工程机械内燃机底盘.ppt

1 公路工程机械使用与保养 内燃机与底盘系统 2 2内燃机和底盘系统 一工程机械的分类二工程机械编号规则三工程机械总体构造及工作原理四发动机结构与原理五底盘结构与原理六工程机械主要性能指标七常见工程机械名词术语复习思考题 3 一 工程机械的分类随着科学技术的发展 工程机械在国民经济建设中 被广泛应用在道路修建 民用建筑 矿山开采 水利建设 机场修建 码头建造 农田改良等工程中 特别是近年来一些工程建设在高原 沙漠及高寒地带等人烟稀少 作业条件恶劣地区进行 对工程机械的依赖程度就更大 筑路机械 用于修筑道路的机械设备公路工程机械养护路机械 用于养护道路的机械设备 4 一 筑路机械分类按照道路建设的顺序性与整体性 道路基础施工机械 如推土机 挖掘机 装载机等 道路路面施工机械 如摊铺机 压路机等 按照机械行走动力来源 自行式机械 如装载机 拖挂式机械 如拖挂式沥青混凝土摊铺机 按照机械行走方式 履带式机械 如履带推土机 轮胎式机械 如装载机 按照作业特点 燃料类型 传动方式等方法 汽油机械 柴油机械 机械传动机械 液力传动机械等 5 二 养护路机械分类1 按照道路养护作业类型 日常养护机械 如清扫车 特别养护机械 沥青路面铣刨机 除雪车等 2 按照机械作业功能 单一功能型养护路机械 如洒水车 多功能型养护路机械 如多功能除雪车 3 也可按照机械行走方式 燃料类型 行走动力来源 传动方式等分类 6 二 工程机械编号规则 一 国产发动机编号规则2008年对发动机 内燃机 名称和型号编制方法颁布国家标准 GB T725 2008 主要内容如下 1 内燃机产品均按所采用的燃料命名 2 内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母或国际通用的英文缩略字母组成 7 3 内燃机型号由下列四部分组成 四冲程符号省略 二冲程用E表示 8 9 10 4 产品型号示例 11 二 国产工程机械编号规则1999年对工程机械产品型号编制方法颁布行业标准 JB T9725 1999 主要内容如下 1 产品型号按类 组 型分类原则编制 以简明易懂 同类间无重复型号为基本原则 2 产品型号由工程机械产品的组 型 特性代号与主参数代号构成 如需增添变型 更新代号时 其变型 更新代号置于产品型号的尾部 图示如下 12 3 产品型号编制表 13 4 产品型号示例 14 三 工程机械总体构造及工作原理工程机械同一般机械一样 是把某种形式的能 如热能 电能等 转换为机械能 从而完成某些生产任务的装置 任何一台完整的工程机械是由动力装置 底盘及工作装置三部分组成 动力装置 工作装置 底盘 15 1 动力装置动力装置是机械发出动力的设备 常用的有电动机和内燃机 工程机械上还应用液压和气动装置 它们一般也都靠电动机或内燃机驱动 故称这类动力装置为复合动力装置 16 2 底盘底盘是工程机械车架和传动 行走 转向 制动 悬挂等系统的总称 底盘是整机的支承并能使整机以所需的速度和牵引力沿规定的方向行驶 工程机械的底盘根据行走装置分为履带式 轮胎式和汽车式等 17 3 工作装置工作装置是工程机械中直接完成生产任务的部分 工作装置是根据各种工程机械具体工作要求而设计的 例如挖掘机的挖掘装置是由铲斗 斗柄及动臂组成机构 由该机构经驱动力施于铲斗来实现挖掘 装卸土壤 工程机械的工作装置必须满足基本建设施工中各种作业的要求 而且要达到高效 多能 否则随着科学技术的发展会被淘汰 例如中小型机械传动式单斗挖掘机目前已被液压传动式所取代 因为液压式单斗挖掘机的工作性能 不仅具有一般液压传动的优点 而且使挖掘机的挖掘力提高30 左右 整机质量降低40 左右 使用性能和用途均得到改善 18 四 发动机结构与原理 一 发动机整体结构发动机是工程机械动力的核心总成 其外观与剖视图如图所示 燃料在气缸内燃烧 使燃料的化学能转化成热能 最终转变为机械能并输出 目前大部分工程机械使用的是往复活塞式四冲程内燃机 19 随着科学技术的进步 尤其是电子技术的发展 发动机已经由最原始的机械总成演变成了机电一体化总成 目前大多数发动机不但包括多种电子控制系统 如电控燃油喷射系统 电控点火系统 废气再循环系统等 而且还通过CAN网络技术与其他控制系统 巡航控制系统 ABS防抱死控制和车身悬挂控制系统等 相连 实现了全车智能化 20 1 发动机分类内燃机的分类方法很多 按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型 1 按照所用燃料分类内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机 汽油机与柴油机各有特点 汽油机转速高 质量小 噪音小 启动容易 制造成本低 柴油机压缩比大 热效率高 经济性能和排放性能都比汽油机好 21 2 按照行程分类内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机 把曲轴转两圈 720 活塞在气缸内上下往复运动四个行程 完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机 而把曲轴转一圈 360 活塞在气缸内上下往复运动两个行程 完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机 工程机械发动机广泛使用四行程内燃机 22 3 按照冷却方式分类内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机 水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的 而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的 水冷发动机冷却均匀 工作可靠 冷却效果好 被广泛应用于现代工程机械的发动机 23 4 按照气缸数目分类内燃机按照气缸数不同可以分为单缸发动机和多缸发动机 仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机 有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机 如双缸 三缸 四缸 五缸 六缸 八缸 十二缸等都是多缸发动机 现代车用发动机多采用四缸 六缸 八缸发动机 24 5 按照气缸排列方式分类内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式 单列式发动机的各个气缸排成一列 一般是垂直布置的 但为了降低高度 有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的 双列式发动机把气缸排成两列 两列之间的夹角小于180 一般为90 称为V型发动机 若两列之间的夹角等于180 则称为对置式发动机 25 6 按照进气系统是否采用增压方式分类内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气 非增压 式发动机和强制进气 增压式 发动机 汽油机常采用自然吸气式 柴油机为了提高功率有采用增压式的 26 2 发动机工作原理1 四行程汽油机工作原理汽油通过化油器雾化后与空气混合成一定空燃比的混合气 在进气行程被吸入气缸 经压缩点火燃烧而变成热能 燃烧后的气体所产生的高温高压 作用于活塞顶部 推动活塞作直线运动 同时通过曲柄连杆机构而变为旋转的机械能 对外输出动力 汽油机的工作过程可分为 进气行程 压缩行程 作功行程 排气行程 27 进气行程 在进气行程开始时 活塞于上止点 进气门开启 排气门关闭 曲轴转动活塞从上止点向下止点移动 活塞上方容积增大 压力降低 可燃混合气在压力差作用下进入气缸 28 压缩行程 压缩行程开始 进 排气门关闭 活塞从下止点向上止点移动 活塞上方容积缩小 压缩混合气 使其压力和温度升高到易燃的程度 29 作功行程 作功行程时 进 排气门仍然关闭 当压缩接近终了时 火花塞发出电火花 点燃混合气 燃烧后产生的高温高压推动活塞向下运动 30 排气行程 排气行程开始 进气门仍关闭 排气门开启 使活塞由下止点向上止点移动 把燃烧后的废气排出气缸 发动机完成进气 压缩 作功 排气一个循环 曲轴转两周 31 2 四行程柴油机工作原理柴油机与汽油机不同 燃料采用柴油 为压燃式结构 无化油器和火花塞 柴油机吸入气缸的为纯净空气 柴油由喷油泵通过喷油器直接喷入气缸 与压缩后的高温空气混合并进行自燃 32 3 发动机基本结构1 曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环 完成能量转换的主要运动零件 它由机体组 活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成 在作功行程中 活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动 通过连杆曲轴转换成旋转运动 并通过曲轴飞轮对外输出动力 而在进气 压缩和排气行程中 飞轮通过惯性释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动 33 2 配气机构配气机构是根据发动机的工作顺序和工作过程 定时开启和关闭进 排气门 使可燃混合气或空气进入气缸 并使废气从气缸内排出 实现换气过程 配气机构大多采用顶置气门式配气机构 一般由气门组 气门传动组组成 3 燃料供给系统燃料供给系统是根据发动机的要求 配制出一定数量和浓度的混合气 进入气缸 并将燃烧后的废气从气缸内排出 一般由油箱 油泵 燃油滤清器 油管等组成 34 4 润滑系统润滑系统是向运动的零件表面输送定量的清洁润滑油 以减小摩擦阻力 减轻机件的磨损 并对零件表面进行清洗和冷却 润滑系统通常由润滑油道 机油泵 机油滤清器和一些阀门等组成 5 冷却系统冷却系统是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去 保证发动机在最适宜的温度状态下工作 水冷发动机的冷却系统通常由冷却水套 水泵 风扇 水箱 节温器等组成 35 6 点火系统在汽油机燃烧室中 装有火花塞 按点火顺序在火花塞电极间产生电火花点燃混合气 点火系统通常由蓄电池 发电机 点火线圈 分电器和火花塞等组成 7 启动系统要使发动机由静止状态过渡到工作状态 必须先用外力转动发动机的曲轴 使活塞作往复运动 气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功 推动活塞向下运动使曲轴旋转 发动机才能自行运转 工作循环才能自动进行 启动系统一般由启动机 控制开关等组成 36 五 底盘结构与原理一 传动系统传动系统一般由离合器 变速器 传动轴 主减速器 差速器 半轴等组成 全轮驱动机械还包括分动器 传动系统的组成和布置形式根据发动机类型 安装位置以及机械用途不同而不尽相同 37 传动系统首先将发动机输出的动力从离合器经变速器 传动轴传到主减速器的主动小齿轮 经主减速器减速后转矩增大 再经差速器分配给左右两半轴 最后传至驱动车轮 使机械产生运动 传动系统具有中断动力 变速 倒车 减速 轮间差速和轴间差速等功能 与发动机配合工作 能保证工程机械在各种工况条件下的正常行驶 并具有良好的动力性和经济性 38 1 离合器离合器是传动系统中直接与发动机相联系的部件 是使发动机的动力与传动装置平稳地接合或暂时分离 可靠传递发动机扭矩 以便于驾驶员进行工程机械的起步 停车 换挡等操作 39 2 变速器变速器是一种能够中断动力传递 改变汽车发动机输出转矩 转速范围以及动力旋转方向 并将动力传递给动力传动系统的一种装置 变速器按照变速换挡机构分类 可分为手动 自动变速器和无级变速器 CVT 三种 手动变速器具有传动比高 维修方便等优点 至今仍广泛使用 手动变速器是指通过拨动变速杆改变变速器内的齿轮啮合状态 改变传动比 从而达到变速目的的一种变速器 40 3 传动轴传动轴是将变速器的转矩传递到驱动桥的装置 常见的传动轴有管式的 也有实心的 管式传动轴重量轻 应用较广 一般由无缝钢管或低碳钢板焊接而成 41 4 主减速器主减速器由一对大小啮合斜齿轮构成 小齿轮与输出轴制成一体 大齿轮由铆钉与差速器的外壳连在一起 主减速器是在传动系统中起降低转速 增大转矩作用的主要部件 当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用 它是依靠齿数少的齿轮带齿数多的齿轮来实现减速增扭的 采用圆锥齿轮传动则可以改变转矩旋转方向 42 5 差速器差速器是一个差速传动机构 用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递 能自动使两侧驱动轮以不同转速行驶 避免轮胎与地面间打滑 43 6 半轴半轴是在差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴 用来将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮上 44 7 分动器在多轴驱动的机械上 为了将变速器输出的动力分配到各个驱动桥 在变速器之后装设有分动器 分动器是一个齿轮传动系统 它单独固装在车架上 其输入轴与变速器的输出轴之间用万向传动装置连接 其输出轴有若干个 分别经万向传动装置与各驱动桥相连 根据行车的需要将变速器输出的动力分配给各驱动桥 45 二 行驶系统行驶系统用来接受发动机经传动系统传来的转矩 并通过驱动轮和路面间的附着作用 产生路面对工程机械的牵引力 以保证机械正常行驶 传递并承受路面作用于车轮上的各向反力及其所形成的力矩 此外 它应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和震动 保证机械行驶的平顺性 并且与转向系统很好地配合工作 实现行驶方向的正常控制 以保证机械操纵的稳定性 行驶系统一般由车架 悬架 车桥和车轮组成 46 三 转向系统工程机械在行驶过程中 经常需要改变行驶方向 改变行驶方向的方法是 驾驶员通过一套专设的机构使工程机械转向桥上的车轮相对于工程机械纵轴线偏转一定角度 有时转向轮也会受到侧向力的干扰而自动偏转 改变行驶方向 驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转 使工程机械恢复原来的行驶方向 47 四 制动系统1 功能制动系统是在车辆行驶过程中 使车辆减速甚至停车 使下坡的速度保持稳定 以及使停驶的车辆保持不动的系统 制动性能是工程机械安全行驶的重要保证 48 2 分类按制动系统的作用可分为行车制动系统 驻车制动系统 应急制动系统及辅助制动系统等 按制动操纵能源可分为人力制动系统 动力制动系统和伺服制动系统等 按制动能量的传输方式可分为机械式 液压式 气压式 电磁式等 同时采用两种以上传输方式的制动系称为组合式制动系统 49 六工程机械主要性能指标 1 牵引性机械在各种作业速度下 能够发出的最大牵引力 它直接影响机械的作业性能和作业效率 用牵引功率和牵引效率来评价 2 动力性反映施工机械在不同档位行驶时 所具有的加速性能 以及所能达到的最大行驶速度和爬坡能力 动力性直接影响机械的生产率 50 3 机动性反映了施工机械直线行驶的稳定性以及在狭窄场地转向和通过的能力 一般用最小转弯半径来评价 机动性影响机械的适用程度 4 稳定性反映了施工机械在坡道上行驶时 抵抗纵向和横向倾翻及滑移的能力 51 5 经济性反映了施工机械在作业过程中 燃料消耗的经济程度 一般用耗油量和有效燃油耗油率评价 52 1 压缩比压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积的比值 它表示活塞从下止点移到上止点时气缸内气体被压缩的程度 压缩比是衡量发动机性能指标的一个重要参数 一般地说 发动机的压缩比愈大 在压缩行程结束时混合气的压力和温度就愈高 燃烧速度也愈快 因而发动机的功率愈大 经济性愈好 但过大时 会出现爆燃 表面点火等不正常现象 影响发动机的性能 七 常见工程机械名词术语 53 2 排量气缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积 又称为单缸排量 它取决于缸径和活塞行程 发动机排量是各缸工作容积的总和 一般用毫升 CC 来表示 发动机排量比缸径和缸数更能代表发动机的大小 3 功率功率是指物体在单位时间内所做的功 发动机转速越快功率越大 反之越小 它反映了在一定时间内的作功能力 常用最大功率来描述机械的动力性能 最大功率一般用马力 PS 或千瓦 kW 来表示 1马力等于0 735kW 54 4 扭矩扭矩是使物体发生转动的力 发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩 在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系 发动机的扭矩的表示方法是牛米 N m 55 5 涡轮增压涡轮增压简称Turbo 如果在轿车尾部看到Turbo或者T 即表明该车采用的发动机是涡