毕业设计（论文）-内燃机车柴油机烟色发白.docx

兰州交通大学博文学院毕业设计目 录目录- 1 -第一章 绪论- 2 -第一节 概述- 2 -第二节 柴油机的特点- 2 -第二章 柴油机- 2 -第一节 柴油机的基本概念- 2 -第二节 柴油机常用名词解释- 2 -第三节 柴油机的分类- 2 -第四节 柴油机的工作原理- 2 -第三章 固定件- 2 -第一节 机体- 2 -第二节 主轴承- 2 -第三节 气缸- 2 -第四节 气缸盖- 2 -二、气缸压缩间隙的调整与检查- 2 -第三章 运动件- 2 -第一节 活塞组- 2 -第四章 配气机构- 2 -第五章 进.排气系统- 2 -第一节 概述- 2 -第二节 空气滤清器- 2 -第三节 涡轮增压器- 2 -第四节 空气中间冷却器- 2 -第六章 燃油系统- 2 -第一节 概述- 2 -第二节 燃油泵- 2 -第三节 燃油滤清器- 2 -第四节 喷油器- 2 -第七章 冷却水系统与预热装置- 2 -第一节 冷却水管路- 2 -第二节 冷却水泵- 2 -第三节 冷却室及散热器- 2 -第四节 预热系统- 2 -第五节 柴油机冷却水- 2 -第八章 柴油机排气冒白烟故障诊断技巧与思路- 2 -第一节 概述- 2 -第二节 穴蚀- 2 -第三节 判断及处理- 2 -结论- 2 -致 谢- 2 -参考文献- 2 -第一章 绪论第一节 概述内燃机是指燃料直接在气缸内燃烧并能产生动力的发动机。自1897年法国德裔工程师狄塞尔发明四冲程柴油机以来，由于它明显地提高了热效率而引起人们的重视，柴油机已经历多次重大的变革，在技术上已达到相当完善的程度，因而在农业机械、工程机械、交通运输、铁路机车牵引、坦克、舰艇及渔船等动力装置方面得到广泛的应用。然而世界上第一台燃油机车可追溯到1894年，由德国威廉登特普里斯曼设计的22kw，那时只能装两缸直立柴油机的齿轮来传动机车。我国内燃机车则是从1957年开始研制，距今已有50多年历史。中国第一台自己制造的内燃机车是1958年大连机车车辆工厂仿照前苏联3型电传动内燃机车试制成功的。它就是“巨龙”号电传动内燃机车，后经过改进设计定型，命名为东风型并成批生产。到目前我国已经拥有了以东风系列为主的准高速客运机车、大功率货运机车和灵活的调车机车等不同类别的内燃机车。第二节 柴油机的特点柴油机与其它型式的热机相比有以下主要特点：1. 工作时热效率高，具有显著的节能效果。柴油机的工作热效率通常可达3641%，高者还可达46%以上。在热机中以柴油机的工作经济性为最佳，其它热机的效率都不如它。作为铁路牵引用的机车，机车的总效率代表了机车的设计与制造的综合水平，它是在热机工作热效率的基础上打一个传动效率的折扣，例如蒸汽机车的总效率为69%，内燃机车为2735%，后者为前者的4倍多，而且在机车起动前及停车后可以做到不消耗燃料。实践的结果表明：在交通运输的动力装置中以内燃机车的工作经济性为最好。2. 功率和转速范围宽广，能适应各种不同用途。现代柴油机的输出功率大约在0.59kw到40440kw之间。大型低速船用柴油机的转速仅为每分钟几十转到每分一、二百转，而机车用柴油机的标定转速在8501600r/min范围内。柴油机的品种规格繁多，能适应多种用途的需要。3. 结构紧凑和轻巧，适合作水、陆交通工具的动力装置。以每单位输出额定功率所耗用的材料质量及每公升气缸容积的额定输出功率的指标来衡量柴油机结构的紧凑性和轻巧性。铁路机车用动力装置要求输出功率大和机组空间体积小，以满足在机车轴重限度内将它安置于车体内，并且还要兼顾到车体内进行检修工作的空间要求，这对有些动力装置来说相当困难，而柴油机能满足以上要求。对中等以上功率的机车柴油机来说，单位功率所耗用的材料质量一般在58kg/kw,有的还可降低到4kg/kw以下，单位气缸容积所输出的功率一般为1317kw/1，柴油机的最大宽度不超过1.8m，最大高度不超过3m。4. 启动迅速，操纵简便。柴油机启动前的准备时间短，启动时间一般只要几秒钟，并能较快地达到全负荷运转。操作简便，柴油机能自动遥控，并设有多种安全保护装置。5. 燃料、机油和冷却水的消耗量少。内燃机车不需带几十吨燃料的专用车厢，通常只附挂611m3的燃油箱。加满一箱燃油时一般可供机车全功率运转600800km。机油和水的损耗量不大，机油的损耗量为1.55g/kw.h，机车换油里程通常在（515）104km之间；冷却水循环使用，所以对缺水和水质不良的地区特别适用。6. 使用可靠，有较长的工作寿命。柴油机的工作寿命系指两次大修间的工作时间或折合成机车行车里程数，机车柴油机的工作寿命一般为1500035000h或（60120）104km，少数能达（140160）104km。机车柴油机当前仍在不断地采用新技术、新工艺、新材料及微电脑控制等技术，自动检测柴油机的工作状态，对故障预报，这一方面减少了检修工作量，另一方面还能进一步提高使用可靠性和延长大修里程数。7. 对燃料的要求较蒸汽机、蒸汽轮机及燃气轮机为高，所排出的废气和传播的噪声对环境起污染作用。8. 结构复杂，对零件部的加工、装配、运用及维修保养等技术要求甚高。第二章 柴油机第一节 柴油机的基本概念关于柴油机的工作原理，简单地说是燃油在气缸内燃烧产生热能，通过活塞.连杆和曲轴转变为机械能而输送出去。然而燃油燃烧放热作功是一个复杂的过程。燃油燃烧必须有足够的空气，空气和燃油混合后，如果没有一定的温度，也是不能进行着火燃烧的。如果没有一定的温度，也是不能进行着火燃烧的因此在将柴油喷入气缸之前，必须使气缸内的空气温度升高，使喷入的柴油能自行着火燃烧。柴油机是采用压缩的方法，使气缸内空气温度升高，为燃油的燃烧准备条件。燃油燃烧后放出的热量，使燃烧温度升得更高，利用高温高压燃气的膨胀而作功。作功以后的废气，必须及时排出。然后再将新鲜空气和燃油供入汽缸，进行下一次工作循环，使柴油机连续作功。由此可见柴油机完成一次热工转换（即工作循环），它的气缸内一般要经过四个过程，即进气.压缩.燃烧膨胀作功和排气。活塞在气缸内上、下往复作功，并通过连杆与曲轴相连接。在气缸盖上装有进气门、喷油器和排气门，并在气缸盖内部设有进.排气门由配气机构控制，而喷油器则与喷油泵，高压油管等共同组成高压供油系统，并按照规定的供油规律，定时、定量地向气缸内供应燃油。第二节 柴油机常用名词解释为了进一步了解柴油机的工作过程，现将柴油机主要的常用名词解释如下:(一) 上止点（又称上死点）活塞在气缸中作往复运动所能达到的最上方的位置称为上止点；(二) 下止点（又称下死点）活塞在气缸中作往复运动所能达到的最下方的位置称为下止点；(三) 活塞行程（又称活塞冲程）活塞从上止点运动到下止点，或由下止点运动到上止点所经过的距离（即上.下止点之间的距离）称为活塞行程，也称活塞冲程，通常以s表示。(四) 燃烧室容积活塞位于上止点时，由活塞.气缸以及气缸盖所包围的空间，称为燃烧室容积，以ve表示。(五) 气缸工作容积活塞从上止点移动到下止点所扫过的容积，称为气缸工作容积，又称活塞排量，以vh表示。气缸工作容积可用下式计算: (2-1)式中d气缸直径，m； s冲程，m;多缸柴油机如果有i个气缸，则各气缸工作容积之和，称为柴油机气缸工作容积或称活塞总排量，如下式所示： (2-2)(六) 气缸总容积当活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸空间，称为气缸总容积。它是气缸工作统计vh与燃烧室容积vc之和，用va表示： (2-3)(七) 压缩比气缸总容积va与燃烧室容积ve的比值称为压缩比，以表示： 压缩比表明进入气缸的空气被压缩的程度。压缩比如果大一些，压缩终了的压力和温度就会高一些，柴油机的起动就容易，柴油机的热量利用程度也就更高。但压缩比过高，就会导致机件易于损坏和磨耗，柴油机的工作就会粗暴。压缩比如果太小，压缩终了的压力和温度就低，柴油机起动就困难，热量利用程度也低。所以机车柴油机的压缩比，一般规定为非增压柴油机 增压柴油机 我国一些机车柴油机的压缩比分别为：16240zb型柴油机；12240z型柴油机；12180z型柴油机。第三节 柴油机的分类由于柴油机有很多优越性，所以在国民经济的许多部门被广泛应用。在工业上，柴油机可应用在柴油发电站、矿山掘进机械、建筑工程机械、装卸起重机械、船舶运输、铁路运输、汽车运输等动力机械中。在农业上，柴油机可以应用在拖拉机、排灌机械、农副产品加工等动力机械中。在国防上，柴油机应用在坦克.装甲车.各种军舰等动力机械中。为满足工农业生产.交通运输.国防工业的等各方面的不同要求，而有各种类型的柴油机。常用的分类方法有以下几种：(一) 根据完成一个工作循环的冲程数，可分为四冲程柴油机和二冲程柴油机。(二) 根据进入气缸的空气压力可分为：1. 非增压柴油机。从大气中直接吸入新鲜空气到气缸；或空气虽然经压缩进入气缸，但压力较低，只是为了扫除废气，这种柴油机称为非增压柴油机。2. 增压柴油机。是新鲜空气先惊醒压缩，提高压力后再进入气缸，这种柴油机称为增压柴油机。目前机车用柴油机几乎全部采用增压柴油机。(三) 根据柴油机的转速，可分为低速、中速和高速三种。(四) 根据气缸的布置形式可分为：1. 立式柴油机 气缸中心线垂直布置。2. 对置活塞式柴油机 在同一气缸中设有两个活塞作相对运动。3. v形柴油机 气缸中心线排列成v形。4. 其他类型柴油机 有卧式、h形、w形、x形、形等各种形式的柴油机。(五) 根据柴油机的用途可分为：1. 固定式柴油机 主要应用在发电站或与抽水泵.空气压缩机相配套，作为动力装置。2. 船舶柴油机 应用在船舰方面。3. 机车柴油机 应用在机车上作发动机用。4. 汽车拖拉机用柴油机 应用在汽车、拖拉机上。第四节 柴油机的工作原理柴油机的工作循环包括有进气、压缩、燃烧-膨胀及排气等几个过程，这些过程相互衔接，前后交错。(一) 四冲程柴油机的工作原理1 进气过程柴油机气缸内的燃烧就是燃油与氧化合的放热过程，因此首先要使新鲜空气充入（吸入）气缸，这是工作循环必须的第一步。当活塞由上止点附近逐渐转而向下止点方向运动时，进气门也逐渐由小到大开，由于气缸容积的不断扩大而造成缸内低压状态，外界的新鲜空气源源不断地经进气门吸入缸内，此进气过程一直要延续到活塞过下止点之后进气门全闭而结束。在进气过程中，新鲜空气以较高的速度流经管道及气门处而产生阻力，因此充入缸内的气压总是低于缸外气源的气压值。气门的启、闭从开始到全开或全闭有一个时间过程。为使气缸内尽可能地多充气，使一开始充气时能减少活塞运动的阻力，在活塞开始下行时减少气流进入气缸的阻力，进气门的开启始点应提前于活塞上止点前某一角度。从进气门开启始点到活塞运动达上止点时的曲轴转角称为进气提前角。为利用进气流动惯性继续增加充气量，减少活塞在下止点前的运动阻力，进气门延迟到活塞下止点后某一角度时才完全关闭。从下止点到进气门全关时的曲轴转角称为进气滞后角。2 压缩过程进气过程结束时活塞已上行，此时进、排气门都处于关闭状态，气缸内工质的容积由于活塞上行而不断缩小，工质的压力和温度随之升高，这就是压缩。压缩过程在活塞到达上止点时结束，这时气缸的容积v仅为压缩初的十几分之一，在柴油机最低工作转速下，压缩终点工质的压力通常达到25003500kpa，压缩终点工质的温度达到7801000k。压缩过程为燃油迅速着火，提高热效率及增加柴油机输出功率创造条件。3 燃烧-膨胀过程在压缩过程后期活塞达上止点前，喷油器开始向气缸内喷入雾状燃油，不久油气混合物就开始着火燃烧，这时气缸内工质的气压和气温急剧地上升。在活塞过上止点后不久燃油停止喷射，以控制燃烧过程适时结束。由于燃烧初期气缸容积较小及活塞继续上行，使活塞在上止点稍后处达到工质气压最高值。在标定工况下机车柴油机的最高气压通常可达1000014000kpa，这个气压值称为最高爆发压力（最高燃烧压力）pz。气缸内工质的最高燃烧温度可达17002100k。与燃油进行燃烧的同时，高温和高压的工质作用于活塞、气缸套和气缸盖上，由于此时进、排气门都密闭着，工质推动活塞下移，使气缸容积扩大，缸内工质的气压和气温相应下降，在这期间动力通过连杆传到曲轴，其中一部分动力由旋转着的曲轴输出，驱使从动机械工作，这就是工质的膨胀作功。这样，燃烧时燃油将其化学能转变成工质的热能，然后又通过活塞的运动转换为机械能，部分机械能通过曲轴对外输出，即柴油机对外作功。排气过程为了使柴油机连续作功，必须使膨胀后的工质排出气缸，打开排气门，为新的工质进入气缸创造条件。这些排出气缸的燃气，习惯上成为废气。为了彻底清楚废气，降低排气负功，排气门必须提前开启，即活塞下行到下止点前某一角度时排气门开始打开，使尚有一定压力和温度的燃气迅速冲出气缸。从排气始点到活塞下止点为止的曲轴转角称为排气提前角。此后，活塞由下止点转向上行，气缸内的燃气由于与外界存在压差而继续外流，同时也借助于活塞上行的推力被驱赶出来。排气门在活塞过上止点后某一角度时完全关闭，排气过程结束。从活塞上止点到排气终点为止的曲轴转角称为排气滞后角。由此可见，四冲程柴油机的实际工作循环存在以下特点： 进气过程和排气过程的持续时间皆超过一个冲程的时间；进气门和排气门的启闭皆有早开迟关的规律，其开启提前角和关闭滞后角的大小随机型不同而有不同。在活塞上止点附近，由于进气门的早开和排气门的迟关而出现了同一气缸的进、排气门同时开启的情况，这段时间用曲轴转角am来度量，称为进、排气重叠角或气门重叠角。进、排气门重叠开启使部分新鲜空气吹扫燃烧室，驱赶死角处的残余废气，降低排气温度，同时使气缸内部受热机件冷却，减少充入气缸的新鲜空气与热机件间的热交换量，因而对柴油机的工作有良好的影响。 四冲程柴油机的工作循环正好是在四个活塞冲程的距离或当量的时间（曲轴转2转）内完成的，其中以进气、压缩及排气过程都是消耗能量的必要辅助过程，燃烧-膨胀是作功的过程，但前者都为作功做准备的阶段，后者是在前者的基础上释放、转化和输出能量的动力过程。曲轴所输出的能量只是从气缸内所释放出来的总能量中的一部分，另一部分还要克服零部件的运动阻力；提供辅助过程消耗；带动本身附件工作及热损失等能量消耗。 既然辅助过程及本身附件的工作要消耗能量，所以柴油机一开始不能自身动作，而必须借助与外力来启动，例如借人力扭转摇手柄，或借电动机来驱动曲轴，或利用高压空气充入气缸推活塞运动之力等方法来启动柴油机。一旦柴油机曲轴运转达到发火转速时，气缸内工质的膨胀作功就可提供曲轴自身连续运转之动力。 在柴油机一个工作循环中，进气门和排气门各启、闭一次，向气缸内喷油一次，故控制进、排气门及喷油泵工作的凸轮轴的转速在四冲程柴油机上仅为曲轴转速的一半。(二) 二冲程柴油机的工作原理为在曲轴一转内完成一个工作循环，柴油机在结构上采用独特的进、排气控制方式。具有上、下两根曲轴对动活塞式10e207j型柴油机，采用垂直传动装置使两轴同步运动及集中输出功率，其下曲轴的相位领先于上曲轴120。气缸壁的上部开设扫气口，气缸壁的下部开设排气口。上、下活塞组对向运动，分别控制着上、下气口的启闭。由于活塞的对置，这时以活塞运动到气缸中部燃烧室处的止点为内止点；以活塞运动到气缸两端靠近曲轴中心的止点为外止点。这类柴油机的工作过程如下；膨胀-换气过程由于燃烧室内喷油燃烧，高温高压的燃气推动上、下活塞由内止点向外止点移动，下活塞首先开启排气口，气缸中膨胀作功后的燃气首先冲出排气口，开始靠气缸内、外压力差而进行的自由排气。随着曲轴的继续转动，进气口被上活塞打开，这时排气口已大开，而积聚在进气口外围贮气室内的扫气空气，随已形成一定流动惯性的废气流充入气缸，废气在前，新鲜空气在后，后者挤压前者一起流出气缸，这好象利用新鲜空气来强制驱赶废气，这种现象称为扫气。换气-压缩过程扫气过程一直继续到下活塞由下止点返回向上关闭排气口而终止，此时进气口尚未全关，扫气空气利用前已形成的进气流动惯性继续充入气缸，使气缸内的充量增加，这种现象称为后充。上活塞全关进气口时后充过程结束，这时缸壁上进、排气口全关,随着上、下活塞继续向内止点运动而进入压缩过程，缸内的气压和气温逐渐上升，压缩到活塞内止点附近时，喷油泵开始向喷油器供应高压燃油，随后开始喷油和燃烧。由以上过程的解析可对二冲程柴油机作出普遍性的理论：1) 气口-气口直流换气式二冲程柴油机从排气口开到进气口关换气过程总时间不足活塞移动一个行程的时间，以曲轴转角计，二冲程柴油机的换气过程总时间约为四冲程柴油机的，前者强制扫气的时间约占总换气时间的8左右，这说明二冲程柴油机的进气过程与排气过程关系密切，重叠期长。2) 进、排气口位于活塞外止点或下止点附近，在换气过程中活塞的移动幅度不大，仅在外止点前后较短的距离内完成换气，故二冲程柴油机并不象四冲程柴油机活塞移动具有强制推出废气那样的作用。为提高换气质量，因而增设了扫气泵来协助换气。即使这样，二冲程柴油机的换气质量仍差于四冲程柴油机。3) 二冲程柴油机的凸轮轴转速与曲轴转速相等。4) 在转速相同的情况下，二冲程柴油机气缸内作功的频率比四冲程柴油机高一倍，但由于扫气泵额外消耗能量；由于开设于缸壁的气口使部分行程不能作功及换气品质有所降低等原因，使二冲程柴油机的输出功率即使在同转速、同增压度及同气缸容积的条件下，只比四冲程柴油机增大5070%，实际上二冲程柴油机的转速值还常低于四冲程柴油机。第三章 固定件固定件是柴油机安装和支承各种机件的基础，为柴油机提供燃烧作功的场所，它主要由机体、主轴承、气缸、气缸盖、油底壳及安装支承座等组成。第一节 机体16240zb型柴油机的机体采用铸焊组合结构，它用整体铸钢的主轴承座和低合金钢板组合焊接。一、 主轴承座主轴承座是用中国整体制成的箱型结构，9个主轴承座按一定的间隔连成一个整体，它相当于柴油机的一道龙骨贯通整个机体。主轴承孔中心线在机体底面以上450mm处，形成拱门结构，并与油底壳组成曲轴箱。主轴承座作为焊接各块板件的基础，它和各板件构成有不同用途的空腔。二、 v型夹角空腔在机体的中间v形夹角为的空腔里，由一块中隔板分隔成上下两层，上层为下部空气稳压箱，用于稳定进气压力。空气稳压箱分为上下两部分，下部稳压箱为v形夹角的上层。上部稳压箱用螺钉紧固在下部稳压箱的中顶板上。在中顶板上设有连通上.下稳压箱的7个长方形孔。为了排出稳压箱地步的积水，在下部稳压箱的输出端左侧最低位置处装有排污管从连接箱左侧检查孔引出。v形空腔的下层为主机油道，机油从机体右侧控制端垂直板下方的总进油管引入；在其底部到各主轴承孔间钻有垂直油孔，孔内压入mm的无缝钢管，钢管两端扩口，其顶部高出主机油道的底面，以防杂质直接流入各主轴承内。为了便于清洗，在主机油道的两端用盖板密封。三、 气缸箱.凸轮轴推杆箱.传动齿轮箱.曲轴箱1 气缸箱 在v形夹角的左右两侧有16个气缸箱，顶板和水平板上的圆孔是支撑气缸的上下两个导向支撑，左右两侧气缸的上下支撑孔中心线和主轴承座孔中心线相交构成的气缸v形夹角。在顶板的每个气缸孔的周围有6个紧固气缸盖和气缸的螺栓孔；在控制端的左右顶板上有安装控制杠杆机构横轴的长方形孔。2 凸轮轴推杆箱 在机体左、右最外侧为凸轮轴推杆箱，用以安装左右凸轮轴.各缸进、排气推杆和喷油泵推杆。在顶板和支承板上各个气缸孔的外侧，自左至右分别设有排气门、进气门、喷油泵推杆安装孔。凸轮轴轴承孔采用隧道式结构。每侧凸轮轴的9个轴承孔套焊在垂直板上，在其外侧下方有防止轴瓦移动的定位螺钉孔。在控制端左右轴承孔套上有引至凸轮轴中心油道的机油管接头螺纹孔。在正对轴承处的外侧板上部，开有8个凸轮轴检查孔，空外有铝制盖板密封。在检查孔的下方设有一排8个长方形进水管间隔，用来安装各个气缸的进水管。此间隔不用盖板密封，以便及早发现进水管的渗漏。其内各设有连通凸轮轴箱与曲轴箱的连通管。用来引导泄漏在凸轮轴箱向内的机油流回有油底壳。3 传动齿轮箱 在此箱内安装有凸轮轴传动装置和减震器。在控制端垂直板上焊有座板，座板上设有安装传动齿轮支架的座孔和紧固螺栓孔。在控制端端板左侧上方，有安装联合调节器传动箱的两个互相叠交的圆孔；右侧上方设有安装测速发电机的连接孔。在控制端端板中部留有空挡，用以安装为检修传动装置而设的盖板。4 曲轴箱 曲轴箱用于安装曲轴轴系。为了便于拆装检查主轴承和活塞连杆组，在左右外侧板的下部开有8个曲轴箱检查孔，各孔都有铝制孔盖密封，在左侧后第二个检查孔盖和右侧前第二个检查孔盖上设有一个加油口，用来向油底壳添加机油。在输出端垂直板上焊有整体法兰，用以安装连接箱，在外侧板的前端下方各设一个弹性支承的安装座，在其后下方各设一个工艺安装座。整个机体在主轴承座底面与油底壳之间用72个螺栓紧固连接。在两端对角方向上设有2个锥形定位销，一保证而这在装配时准确定位。第二节 主轴承柴油机的主轴承用来支承曲轴并为曲轴定位。16240zb型柴油机的主轴承采用滑动轴承，共有9个主轴承支承曲轴。除了第9位（自由端算起）是止推轴承外，其余全是支撑轴承。主轴承由主轴承座、主轴承盖、主轴瓦、主轴承螺栓、横拉螺栓组成，止推轴承的两侧设有止推环。一、 主轴承座和主轴承盖主轴承盖用两根螺栓与主轴承座相连，并用液压拉伸器紧固。它与主轴承座的结合面是水平面和垂直面组成的平面结合结构，并用两个定位销进行定位。在主轴承盖两侧各设一根18crniwa钢制成的m30的横拉螺栓，使主轴承盖除用两根垂直螺栓将其紧固在主轴承座外，再用两根横拉螺栓把它和主轴承座更牢固地结合在一起，这样，作用在主轴承盖上的水平力就可以由主轴承座上的垂直支承面和横拉螺栓来承受，因此，可以防止主轴承盖在工作时，因受水平侧向力的作用而产生移动或摆动，以至引起变形和使主轴承螺栓产生附加弯曲应力，从而大大地增强了主轴承部分的连接刚度。主轴承孔在主轴承盖紧固后连同主轴承座一起加工。在主轴座上各个主轴承孔的内圆上设有半圆弧形油槽，其上部通过垂直油孔和主机油道相通。机油经油槽从上轴瓦背上的油孔进入轴承。止推轴承两侧的止推座面上，沿纵向钻有润滑止推环的油孔。主轴承盖用42crmo钢模锻而成。为了减轻重量，故制成工字形断面，在轴瓦座孔中部设有定位销孔，轴瓦座孔下部一侧边缘上设有卸瓦槽。在柴油机上拆卸上轴瓦时，可以用专门的把瓦插销插入曲轴主轴颈的油孔内，通过盘动曲轴盘拨拆卸。在主轴承盖下部两侧各有一个螺栓孔，该孔与主轴承螺栓孔穿通，用来紧固横拉螺栓。止推轴承盖的两侧设有止推环环槽和防止止推环转动的2个定位销孔。二、 主轴瓦和止推环16240zb型柴油机主轴瓦采用钢背高锡铝基合金薄壁轴瓦。轴瓦厚度为7.38-7.42mm,合金厚度为0.4-0.9。为了改善轴瓦表面的磨合性和轴瓦背面的贴合导热效果，对主轴瓦进行整体镀锡（或镀锡铝），镀层厚度为0.10-02mm。主轴瓦是由上下两块半圆形瓦组成，上轴瓦为非受力瓦，其内圆面有一道环形油槽，槽中有5个进油孔，机油从主轴承座进入。下轴瓦为受力瓦（或工作瓦），为了充分利用承载面积，仅在其背面下方设有定位销孔，防止轴瓦转动，不设油孔和油槽。但在两瓦接口处仍开有过渡油槽和垃圾槽。在上下轴瓦的结合面上设有定位销，防止轴瓦相对移动。为了防止紧固主轴瓦后，因轴瓦瓦口向凸起而造成轴颈擦伤和利于形成油楔，故使瓦口到b点轴瓦厚度逐渐减薄，其削薄量应保证尺寸a与尺寸b之差我0.05-0.08mm，a处主轴瓦厚度为7.38-7.42mm。主轴瓦与轴承孔之间必须有均匀适度的紧密配合，使瓦背与轴承座或轴承盖密贴，形成良好的导热和耐冲击性，使瓦孔为正圆形状，所以要有一定的过盈量。这是通过专用胎具来检查校对的。将主轴瓦置于直径为235mm的标准胎具内，使瓦口的一边顶在胎具的半圆直径的定位面下，在瓦口的另一边施加37240n的均匀压力。这时，测得瓦口高出标准胎具半径高度的值为过盈量，此值应为0.08-0.12mm。轴瓦的过盈量和涨量的大小直接影响柴油机的正常工作。如果涨量或过盈量过小，轴瓦与轴承座的接触面减小，造成导热不良而使轴瓦过热，或者造成轴瓦转动，切断定位销并堵住进油孔，影响主轴承的润滑和活塞的冷却；反之，过盈量或涨量过大，易使轴瓦变形，出现过大的椭圆度和锥度，造成轴瓦偏磨合局部过热，反而导致轴瓦松弛，同时，紧固螺栓将承受不必要的高应力。主轴瓦与主轴颈之间，必须保持适当的配合间隙（称为油润间隙），以获得适当的油膜厚度。16240zb型柴油机规定该间隙为0.2-0.3mm。间隙过大会引起轴承端大量漏油，油压降低而造成活塞冷却不良，同时引起轴瓦和轴颈的冲击，轴承不能可靠工作；间隙过小会使油膜度太薄，机油流动量下降，轴承温度升高，甚至造成干摩擦.拉伤.烧瓦等事故。止推环安装在止推轴承两侧，由两个半圆环组成。主推环用青铜zqsn10-1制成，整体镀锡或锡铅，镀层厚度为0.015-0.025mm。上止推环背面上部沿径向钻有三个油孔与两边的浅油沟4连通，中间一个油孔与主轴承座上的油孔相通。在下止推环下部设有油沟和油孔及三个径向油槽，用来均匀布油润滑。下止推环背面设有定位销孔，防止止推环转动。曲轴的轴向移动量为0.25-0.4mm,可以通过选择不同厚度的止推环来调整的。第三节 气缸气缸与活塞.气缸盖组成燃烧室。气缸安装在机体两侧顶板的气缸孔中，由气缸套和水套组成。它对活塞起导向作用。气缸套的内壁直接受到高温.耐热.耐磨和耐腐蚀性能良好的特种合金铸铁制成。气缸套的内表为圆筒状形状，缸径为240mm，表面为镜面并进行电火花淬火.珩磨.磷化处理，以提高防腐能力和抗磨性能。为了便于在安装活塞连杆组成时，引导活塞和活塞环进入气缸，在气缸内表面的上方边缘加工330的倒角，在内表面的下方边缘加工有245倒角。气缸的上部为支承法兰，从气缸顶面到冷却水套法兰底面的这部分高出机体侧顶面，借此增加气缸套支承法兰的截面，缩短气缸套两个导向支承点之间的距离，以提高气缸套的刚度，减小变形和磨损，增强抗振能力和防蚀效果。在气缸法兰的周边上有避开气缸盖螺栓的6个半圆形缺口，在法兰的顶面加工有安装气缸盖调整密封垫片的凸肩。为了使燃烧室和第一道气环得到良好的冷却，在气缸套法兰的下方相应于活塞在上止点时的第一道气环处铸有冷却水腔，并与冷却水套内的冷却水腔相通。在气缸套冷却水腔的上方12个出水套管和气缸盖的冷却腔相通，出水套管高出汽缸盖底面相应的进水孔中，再用装在套管外面的橡胶密封套圈密封。在气缸套的外表面上铸有6个头的螺旋筋。螺旋筋与冷却水套的内表面相配合，构成气缸的6条螺旋形冷却水道，引导冷却水流沿着气缸套外表面自上而下地均匀流动冷却，并且增加了汽缸套的冷却面积，同时还起到增强气缸套的强度和刚度，减轻穴蚀作用。冷却水套石由20号刚制成的水套体和水套法兰焊接而成。冷却水套紧套在汽缸套的外面，采用过盈配合，其过盈量为0.02-0.06mm，将冷却水套加热至100-120c后，热装在气缸套上，以保证密封，且可以增加汽缸套的强度和刚度，在水套下方设有进水孔，为了保证在气缸入机体后，使进水孔对准机体外侧的进水管，在安装气缸时，气缸套法兰外圆面上的刻线必须和机体顶面上的定位刻线对准。在气缸套法兰底面和冷却水套顶面之间用橡胶密封圈（并涂以密封胶）加以密封，以防冷却水渗漏。为了防止冷却水漏入曲轴箱内，在汽缸套下方的定位带（导向支承）处用三道橡胶密封圈与冷却水套严格密封。在冷却水套下方设有进水孔，其定位带处设有两道橡胶密封圈，以防止进水孔漏水时冷却水套流入曲轴箱内。为了保证汽缸套的强度和密封性，每个气缸套在精加工之前。均应进行水压试验。对从气缸套法兰顶面以下120mm高度的燃烧室部分，进行18mpa的高压试验5分钟。对内圆面的全部长度范围进行1.5mpa的低压试验5分钟。在上述两种情况下，均不允许有漏水或渗水现象。对套装水套后的气缸冷却水腔进行0.4mpa的水压密封试验10分钟。在上述各项试验过程中不许有滴漏和冒水珠现象。第四节 气缸盖气缸盖的作用是密封气缸并组成燃烧室。在气缸盖上装有喷油器、气门机构、检爆阀（示功阀）。进、排气支等；其内部设有进、排气通道和冷却水腔。一、 气缸盖的结构16240zb型柴油机采用单独式气缸盖，并用高强度、耐热、耐腐蚀的特种合金铸铁整体铸造而成。气缸盖底板直接与高温、高压的燃气接触，中央是喷油器安装孔，喷油器由此孔伸出底面的高度为6-6.5mm。在安装孔上部铸有从气缸盖外侧右方安装喷油器进油接管孔道。在喷油器安装孔的四周有个进气门座孔，两个排气门座孔，分别装有进、排气门座。在气缸盖内侧有进.排气支管的安装法兰，其内布置有进、排气道，分别和进、排气门座孔相通。气缸盖底面和气缸间的接合面处制成凸肩，用钢带a3-h-g-q- 镀铜制成的调整垫面以上的冷却水腔里铸有水平隔板，使其分上、下水腔，隔板上有通水孔。冷却水从进水孔进入下水腔，再进入上水腔，然后由气缸盖顶面上的出水孔进入出水支管。在气缸盖顶面和侧面设有11清砂孔，其上装有螺堵，螺堵上镶有锌块，以减少气缸盖的化学腐蚀。在气缸盖顶面四个气门导管孔上部设有安装气门弹簧的弹簧穴。气缸盖外边有6个大螺栓孔，通过螺栓使气缸盖与气缸一起紧固在机体顶板上。为了检验气缸盖底面的强度和密封性，对底面进行15npa的水压试验，保压10分钟，降压应不大于0.01mpa。对气缸盖内部冷却水腔进行0.5mpa的密封性水压试验，不允许有渗漏或冒水珠现象。二、 气缸压缩间隙的调整与检查气缸压缩间隙是指冷机状态下，活塞处于上止点时，活塞顶面与气缸盖底面之间的距离。它是为了保证柴油机必需的燃烧室积和因活塞连杆组受热膨胀以及轴承磨耗扩大而必须预留的气缸空间。由于零件加工的误差，各个气缸的压缩间隙不同，而使各个气缸的燃烧室容积不同，从而使各个气缸的压缩比不同。这将造成各缸气体的热力状态不同，直接影响各个气缸的功率和整个柴油机的动力均匀性。因此，必须保证各缸压缩间隙基本一致，即各缸压缩比基本相同。16240zb型柴油机规定各缸压缩间隙为3.8-4.0mm，它是用气缸与气缸盖结合面之间的调整垫片厚度进行调整。垫片厚度确定之后，按其厚度选取的垫片数不宜过多，以免影响气密和压铅值的准确性。当气缸盖紧固以后，可用压铅的方法实测各缸的压缩间隙，即用专用工具将一根铅条从喷油器安装孔入气缸，并使铅条平置，盘动曲轴，使活塞上行挤压铅条。在活塞越过上止点后数度时，取出铅条，用千分尺测量铅条被挤压部分的厚度即为该缸的压缩间隙（即压铅值）。若不符合要求，则用增减调整垫片的厚度进行调整。三、 油底壳油底壳的功用是储存润滑油，它是一个薄壳形的非承载式焊接结构。用8mm厚的钢板围成油底壳的主体，其上面焊有两块顶板与机体相连接；前后各焊有自由端板和输出端板；自由端板上部中间部分与泵支承箱连接，油底内腔均匀分布四根横梁和两根槽钢制成的底梁，以增强油底壳的刚度。第三章 运动件柴油机的运动件主要包括活塞组、连杆组、曲轴组、减振器和联轴节等部件。它的作用是将燃料在气缸内燃烧的热能转变为机械能而对外输出功率。柴油机工作时，运动件受燃气工作时，运动件受燃气压力、运动中的惯性力、扭转振动中扭转力矩等周期性的作用，受力状态十分严重，因此，为保证柴油机能正常可靠的工作，要求运动件必须有足够的强度.刚度以及耐磨性。第一节 活塞组活塞组由活塞.活塞环.活塞销等组成。一、 活塞组的作用和工作条件(一) 活塞组的作用活塞组在气缸中往复运动进行力的传递，完成柴油机的工作循环；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；有些二冲程柴油机的活塞，还起控制气孔开闭的作用，如10e207型柴油机的上、下活塞，控制进、排气孔的开闭。(二) 活塞组的工作条件活塞组的工作条件可以概括为“三高”。高温：活塞顶直接与温度高达2000左右的燃气接触，使活塞温度升高，铝活塞顶的局部温度可高达350铸铁或钢活塞顶的局部温度可高达450500，所以，活塞顶部与第一道活塞环槽的热负荷十分严重。活塞各部分的温差也较大，对活塞的工作不利。为了减轻活塞的热负荷，不仅要尽量减少传入活塞的热量，而且要使活塞吸收的热量尽快散走。高压:活塞顶部承受燃气的最高压力在1314mpa左右，直径为240mm的活塞最大燃烧压力达588kgf，而且带有冲击性；此外，活塞还受往复惯性力与侧压力的作用，使活塞各部位都受到交变的应力作用，这些力将使活塞变形。高速：活塞在气缸中作高速的往复运动。例如16240zb型柴油机的活塞平均速度为10.08。气缸与活塞之间产生强烈的摩擦，很容易被磨损。机车柴油机的大修期限以及摩擦零件的使用寿命，也往往取决于这些零件的磨损情况。二、 活塞(一) 活塞材料机车柴油机的活塞材料，一般采用铝合金.铸铁或耐热合金钢。铝合金活塞的比重较轻，运动惯性较小，导热性好，耐磨性好；但是线膨胀系数大，价格较贵。铸铁活塞机械强度高，线膨胀系数小，价格便宜，能适应柴油机强化要求；但比重大，惯性力大。活塞头用耐热合金钢.活塞体用铝合金制造，形成组合活塞，适用于强化度高的柴油机。(二) 活塞构造活塞分为活塞头和活塞裙两部分。从活塞的外部形状来看，活塞的上部端面称为活塞顶；活塞的外圆表面由三个圆锥体和一个圆柱体组成；活塞的环槽部分称为环带区，在活塞的裙部设有活塞销座。1. 活塞头部活塞环带区及其以上部分称为活塞头部。活塞头部的上端面即活塞顶，活塞顶面的形状通常应以有利于可燃工作混合物的形成与燃烧为准。例如，直接喷射燃烧室的活塞顶的型面，应与燃油油速喷射的方向、形状、射程及压缩比等因素良好地配合，以形成燃油与空气的充分混合，形成良好的燃烧。可见，各种柴油机的活塞顶形状不尽一致。16v240zb型柴油机为直接喷射燃烧室，活塞顶作成浅“”型，为了避免活塞在上止点附近与进.排气门因早开迟闭而相碰，在活塞顶面对应气门的位置，铣有四格避阀坑（又称气门穴）。为了吊装活塞连杆组，在活塞顶面还设有两个螺纹孔。由于活塞顶部承受高温燃气的作用，所以要求顶部能够耐热、隔热和散热，为此可采用顶面镀铬、喷涂陶瓷层、铝活塞进行硬膜阳极化氧处理等工艺，以增加表面硬度与热阻。16240zb型柴油机的活塞顶面进行硬膜阳极化氧处理，所生成的氧化薄膜具有较高的耐热性(可耐1500高温),较低的导热系数和较高的硬度，因而能降低活塞顶部的热负荷。为了增强散热能力，16240zb型柴油机的活塞边缘厚度增加，既提高了强度和刚度，有增强导热能力；在活塞内部采取强制循环冷却，增强活塞头部的散热。从第一道环槽上边缘到活塞顶部的筒体侧表面为火力岸区。火力岸处于燃烧室外缘，燃气能沿缝隙流入，因而也车与高温状态。为保证头部不因热胀而拉坏气缸，火力岸与气缸间留有一定间隙，间隙太小会不安全；间隙过大则燃气流入过多，使火力岸及环槽温度提高，因而也不安全，一般都是把活塞头部从上到下制成直径逐渐增大的圆锥体。环带区有活塞环槽，环槽的序号从上到下算起。第一道气环槽距活塞顶较近，温度很高，环槽易于磨损，机油银温度高而易于碳化或结胶，有时甚至将活塞环粘结在环槽内，造成漏气并引起严重后果。16240zb型柴油机活塞的第一、二道气环槽的高度为,比第三、四道气环槽mm略高，采用相同高度的气环以取得不同的配合间隙，对工作温度较高的气环，留有较大的活动间隙。在活塞内部的第一道环形冷却油槽，布置在第一道气环槽的上方，首先冷却第一道气环槽。当活塞车与上止点时，第一道气环槽位于气缸上部冷却水腔的有效冷却区域内。第二、三、四道气环的工作条件较好。第五环槽为油环槽，另一油环槽布置在活塞销的下方，为使油环刮下的机油泄入曲轴箱，在油环槽的背部钻有回油孔。由于活塞销座位置的限制，上油环槽内的回油孔，只能布置在连杆摆动平面两侧的55的圆弧内，每侧布置有四个回油孔。下油环槽及其下方浅槽内，分别布置有18个直径为3mm的回油孔，并沿圆周呈均匀分布。2. 活塞裙部活塞环带区以下部分，称为活塞裙部。用于承受活塞侧压力，并起导向作用。为适应活塞裙部在气体压力.侧压力和热膨胀作用下产生变形，将销座两侧各铣去部分金属，或把裙部加工成椭圆形，使其短轴在销座轴线方向，可以防止活塞销中心线方向的伸长而产生拉缸或抱缸，还可以使活塞与气缸具有最大的接触面积。活塞工作时上部温度比下部高，因而活塞上部膨胀量比下部大，为此，将活塞作成上部直径小而下部直径大的几段不同锥度的圆锥体。通常是顶部锥度大，环带区和裙部锥度小，销座部分的裙部作成椭圆形锥体，下油环以下作成圆柱体。活塞与气缸之间应有适当的装配间隙。间隙过大，会使气缸的密封性下降，漏气和窜油量增加，是活塞在气缸变动幅度增加，引起敲钢.噪音和振动；间隙过小，又可使活塞与气缸的磨损增加甚至活塞在气缸内造成拉缸或抱缸。合适的活塞与气缸的间隙，是通过反复试验和不断修改来确定的。3. 活塞体16240zb型柴油机采用锻铝组合式活塞，它是由活塞体和活塞套责成活塞套采用锻铝ld7，活塞体采用ld8，它们之间为过盈配合。在活塞体上部与活塞套相配合处，先制出环形油槽通道。为防止活塞套热胀后脱落，在活塞体配合面的上圆柱体直径比下圆柱体直径大0.7mm，上、下圆柱体分别以0.1910.308mm和0.190.325mm的过盈相配合。组装时，将活塞套放入机油内加热至150160，活塞置于液态氧内冷却至-150以下，然后使两者快速配合，同时在活塞顶部加压19.629.4n，直到常温状态时止。然后进行活塞加工，其目的在于油道位置精确，活塞套损坏后可以更换，而不致整个活塞报废。活塞销座位于环带区下方，活塞销座孔内安装活塞销。活塞顶部所承受的气体压力，通过活塞销座、活塞销然后传给连杆，所以活塞销座和活塞头部要有强固的联系。对于锻造铝合金活塞，销座与活塞顶的连接，是平坦厚实的块状支撑筋，形成刚性销座，利用承受气体压力；对于四冲程柴油机销座，还承受活塞连杆组的往复惯性力；由于活塞销座向下的气体压力，比向上的惯性力大得多，并且承压的时间也较长，因此采用上宽下窄的阶梯型销座，以增加销座的承压面积。活塞销座孔两端外侧，设有挡环槽，槽内装挡环，一限制活塞销作轴向移动。在挡环与活塞销端面之间，有0.51.2mm的轴向间隙，以防止活塞变形时，将活塞销顶滞在挡环间不能转动。在挡环内侧，设有弧形集油槽，槽内钻有回油孔，润滑和冷却活塞销座后的机油，经此槽泄入曲轴箱内。由于活塞销座的存在，使裙部金属分布不均匀，产生热胀变形，以及手里引起的变形，故将活塞去不作成椭圆形，使其短轴在活塞销的轴线方向，比长轴短1.17mm，以保证活塞裙部在工作中接近正圆形，使其承受活塞侧压力的两侧均匀承压。活塞的实际重量，打印在销座底面上，共装配柴油机时选用。(三) 活塞的冷却机车柴油机活塞，通常采用机油循环强制冷却，以提高活塞组的工作可靠性。其冷却方式大致有以下几种:1. 喷射冷却把几有用喷嘴直接喷射到活塞顶的背面以冷却活塞。喷嘴可以装在连杆小头或大头也可装在曲轴箱上2. 蛇行管式或其他内油道冷却在活塞体内设有螺旋环形，或环形内油道，冷却机油通过连杆、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。3. 振荡式冷却三、 活塞环活塞环分为气环和油环。它同活塞一起作高速往复运动，此外，活塞环在环槽内的运动形式更为复杂，常受交变弯曲应力的作用，导致疲劳破坏，异常磨损以及其他故障，因而活塞环是易于损坏的零件之一。 (一) 气环的作用1. 气环的一个重要作用是密封气缸，控制燃气尽可能少的漏入曲轴箱，减少对机油的污染，避免曲轴箱产生火灾或爆炸。2. 通过活塞环与环槽及气缸内表的接触传热，导出活塞体内一部分热量。3. 活塞环在气缸内支承着活塞。(二) 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，使油环外侧圆面的刃口与气缸面密贴，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侧角形成油楔，把机油均匀分布在气缸壁上。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上侧面，被气环刮下的机油，聚集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。四、 活塞销活塞销用来连接活塞和连杆，并且将活塞上的力传到连杆。活塞销承受着交变的弯曲，剪切力的复合作用，这些力都是带有冲击性，因此，要求活塞销有很大的刚度.耐磨性以及冲击韧性。活塞销的材料，一般采用12cri3a、20cr、18cr2niwa等低碳优质合金刚。经过渗碳. 淬火处理后，形成内韧外硬、既耐冲的高质量零件。活塞销与连杆小头才衬套，活塞销座的连接方法有三种形式。(一) 摆动式 活塞销固定在连杆小头衬套内，对于活塞销座有相对的摆动。(二) 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。(三) 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。这种形式为所机车柴油机普遍采用。第四章 配气机构配