【正文】 大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 結(jié)論 35 第十二章 結(jié) 論 。這種預(yù)熱器每工作時(shí)間不應(yīng)超過 30秒。當(dāng)電路截?cái)鄷r(shí)火焰熄滅，閥體變冷收縮，使閥門自動(dòng)關(guān)閉，從而終止燃油大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 起動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34 的流入。 2105 型柴油機(jī)由 ST62 起動(dòng)電機(jī)起動(dòng)，也可采用人力起動(dòng)，為了便于冬季低溫起動(dòng)，裝 2105型柴油機(jī)裝有減壓機(jī)構(gòu)和 201 型起動(dòng)加熱器（圖示）。缺點(diǎn)是充氣用的空壓機(jī)、儲(chǔ)氣瓶、分配器、高壓氣管等使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，起動(dòng)時(shí)壓縮空氣在氣缸中膨脹溫度下降，使氣缸磨損增大。 ⒊壓縮空氣起動(dòng) 將壓力為 3050 公斤 /厘米 2 的壓縮空氣通過空氣分配器按照 柴油機(jī)發(fā)火次序經(jīng)氣缸上的空氣起動(dòng)單向閥依次送入各缸，推動(dòng)活塞使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為空氣起動(dòng)。電起動(dòng)機(jī)無力對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)期拖動(dòng)（一般以三次為限，每次不超過連續(xù) 15秒鐘），否則有損蓄電池壽命。 ⒉電動(dòng)機(jī)起動(dòng) 現(xiàn)代高速柴油機(jī)廣泛應(yīng)用串激低壓直流電動(dòng)機(jī)作為起動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小，操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。搖把和爪輪的結(jié)構(gòu)只允許對(duì)曲軸單向傳遞扭矩，以免操作者由于柴油機(jī)反轉(zhuǎn)而受傷。燃料的粘度低、蒸發(fā)性好時(shí)，低溫流動(dòng)性好，霧化好，也能改善起動(dòng)性能。影響這一條件的諸多因素，如燃料的品質(zhì)、柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)（如燃燒室的結(jié)構(gòu)、壓縮比，噴油泵、調(diào)速器中的起動(dòng)加濃裝置，噴油器構(gòu)造等）、大氣溫度和柴油機(jī)溫度、起動(dòng)轉(zhuǎn)速等，均對(duì)起動(dòng)性能有影響。為了方便柴油機(jī)在嚴(yán)冬使用，冷卻系統(tǒng)中要加防凍液，如乙二醇等。冷卻系統(tǒng)采用離心式水泵規(guī)定轉(zhuǎn)速為 2300 轉(zhuǎn) /分。因此，冷卻系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證柴油機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。結(jié)果柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和耐久性全面惡化。機(jī)油濾清器采用一級(jí)機(jī)油濾清，油壓規(guī)定 為 公斤 /厘米 2。高速重負(fù)荷的摩擦表面，如曲軸主軸承、連桿軸承、凸輪軸承等用機(jī)油泵強(qiáng)制供油，即為壓力潤(rùn)滑，以保證潤(rùn)滑可靠；負(fù)荷輕（如氣缸）、滑動(dòng)速度低（如活塞銷）或潤(rùn)滑條件較有利（如凸輪挺柱）則用激濺供油，即為飛濺潤(rùn)滑，以簡(jiǎn)化潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)；個(gè)別零部件如水泵、發(fā)電機(jī)等軸承定期加注潤(rùn)滑油脂進(jìn)行潤(rùn)滑。因?yàn)闈?rùn)滑不良的柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)械損失和零件的磨損會(huì)很大，嚴(yán)重地影響柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，甚至不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 2105 型柴油機(jī)的柴 油濾清器使用紙制濾芯濾清器，它重量輕、體積小、成本低。因此這種泵能在低壓油路中維持一定的壓力。在輸油泵的供油量大于噴油泵的需要時(shí)，油路中壓力上升，這時(shí)壓力作用在活塞的后面。 輸油泵裝于噴油泵一側(cè)、由手泵、滾輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、單向閥、殼體及進(jìn)出油管接頭等組成。出油閥偶件同樣也應(yīng)進(jìn)行冷熱時(shí)效處理。也可用鉻鎳鎢低碳合金鋼 18CrNiWA制造，此時(shí)應(yīng)滲碳淬火，滲碳層為 ，或經(jīng)氰化，氰化層深度為 毫米。為了保證出油閥偶件的密封性，其密封帶的寬度應(yīng)不大于 。 2105 型柴油機(jī)選擇方案一。上平面控制供油始點(diǎn)，邊緣也應(yīng)保持尖角，且要求垂直于外圓，否則使各缸供油始點(diǎn)和供油量變化不一致。 5 轉(zhuǎn) /分 830 轉(zhuǎn) /分 大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 燃料供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30 量的。此外由于柱塞與柱塞套之間有很高的光潔度，這就用研磨的方法來達(dá)到。下表為 2105型柴油機(jī)調(diào)速器供油量調(diào)整范圍 柱塞和柱塞套是噴油泵最主要的精密偶件，它除了要使燃料增壓，還要精確地控 制供油量和噴油時(shí)間，因此要求有嚴(yán)格的配合間隙（約為 毫米），保證燃料的增壓和一定的潤(rùn)滑間隙。最大供油調(diào)整為 毫升 /100 次。因?yàn)閲娍椎闹睆捷^大，孔內(nèi)又有軸針上下活動(dòng)起自潔作用，噴孔不易產(chǎn)生積炭，工作可靠。 45176。 2105 型柴油機(jī)選用結(jié)構(gòu)緊湊的Ⅰ號(hào)高壓油泵，其作用是根據(jù)柴油 機(jī)在不同的使用工況，將一定量的燃料提高到一定壓力，按照規(guī)定的時(shí)間和噴油規(guī)律供入氣缸。 大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 燃料供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 第八章 燃料供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為使柴油機(jī)連續(xù)正常地工作，應(yīng)該向柴油機(jī)氣缸不斷地供給由燃料與空氣按一定比例組成的可燃混合氣。 氣門彈簧采用旋向相反的雙彈簧結(jié)構(gòu)，內(nèi)細(xì)外粗，避免相互干涉卡死。 氣門是保證柴油機(jī)工作性能和可靠性、耐久性的零件，氣門頭部的形狀和尺寸 要保證氣體流動(dòng)的阻力最小，氣門材料應(yīng)保證耐熱、耐腐蝕和耐磨。 2105 型柴油機(jī)的凸輪軸采用稀土鎂球墨鑄鐵制成，考慮到凸輪與挺柱是一對(duì)摩擦副，所以與之配對(duì)的挺柱材料也應(yīng)相同。凸輪軸上的同缸進(jìn)、排凸輪的夾角為 102176。 為使配氣機(jī)構(gòu)各缸換氣良 好，充氣系數(shù)盡可能高， 2105 型柴油機(jī)采用頂置氣門結(jié)構(gòu)，并與曲軸通過惰齒輪帶動(dòng)。大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 第七章 配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 柴油機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)應(yīng)保證各氣缸換氣良好，充氣系數(shù)盡可能高。根據(jù)上述，采用組合式鋼片油環(huán)，其中間夾有切向彈性的襯簧。如圖所示 2105型柴 油機(jī)活塞環(huán)基本尺寸及配合公差。 2105型柴油機(jī)活塞環(huán)材料選用的是鍍多孔性鉻。的微錐度孔，再在邊緣倒一個(gè)小圓角 R，可使最大邊緣負(fù)荷減小 40％左右。這時(shí)銷孔內(nèi)側(cè)邊緣負(fù)荷很嚴(yán)重，在銷孔內(nèi)側(cè)加工出長(zhǎng) 34mm、錐角 1176。這時(shí)銷座應(yīng)有適當(dāng)?shù)娜岫葋砭徍弯N座內(nèi)側(cè)的應(yīng)力集中問題。這樣一來，活塞銷的重量可降低 20％左右，而其可靠性不受損害。但實(shí)際上銷座的負(fù)荷是向外減小的，所以在銷座長(zhǎng)度內(nèi)活塞銷的壁厚可以向外逐漸減小，而不致使失圓變形超出允許值。 在強(qiáng)化 2105型柴油機(jī)銷座中采用梯形的結(jié)構(gòu)，使得在氣缸壓力作用下的承壓表面即銷座孔上半部和連桿襯套孔下半部均具有比一般結(jié)構(gòu)大的接觸面積。 活塞銷和銷座是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作情況最惡劣的軸承。因活塞工作時(shí)在銷軸方向尺寸脹大較多，為使裙部在工作時(shí)具有比較均勻的間隙，不致在銷孔附近卡住， 2105型柴油機(jī)采用承壓段用橢圓而不承壓段用偏心圓弧的組合式結(jié)構(gòu)。 活塞裙為了很好地導(dǎo)向作用，工作平順而耐久，除了要有足夠的尺寸外，還必須保證它與氣缸間有盡可能小的間隙，且不隨溫度而變。為此，在設(shè)計(jì) 2105型柴油機(jī)時(shí)必須在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段就對(duì)這些運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行仔細(xì)的校核，不僅要計(jì)算各零件的公稱尺寸之間的關(guān)系，而且還要考慮到有關(guān)尺寸的公差和配合間隙、零件變形、磨損儲(chǔ)備等等。 活塞裙部的設(shè)計(jì) 現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)總是力求結(jié)構(gòu)緊湊，因此都盡可能地縮短連桿長(zhǎng)度。萬一由于某種情況（例如過熱，或者有碳渣落入此間隙中）而卡住時(shí)，這些細(xì)槽有助于避免重大故障。否則，如果活塞尺寸過大，就可能拉缸，甚至把連桿或連桿螺栓拉斷。實(shí)驗(yàn)表明，如果環(huán)岸在工作溫度下正好能與氣缸壁直接接觸的話，可使活塞環(huán)帶溫度下降 50℃左右，相應(yīng)改善活塞環(huán)的耐久性。 ③活塞環(huán)帶與氣缸的配合 活塞環(huán)帶的直徑應(yīng)正確選擇，在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不與氣缸壁直接接觸，以免溫度較 高的鋁合金表面磨壞?；钊^部的斷面設(shè)計(jì)，尤其是從活塞頂?shù)江h(huán)帶內(nèi)壁的過渡圓角，對(duì)活塞最高溫度影響很大。復(fù)雜形狀的活塞頂要特別注意避免尖角，所有尖角均應(yīng)仔細(xì)修圓，以免在高溫下熔化。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 活塞組的設(shè)計(jì) 26 高熱負(fù)荷柴油機(jī)活塞要求用耐熱的材 料制造。采用活塞頂上燃燒室的柴油機(jī)，可能由于熱負(fù)荷引起材料的熱疲勞裂紋和活塞環(huán)的粘結(jié)。但由于混合氣形成和燃燒過程的特殊性，采用直接噴射的高速柴油機(jī)要求在活塞頂部設(shè)置有相當(dāng)深的凹坑。所以取 3道氣環(huán)， 1道油環(huán)。高速柴油機(jī)一般用 3道氣環(huán)，以保證可靠的起動(dòng)。 ③活塞環(huán)數(shù) 活塞環(huán)數(shù)目對(duì)活塞頭部的高度有很大影響。在小型高速內(nèi)燃機(jī)上氣環(huán)高度為 2 – 3 mm，油環(huán)高度為 4 – 6 mm。通常火力岸汽油機(jī) h = （ – ）D,柴油機(jī) h = ( – )選火力岸高度為 19mm。但火力岸過小可能使第一環(huán)溫度過高，導(dǎo)致彈性松弛、粘結(jié)等故障。 ⒈活塞壓縮 高度的確定 ①第一環(huán)位置 根據(jù)活塞環(huán)的布置確定活塞壓縮高度，首先必須定出第一環(huán)位置，既火力岸的高度。 ③尺寸盡可能緊湊，因?yàn)橐话慊钊^部高度（活塞銷孔中心線到活塞上平面的垂直距離）縮短一個(gè)單位，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的高度可以縮短 – 2個(gè)單位。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于： ①保證它有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，以免斷裂和產(chǎn)生過大變形。這類合金熱膨脹系數(shù)、耐磨性等都比共晶合金要好，但缺點(diǎn)是延伸率比較小，工藝上有些困難（鑄造易偏析，加工費(fèi)刀具）而且價(jià)格較高。鋁硅合金中硅的作用就是使膨脹系數(shù)和比重下降，硬度（特別是工作溫度下的硬度）、剛度和疲勞強(qiáng)度提高、鑄造流動(dòng)性改善，但硅使鋁合金導(dǎo)熱性下降，塑性減小，切削性和鍛造性惡化。 ⒉鋁硅合金 鋁硅合金最常用的是含硅 12％左右的共晶硅合金。因此，一般希望活塞材料的熱膨脹系數(shù)要小，同時(shí)要在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)措施，防止過大的熱變形。 由于活塞在不同工況下具有非常不同的溫度，所以在不同工 況下保持最佳的配合間隙成為十分復(fù)雜的問題。因此，在設(shè)計(jì)活塞時(shí)要求選用導(dǎo)熱性好的材料，適當(dāng)加大傳熱的斷面，使最高溫度下降，溫度梯度減小，活塞材料在 300 ~ 400℃仍應(yīng)有足夠的機(jī)械性能。如果活塞頂溫度超過 370 ~ 400℃，就會(huì)產(chǎn)生疲勞熱裂現(xiàn)象。柴油機(jī)燃燒室中溫度的分布很不均勻，帶來活塞局部過本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 活塞組的設(shè)計(jì) 24 熱的危險(xiǎn)。柴油機(jī)的活塞，熱負(fù)荷尤其嚴(yán)重。 活塞的熱負(fù)荷分析 活塞在氣缸內(nèi)工作時(shí)，活塞頂面承受瞬變高溫作用，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá) 2021 ~ 2500℃。在結(jié)構(gòu)上要有足夠的壁厚，盡量避免可能出現(xiàn)的應(yīng)力集中。 活塞的設(shè)計(jì) 活塞的運(yùn)動(dòng)和慣性力 活塞組在氣缸里高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)和受力如圖所示，對(duì)應(yīng)某一曲柄轉(zhuǎn)角φ，活塞的位移 s = r + l – rcosφ – lcosφ′ 式中 r 曲軸中心到曲柄銷中心的旋轉(zhuǎn)半徑，曲柄半徑 r = S/2， S 為活塞行程 l 連桿小頭孔軸線間的距離，即連桿長(zhǎng)度 φ —曲柄轉(zhuǎn)角 φ′ —連桿擺角 λ = r / l連桿比 （ 1/3~1/4） v = rw(sinφ +λ sin2φ /2) a = rw2（ cosφ +λ cos2φ） 活塞的機(jī)械負(fù)荷 ⒈氣體壓力和慣性力 作用在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上的力，是沿氣缸軸線作用的氣壓力 Ph與慣性力 Pa的合力 即 Ph = Pq + Pa 公斤 Pz的大小可從實(shí)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖得到，一般 Pz = 30 ~ 50（汽 油機(jī)）； 60 ~ 90（高速柴油機(jī)）； 80 ~ 120（增壓柴油機(jī)）。本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 活塞組的設(shè)計(jì) 23 第六章 活塞組的設(shè)計(jì) 活塞組包括活塞、活塞銷和活塞環(huán)等，它們是柴油機(jī)中條件最嚴(yán)重的組件。飛輪的外徑 Df=（ 34） D，根據(jù)計(jì)算 2105 型柴油機(jī)Df=425毫米，厚度 =74 毫米。 飛輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮功率輸出裝置的需要。 2105 型柴油機(jī)采用的是“ 鋼背 高錫鋁合金”用偏心鏜削保證徑向變厚。為了提高其疲勞強(qiáng)度，對(duì)其進(jìn)行噴丸處理。所以曲軸的設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)各種不同的具體情況來綜合考慮 . 2105 型柴油機(jī)的曲軸采用稀土鎂球墨鑄鐵。在實(shí)際變工況運(yùn)轉(zhuǎn)條件下并不是總能保證液體潤(rùn)滑，尤其 當(dāng)潤(rùn)滑油不潔凈時(shí)，曲軸軸頸表面遭到強(qiáng)烈的磨料磨損，所以要求其具有良好潤(rùn)滑條件。所以設(shè)計(jì)曲軸時(shí)要使曲軸具有足夠的疲勞強(qiáng)度，特別要注意強(qiáng)化應(yīng)力集中部位和設(shè)法緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象。這些變力使曲軸既扭轉(zhuǎn)又彎曲，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力狀態(tài)。曲軸的設(shè)計(jì)需考慮以下幾個(gè)方面。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)有螺紋直徑（ – ） D，所以根據(jù)上述 2105型柴油機(jī)采 用合金鋼制成的 M14連桿螺栓。但同時(shí)還必須保證連桿體和連桿蓋互相配對(duì)的齒槽加工很精確，如果中間有幾個(gè)齒脫空，就大大降低了結(jié)合強(qiáng)度，引起大頭孔失圓。 斜切口連桿承 受慣性力拉伸時(shí)，沿連桿體與連桿蓋的接合面方向作用著很大的橫向力，因此要采用強(qiáng)有力的定位元件才能保證它工作可靠。連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸基本上決定于曲柄銷直徑、連桿軸瓦厚度和連桿螺栓直徑。 2105柴油機(jī)襯套的材料采用鑄造的耐磨錫青銅。 連桿小頭設(shè)計(jì)不僅要考慮強(qiáng)度問題，還應(yīng)該兼顧摩擦面的比壓。所以 2105型柴油機(jī)的連桿桿身斷面設(shè)計(jì)為工字形，這樣的形狀鍛造工藝性也較好。連桿承受交變的壓縮和拉伸，可能產(chǎn)生疲勞破壞。綜合考慮 2105型柴油機(jī)選定λ =1/4。過短的連桿在運(yùn)動(dòng)