机车制造检修工艺及装备(第9章)

第九章增压系统,第一节增压系统综述,为了提高柴油机的功率，又不使柴油机的重量和体积随之增大，就需要不断提高单位气缸容积所发出的功率，即所谓的升功率。提高升功率的途径是提高平均有效压力，提高柴油机转速和采用二冲程。,增压系统分类机械增压系统废气涡轮增压复合增压系统,柴油机增压系统的任务是利用气缸排出燃气的能量，通过增压器、中冷器将空气进行压缩和冷却，提高其密度，增加进入气缸的空气量，从而向气缸内喷入更多的燃油，以提高柴油机的输出功率。,第二节16V240ZJD型柴油机增压系统,16V240ZJD型柴油机采用废气涡轮恒压增压系统，它由两台ABBVTC25413D型（或ZN290D型）增压器、两台空气中间冷却器、弯管、进气稳压箱、进气支管、排气支管和排气总管等组成。,柴油机工作时，压气机从安装在机车车体侧壁上的空气滤清器吸入空气，空气经过压气机压缩，经中冷器冷却后，进入机体V型夹角处的进气稳压箱到达各缸进气支管，然后分别进入各缸燃烧室内，燃烧后的废气由各缸排气支管排入到同一根排气总管内，排气总管两端各连接一台增压器，废气经稳压后分别流向两台增压器的喷嘴环，驱动涡轮带动压气机旋转，废气最后通过烟筒排入大气。,1,27,31,74螺柱;2,28,46,72螺母;3,11,26,29,30,73垫圈;4,5,6增压器支架调整垫(一)、(二)、(三);7,62螺堵;8,61衬垫;9,18排气总管垫(一)、(二);10,25,54,55,56,57,58,70,71螺栓;12,13,16,20排气总管装配(一)、(二)、(三)、(四);14,17稳压箱垫(一)、(二);15排气总管支架;19稳压箱;21排气总管管卡装配;22,23,24排气总管支架调整垫(一)、(二)、(三);32,33,34稳压箱支架调整垫;35,40中冷器支架(输出端、自由端);36中冷器进气道垫;37中冷器出口垫;38中冷器出气道装配;39中冷器出气道垫;41小波纹管隔热层;42小波纹管装配;43排气支管装配;44测温测压座;45柱塞;47,52排气支管垫;48进气支管垫;49进气支管;50密封圈;51排气支管管卡装配;53钢丝;59压气机出气道;60软接管保护板;63软接管;64卡带;65压气机出气道;66中冷器进气道装配;67空气冷却器;68,69增压器支架(一)、(二)。,1,27,31,74螺柱;2,28,46,72螺母;3,11,26,29,30,73垫圈;4,5,6增压器支架调整垫(一)、(二)、(三);7,62螺堵;8,61衬垫;9,18排气总管垫(一)、(二);10,25,54,55,56,57,58,70,71螺栓;12,13,16,20排气总管装配(一)、(二)、(三)、(四);14,17稳压箱垫(一)、(二);15排气总管支架;19稳压箱;21排气总管管卡装配;22,23,24排气总管支架调整垫(一)、(二)、(三);32,33,34稳压箱支架调整垫;35,40中冷器支架(输出端、自由端);36中冷器进气道垫;37中冷器出口垫;38中冷器出气道装配;39中冷器出气道垫;41小波纹管隔热层;42小波纹管装配;43排气支管装配;44测温测压座;45柱塞;47,52排气支管垫;48进气支管垫;49进气支管;50密封圈;51排气支管管卡装配;53钢丝;59压气机出气道;60软接管保护板;63软接管;64卡带;65压气机出气道;66中冷器进气道装配;67空气冷却器;68,69增压器支架(一)、(二)。,1,27,31,74螺柱;2,28,46,72螺母;3,11,26,29,30,73垫圈;4,5,6增压器支架调整垫(一)、(二)、(三);7,62螺堵;8,61衬垫;9,18排气总管垫(一)、(二);10,25,54,55,56,57,58,70,71螺栓;12,13,16,20排气总管装配(一)、(二)、(三)、(四);14,17稳压箱垫(一)、(二);15排气总管支架;19稳压箱;21排气总管管卡装配;22,23,24排气总管支架调整垫(一)、(二)、(三);32,33,34稳压箱支架调整垫;35,40中冷器支架(输出端、自由端);36中冷器进气道垫;37中冷器出口垫;38中冷器出气道装配;39中冷器出气道垫;41小波纹管隔热层;42小波纹管装配;43排气支管装配;44测温测压座;45柱塞;47,52排气支管垫;48进气支管垫;49进气支管;50密封圈;51排气支管管卡装配;53钢丝;59压气机出气道;60软接管保护板;63软接管;64卡带;65压气机出气道;66中冷器进气道装配;67空气冷却器;68,69增压器支架(一)、(二)。,压气机出口与中冷器进口管道的连接采用耐温1600C抗老化的三元乙丙胶橡胶软管，以保证管路之间的密封和补偿热胀冷缩及两者不对中的问题。稳压箱与各进气支管的连接采用了不需紧固的橡胶扩张“U”型密封圈进行连接和密封，这种密封结构不但解决了支管法兰与稳压箱对应的法兰的不同心及热胀冷缩问题，而且当气流压力愈高时，密封效果愈好，拆装又极为方便。,单根排气总管由9节蠕虫状石墨铸铁短管组成，相邻两节短管用双层薄壁结构的大波纹膨胀管连接，这种波纹管的内衬套是套装在波纹管内的，组装时应注意内衬套法兰与大波纹管法兰相应凹座应密贴，以免发生漏气。为减少废气的散热损失和防止排气总管外表面温度过高，全部排气管（包括大、小波纹管）均包以隔热材料。在9节排气总管中，除第1节和第9节因与增压的喷嘴环外壳相连需要，采用锥形管外，其余7节排气总管均为圆筒形管段。在空气冷却器的前、后分别采用扩散和收敛形的进、出气道，以减少增压空气进、出中冷器时所产生的膨胀和节流损失。排气支管以顺气流方向成600角引向排气总管。,排气支管管系排气支管管系由排气支管、管卡、排气支管垫和小波纹管组成。排气小波纹管由法兰、波纹管、衬筒构成，长117mm，法兰外径为150mm，衬筒内孔为100mm。波纹管和衬筒用不锈钢制成。,排气总管排气总管采用九个单节组合式。大波纹管由法兰、外护套、内衬套、波纹管组成，长91mm，法兰外径295mm，内衬套内径为300mm，波纹管用0.5mm厚不锈钢双层组成，内衬套采用2mm厚的不锈钢制成，其翻边部分不与法兰焊接在一起而是用套装法，把内衬套插套在波纹管内，由此消除了因焊接引起的热影响。为了保证内衬套的可靠定位，内衬套的翻边面必须高于法兰面。,质量要求,1稳压箱组对时，应确保密封性，允许用耐温1000C以上的粘结剂。2稳压箱与机体装配时，应保证气缸盖进气管法兰面与稳压箱相应的法兰面之间的间隙为0.54mm。3稳压箱与进气管间的“U”形密封圈与稳压箱装配时，必须与稳压箱进气管口环形槽相结合。4排气总管的气道进行喷丸处理，应光滑整洁，在100mm弯管处的内表面应涂防锈漆，管壁厚度不小于4mm。加工后，须进行0.4MPa水压试验，不许渗漏，最后加工表面涂一遍清油或涂银粉（W611铝色有机硅耐热漆）。5排气系统用的紧固件（螺栓、螺母）在组装时，丝扣部分应涂石墨和二硫化钼的混合润滑脂。6隔热层允许用铁丝包扎。7装配时，各零部件要求的装配尺寸允许在现场用垫片进行调整。,第三节空气中间冷却器,一、作用与主要性能增压柴油机普遍采用空气中间冷却器（简称中冷器），对经增压器增压后的空气进行冷却，以降低增压空气的温度，进一步提高空气的单位容积质量，提高气缸内的空燃比，这样不但能使喷入气缸内的燃油得到更充分的燃烧，同时可使更多的燃油进入气缸内燃烧，从而提高柴油机的功率和经济性，并降低了热负荷。试验表明，使增压空气每降低100C，柴油机功率可提高23%，若柴油机功率不变，则可使燃油消耗率降低1.5%，并使最高燃烧温度和循环平均工作温度下降30C。,16V240ZJD型柴油机采用KLQ60A型中冷器，当柴油机在1000r/min、功率为2430kW、中冷器进口水温450C、出口水温500C时，能把增压空气从1440C冷却到500C以下；当柴油机功率为2640kW时，能把增压空气从1570C冷却到450C以下（中冷器进、出口水温分别为450C和510C）。,第四节VTC25413D型增压器,一、结构特点1两个内置式浮动套型滑动轴承，分别置于涡轮和压气机叶轮的内侧。由于采用内置式，使增压器在轴向有紧凑的结构，燃气进气壳不须冷却，可获得较小的外形尺寸，并可使压气机叶轮前有足够长的进气道，以保证气流尽可能均匀、平稳地进入叶轮。浮动套型滑动轴承可以适应恶劣的工作环境，如机车动力间的较高环境温度等。2采用高效率压气机（1）压气机采用后弯式叶轮，它具有低的噪声，噪声最高值为84dB（A），良好的部分负荷和加速度性能，宽广的压气机特性（即高的等熵压气机效率），叶轮叶片负荷小，使气流稳定，并进入叶轮后稍有降速。,2）导风轮采用长、短叶片间隔布置，并优选了叶片的进口角。（3）优化了叶轮罩壳的型面设计，使压气机叶轮的子午面流道与扩压器有良好的匹配。3维修方便（1）工作时只需很少的照看。（2）大修时拆装方便，各类零部件易处理。4涡轮壳体带有水冷夹层。,1消音器装配;2导风轮;3压气机叶轮;4轴承座装配;5转子轴;6空气吸气弯头装配;7蜗壳;8扩压器装配;9压气机端轴承装配;10燃气排气壳;11涡轮端轴承装配;12涡轮叶片;13喷嘴环;14燃气进气壳。,结构布置VTC25413D型增压器的总体布置，其总体结构的安排没有超出系统的布置形式，但在具体结构上有许多独到之处为控制进入增压器油腔的机油压力，在油腔进口处设有油量控制器（进油法兰），其上的进油孔为4.5mm，此孔不得随意改变，要求进入油孔前的机油压力，在柴油机标定转速时为0.400.60MPa.在轴承座总成上方、压气机蜗壳背后，有个承吊孔，供吊运增压器用.,供油要求对增压器轴承的良好润滑是保证增压器可靠工作的必要条件，作为16V240ZJD型柴油机来说，在供油系统上已作了保证，但用户在日常使用和维修中也需遵循有关要求。总的来说对该型增压器的供油有如下具体要求。所供机油的滤清度，应保证小于20m，即在增压器进油前所装用的机油滤清器，应能除掉大于20m的杂质，除尽率应达到99%,GEVO柴油机作为高强化度的大功率中速柴油机采用了废气涡轮增压系统。废气涡轮增压系统由排气管、废气涡轮增压器、中冷器、进气管4部分组成。,增压器支架与增压器的涡壳体铸成一体，并将增压器的冷却水进口和润滑油的进出口集成在涡壳的底座上。这样既便于柴油机的总体布置，又大大简化了冷却水和润滑油的管路，方便了柴油机的检修和维护。增压器底座采用8个螺栓固定在前端盖组件（IFE）上，同时在涡壳和IFE之间采用了马鞍型的过渡板加强连接，保证了产品的可靠应用。,GEVO16柴油机配置2个中冷器，分别装于前端盖组件左右两侧的内腔中,GEVO16柴油机选用了冷却面积大、效率高的铜芯中冷器，采用板翅式结构和涨接工艺，即总管到支管和支管到肋片的装配通过胀管紧密连接。其中水处于各支管内，而空气则流动于肋片之间。GEVO16柴油机的中冷器采用抽屉式安装方式，即中冷器首先安装在IFE的铝制侧罩盖上，芯子和铝盖之间采用螺栓连接，中冷器和铝罩盖形成完整的冷却水循环并组成一个整体，像抽屉一样，然后将此整体插入到IFE的安装内腔中，并依次通过螺栓紧固到IFE上。这样中冷器铝罩盖为中冷器水管和进气管提供安装平面并将中冷器芯体悬挂在IFE内。,GEVO柴油机的进气管道由左右独立的进气直管、安装中冷器的侧盖罩和位于柴油机的V形夹角内四节进气总管组成，,进气总管,进气总管是柴油机进气系统中的重要零件，共分四节，每两缸一节，固定安装在机体V型夹角间的顶部。四节进气总管用螺栓连接成一体，形成柴油机的进气稳压室。从左右中冷器冷却后的压缩空气经过IFE的通道混合后进入进气总管形成的进气稳压室，加以稳定后流入气缸内。四节进气总管的16个出气口与16个气缸盖的进气口一一对应，在每一个出气口设有圆形卡槽用于安装O型密封圈。在安装气缸盖时，通过O型密封圈，进气总管出气口与气缸盖进气孔紧密贴紧，保证了空气的密封。该结构省却了螺栓连接，结构简单，密封性好，且拆装方便。,GEVO16柴油机考虑到铁路运用负荷的实际情况，采用了模件式