卧式柴油机（精选3篇）
卧式柴油机 篇1
卧式柴油机在农业、建筑、公路等行业得到了广泛的应用。目前国内生产的卧式柴油机多数为单缸 (气缸直径60～125mm) , 少数为双缸 (例如江苏五菱柴油机公司生产的WL2P85型、WL2P90DQ型柴油机) 。
由于卧式柴油机的气缸呈平卧状, “卧式”名称由此而来。卧式柴油机的燃烧室不像立式柴油机那样位置高。基于这一特点, 卧式柴油机在使用和维护上, 有若干有别于立式柴油机的特殊要求。
下面以S195型柴油机为例, 说明在使用和维护卧式柴油机时, 需要注意的几个问题:
1.活塞环的开口位置不要放在最下方
众所周知, 柴油机气缸壁上的润滑油是由曲轴激溅和从连杆轴瓦处甩出来的, 这些机油由于重力的作用有往下流动的趋势, 加上活塞环的位置处于垂直方向, 所以在安装卧式柴油机活塞环时, 其开口要尽量避免位于下方, 防止润滑油从下方活塞环开口处窜入燃烧室。
建议卧式柴油机各道活塞环的开口位置这样安排:第一道气环的开口位于下方, 这样开口能够避开温度和压力最高的预燃室和涡流凹坑方向, 有利于减少热胀拉缸和窜气;第二道气环的开口朝上偏右 (或者偏左) 60°, 即对准气缸盖螺栓方向, 使开口避开活塞销方向, 有利于防止漏气;第三道气环的开口朝上偏左 (或者偏右) 60°, 这样三道气环的开口相互错开了120°, 有利于防止窜气。至于油环, 其开口一定要朝上安装。
在日常使用中, 如何判断卧式柴油机的机油是否上窜燃烧室呢?可以拆开气缸盖, 摇转曲轴, 使活塞处于下止点位置, 用干净布擦净气缸内壁上的机油, 然后以30r/min左右的速度摇转曲轴。如果气缸壁上有机油, 而且油迹呈线状, 位置又偏向下方, 说明活塞环已经“对口”。这时应该拆下活塞连杆组, 重新调整活塞环的开口位置或者更换活塞、活塞环等。
2.发动机的位置不能长时间前低、后高
由于卧式柴油机气缸的轴线比较低, 而且接近于油底壳油平面, 所以位于后方的油底壳的机油可能通过气门推杆孔进入气门室以及燃烧室内, 引起烧机油、“飞车”等一系列不良后果。
关于这一点, 装配在手扶拖拉机上的卧式柴油机表现得尤其明显。当手扶拖拉机与挂车的连接销磨损、松旷, 车头上下摆动的幅度将变大;手扶拖拉机在下长坡或者在田间跨越沟埂时, 手扶拖拉机前方低沉, 后方翘起, 在这种情况下, 油底壳的机油容易流入燃烧室, 因此要尽力避免这些情况的出现。
3.冷却水套内不能积存泥污
卧式柴油机大多采用蒸发式冷却系统。在农村使用条件下, 冷却水很难保证清洁, 因而柴油机冷却水套内常常有泥污存在。当杂质在冷却水套内积存严重时, 卧式柴油机气缸套下部的外表面被泥污所包围, 这一部分很难与冷却水直接接触, 气缸套因为四周冷却不均匀而容易开裂, 特别在气缸套台肩退刀槽处更容易产生裂纹。因此平时应该加强维护保养, 经常清除气缸体冷却水套内的沉积物, 防止机件因散热不均匀而加速损坏。
4.确保平衡机构工作良好
卧式单缸柴油机的一个明显缺点就是震动大。为了克服这一毛病, 首先要检查柴油机平衡机构的安装是否正确, 其简便检查方法是:打开柴油机的后盖, 转动飞轮, 使活塞位于上止点, 然后仔细观察上下平衡轴的位置, 它的“大块头”应该朝向最后方;当活塞位于下止点时, 平衡轴的“大块头”应该朝向最前方。只有这样, 平衡轴才能起到基本抵消曲轴连杆机构往复惯性力的作用。如果不是这样, 说明柴油机的平衡机构安装不正确, 柴油机的震动必然很厉害。此时就要拆开定时齿轮室盖, 观察定时齿轮的安装记号是否对准, 检查平衡轴齿轮安装是否正确, 必要时进行调整。
5.设法改善气门导管的润滑状况
由于卧式柴油机的气门导管也呈平卧状, 而气门导管的润滑是依靠从竖立的机油压力指示器根部小孔喷出的机油, 显然这些机油不容易进入气门导管内, 造成气门杆与气门导管的磨损加剧。为此, 可以在进气门导管和排气门导管伸出气缸盖一段的中部、靠机油压力指示器一侧各钻1个￠2.5mm孔, 并且用￠4mm钻头扩孔, 深度至气门导管壁厚的一半左右, 使之成为喇叭孔 (在钻削过程中注意清除钻下的铁屑和污物) , 这样气门室内飞溅的机油比较容易进入气门导管内, 润滑效果良好, 有利于提高气门和气门导管的使用寿命。
卧式柴油机 篇2
关键词：工艺,精密,柔性,辅助,通用
由于近几年农业机械化进程的快速发展, 提高柴油机缸体的加工效率已是迫在眉睫的问题, 于是我公司专门针对柴油机缸体顶、底面的加工成立了攻坚小组。
技术难点如下:
1) 同时加工缸体顶、底面, 节拍短, 机床功能部件要有很好的刚性;2) 切削余量大, 而且精度要求高要求刀具有很好的性能;3) 为避免划伤工件, 零件在加工完成后, 铣头要自动让刀;4) 缸体是薄壁零件, 且具有开档, 夹具要求既要有足够的刚性又要有很好的柔性;5) 底面既定位又加工, 定位点既要准确定位工件, 又要在工件夹紧后撤离底面。
1技术原理及方案
总体技术方案:
机床为卧式双面双轴布置形式, 两个铣削头固定在侧底座上不动, 铣头可自动让刀。夹具采用油缸交错布局方式, 实现多点压紧;油缸辅助支撑定位面;底面采用齿轮齿条连杆机构定位;一端设置定位点以消除切削力。夹具固定在变频调速强力铣削机械滑台上, 随滑台移动工件加工完成以后, 铣头自动让刀以免划伤工件, 滑台退回原位。
2刀具的调研与选取
前角的选择原则与车刀基本相同, 只是由于铣削时有冲击, 故前角数值一般比车刀略小, 尤其是硬质合金面铣刀, 前角数值减小得更多些。铣削强
度和硬度都高的材料可选用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择。
铣刀的磨损主要发生在后刀面上, 因此适当加大后角, 可减少铣刀磨损。常取a 0=5°~12°, 铣削时冲击力大, 为了保护刀尖, 硬质合金面铣刀的刃倾角常取l s=-15°~15°。只有在铣削低强度材料时, 取ls=5°。
主偏角K r在45°~90°范围内选取, 铣削铸铁常用45°, 铣削一般钢材常75°, 铣削带凸肩的平面或薄壁零件时要用90°。
传统的精加工工艺为了满足精度要求, 切深余量一般都在0.5mm以下, 而新的加工工艺为了满足市场要求, 加快生产节拍, 把加工余量定为0.8mm~1mm, 而且精度要求不放宽, 这就要求刀具具有很好的切削性能。
最终选用的进口面铣刀具有以下特点:
1) 大直径, 刀体为整体式, 刚性好;2) 刀具的前角、后角、主偏角均适合高强度的切削;3) 刀片切削刃为大圆弧, 可获得良好的光洁度
3功能部件的调研与选取
由于切削余量大, 因此要求机床具有很高的刚性, 经过调研和计算, 选择了强力铣削滑台和强力精密铣铣削头, 机床为卧式双面双轴布置形式, 两个ф120和ф160大功率单轴强力精密铣铣削头固定在侧底座上不动, 自动让刀行程为270mm, 如果余量过大一次走刀不能满足加工要求, 可以分余量二次进刀定位进行加工;工件固定在变频调速强力铣削机
械滑台上, 随滑台移动;工件加工完成以后, 铣头自动让刀以避免划伤工件, 滑台退回原位, 铣头油压锁紧有很强的刚性和很好的柔性。
柔性夹具的设计:
由于缸体是薄壁零件, 铣削余量大, 如果夹紧力过小会产生振动, 夹紧力过大容易产生夹紧变形, 会影响加工精度, 为了避免这两种情况的发生, 采用两点固定支承, 两点辅助支
承, 在缸体顶面采用液压缸带动齿杆齿条机构控制初定位, 在缸体前面设置侧夹紧缸把工件顶到侧定位块上, 侧定位块消除铣削, 然后多点夹紧油缸夹紧工件, 初定位撤除。
机床具体工作循环过程:
1) 人工吊装工件→右手推工件靠上底面定位顶杆;2) 按"夹紧"按钮, 侧定位油缸推工件至侧定位块到位, 一次夹紧油缸夹紧, 辅助支承升起顶紧工件, 二次油缸夹紧、同时辅助夹紧油缸也夹紧工件, 定位油缸后退, 初定位顶杆撤离工件;3) 按"向前"按钮, 铣削滑台及铣头自动工作循环:主轴电机启动、铣削滑台快进, 滑台工进 (终点停留) , 铣头导轨锁紧柱塞油缸放松, 铣头后退让刀, 滑台快退到原位, 铣头前进到原位, 夹具放松, 初定位到位, 卸下工件, 完成一个工作循环。
4结论
该机床强力精密铣削的特点以及柔性夹具的设计, 受到了用户好评, 加快了用户与我公司在组合机床领域更深层次的合作;本机床的成功对于要求短节拍, 强力高速精铣的大中型铸铁壳体类零件, 是一个飞跃性突破, 具体来说, 主要有以下几个主要特点:
1) 高精度, 以铣代磨, 是本机床的最大特点, 加工的精度大大超出了产品精度要求 (见表1) ;2) 大余量, 高切削, 高效率, 大大缩短节拍, 提高了生产效率 (见表2) ;3) 夹具体设计为整体结构, 刚性好, 带有可靠的液压辅助支承, 实现多点夹紧, 既有很好的刚性又很好的消除了因夹紧变形而影响加工精度的因素;4) 采用了新型刀具, 由于切削余量大, 要求精度高, 很多刀具厂家都拒绝加工余量超过0.5mm的精加工刀具的供应, 经过比较和试验, 最后大胆采用美国肯纳公司的铣刀, 达到了加工要求。新刀具的采用, 对于打破传统加工工艺和加工要求有非常重大的意义;5) 由于铣削滑台可以变频调速, 强力铣削头让刀行程为270mm, 所以用户只需更换夹具, 就可以实现其它同类产品的铣削加工, 既方便又节省。
参考文献
[1]乐兑谦主编.金属切削刀具[M].2版.机械工业出版社, 2006, 1.
[2]大连组合机床研究所编.组合机床设计[M].机械工业出版社, 1975, 6.
[3]沈阳工业大学等编.组合机床设计[M].上海科学技术出版社, 1985.
卧式柴油机 篇3
1 设计依据及参数(如表1)
锅炉额定蒸发量D=8t/h,锅炉额定蒸汽压力P=1.25(MPa)(表压),锅炉饱和蒸汽温度tbq=194℃,锅炉额定给水温度tgs=104℃,平均过量空气系数α=1.1,锅炉排污率ρ=5%,蒸汽带水率W=4%,冷空气温度tlk=25℃,设计采用省煤器。
2 燃烧物质及其计算[1]
2.1 空气量和烟气量的测定
燃料油中一般包含有C、H、O、N、S、水分、灰分以及挥发份等。我们可根据燃料油中C、S、H等元素所需要的氧元素计算得到1kg燃料完全燃烧所需要的理论空气量;而理论烟气量是指当只供给理论空气量时,燃料完全燃烧后产生的烟气量,理论烟气量的组成为CO2、SO2、N2和H2O。我们可以通过测定这些组分的体积来确定具体的理论烟气量。
实际燃烧是在过量空气条件下进行的,故实际烟气体积中除理论烟气量外,还有过量空气及随过量空气带入的水蒸气。测定出过量空气以及随过量空气带入的水蒸气的体积,再加上理论烟气量,我们就可以得到实际烟气量。
2.2 烟气焓的计算
烟气焓的计算是以1kg油燃料或标准状态下1m3气体燃料为基础进行计算的,并且以0℃作为计算的起点。
烟气是多种气体的混合物,由于燃烧产物包括烟气焓和飞灰焓两部分。由于飞灰焓的数值相对较小,在小于一定数值时可以忽略不计,所以燃烧产物焓也称为烟气焓,其焓值等于理论烟气焓、过量空气焓之和。即:
当温度为t℃时,理论烟气焓为:
由于烟气中SO2的含量远小于CO2,因此可以取CRO2=CCO2。Ik0为理论空气焓,其值为:
根据以上公式算出不同温度下的烟气和空气的焓值,列出烟气和空气的焓温表以备后用。
3 锅炉的热平衡计算[2]
锅炉系统的热平衡计算,是为了保证送入锅炉机组的热量与有效利用热及各项热损失的总和相平衡,并在此基础上计算出锅炉机组的热效率和燃料消耗量。
热平衡计算是在锅炉机组处于稳定的热力工况下进行的。对燃油、燃气锅炉,一般均以标准状态下1kg燃料油或1m3气体燃料为基准计算。
由于油燃烧含灰量很小,灰渣物理热损失的热量可忽略。同时轻柴油燃烧时,一般没有固体不完全燃烧现象,那么对于燃油燃气锅炉,热平衡方程式为:
式中,Qr为送入锅炉系统的热量;Q3为化学不完全燃烧损失的热量;Q1为锅炉的有效利用热;Q5为散热损失的热量;Q2为排烟损失的热量。列出这个燃油锅炉热平衡计算的主要目的是:
(1)保证送入锅炉机组的热量与有效利用热及各项热损失的总和相平衡;
(2)在此基础上计算锅炉机组的热效率和燃料消耗量。
4 炉胆的传热过程和计算
4.1 炉胆传热计算的过程及任务
炉膛传热过程主要是高温火焰和水冷壁之间的辐射换热。炉内烟气流速较小,因而对流传热较弱,所占炉膛换热份额很少,计算时可以忽略。炉膛传热计算的任务是要确定炉膛辐射受热面(水冷壁)的吸热量和炉膛出口烟气温度。
4.2 炉胆传热计算的步骤
(1)计算炉胆入炉热量,并由此在焓温表中查处相应的绝热然燃烧温度;
(2)计算炉胆的有效辐射面积;
(3)假定一个炉胆出口温度,并由此计算烟气放热量;
(4)根据炉胆入炉热量计算烟气传热量并以此与烟气放热量计算误差,校核炉胆出口温度。若误差大于2%,则重新假设一个炉胆出口温度再次计算,直到满足要求为止。
5 对流管束结构及热力计算[3]
本锅炉为湿背式带回燃室的三回程锅壳式锅炉,对流受热面分为第一烟管管束,第二烟管管束和省煤器,第一管束烟管为螺纹管,第二回程烟管采用螺纹管。
对流受热面的传热计算一般采用校核计算的方法,即已知受热面的结构特性、计算燃料消耗量、烟气入口温度、漏风系数等。需要确定的是受热面的传热量和烟气、工质的出口温度。计算的次序可大致如下:
(1)先假设受热面的烟气出口温度g″,并由焓温表查得出口烟焓I″,然后按烟气侧的热平衡方程式算出烟气放热量Qrp。
(2)按工质侧的热平衡方程式求得工质出口焓i″,并由水蒸气表查得相应出口温度t″。
(3)求得烟气平均温度g和工质平均温度t,以及烟气平均流速和工质平均流速。
(4)确定αd,αf
(5)确定烟气侧的放热系数α1,并在需要时求取工质侧的放热系数α2。
(6)根据不同情况取用灰污系数或有效系数;对空气预热器取用利用系数。
(7)确定传热系数
(8)按烟气和工质的进出口温度g′、g″、t′、t″以及它们的相对流向,确定平均温差△t。
(9)按传热方程式求得受热面的传热量Qcr。
(10)检验某受热面的烟气出口温度的原假定值是否合理,可按下式计算烟气放热量Qrp和传热量Qcr的误差百分数,即:
当△Q≤2%时,则可以认为假定的烟气出口温度是合理的,该部分受热面的传热计算完成。此时,温度和焓的最终数值应以热平衡方程式中的值为准。当△Q不符合上述要求时,必须重新假定烟气出口温度g″,算出Qrp和Qcr,然后再校核△Q,直到符合要求为止。
按这种方法算得第一对流管束的出口温度为340℃,第二对流管束的出口温度为220℃;两管束的具体结构数据见表2、表3、表4:
6 锅炉烟风阻力计算
锅炉的通风阻力计算在锅炉热力计算后进行,是在已知锅炉各部分的烟风温度、烟风量以及结构特性情况下进行校核计算的,其计算的目的是:
(1)计算烟风侧的流动阻力,校核锅炉结构设计、受热面布置、流速选择的合理性。
(2)选择为保证锅炉经济稳定运行所需要的送、引风机。
在本次设计中,本锅炉的总阻力△h=1357.719pa,因此选择扬程为3000Pa的鼓风机可以满足要求。
7 锅炉受压元件强度计算[4]
锅炉是一种受热的特殊压力容器,如果元件的壁厚不足会产生破坏;另一方面,不适当地增大受压元件的壁厚,又会浪费钢材。因此,国家劳动部门统一对锅炉受压元件的强度计算进行管理,制定了锅炉受压元件强度计算标准来规范锅炉的强度设计,以保证锅炉的安全。我们可以根据《锅壳锅炉受压元件强度计算标准(GB/T16508-1996)》对锅炉筒体、人孔、前管板、后管板、内前管板、波形炉胆、回燃室筒体、锥形炉胆、烟管、直拉杆、检查孔圈的受压元件进行强度校核以及对安全阀排放量进行校核。通过校核,可发现本次设计的锅炉结构均满足要求。
8 本设计锅炉的结构图及主要参数(如图1、表5)
9 结论
通过此次对WNS8-1.25-Y(Q)锅壳卧式燃轻柴油蒸汽锅炉的设计,我们对怎样提高燃油锅炉的效率以及如何减少排放污染物有了进一步的认识。此种设计在一定程度上促进了中小型燃油锅炉的发展,减轻了燃煤和环境之间的突出矛盾。由实验数据可以看出发展这种中小型燃油锅炉在经济上是可行的,有着十分广阔的市场前景。
参考文献
[1]袁隆基;丁艳.小型燃气蒸汽锅炉的设计研究,煤矿机械[J],2008.2.
[2]陈耀军.燃气锅炉燃烧控制及网络管理研究[D].北京:北京工业大学,2003.
[3]聂陈翰.基于无焰燃烧技术小型燃油锅炉的改造及实验研究[D].合肥:中国科学技术大学,2010.
[4]张志红.真空热水锅炉热效率研究[D].天津:天津大学,2005.
[5]姚芝茂;邹兰;王宗爽等.燃油锅炉颗粒物排放因子的研究,环境工程[J],2009.9.