，一般為細(xì)濾器，過油量約為1030％。3．6 配氣機(jī)構(gòu)配氣系統(tǒng)由氣門組和傳動組零件組成。氣門組氣門組包括氣門，氣門導(dǎo)管，氣門座，氣門彈簧、鎖片、卡簧等零件。（1）氣門1）氣門的布置根據(jù)氣門的安裝位置可分為氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)和氣門側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)。a）氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)：由凸輪，挺柱，推桿，搖臂，氣門和氣門彈簧等組成。特點(diǎn)是進(jìn)氣阻力小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，氣流擾動大，能達(dá)到較高的壓縮力。b）氣門頂側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)：省去了推桿，搖臂，它的進(jìn)排氣門在氣缸的一側(cè)，壓縮比受到限制，進(jìn)排氣門阻力較大，發(fā)動機(jī)的動力性和高速性均較差。設(shè)計中選用氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)。2）氣門的材料氣門由頭部和桿部兩部分組成。頭部的工作溫度很高，尤其是排氣門的溫度，還要承受氣體壓力，氣門彈簧力以及傳動組零件慣性力的作用，其冷卻和潤滑條件較差。因此，要求氣門必須具有足夠的強(qiáng)度，剛度，耐熱和耐磨的能力。進(jìn)氣門采用合金鋼（鉻鋼或鎳鉻等），排氣門采用耐熱合金鋼（硅鉻鋼等），在設(shè)計中選用40Cr。3）氣門的尺寸 設(shè)計中發(fā)動機(jī)采用每缸兩個氣門，即一個進(jìn)氣門和一個排氣門的結(jié)構(gòu)。為了改善換氣，在可能的條件下，應(yīng)盡量加大氣門的直徑，特別是進(jìn)氣門的直徑。a) 進(jìn)氣門直徑di：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計手冊》，di的范圍在() D之間，取di=。b) 排氣門直徑de：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計手冊》，di比de大1520%左右，取de=。c) 氣門錐角r：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計手冊》，一般r為450或者300。設(shè)計取r=450。d) 氣門總長度lv：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計手冊》，lv的范圍在() D之間,取lv= mm。e) 氣門桿部直徑dv：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計手冊》，dv的范圍在() D之間，取dv=。4）氣門頭頂部形狀氣門頭頂部形狀有平頂，球面頂和喇叭形頂?shù)?。在設(shè)計中選用平頂式。 （2）氣門座 氣門座與氣門頭部密封錐面配合密封氣缸，氣門頭部的熱量亦經(jīng)過氣門座外傳。氣門座可以在缸蓋或缸體上直接鏜出，也可以采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)。（3）氣門彈簧氣門彈簧的作用在于保證氣門回位。氣門彈簧多為圓柱形螺旋彈簧，它的一端支承在氣缸蓋上，另一端壓靠在氣門桿尾端的彈簧座上，彈簧座用鎖片固定在氣門桿的尾端。氣門傳動組（1）凸輪軸1）凸輪軸材料凸輪軸控制氣門的開啟和關(guān)閉，每一個進(jìn)、排氣門分別有相應(yīng)的進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪。凸輪軸的材料一般用優(yōu)質(zhì)鋼模鍛造而成，也可用合金鑄鐵或球磨鑄鐵鑄造。凸輪軸各軸頸的工作表面一般要經(jīng)過熱處理后精磨，可以改善凸輪軸的耐磨性。2）凸輪軸的布置形式a) 凸輪軸布置形式分為下置，中置，上置三種。在設(shè)計中選用凸輪軸下置式。b) 下置式凸輪軸通過挺柱，推桿和搖臂驅(qū)動氣門。凸輪軸離曲軸較近，由曲軸的正時齒輪通過惰輪來傳動，機(jī)構(gòu)比較簡單，廣泛運(yùn)用。其缺點(diǎn)是配氣機(jī)構(gòu)質(zhì)量較差。凸輪軸的軸向尺寸取決于發(fā)動機(jī)的總布置。凸輪軸的軸向位置應(yīng)與氣門的軸相位置一致，為了防止凸輪軸的竄動，凸輪軸有軸向定位裝置，鎖緊墊片，止推凸緣定螺栓。這種布置結(jié)構(gòu)簡單，通用性好。3）凸輪軸的尺寸 凸輪軸直徑de：凸輪軸的斷面尺寸取決于軸的剛度和裝拆條件。根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計手冊》，de的范圍在()D之間，取de=38mm。(2)挺柱挺柱的功用是將凸輪的推力傳給推桿（或氣門桿），并承受凸輪軸旋轉(zhuǎn)時所施加的側(cè)向力。頂柱在其頂部裝有調(diào)節(jié)螺釘，用來調(diào)節(jié)氣門間隙。挺柱常用鎳鉻合金鑄鐵或冷激合金鑄鐵制造，其磨擦表面應(yīng)經(jīng)熱處理后研磨。設(shè)計中選用20鋼。挺柱尺寸：挺柱工作面直徑 34 mm 挺柱柱直徑 18 mm 挺柱總長 69 mm(3)推桿 推桿的作用是將從凸輪軸傳來的推力傳給搖臂，它是配氣機(jī)構(gòu)中最容易彎曲的零件。要求有很高的剛度，在動載荷大的發(fā)動機(jī)中，推桿應(yīng)盡量地做得短些。(4)搖臂 搖臂實(shí)際上是一個雙臂杠桿，將推桿傳來的力改變方向，作用到氣門桿端打開氣門。 配氣相位 （1）配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門的開啟時刻和開啟延續(xù)時間。理論上講進(jìn)、壓、功、排各占180176。，也就是說進(jìn)、排氣門都是在上、下止點(diǎn)開閉，但實(shí)際表明，簡單配氣相位對實(shí)際工作是很不適應(yīng)的，它不能滿足發(fā)動機(jī)對進(jìn)、排氣門的要求。（2）為滿足實(shí)際要求，常需要使進(jìn)氣門早開、晚關(guān)，排氣門早開、晚關(guān)。a)進(jìn)氣門早開：增大了進(jìn)氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。進(jìn)氣提前角 一般α=10176。30176。b)進(jìn)氣門晚關(guān)：延長了進(jìn)氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進(jìn)氣量。 進(jìn)氣延遲角 一般β=40176。80176。c)排氣門早開：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。排氣提前角 一般γ=40176。80176。d)排氣門晚關(guān)：延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。排氣延遲角 一般δ=10176。30176。氣門間隙氣門間隙是指氣門完全關(guān)閉（凸輪的凸起部分不頂挺柱）時，氣門桿尾端與搖臂或挺柱之間的間隙。一般冷態(tài)時，排氣門間隙大于進(jìn)氣門間隙。3．7 燃油供給系統(tǒng)（1）燃油供給系統(tǒng)的作用是為內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)混合氣的形成與燃燒提供所需的燃料。（2）燃油供給系統(tǒng)包括油箱，輸油泵，柴油濾清器，噴油泵，噴油器等。1）柴油濾清器：通常采用紙質(zhì)濾芯。柴油從油箱流進(jìn)濾杯，通過紙質(zhì)濾芯過濾，雜質(zhì)被留在濾芯外面，清潔的柴油從濾芯內(nèi)腔流出，經(jīng)輸油管流向輸油泵，在濾清器上設(shè)有開關(guān)來控制油路。2）油路：有高壓油路和低壓油路。a) 高壓油路主要包括噴油泵、調(diào)壓閥、共軌管、流量限制器、限壓閥和電控噴油器等。b) 低壓油路主要包括由低壓油路、高壓油路、傳感與控制等。3．8 冷卻系統(tǒng)（1）冷卻系的作用：把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，使發(fā)動機(jī)在所有工況下能夠保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶?。冷卻系即要防止發(fā)動機(jī)的過熱，也要防止冬季發(fā)動機(jī)過冷。（2）水冷卻系統(tǒng)的主要部件：由散熱器、風(fēng)扇、水泵、冷卻水套和節(jié)溫器等組成。1）散熱器：散熱器又稱為水箱，由上進(jìn)水室、散熱器芯和出水室等組成。將冷卻水在水套中所吸收的熱量傳給大氣，增大散熱面積，加速水冷卻。2）風(fēng)扇：提高通過散熱器芯的空氣流速，加速水的冷卻。3）水泵：對冷卻水加壓，加速冷卻水的循環(huán)流動，保證冷卻可靠。通常多采用離心式水泵，離心式水泵具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。離心式水泵主要由泵體、葉輪和水泵軸組成。4）節(jié)溫器：控制冷卻液流動路徑的閥門。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通路中（一般裝在氣缸蓋的出水口），根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度。（3）冷卻方式 冷卻系按冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷。本設(shè)計機(jī)型是船用柴油機(jī)，采用的是雙循環(huán)閉式水冷卻系統(tǒng)，帶有海水和淡水的熱交換和膨脹水箱。水冷卻系是以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動機(jī)受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。目前采用的水冷系大都是強(qiáng)制循環(huán)式水冷系，利用水泵強(qiáng)制水在冷卻系中進(jìn)行循環(huán)流動。（4）水的循環(huán)冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動路線有兩條，一條為大循環(huán)，另一條為小循環(huán)。所謂大循環(huán)是水溫高時，水經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動；而小循環(huán)就是水溫低時，水不經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動，從而使水溫升高。散熱器內(nèi)的冷卻水加壓后通過氣缸體進(jìn)水孔壓送到氣缸體水套和氣缸蓋水套內(nèi)，冷卻水在吸收了機(jī)體的大量熱量后經(jīng)氣缸蓋出水孔流回散熱器。由于有風(fēng)扇的強(qiáng)力抽吸，空氣流由前向后高速通過散熱器。因此，受熱后的冷卻水在流過散熱器芯的過程中，熱量不斷地散發(fā)到大氣中去，冷卻后的水流到散熱器的底部，又被水泵抽出，再次壓送到發(fā)動機(jī)的水套中，如此不斷循環(huán)，把熱量不斷地送到大氣中去，使發(fā)動機(jī)不斷地得到冷卻。3．9 潤滑系統(tǒng)潤滑的作用是在摩擦表面上覆蓋一層潤滑油，使相互運(yùn)動的零件表面之間形成一層油膜，以減小摩擦阻力，降低功率損失，減輕零件磨損，延長使用壽命。（1）潤滑方式設(shè)計中采用復(fù)合式潤滑，即用壓力潤滑，飛濺潤滑，也用潤滑脂潤滑。1）壓力潤滑：將具有一定壓力的潤滑油源源不斷地送往摩擦表面。如曲軸主軸承，連桿軸承，凸輪軸承，氣門和氣門搖壁等機(jī)油泵強(qiáng)制潤滑，用壓力潤滑，以保證潤滑可靠。并且有強(qiáng)烈的清洗和冷卻作用。2）飛濺潤滑：利用發(fā)動機(jī)工作時運(yùn)動零件飛濺起來的油滴或油霧，來潤滑摩擦表面。像負(fù)荷輕（如氣缸），滑動速度低（如活塞銷），或潤滑條件有利（如凸輪和挺柱）也用飛濺潤滑。3）潤滑脂潤滑：通過潤滑脂嘴定期加注潤滑脂來潤滑零件的表面。如水泵，發(fā)動機(jī)等軸承用潤滑脂潤滑。（2）潤滑系統(tǒng)的功用潤滑作用：潤滑運(yùn)動零件表面，減小摩擦阻力和磨損，減小發(fā)動機(jī)的功率消耗；清洗作用：機(jī)油在潤滑系內(nèi)不斷循環(huán)，清洗摩擦表面，帶走磨屑和其它異物；冷卻作用：機(jī)油在潤滑系內(nèi)循環(huán)還可帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，起冷卻作用；密封作用：在運(yùn)動零件之間形成油膜，提高它們的密封性，有利于防止漏氣或漏油；防銹蝕作用：在零件表面形成油膜，對零件表面起保護(hù)作用，防止腐蝕生銹；液壓作用：潤滑油還可用作液壓油，如液壓挺柱，起液壓作用；減震緩沖作用：在運(yùn)動零件表面形成油膜，起減震緩沖作用。（3）潤滑系的零部件潤滑系包括機(jī)油泵，機(jī)油冷卻器，機(jī)油濾清器，油底殼，集濾器。1）機(jī)油泵：提高機(jī)油壓力，保證機(jī)油在潤滑系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)。2）機(jī)油冷卻器：在熱負(fù)荷的情況下用來降低潤滑油的溫度。3）機(jī)油濾清器：使循環(huán)流動的機(jī)油在送往運(yùn)動零件表面之前得到凈化處理。4）集濾器：用來濾除潤滑油中的粗大的雜質(zhì)。第二章 各系統(tǒng)及零件簡介為保持良好的繼承性及設(shè)計流行樣式，本機(jī)選擇整體式鋁活塞，材料為ZL109。燃燒室為流行的型直噴燃燒室。根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計手冊》，中速機(jī)氣環(huán)34道，油環(huán)12道，取氣環(huán)2道，油環(huán)一道。2道氣環(huán)在上面，1道油環(huán)在氣環(huán)下面，如圖1所示。為了降低活塞和整臺發(fā)動機(jī)的高度，減少慣性力和摩擦功率損耗，應(yīng)該減少環(huán)數(shù)。 圖 1 活塞簡圖 圖 2 活塞銷簡圖1．活塞的高度H：活塞的高度決定于下列因素： 1） 對柴油機(jī)高度尺寸的要求。2） 轉(zhuǎn)速n。3） 燃燒室形狀及尺寸；4） 活塞裙部承壓面積?！恫裼蜋C(jī)設(shè)計手冊》介紹H/D的一般范圍為（~）。參照這個范圍以及原機(jī)尺寸。取值：H=。H/D=。2．壓縮高度H1：壓縮高度決定活塞銷的位置。在保證氣環(huán)良好工作的條件下，宜縮短H1?！恫裼蜋C(jī)設(shè)計手冊》介紹，對于小型高速柴油機(jī)/D為（）。 取值：=66，/D=。 3．火力岸高度h：h越小，第一道環(huán)本身的熱負(fù)荷也越高。一般要求第一道活塞環(huán)的工作溫度不超過允許極限（約180~220℃）一般參考范圍高速柴油機(jī)鋁活塞(~)D， 取值：h=20, h/D= 4．活塞裙部壁厚一般為（~） 取值：。環(huán)槽磨損對活塞的使用性能有很大影響，為了延長活塞使用壽命，要特別注意提高第一道環(huán)的耐磨性。為此，本機(jī)采用鑲環(huán)座，在第一道環(huán)槽處鑄入一個耐磨鑄鐵環(huán)座，環(huán)座與活塞材料依靠互相擴(kuò)散形成金屬分子結(jié)合。環(huán)座材料為錳奧氏體鑄鐵，這種材料的熱膨脹系數(shù)與鋁合金相近，因而能避免環(huán)座在運(yùn)行時發(fā)生松動，以及防止中間層產(chǎn)生龜裂、剝落，并且耐磨性好?；钊共康淖饔迷谂c保證裙部有足夠的貼合面，起到導(dǎo)向作用。為了能夠避免活塞裙部與曲軸平衡塊或機(jī)體的主軸承座圈相碰，將裙部下端銑去兩塊，半徑為112mm，這樣，既能避免干涉，又使活塞重量減輕，并不影響活塞的導(dǎo)向長度。裙部的結(jié)構(gòu)與曲軸的設(shè)計有著很大聯(lián)系，故，要和曲軸的設(shè)計聯(lián)系起來。結(jié)構(gòu)：如圖2所示，銷子內(nèi)孔制成錐形，錐形內(nèi)孔比銷座支承長度稍長些，端部壁厚為中部的1/2。這樣的形式能使銷子重量降低20%左右。 尺寸：外徑：d=(~)D, 取