机车制造检修工艺及装备(第7章)

第七章机油系统第一节机油系统的作用与分类1作用2分类机油系统的作用1．润滑作用：润滑各运动零件的摩擦表面，并在压力油的作用下，在运动零件之间建立起油膜，防止零件之间的直接接触，使摩擦功减小，磨损降低。2．导热作用：机油流经的表面，把零件的部分热量带走，保证零件的正常工作，例如活塞的内顶面、气门导杆、运动传动系统的冷却等均依靠流动的机油带走热量。3．清洗作用：机油流经的表面，随时把摩擦表面的微量磨损金属清洗掉。例如活塞与缸套之间的磨损微粒，曲轴与轴瓦之间的磨损微粒均依靠机油的流动，进行不断的清洗。4．密封作用：在活塞环与气缸壁之间的机油，可起到阻止燃气窜入曲轴箱的作用。5．缓冲作用：通过机油的阻尼作用，可把机械振动的能量转变为油液中的摩擦热量而散发掉，从而起到减振的作用。例如簧片弹性联轴节中就是用机油作为阻尼并传递热量的。6．其它作用：防锈、防腐、减少杂音等。由此可见，机油系统对柴油机的工作可靠性和延长使用寿命具有重要意义润滑系统的分类1）飞溅润滑：连杆大端，曲轴等零件在运转时，将下落的机油甩到气缸套、活塞裙各处进行润滑。这种润滑方法比较简单，但润滑效果较差，因此在现代柴油机中很少单独采用。2）压力润滑：机油在油泵作用下，建立起一定的压力，然后输送到摩擦表面进行润滑。它能保证充分的机油量，所以除了有良好的润滑效果外，还有强烈的清洗和冷却作用，工作可靠，在现代柴油机中广泛采用。3）高压注油润滑：机油通过注油器建立1.96Mpa左右的高压，定时定量的将机油供给气缸套与活塞之间进行润滑。在大型低速柴油机中的缸套和活塞之间，采用飞溅润滑较困难，且难以保证良好的润滑，所以必须采用这种方法。又如采用主副连杆的机车柴油机，由于连杆结构的特殊性，机油无法从连杆杆身引到活塞内顶进行冷却活塞，也只得采用这种润滑方法。4）混合式润滑：在中高速大功率柴油机中，多数采用压力润滑与飞溅润滑相结合的润滑方式，并以压力润滑为主，而在诸如缸套等某些摩擦表面利用飞溅作用进行润滑。在采用主副连杆的柴油机上采用压力润滑与高压注油润滑相结合的润滑方式根据机油集存的位置不同，柴油机的润滑系统又可以分为湿式曲轴箱润滑系统和干式曲轴箱润滑系统。1）湿式曲轴箱润滑系统：没有专用机油箱，所以经过润滑、滤清等的机油全部流到柴油机的油底壳中。主滑油泵直接从油底壳中抽出机油并以一定压力输送到各摩擦部件去。这种系统结构简单，不必另设贮油箱，但增加了机油与漏入曲轴箱中的已燃气体的接触机会，使机油易被稀释。并要求油底壳的深度较大，清洗油底壳和检查、换油等均不大方便，当机车走行在坡道上或行车速度发生冲动时，滑油泵有可能发生吸不上油，影响到机油供给的连续性。2）干式曲轴箱润滑系统：设有专门的油箱贮存机油，并有吸油泵和压油泵。吸油泵是把油底壳中的机油输送到油箱中，压油泵把油箱中的机油输送到各处润滑。这种系统可免除大量机油与空气接触，延长机油使用期限，并可以免除机车上、下坡运行或发生冲动时产生机油输送不连续的现象。第二节16V240ZJD型柴油机的机油系统16V240ZJD型柴油机的机油系统采用压力润滑和飞溅润滑相结合的混合润滑方式的湿式曲轴箱机油系统。按照机油循环顺序，由柴油机油底壳、主机油泵、机油热交换器、机油滤清器、柴油机内部各润滑和冷却处所，及离心精滤器、阀、管路等组成。为了保证柴油机的润滑压力，设有油压继电器，当柴油机主机油道末端油压降至一定数值时，油压继电器的电触头释放，迫使柴油机自动停机。从机油系统的示意图可知，主机油泵从油底壳吸入机油后，经热交换器、机油滤清器后，由柴油机的进油法兰进入柴油机的主机油道，然后分成五路润滑和冷却各运动部件，一路通往曲轴主轴承孔，经主轴瓦后通过曲轴内腔进入连杆颈表面，然后通过连杆瓦、连杆机油孔到达活塞销座、活塞顶内腔后返回曲轴箱；第二路通往左、右凸轮轴轴承、喷油泵下体、供油凸轮；第三路经增压器的机油精滤器进入增压器油腔；第四路由柴油机前、后两端进入左、右两排气缸盖，通往进、排气摇臂、气门横臂、顶杆、推杆、配气凸轮；第五路在自由端通往配气齿轮、泵传动齿轮、可调支承、调控传动装置和水泵。各路机油最终均返回油底壳。第三节主要部件结构与要求1．主机油泵16V240ZJD型柴油机的主机油泵，采用齿轮油泵，轴向长度为461.5mm，总高364mm，从机油进口至出口法兰端面距离为380mm，由曲轴上泵传动主动齿轮直接驱动。主、从动工作齿轮直接啮合，采用大模数少齿数的斜齿结构（主、从动齿轮模数为10，齿数为10），其优点如下：（1）在同样的流量下，油泵体积可以较小，重量轻。（2）在同样的齿顶圆周速度下，合理加大模数和减少齿数，可以在油泵外廓尺寸不变的条件下，使其流量几乎能与模数成比例地增加。采用少齿数的齿轮，必须对齿形进行修正，这样不但可以消除根切现象，还提高了油泵的流量和容积效率，由于齿形曲率的减小，使滑动系数和接触应力减小，改善了轮齿的磨损。油泵的传动齿轮模数为6，齿数为38，齿厚为35mm，以1∶50的锥度配合，压装在主动齿轮轴的轴头上，压装行程为5.5±0.5mm。。机油离心滤清器16V240ZJD型柴油机采用2个流量为18L/min的机油离心精滤器，安装在靠柴油机自由端的左下方的机体上。主机油泵出口的机油分流一部分到并联的二个机油离心精滤器，经过滤后进入曲轴箱底壳内。每个机油离心精滤器由座、转子、喷油嘴、8203单向推力球轴承、钢球、弹簧、螺堵等组成。外罩和座构成滤清器的外壳，滤清器底部设有减压阀，它由钢球、弹簧、减压阀座组成。转子外壳与转子体通过拧入在转子体上的两个螺柱紧固，转子体上还铸有2个出油管，在每个出油管上方装有滤网，油管下方设有水平方向的喷孔，直径为φ2.5mm。转子体底部和转子壳顶部中央装有轴承套，转子轴插入其中，转子体下方有单向推力球轴承8203作轴向支承。由主机油泵出口旁通来的机油，从滤器下部φ16mm的进油孔进入，克服弹簧压力，推开减压阀上的钢球进入到转子轴的内腔，然后向上经过两个对称布置的，向内倾钭50的集油管，自上而下流至两个反向布置的喷嘴孔中高速喷出，由此产生反作用力偶驱使转子高速旋转，这时转子内腔的机油在高速旋转的离心力作用下，其中的杂质被分离甩出，粘附在转子内壁的衬纸上。增压器机油精滤器由于增压器用的机油滤清器的性能（滤清精度、平均过滤比、流动阻力、容污能力、使用寿命）的优劣已直接影响到增压器的可靠工作，这里着重介绍几个最重要性能指标的含义：1．过滤精滤度。指不能通过滤芯元件的最大尺寸的坚硬球形粒子，即一般所说的滤清器产品的滤清精度有多少μm。2．过滤比（β值）。指滤清器上游的油液单位容积中大于某一给定尺寸的颗粒数与下游油液单位容识中，大于同一尺寸的颗粒数之比。该值能确切地反映出滤清器对不同尺寸颗粒污染物的过滤能力，只有β值大于75，才能表明滤清器达到绝对过滤精度的要求值。3．压降特性。当液体流经滤清器时，由于过滤介质对液体流动的阻力产生一定的压力损失，因而在滤芯元件的两端出现一定的压力降，不同的流量下有各自的压降值，组成了一条压降特性曲线。4．纳垢容量。指当滤清器在规定的流量和进油压力下，压力降到规定值时，可以滤除并容纳污染物的数量，它的计算公式为：视在纳垢量GS=Q1N1t/1000（克）式中Q1—注入系统的污染物流量（mL/min）；N1—污染液的污物浓度（mg/L）；t—总压降到达规定值时的总试验时间（min）。滤清器的滤清性能指标的优劣，取决于滤材及结构设计。16V240ZJD型柴油机的增压器用机油精滤器采用YFL—A80×15LW型滤清器，它的型号含义如下：YFL—复合滤材液压滤清器。其中Y—液压；F—复合滤材；L—滤清器。A—工作压力为低压（6.3MPa以下）。如高压（31.5MPa）用H表示，中压（20MPa）用F表示。80—额定流量为80L/min。15—绝对过滤精度15μm。L—滤清器与外界的连接方式，L代表管式，F为法兰式。W—辅助特性，指是否带报警装置，W—无，S—带。滤清器由壳体、出油端盖、滤芯和弹簧等组成。滤芯按过渡配合直接插入到出油端盖上，并用橡胶圈密封。弹簧起到滤芯安装可靠的作用。壳体铭牌上的红色箭头表明油流方向。滤芯元件由通端盖、止端盖、多孔筒形骨架和滤筒组成。滤筒由4层材料叠合而成，最外和最里层为铜网，第二层为无纺布，这三层均作为复合滤材的保护层用。第三层为复合滤材，它具有特殊的优良性能，即高的过滤精度，低的流动阻力，大的纳垢能力，长的使用寿命。叠合而成的滤材被折叠成50褶左右，呈星形套在骨架上，总过滤面积达170平方英尺。止端盖起到二个作用，一是作为滤筒的安装座；二是使进入滤清器的机油，不直接冲射到滤筒上。为了保护昂贵的增压器，请用户勿乱用其它型号的产品。油压继电器油压继电器是柴油机的机油压力的一种保护装置，它包括测量机构和执行机构两部分。测量机构主要由调节杆、弹簧等组成。执行机构由微动开关承担。柴油机末端的机油压力（即进入增压器前的机油压力），从油压继电器底部的管接头进入底座内腔，当机油压力超过弹簧的弹力时，推动调节杆向上移动，触压微动开关的压板，使电触头闭合，通过电路使联合调节器DLS线圈得电，DLS阀芯下移，断开联合调节器的动力活塞上、下油腔的油路，使联合调节器能正常控制柴油机的供油量。此时的油压值称为油压继电器的吸合值柴油机工作时，由于某种原因，造成进入油压继电器的机油压力不足以顶住弹簧的弹力，而使调节杆与微动开关压板脱开时，微动开关的触头松开（即常开触头断开），切断了联合调节器的DLS线圈电路，动力活塞上、下油腔油路沟通，在动力活塞弹簧作用下，动力活塞下移，通过杠杆系统使柴油机供油齿条拉到停油位，柴油机停机。此时的机油压力值称为停机油压继电器的释放值。16V240ZJD型柴油机在前、后增压器的机油进油管上各设有一个停机油压继电器，在电路上的名称为1YJ、2YJ。停机油压继电器的吸合值为100kPa，释放值为80kPa。GEVO柴油机润滑油系统示意图油底壳中的润滑油经过滤网和吸油道以及连接在油底壳端部的吸油管由润滑油泵吸进，然后泵入机车回路，经过机车回路中的润滑油冷却器和润滑油滤清器后，润滑油从过滤槽进入柴油机前端盖组件(IFE)，在此分几路分别流向左、右凸轮轴及涡轮增压器。为了在柴油机启动前使各摩擦副充满润滑油，以避免在启动过程中由于摩擦副缺少润滑而导致损伤，因此在机车回路中设置了预润滑油泵。润滑油通过连接在润滑油泵吸油管上的油管由预润滑油泵从油底壳吸出，然后泵入机车回路中的润滑油冷却器和润滑油滤清器，最后进入柴油机前端盖组件（IFE），再送往各润滑点。润滑油流过凸轮轴润滑凸轮轴轴承，从凸轮轴轴承出来的润滑油，在机体内分成三路一路通向曲轴主轴承，并通过曲轴内的斜钻孔流向曲柄销和连杆轴承。然后，通过连杆内油孔到达活塞销，再由此流经活塞销座到达活塞头，最后，返回曲轴箱。润滑油还从活塞流向油环以润滑气缸套，再靠重力回到曲轴箱。曲轴自由端的一个钻孔与曲轴内的斜油孔相通，将润滑油引入装在曲轴自由端法兰上的减振器内油腔。另一路润滑油从凸轮轴承的位置开始，流经机体内的钻孔进入加强套。在加强套里，润滑油一路进入配气及喷油泵挺杆孔，去润滑配气及喷油泵挺杆各摩擦面和凸轮表面；另一路再由此穿过气缸盖内的钻孔，进入摇臂轴安装支架。然后，润滑油从摇臂轴安装支架进入摇臂轴，并流经摇臂去润滑横臂。摇臂中余下的油向下流经中空推杆以润滑配气挺杆滚轮和凸轮，最后返回曲轴箱。还有一路通过凸轮轴孔，流经机体内的钻孔，最后进入机体后端的左右配气惰轮轴，再经惰轮轴的轴向和径向油孔去润滑配气惰轮轴承。另外，处于柴油机自由端的泵传动装置的齿轮和柴油机输出端的凸轮轴传动装置的齿轮依靠飞溅润滑。