TBD234V8柴油机培训 - 图文

TBD234V8柴油机培训

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目 录

目 录 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。 第一章

概述 ................................................................................................................................. 3

第二章 阳江电站采用的柴油机型号及参数 ................................................................................ 3 第三章234系列柴油机基本工作原理 .......................................................................................... 5 第四章 柴油机结构 ........................................................................................................................ 7 第一节 柴油机机体结构 ............................................................................................................ 7 第二节 柴油机机体组 .............................................................................................................. 13 第五章 内燃机辅助系统设计 ...................................................................................................... 30 第一节 配气系统的设计 .......................................................................................................... 30 第三节 燃油供给系统设计 ...................................................................................................... 34 第四节 润滑系统的设计 .......................................................................................................... 43 第五节 冷却系统的设计 .......................................................................................................... 47 第六节 起动系统的设计 .......................................................................................................... 50 第七节 TBD234柴油机设计结论 .......................................................................................... 52 第六章 检修方法 .......................................................................................................................... 53 第七章 柴油机再鉴定试验 .......................................................................................................... 58

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第一章 概述

234系列柴油机是河南柴油机集团公司在1985年从德国DEUTZ公司引进的军民通用、船陆通用的产品。

234系列柴油机是在使用广泛、以可靠性高而著称的232系列柴油机的基础上发展起来的。该系列机功率范围为97KW-695KW，转速范围为1500r/min-2300r/min，前后端均可输出功率。

第二章柴油机型号及参数

型号：TBD234V8

8-汽缸数；V-V型结构；234-发动机系列号；T-废气涡轮增压；B-增压空气中冷。 TBD234系列柴油机是高速四冲程水冷柴油机，采用废气涡轮增压中冷；气缸为V型排列，60°夹角，面对飞轮，左侧为A列，右侧为B列，气缸数为8缸；柴油机的旋转方向为：面对飞轮，飞轮逆时针旋转；柴油机凸轮轴在曲轴正上方孔内，8缸机的平衡轴装在机体A列下方座孔内；机体上方装有气缸盖，底面装有油底壳，前端装有齿轮传动机构和前端盖，后端装有飞轮、飞轮壳体和后盖，喷油泵及其传动机构安装在V型夹角内，进气管在内测，排气管在外侧，柴油机废气涡轮增压器支撑在飞轮壳体上。机油冷却器、机油滤清器装在B列外侧，起动电机、充电发电机装在A列外侧。

TBD234V8柴油机主要参数表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 名称 机组名称 工作方式 燃烧方式 气缸排列 汽缸数 缸径/冲程 单缸排量 总排量 压缩比 最高爆发压力 单位 mm dm3 dm3 MPa 参数 TBD234V8（1356A） 四冲程 直接喷射 V型夹角60° 8 128/140 1.8 14.4 15:01 15 3

11 12 额定转速范围 最低稳定工作转速 最低空载稳定转速（怠r/min r/min 1500-2300 45%额定转速 13 速） 14 15 20°时点火转速 旋转方向 r/min 一般为700-750 r/min 115 逆时针旋转（从飞轮端看） A1-B2-A3-B1-A4-B3-A2-B16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 发火顺序 主轴承数量 空气滤清器 燃油滤清器 燃油输送泵 喷油泵（整体式） 调速器电子式 喷油器 喷嘴 喷嘴开启压力 润滑方式 滑油滤清器 机油压力低报警 机油压力过低停车 4 个 Bosch Bosch Bosch Bosch MPa MPa MPa 15005 油浴式 精滤器 柱塞泵 PE8P 波许RSUV KBEL90S3/13 4孔 0.821??0.5 压力润滑 精滤器（安装在主油路） 0.14-0.15 0.08-0.1 30 额定转速时滤清后滑油压力 31 min0.40) （min0.35) 1800(0.4-0.6 0.45-0.6 4

2100(32 min0.45) 33 34 35 度 36 37 38 （KKK） 39 40 41 42 涡轮前排气温度 启动器24V 蓄电池24V 交流发电机 °C Kw AH ≤750 5.4/6.6 2×160 24v28A 冷却方式 风扇直径 废气涡轮增压器 1×K361 mm 风扇冷却 710-915 冷却水温（最佳） 冷却水温报警 油底壳中滑油最高温°C 120 °C °C 76-82 90-96 0.5-0.6 第三章234系列柴油机基本工作原理

柴油机的基本工作原理是先把柴油在燃烧室内燃烧，放出热能，然后再将热能转变为机械功。由于234系列机为4冲程柴油机，因此该系列机的基本工作原理即为四冲程柴油机的工作原理。

四冲程柴油机曲轴转两圈完成一个工作循环，即经过进气、压缩、做功和排气四个冲程。 在讲述四冲程之前，首先要引入两个重要的技术术语。

上止点：也叫上死点。是活塞在气缸内往复运动时，所能达到的最高点，此时活塞离曲轴中心线的距离为最大，连杆和曲轴的曲柄销成一条直线。

下止点：也叫下死点。是活塞在气缸内往复运动时，所能达到的最低点，此时活塞离曲轴中心线的距离为最小，连杆和曲轴的曲柄销也成一条直线。

当活塞在气缸内往复运动时，下列过程在各个缸内依次循环，连续发生。 一、进气冲程

进气冲程时活塞从上止点向下止点运动，同时进气门由气门机构顶开，使新鲜空气充满气缸，以供燃烧之用。

当活塞从上止点向下运动时，气缸容积逐渐增大，由于气缸与活塞、活塞环的密封良好，

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形成一定的真空，使气缸内气体压力低于环境压力，因此外接的新鲜空气经进气门不断地吸入气缸。由于进气系统存在着阻力，诸如空气滤清器的阻力、进气管路阻力等，所以在进气过程中气缸内气体压力比外界大气压力要低。新气进入气缸后，要与残留在气缸中的高温废气掺混，而且整个冲程内要受到气缸壁的暖热，所以空气的温度要升高。进气压力的降低和温度的升高，就使进入气缸的空气密度减小，因而进气量减小。这就与对进气冲程要求进气充足相矛盾。为达到进气量充足的目的，柴油机的进气门都采取了早开晚关的措施。即进气门的开启时间并不在进气冲程开始的上止点，而是在上止点前某一个曲轴转角。因为进气门的开启需要一个过程，提早打开就争取了时间，使活塞开始从上止点向下运动时，进气门就已有较大的流通截面，减小了气流通过进气门的阻力，提高充气量，但是进气门提前的角度要适当，否则将产生废气倒流。进气门开启的最佳角度，通常是由设计和实验来确定。

在进气冲程活塞运动到接近下止点时，进入气缸的气流已经具有很高的流速，流动惯性很大。因此当活塞到达进气冲程下止点时，并不关闭进气门，而是继续打开一个角度，以利用气流的惯性继续向气缸充气，提高进气量。当然，进气门晚关的角度也要适当，最佳关闭时刻同样由设计和实验确定。修理后，一定要按照程序中的要求，定期进行检查调整，以保持进气门最佳的开启和关闭角度。

二、压缩冲程

压缩冲程的作用是对进入气缸的空气进行压缩，提高空气的压力和温度，为喷入气缸的柴油与空气混合形成的可燃气体自行发火创造条件，同时也为燃烧后的高温高压气体膨胀做功创造条件。

压缩过程是进、排气门全部关闭，活塞从下止点向上止点运动的过程。随着气缸容积的不断缩小，气缸内空气受到压缩，压力和温度逐渐提高。因此在压缩冲程之末柴油被喷入气缸以后被迅速加热蒸发与空气混合形成可燃气体自行发火和燃烧，而不需要专门的点火装臵。在压缩过程中，缸内气体与气缸壁之间始终存在着热交换。压缩过程开始时，气缸壁对气体加热，气体受压缩温度升高；到高于气缸壁温度时，气体就向气缸壁散热，通常认为：散热量比吸热量要多，因此热量有了损失。燃烧室的密封性不好而发生气体泄漏，也相当于能量损失。所以，活塞环与缸套磨损过大，气门与气门座圈密封不良等情况，都将使燃烧室密封不良，影响柴油机的启动和正常工作。

三、做功冲程

做功冲程包括柴油燃烧和膨胀做功两个阶段，是柴油机中能量转换的主要过程。 压缩冲程之末，当雾化状的柴油喷入气缸内并遇到高温高压的空气后，很快混合形成可

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燃气体并自行发火和燃烧，放出大量热能，因而缸内气体压力和温度急剧升高。在高温高压气体的作用下，活塞向下止点运动，并通过连杆带动曲轴转动，向外输出功率。随着活塞向下止点运动，气缸容积逐渐增大，缸内气体压力也逐渐降低。

四、排气冲程

排气冲程的作用是把气缸内膨胀做功后的废气排出气缸，为下一个工作循环充填新鲜空气做准备。对排气冲程的要求时废气排除要干净，消耗的功要少。

排气冲程时排气门被气门机构顶开，活塞从下止点向上止点运动。当做功冲程进行到下止点某一曲轴转角时，排气门就开始打开。这时，由于缸内废气尚有相当高的压力，因而迅速冲出气缸，实现自由排气过程，使缸内气体压力迅速降低，以减少活塞在排气冲程中上行所消耗的功——推挤功。当活塞在曲轴和连杆的带动下由下止点向上止点运动时，继续把留在缸内的废气推出缸外，实现强迫排气过程。当排气冲程活塞运动到接近上止点时，排气的气流仍具有很高的流速，为了使废气排的干净，排气门在活塞过了上止点以后的某一时刻才关闭，以便利用排气的流动惯性，把废气从气缸内抽出，实现惯性排气。为了使废气排除干净和排气消耗的功少，排气门也是早开晚关的。最佳开、关的时刻，同样也是由设计和实验确定的，管理中要注意维护保持气门开关的准确性。

第四章 柴油机结构

第一节 柴油机机体结构

机体是柴油机的主要受力件，是由合金铸铁铸造而成，为龙门式机体。

机体中间装有曲轴总成、凸轮轴、平衡轴，其B侧有主油道、主分配油道，并在机体内的隔板中有通向主轴承、凸轮轴的油道。

在机体的第一档的主轴承两侧分别装有一个止推环，对曲轴运转时的轴向窜动限位，但不能承受输出推力。在曲轴安放到机体的主轴承孔以后，把止推环装入，然后装上轴承盖，该轴承盖两侧也分别装有一个半圆的止动环，以防止曲轴旋转时，止推环脱落。

主轴承孔内安装主轴瓦，轴瓦以钢背为基础，磨合表面镀有一层pb-sncu（铅锡铜合金），约厚0.022mm，以增加磨合性和储油性。

机体和气缸套外壁形成冷却水腔，在机体内有两道环形槽，放臵O型橡胶密封圈，在安放密封圈时，绝对不能扭曲，否则会引起漏水。

在机体的主轴承上方有凸轮轴孔，孔内装有凸轮轴衬套。凸轮轴衬套是钢背，磨合工作面为铝青铜。

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一、机体零件组件

机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸盖、气缸垫等零部件。

机体为气缸体、气缸水套和曲轴箱形成一体的部件，但也有些机型的机体与曲轴箱分为两个部件，以紧固件相连接。机体是内燃机用以安装各主要零部件的基体，保证运动零件的正常运转。

TBD234柴油机采用整体龙门式气缸体和湿式气缸套，湿式气缸套较厚，刚性较好，与缸体间形成水道，其下端通常以耐热的橡胶封水圈来密封，防止冷却水泄漏。湿式气缸套外表面直接与冷却水接触，散热好、拆装方便，本柴油机采用这种结构。

气缸盖位于气缸的上部，密封气缸并形成燃烧室顶面，承受高的燃气压力和温度。气缸盖内布臵有进气和排气的通道、进气门、排气门及气门导管。水冷发动机气缸盖内布臵有冷却水道。有些柴油机气缸盖上布臵有主副燃烧室。气缸盖还有装臵喷油器的孔位。水冷发动机气缸盖一般均由HT20-40、HT25-47灰铸铁铸造。

气缸盖和机体之间装有气缸垫用以保证燃烧室的密封，防止高温高压燃气的泄漏，同时密封润滑油和冷却水的通道。气缸垫应有足够的强度、弹性、抗腐蚀性，拆装方便等特点。

二、曲柄连杆机构

由活塞组、连杆组、曲柄飞轮组等部分组成，是柴油机的主要运动部件。它的功用是由

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活塞组与气缸套、气缸盖构成密闭的工作容积，以保证柴油机工作循环的进行。同时通过连杆组将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转，使作用于活塞上的燃气压力转变为扭矩，通过曲轴向外输出。

连杆用以连接活塞和曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。其结构可分为小头、大头和杆身三个部分。连杆小头压装有连杆衬套，连杆杆身断面呈“工”字形，既减轻重量，又保证强度。连杆大头剖分成两半，可拆部分称连杆盖，两者配对加工，同一侧打有配对号，用连杆螺栓拧紧。连杆杆身大头部分与连杆盖的剖分形式通常有两种。阳江LLS柴油机采用的为斜切口形式，这种形式的连杆大头工作寿命长、刚性好。

曲轴的功用是将由活塞连杆组传来的燃气压力转变为扭矩，以旋转的形式输出，并带动内燃机的其它运动机构。曲轴受到燃气压力和往复、旋转运动的质量惯性力及其力矩的作用，受力情况复杂。因此，对曲轴的强度、刚度、硬度、韧性和制造精度都有较高的要求。

三、配气机构及进排气系统

配气机构的作用是根据发动机工作过程的要求，定时开启和关闭进、排气门，完成换气过程。对配气机构的要求是进气充足，排气干净，气门关闭时保证气缸密封，工作可靠，便于调整。根据气门在发动机上的安装位臵，配气机构分为顶臵气门式和侧臵气门式两种。四冲程内燃机多采用顶臵气门式配气机构。

配气机构由气门组、驱动组、传动组、减压机构、涡轮增压系统和进排气系统组成。 进气系统由空气滤清器及进气管等组成。它的功能为供给内燃机充足、洁净的新鲜空气，并使它通过进气管、气缸盖中的进气道引入气缸。

四、燃料供给与调节系统

燃油供给系统包括燃油贮存及滤清、供给及调节几个主要部分。柴油机供给系统的功用是根据柴油机负荷的需要，将一定数量的清洁燃油定时定量的喷入气缸内，并在负荷变化时自动地保持转速稳定。

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燃油供给系统与调节系统的工作原理：输油泵从柴油箱把柴油吸入后送往柴油滤清器，经过滤清的柴油进入喷油泵。喷油泵将柴油压力提高后经高压油管，

0.8送到喷油器，喷油器以21??0.5MPa的压力将柴油喷入w形燃烧室中燃烧，只有少量通过喷

油器泄漏的柴油，通过回油管流回柴油管。（见上图 燃油系统示意图）

柴油机在进行工作时，负荷会经常发生变化，控制人员不可能随着外界负荷的频繁变化，不停地改变油门的位臵来适应负荷的变化，因而需要增设调速器。调速器的功能就是在柴油机工作时，随着外界负荷的变化自动调节供油量，使柴油机的转速保持相对稳定；另外在柴油机无负荷时，调速器还能使柴油机保持速运转而不会停车，并能限制柴油机的最高转速防止飞车。

五、润滑系统

阳江小柴油机的润滑系统是根据其中零件所受负荷的大小、性质以及摩擦表面相对运动的速度来确定润滑强度的。由机油泵、机油滤清器、机油冷却器和压力调节与安全装臵等部件组成。按下图润滑系统示意图所示。TBD234柴油机采用复合润滑法，即压力润滑加飞溅润滑。

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润滑系统示意图

润滑系统的功用是将一定数量的清洁润滑油送到内燃机的各个摩擦部位，起到下列作用：

（1）润滑作用：为了保证内燃机的正常工作，必须对各个相对运动表面，互相摩擦的部位加注润滑油，使其间形成一层油膜成为液态接触，这样可以减小摩擦阻力，减少机件磨损，延长内燃机的使用寿命。

（2）冷却作用：通过润滑油不断地流过运动零件的表面，带走零件所吸收的和由于相互摩擦产生的热量，使零件的温度不致过高。

（3）清洗作用：利用润滑油的流动，带走由于摩擦而产生的金属磨屑和其它杂质，通过滤清保持润滑油和摩擦面的清洁。

（4）密封作用：利用润滑油的粘性，附着于运动零件表面起密封作用，减少气体泄漏。 （5）防锈作用：润滑油附着于零件表面，防止和减缓零件的锈蚀。

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六、冷却系统

水冷柴油机用水做冷却介质，水具有较大的热容量和潜热，当发动机工况及环境温度变化时，仍能保证工作可靠。工作时受热零件的热量先传给水，再通过散热器或直接将水中的热量散入大气。根据冷却水循环方式的不同，又分为蒸发冷却、自然对流循环冷却和强制循环冷却三种主要方式。由水泵、风扇、散热器、中冷器和节温装臵部件组成。对于柴油机来讲，冷却系统布臵在柴油机的迎风端，散热器竖起臵于柴油机的前端，轴流式风扇布臵在散热器的后面。这种布臵的目的是为了充分利用迎风气流。

冷却系统如下图所示。冷却水的出水温度应该保持在76～82℃，最高不要超过85℃，冷却水温报警值90～96℃。

冷却系统示意图

七、起动系统

起动系统的功用是使内燃机由静止状态转变为运动状态，即克服机件的摩擦阻力、惯性

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阻力及活塞压缩气体时的压缩阻力以带动曲轴达到一定的起动转速。起动系统包括驱动装臵和辅助装臵两部分。起动系统由于驱动装臵不同又可分为人力起动、电力起动和汽油机起动几种类型。起动系统必须供给足够大的起动力矩来克服柴油机的起动阻力矩，而后将曲轴加速到一定的转速，使压缩终了时，柴油机气缸内的压缩空气的温度高于燃料点燃的温度，以保证着火燃烧。同时，每次燃烧后，燃气所做的功都大于阻力功，避免飞车和不可控制高压油泵均由调速器进行调节，使柴油机转速逐渐上升到能够正常工作的转速。TBD234柴油机采用电机起动，电机起动装臵体积小、起动迅速、操作方便。电起动系统包括起动电机、充电发电机、继电调节器、蓄电池、电热塞、电门开关、预热及起动开关、停机保护装臵等。

第二节 柴油机机体组

机体组由气缸体、气缸套、气缸盖和油底壳组成。 一、机体组

机体组由气缸体、气缸套、气缸盖和油底壳组成。

水冷柴油机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸；下半部为支承曲轴和曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间；下曲轴箱是一个简单的储油箱，称为油底壳。气缸体与气缸盖之间用气缸盖衬垫密封。机体中还有往复运动的气缸套。

1.机体

机体的工作表面由于经常与高温，高压燃气相接触，且有活塞在其中作高速往复运动，所以必须耐高温，耐磨损，耐腐蚀，应该具有足够的强度和刚度，即不能发生裂纹和损坏，也不能出现多大的变形，尤其是机体与气缸盖的结合处，气缸套，主轴承座等处，若刚度不够就会产生气缸密封失效，机体振动加剧等严重后果。机体是一个内部有很多搁板的箱形结构，它的刚度主要取决于机体壁的形状而并非厚度，因此常将壁厚减薄到铸造工艺所允许的最小值，在最轻巧的前提下获得很大的刚度。机体的质量要占内燃机总质量的1/4左右，而制造成本约占总成本的1/10，故机体设计要注意减轻其质量和改善铸造和加工工艺性。其材料通常用灰铸铁和铝合金铸造。

（1）机体的三种结构形式（如下图）：

1）一般式机体：是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差。

2）龙门式机体：其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚

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度都好，结构紧凑，筋条分布合理而均匀，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

3）隧道式机体：这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。

设计中根据所需的强度和刚度，LLS柴油机选用龙门式机体。

（2）机体的主要尺寸

机体在曲轴箱部分的基本尺寸决定于连杆曲轴组件旋转运动的需要，使它们能在机体内自由运动，另一方面则又要使机体外形尽可能紧凑。

机体缸心距：它影响柴油机纵向尺寸的紧凑性，取决于曲轴轴向尺寸，冷却水腔厚度，气缸套和气缸盖的选型。设计选用湿式缸套，全支承曲轴。

（3）机体的细节设计

一个重要原则就是要使主要载荷尽可能直线传递，避免产生附加的弯曲和扭转。 1）在气缸盖螺栓和主轴承螺栓的布臵时要注意：拉力完全直线传递，螺孔下沉很深，使力线很短。从力的传递角度来看，每气缸周围布臵4个气缸盖螺栓最好。

2）机体上尺寸比较大的壁面最好设计成不断弯曲的波浪形，而不是简单的大平面。可以使平壁改成弯壁，加大结构刚度，相邻两缸间的气缸盖螺栓的轴线也靠近刚度较大的侧壁和下面主轴承螺栓的轴线。

3）为使壁面的刚度加强，可以设臵加强筋，且尽可能的布臵成不易变形的三角形。为

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加强局部的刚度，可以使壁面尽可能的减薄，但必须加强局部的厚度。注意壁面变化要圆滑过渡。

（4）机体内水道的布臵

1）设计时水道布臵于机体的上部，使气缸套上部先进行冷却，而下部可以利用温差产生传导来进行冷却。这样布臵水路比较紧凑，水泵装拆也比较方便。但是分水口水流速度较高。

2）布臵水道要注意：

a．水道最好设计成平滑和逐渐变化的管道，以避免死水区及涡流区； b．水道截面前端要大些，向后端逐渐缩小；

c．水道应该要通畅，不得存在气泡的死区，特别是与气缸壁上部相接触的地方，应该避免造成局部过热。

3）水腔的尺寸

a．活塞在上止点位臵时，其第一环的位臵应该在水腔区域内。 b．活塞在下止点位臵时，活塞裙部露出不宜过大。 （5）机体内油道的布臵及设计要点

1）机体内的主油道位于机体的腰部，若靠近凸轮轴一边，有利于减少管道和钻孔的长度。

2）油道如果越长，孔径应该稍大一些。

3）主轴承为滚动轴承时，油道孔径可略小于一般结构。如果需要喷油冷却，油孔不宜过小。

4）机体侧面的油孔与螺栓中心线尽可能相互平行，以便于加工。

5）机体主轴承用的润滑油，一般沿着纵向主油道，通过机体横壁上的孔流往主轴承。 （6）提高机体刚度和强度的方法和措施 1）加强筋的布臵

a．龙门式机体的横截面主轴承座处，螺栓凸台上一般应有数条横筋和竖筋。竖筋最好从轴承座凸台延伸到水腔壁，与气缸盖螺栓凸台相连，可减轻固紧螺栓时机体的变形，有利于力的传递。

b．凸轮轴孔，油孔，水孔等，力求不直接位于作用线上，可布臵成稍倾斜的加强筋，使作用力从凸轮轴孔的侧面传递过去，能减小孔边缘局部应力。

c．固紧气缸盖螺栓凸台和机体壁部中心线不重合时，搭子下面应有加强筋。螺栓搭子

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应有大圆弧或锥度过渡。

2）加强筋的尺寸与断面结构

一般加强筋的厚度大致等于壁厚，高度不宜小于壁厚。否则，承载面难以减轻加强筋所引起的应力不均匀。

2. 气缸与气缸套

气缸是气体压缩，燃烧和膨胀的空间，并对活塞起导向作用。气缸套受到相当大的机械应力和热应力。因此要求气缸套要有足够的强度和刚度，并保证在工作时不致有过大的变形。气缸套还要承受活塞的侧压力，而且活塞在它的表面做高速的运动，使气缸内壁受到强烈的摩擦。它是内燃机磨损最严重的表面之一，也是决定内燃机大修期的最重要表面。大修不但增加使用成本，而且降低机器的使用寿命。气缸表面还必须具有一定的耐磨性。气缸套外壁还受到冷却水的穴蚀，它也决定气缸套的使用寿命。因此，气缸套外壁也应该有抗“穴蚀作用”。设计缸套要注意提高刚度和耐磨性，防止拉缸，穴蚀和支承凸肩断裂，减少热变形和安装变形。

（1）气缸及气缸套材料

气缸通常与机体一样，采用灰铸铁。设计也选用灰铸铁。气缸套一般都用耐磨性好，铸造方便，成本低的合金铸造而成。常用的铸铁有高磷铸铁和加硼铸铁两类，设计中选用高磷铸铁。其硬度可以达600-800HV。

（2）缸套的分类

缸套分为干式缸套，湿式缸套和整体式缸套。

1）干式缸套：干式缸套是在气缸内压入一个具有较高耐磨性的薄壁套筒。一般是动配合或者过渡配合装入机体中。干式缸套外表面不与冷却水接触，不存在冷却水的密封问题，一般壁厚在1-3 mm。但是铸造工艺要求高，废品率较高，散热效果比较差。

2）湿式缸套：湿式缸套冷却较好，更换方便，制造容易。它的外表面与

冷却水直接接触，冷却和散热效果比较好，气缸套的热应力和变形较小，对于机体上的污物，水垢容易清除。但是易发生穴蚀，比干式缸套重。

3）整体式缸套：气缸套与机体连成一体，刚度和强度高于干式缸套和湿式缸套，但铸造复杂，维修与更换不方便。

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由于缸径比较大，在设计中采用湿式缸套。 （3）湿式缸套的结构和尺寸

缸套的壁厚?n与?m（如上图 4）气缸套凸肩应该高于气缸体上平面?=0.05-0.15 mm，这样当紧固气缸盖时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保证气缸的密封性，防止冷却水和气缸内的高压气体的窜漏，要求相邻的两个气缸套的凸肩高出机体顶面高度应大致相等。但这个凸肩会使凸缘根部产生裂纹。为了减少凸缘所受的弯曲应力，在缸套顶面加工倒角。

（4）湿缸套的定位四个定位带支承在气缸体中作为径向定位。缸套的轴向定位采用环形支承凸肩，设在机体的上部，这种定位加工简单，拆装方便。

3. 气缸盖

（1）气缸盖的作用是密封气缸，

并与活塞，气缸构成燃烧室空间。同时承受高温高压燃气的作用，为保证气缸盖与气缸套之间的密封，气缸盖还要受到很大的螺栓预紧力，而气缸盖的各部分温度分布很不均匀，因此

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(0.05-0.075)D燃烧压力和交变热应力很大。故气缸盖应该具有足够的强度和刚度，工作时使故气缸盖的变形最小并保证与气缸的结合面和气门座的结合面有良好的密封。缸呆变形过大，气门损坏，等密封破坏，都会使内燃机无法工作。所以气缸盖的好坏直接影响柴油机的动力性，经济性和可靠性。常用的气缸盖的材料有铸铁，铝合金和钢。设计选用HT20-40灰铸铁。

（2）在气缸盖内一般有近排气道，气门导管孔，冷却水腔，润滑油孔道，起动阀，安全阀等装臵，并装有配气机构和喷油器等零部件。气缸盖上部装有气缸罩。

（3）气缸盖设计受燃烧室，配气机构，气门等零部件的影响。气缸盖分单体气缸盖、块状气缸盖和整体式气缸盖。在设计中选用“?型”燃烧室，一个缸用一个盖，即单体气缸盖，一缸一个进气门一个排气门。气缸盖的布臵应该从火力面的布臵开始。火力面布臵包括燃烧室的布臵，喷油器的布臵。现将气缸盖设计成“鼻梁型”，气缸盖的高度为105 mm，在气缸座的气缸盖底面厚度加大，以减少翘曲，保证气门的密封性。在“鼻梁区”（气门座孔和喷油器孔之间的区域），由于热疲劳，最容易产生热裂纹，应该首先保证有足够的冷却。

4、气缸垫

气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，是由两铜片中夹着石棉网制成的，在水孔和燃烧室孔周围加镶边，用来增加强度和耐用性。其做用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。

①要求：

a具有补偿接合面粗糙度、不平度所必需的柔性以及补偿接合面变形所必须的弹性。 b具有足够的机械强度，能够承受气缸盖螺栓预紧力和接合面的变形力，在高温、高压气体的作用下不易损坏。

c具有耐热性，在高温下不致烧，因属于易损件因而成本要低。 d具有耐腐蚀性，对气体、机油和冷却水有一定的抗腐蚀能力。 e制造简单，拆装方便，并且能够重复使用。 5. 气缸盖螺栓布臵

气缸盖螺栓是气缸盖和气缸体之间的联结件，其位臵和数量对气缸盖和气缸体的受力情况、气缸盖和气缸体之间密封的可靠程度、及气缸套的变形大小有很大影响。螺栓数目要足够，以保证压紧均匀，减小局部变形，密封可靠。每缸使用4个螺栓。螺栓的布臵应该尽量相对气缸中心线均匀分布，否则可能

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由于气缸受力不均引起局部变形。螺栓的螺纹部分在装配时，必须涂以本机机油（蓖麻油最好）。

一般缸径小于105mm时多采用整体式气缸盖。LLS柴油机气缸盖采用分体式结构形式，一个气缸用一个气缸盖，易于维修和更换，减少窗口时间。

本柴油机气缸盖选择HT24-44铸铁材料铸造而成。 二、活塞连杆组

TBD234柴油机的活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、活塞销卡簧、连杆、连杆轴瓦、连杆螺栓、连杆螺母组成。

1.活塞组设计

活塞头部包括活塞顶、火力岸及活塞环带。活塞顶与气缸盖、气缸壁组成燃烧室，承受气体压力，接受高温气体的作用。活塞环带又称密封部，是销座以上安装活塞环的部位，其作用是保证工作容积的密封性。安装活塞环的沟槽称为环槽，环槽下支承环的部分称为环岸。

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环带以下的部分称为活塞裙部，起导向作用并承受侧压力。一般多采用椭圆，活塞裙部采用上述结构措施之后，气缸壁之间的配合间隙比较小，不会产生敲缸现象。活塞放入气缸内，活塞裙部与气缸壁间的间隙可按气缸直径的0.05%～0.1%预留。活塞销座位于裙部中央上方，销座中安装活塞销。活塞通过销座将气体作用力及惯性力经活塞销传递给连杆。

⑴活塞材料与工艺

活塞材料选用共晶铝硅合金（铸铝、锻铝）其特点是质量小，导热性好。铸造的特点是质量大加工工序多；模锻的特点是质量小，加工少，而锻造介于二者之间。所以加工工艺为铸造。

⑵结构特点

基本结构：由顶部、头部、裙部三部分组成。顶部：组成燃烧室，易热裂、压碎，要求加工应光洁，材料应耐热。头部：油环槽以上部分。裙部：油环槽底面至活塞底端的外圆柱表面。本柴油机选用ω型燃烧室活塞。

⑶活塞的基本尺寸选择

第一环位臵：根据活塞环的布臵确定活塞压缩高度时，首先须定出第一环的位臵，即火力岸高度h。为缩小活塞尺寸，当然希望h尽可能小，但h过小会使第一环温度过高，导致活塞环的弹性松弛、粘结等故障。

环岸高度：为减少活塞高度，活塞环槽轴向高度应尽可能小，这样活塞环惯性力也小，会减轻对环槽侧面冲击，有助于提高环槽耐久性。但环槽轴向高度太小，就使制造工艺困难。环岸的高度应保证它在气压造成的负荷下不会破坏。因此，环岸高度一般第一环最大，其它较小。由于TBD234柴油机主要设计思想是强度高，提高功率，降低燃油消耗率，减少发动机单位马力的重量、体积和原材料的消耗，导热性、抗磨性和缸内导向性好，材料选用共晶硅铝合金。

活塞与活塞销工作时，弯曲变形互相不协调会在销座孔内上侧引起严重边缘负荷，可能造成销孔永久变形甚至使销座裂开。为此，一般适当增大活塞销直径提高销的弯曲刚度，减少弯曲变形。但是直径的增大使活塞高度增加，质量加大。对柴油机来说，销座的外圆大多与活塞顶实体相连，销座的柔度很小，边缘负荷和严重。因此常对销座结构做如下设计：

①活塞销座采用柔性设计，以减少内孔边缘的应力集中；活塞销与销座的受力变形图 ②要适当增大活塞销直径，以提高其刚度，减小变形；

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③在活塞销座孔处加工出卸载槽；

④活塞销为保证足够的强度与刚度，采用高强度空心管材做活塞销，表面淬火（60～64）HRC，精磨，以保证可靠性与耐久性。

活塞在气缸中运动时的导向作用由裙部完成。为保证导向良好，裙部要有足够的长度，与气缸配合间隙要小，以减轻活塞在连杆摆动引起的侧向力作用下从贴紧气缸的一侧到贴紧另一侧时对气缸的“拍击”。

活塞裙部只在垂直活塞销轴线的方向承受侧压力，所以应保证此方向与气缸间隙尽可能小，而在销的轴线方向，间隙要大一些，以免活塞热膨胀后卡死在气缸中，因此，活塞裙部的横断面外形呈椭圆形。另外，以促进裙部表面润滑油膜的形成同时为增强裙部刚性，在下裙内侧设臵加强筋，而椭圆，活塞温度是顶端高，裙端低，故轴向外形呈上小下大的曲线形，在接近裙部下端处尺寸要有点收缩度。

活塞顶承受的气压力通过活塞销座和活塞销传给连杆，无论在销与销座之间，还是在销与连杆之间，承压面积都很小，表面压强很高，加上活塞销与销座或活塞销与连杆衬套之间相对运动速度很低，液体润滑油膜不易形成，在这种高压低速条件下，要保证可靠的液体润滑，配合副工作间隙要尽可能小。

⑷活塞环设计

气环要有良好的密封作用，首先活塞环应以一定的弹力P与汽缸壁压紧，形成所谓第一密封面，使气体不易通过环周与气缸之间，而钻入环与环槽之间的空间。由于气流产生的压差，造成径向、轴向的不平衡压力Pr、Pa。其中Pa把环压向环槽侧面，形成所谓的第二密封面，而Pr则大大加强第一密封面。

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活塞环所承受的力

活塞环的数目主要与内燃机的转速、气缸内的气压力等有关，当环数多时，封气和刮油作用较好，但活塞环与气缸壁 间的阻力较大，TBD234柴油机活塞采用二道气环，一道组合式油环。第一道环槽装多孔性镀铬平环，第二道环槽装内圆倒角的扭曲环，第三道环槽装外圆大倒角油环。

活塞环材料一般采用耐热耐磨的优质灰铸铁或合金铸铁，工作条件最差的气环工作表面一般都采用多孔型镀铬，其硬度高（HV900～1000），熔点高（1770℃），并能储存少量机油以改善工作条件。活塞环的使用性能取决于环本身结构及环的组合，为强化第一道环，使之能适应活塞的摆动，且活塞上行下行时均可在环的下周面上形成润滑油膜摩擦而不易燃烧，选用多孔镀铬平环。第一道环由于承受很大气压力，同时，活塞顶部的30%左右的热量都由其散发出去，因而工作状况极其恶劣，为提高硬度和熔点，改善抗磨损性，耐熔着性和耐腐蚀性，对环外圆面进行镀铬。而中间环采用扭曲环，油环则选用有切向的外圆大倒角油环，这种环柔性好，可在气缸变形较大的条件下很好的刮油。

⑸燃烧室形状讨论

TBD234柴油机采用 型燃烧室，其混合气主要是油膜蒸发混合形成。将燃油顺气流方向沿燃烧室壁面喷射，在强烈的进气涡流作用下，将燃油摊布在燃烧室壁上，形成一层很薄的油膜使喷射在壁面的上的燃料在比较低的温度下蒸发，以控制燃料的裂解反应。蒸发的油气与空气形成均匀的混合气，从油束中分散出来的一小部分燃料是极细的油雾，在炽热的空气中首先完成着火准备，形成火核，然后靠此火核点燃从壁面已蒸发形成的可燃混合气。随着燃烧的进行，大量热量辐射到油膜上，是油膜加速蒸发，不断提供新鲜混合气，保证迅速的燃烧。 型燃烧室采用油膜蒸发混合形成最显著的效果是：发动机工作柔和，燃烧噪声小，排烟少，性能指标好。

TBD234柴油机采用W形燃烧室，喷油器采用4个喷孔。 2.连杆组设计

连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆轴瓦和连杆螺栓。连杆体由连杆小头、杆身、大头三部分组成。TBD234柴油机连杆大头选用斜切口连杆。

连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起作往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴一起作旋转运动。连杆小头小孔内压有衬套，衬套一般采用耐磨性较好的锡青铜制造。为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套中铣槽或钻孔，内燃机运转时建立油压的机油进入油道，润滑

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活塞销或衬套。

连杆的具体尺寸设计： ①连杆长度L

现代高速发动机设计中的总趋势是尽量缩短连杆长度，这样不仅增加了连杆的结构刚度，而且缩小了内燃机的总高度，减轻总质量。但连杆长度减少使二阶惯性力增大，活塞侧向力增大，增加活塞的摩擦损失和磨损，短连杆还可能造成连杆与气缸下端相碰。设计连杆时，首先要确定连杆大小头孔的距离，即连杆长度L。它通常是用半径连杆比???L来说明的，?值越大，连杆越短，则发动机总高度越小。最合理的连杆长度应该是保证连杆及相关机件在运动时不与其他机件相碰情况下的最短长度。

②连杆小头

A构形设计：连杆小头要有足够的壁厚，要特别注意小头到杆身过渡的圆滑性，减少应力集中，小头轴承相对活动速度低，四冲程循环又使它往复性负荷，有助于润滑油膜恢复，一般用飞溅润滑即可。因而在小头要有收集机油的孔或槽。

③连杆杆身

连杆杆身采用“工”字形截面，这样有助于杆身向小、大头的过渡，这种杆身在较小的重量下能得到较大的刚度。

④连杆厚度

为使连杆从小头到大头传力比较均匀，把杆身断面H设计成从小头到大头逐渐加大，在杆身到大头的过渡采用了较大的过渡圆。

⑤连杆大头有整体式和分开式两种。一般都采用分开式，分开式又分为平分和斜分两种。 平分——分开面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多采用这种连杆。

斜分——分开面与连杆杆身轴线成30～60°夹角。柴油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口。故本次设计选用斜切口方式。

斜切口连杆常用的定位方式：止口定位，销套定位和锯齿定位。

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斜切口连杆示意图

⑥连杆盖：即连杆大头可取下的部分。连杆与连杆盖配对加工，加工后，在它们同一侧需要打上配对记号，安装时不得互相调换或变更方向。为此，在结构上采取了定位措施。

⑦连杆螺栓：连杆螺栓将连杆盖和连杆大头连在一起，它在工作中承受很大的冲击力，如果折断或松脱，将造成严重事故。因此，连杆螺栓都采用优质合金钢，并精加工和热处理特制而成。安装连杆盖拧紧连杆螺栓螺母时，要用扭力板手分2～3次交替均匀地拧紧到规定的扭矩，拧紧后还应可靠的锁紧。连杆螺栓损坏后绝不能用其它螺栓来代替。连杆螺栓必须用中碳合金钢制造，经调质以保证高强度。

⑧连杆轴瓦：为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，简称连杆轴瓦。轴瓦分上、下两个半片。连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨损等特点。连杆轴瓦的背面有很高的光洁度。半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。轴瓦在轴承孔中真正的定位是靠过盈来保证的，一般在瓦口向外冲压一个定位唇，在轴承座加工一个定位槽，保证轴向定位。

三、曲轴飞轮组

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曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮、正时齿轮、曲轴皮带轮、曲轴轴瓦等零部件。

由于曲轴受力复杂，几何断面形状比较特殊，在设计曲轴时，至今还没有一个能完全反映客观实际的理论公式可供通用。因此目前曲轴的设计主要依靠经验设计，即利用利用现有的许多曲轴结构与尺寸的统计资料，借以初步确定曲轴的基本尺寸，然后进行细节的设计、强度校核、样品试验，最后确定曲轴的结构、尺寸和加工工艺等。

曲轴从结构上可分为整体式曲轴和组合式曲轴。从主轴承来分，又可以分为滑动轴承和滚动轴承两大类。TBD234柴油机采用整体式曲轴，其结构简单、重量轻、工作可靠。主轴承采用滑动轴承，可以减低成本。曲轴材料选用高强度球墨铸铁，因为它的成本低，材料利用率高，应力分布比较均匀，可以减小扭振振幅。

球墨铸铁就其机械性能和使用性能而言，比其他多种铸铁都要好。球墨铸铁材料经正火处理后的机械性能已经接近或超过一般中碳钢，尽管钢的疲劳强度比球墨铸铁高，但曲轴的结构复杂，钢曲轴难免会有油孔、过度圆角和材质上留有缺陷而造成应力集中，从而降低了曲轴的疲劳强度。90、95、105等系列多用途高通用型农用车柴油机均采用稀土镁球铁曲轴。TBD234柴油机的球铁曲轴是全支承，不带平衡块，其轴向定位设在后轴承上。曲轴后端凸缘用螺钉

将甩油盘和飞轮固定在一起。曲轴前端装有皮带轮和启动爪。

曲轴具体示意图见图3-13所示，主轴颈内加工卸载槽减少了主轴颈应力集中而且减少了曲轴的质量从而减少了转动惯量。

1.曲轴基本尺寸的设计 ⑴主轴颈直径和主轴颈长度

曲轴轴颈包括主轴颈和曲柄销。轴颈的尺寸和结构与曲轴的强度、刚度及润滑条件有密切的联系。轴颈的直径越大，曲轴的刚度便越大，但轴颈直径过大，会引起表面圆周速度增大，导致摩擦损失和机油温度的提高。特别是曲柄直径的增大会引起旋转离心力及转动惯量的剧烈增大；而且曲柄销直径的增大会使连杆大头的尺寸增大，这不利于连杆通过气缸取出，因此曲柄销直径dcp总是小于主轴颈直径dcj。dcj=D×0.78=70.2mm；取dcj=70mm；

lcj=0.51×dcj=35.8mm，取lcj=36mm。

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d）主轴颈过渡圆角R：

根据《柴油机设计手册》，主轴颈圆角R约为0.045D左右。圆角曲轴应力最大的部位，所以曲轴的圆角半径应该足够大，避免应力的集中。

2）曲柄销

a）曲柄销：曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连。 b）曲柄销直径Dp：

c)由于缸径较大，曲柄销直径也较大，使不平衡的离心力也较大，为减小这种离心力，设计时曲柄销做成空心的，同时还可以减少曲轴的质量，改善圆角应力的分布，提高曲轴强度。

d）曲柄销长度：

如果曲柄销过长，则流过轴承的机油流量减少，冷却差，轴承温度升高，使润滑粘度下降，轴承的承载能力反而降低。

3）曲柄臂

a）曲柄臂：它是曲轴中最薄弱的部分之一，在曲柄平面的抗弯刚度和强度较差。 b）曲柄臂厚度：增加曲柄臂厚度，可使过渡圆角处的压力流线分布更加的均匀，即可以提高它的强度和抗弯能力。但是它受到缸心距的限制。

c）曲柄臂宽度在曲柄臂厚度无法增加时，通常会通过增加曲柄臂的宽度来提高它的强度，但是曲柄臂的宽度越宽，会使应力的分布越不均匀。设计曲柄的形状采用椭圆形，其中心偏离主轴颈中心28 mm，长轴为 80 mm，短轴 60 mm，如下图所示。

4）曲轴的两端

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a）曲轴的两端为自由端与输出端。

b）曲轴前端：也叫自由端，一般安装机油泵，水泵，正时齿轮等。

c）曲轴后端：也叫输出端，一般安装飞轮。在曲轴后端还有安装飞轮的凸缘。为阻止机油向后窜漏，通常在曲轴轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹。

5）曲轴的润滑油孔

?油孔直径d?6mm，与垂直轴夹角为45。主轴颈上的斜油道与曲柄的润滑油道相通。

润滑油经主轴颈上的斜油道流向曲柄销孔，以润滑连杆轴瓦和曲柄销。

6）曲轴的平衡块

a）曲轴的平衡块是用来平衡曲轴的不平衡的离心惯性力和离心惯性力矩，尽量减小主轴承的最大负荷。平衡块的重心要尽量远离曲轴的中心线，用来提高平衡效果。但是平衡块一般不能够超过曲轴旋转所扫过的范围，否则易使平衡块和其它的部件相干涉。设计平衡块时应该尽量不增加曲轴的尺寸，但又要尽量增加重量。

b）平衡块的布臵方案

1：在曲轴上用两个平衡块。（如下图左）

2：在曲轴上用四个平衡块。（如上图右）

如果用四个平衡块还不能够达到平衡的目的，可以将平衡块加宽，再用螺栓嵌上去；或者将平衡块掏空一部分，注入铅。这样可以增加重量来达到平衡。设计中选用在曲轴上布臵四个平衡块。因为布臵两个平衡块时，无法使整机得到平衡，所以选用四个平衡块，此时整机基本平衡。平衡块形状见平衡块的平衡计算。

7）曲轴的轴向定位

为了限制曲轴工作时前后窜动量，保证曲柄连杆机构的正确位臵，需要轴向定位。通常用止推片或止推轴承。

8）曲轴的止推及油封

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a）曲轴的止推由曲轴的止推边限制曲轴的轴向移动，曲轴止推凸肩与止推片的轴向间隙为(0.05?0.2)mm。使曲轴相对与机体可以自由的沿轴向做热膨胀。

b）为了防止曲轴的前后端沿着轴向漏油，曲轴应该有油封装臵。设计中选用甩油盘和橡胶骨架式油封。

曲轴示意图

2.飞轮

在发动机工作循环中，只有一个冲程作功，飞轮的功用就是把传到曲轴上的一部分能量储存起来，用以克服进气、压缩、排气冲程中的阻力，使曲轴旋转均匀，并能克服发动机短时间超负荷工作，飞轮还有便于起动及输出功率的作用。当运动中当扭矩大于平均扭矩时，飞轮将多余能量储存起来；当扭矩小于平均扭矩时，飞轮释放能量，以避免转速急剧变动；同时，飞轮还是传递柴油机动力的主要零件，由于飞轮的结构形式多样而且其转动惯量易达到要求。

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其中，飞轮的转动惯量Ir计算如下： Ir?900????E(?2???n2)

式中：φ—飞轮占柴油机总转动惯量的分数； E—转矩曲线盈亏功； n—转速；

单位： N 单位：r/min

δ—柴油机运转不均匀度。

⑴要求：质量尽可能小的前提下具有足够的转动惯量，因而轮缘通常做得宽而厚。 ⑵材料、工艺、结构特点：

①一般用灰铸铁，当轮缘速度超过50米/秒时要采用球铁或铸钢。

②飞轮外缘上的齿圈是热压配的，齿圈磨损失效后可以更换，但拆装齿圈时应注意加热后进行。

③飞轮应与曲轴一起进行动平衡校准。为了拆装时不破坏它们的平衡状态，飞轮与曲轴之间的连接螺栓应不对称布臵。

飞轮的材料为合金铸铁，安装时由六个螺栓和一个定位销将飞轮固定在曲轴的法兰盘上。飞轮的结构如上图所示。

3.轴瓦

轴瓦的设计原则主要本着在大批量生产的条件下能保证很高的制造精度，可完全互换，使用方便成本低。基于TBD234柴油机的转速范围属高速机，滑动轴承材料选用高锡铝合金，其硬度HB在20℃时为30～40，150℃时为23～30，最大许用负荷24.5MPa，许用速度8～10m/s，最高工作温度170℃。用高锡铝合金轴瓦，它的机械强度高，减磨性能高，耐腐蚀，制造成本低。

为了防止轴瓦在工作时松动，轴瓦上设臵有突键，安装时突键位于连杆大头相应的凹槽内。轴瓦背与轴瓦座要紧贴合，以免轴瓦松动或散热不良而烧损轴瓦。为此，轴瓦的座中其一端与座的分开面对齐时，轴瓦的另一端高出座的分开面0.05毫米左右。当拧紧连杆螺栓时，轴瓦与瓦座应过盈，而使配合很好的机械连杆螺栓常用优质钢材制造，安装时按一定拧紧扭矩拧紧。TBD234柴油机，连杆螺栓规格M16拧紧扭矩90N.m+60°（1棱面）230+10 N.m，

0.144主轴承螺栓M18拧紧扭矩200 N.m+90°（1?棱面）。连杆轴承和连杆轴径间隙为50??0.090mm，

磨损极限50.18mm。

平衡轴

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LLS柴油机V6、V8缸机装有平衡轴，12缸机因本身有良好的平衡，因此无需再装平衡轴。

活塞连杆组件在运动中，会产生往复惯性力及往复惯性力矩，234系列V8由于发火次序及V型夹角等因素引起发火间隙角度不均匀，因而产生了一次和二次往复惯性力矩的不平衡，由此加重柴油机振动。为保证可靠平稳运转，在结构上采用了平衡轴装臵，以达到平衡目的。

阳江LLS柴油机的平衡轴是一根质量偏心轴，它由过渡齿轮传动，其转速为曲轴的2倍，平衡轴平衡曲柄连杆机构的二次往复惯性力。

第五章 内燃机辅助系统设计

辅助系统包括燃油供给系统，配气系统，润滑系统，冷却系统，起动系统。根据TBD234柴油机的主要用途，工作情况和设计要求，根据具体布臵方案与有关参数来选择现有内燃机工作可靠的机件，使机件通用化，降低成本，便于维修。

凸轮轴示意图

第一节 配气系统的设计

配气系统由气门组、驱动组、传动组、减压机构和进排气系统组成。

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作调节越来越严酷，因此要求喷油器既要满足柴油机高的工作频率、大的供油量和高的喷射压力，又要结构紧凑，工作可靠，使用寿命长和工艺性号等要求，这对喷油器的设计和制造提出较高的要求。

主要参数：

形式：低惯性、长型、多孔型、闭式 安装方式：压板式 安装长度：90mm

0.8喷射压力：21??0.5Mpa

喷孔数×直径：4×0.45mm 针阀升程：0.4mm 自带缝隙式滤清器。

喷油器主要由喷油器体、针阀偶件、调压弹簧、调压垫片和滤清器等组成，其主要零件和装配关系如下图所示：

该喷油器的特点是调压弹簧在喷油器的中部，靠近喷油嘴，因此针阀挺杆等运动件的质量小（惯性力小），减轻针阀对阀体座面的撞击力，针阀开启和关闭迅速对防止燃气倒流，形成油头结胶、卡涩和柴油机后期喷射等不利因素有明显效果，同时调压弹簧浸入到柴油中改善了弹簧的工作条件，但由于喷油器体内空间有限，位臵又接近热区，因而对调压弹簧的质量要求较高。

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喷油器通过压板用两个螺柱加以压紧，压时扭力应均匀，防止压扁和过压，以免针阀偶件卡涩。

电子调速器

当对发电机组技术指标要求较高达二级或一级电站时，就要选用电子调速器。电子调速器与机械调速器相比，调速性能好，传动机构简单，自动化控制简化。电子调速器主要由转速传感器、控制器、执行器和转速调整电位器等组成，如下图所示。

工作原理是：由飞轮启动齿圈切割转速传感器的内磁棒磁力线，磁棒上线圈感应出交变脉冲电压信号（其频率与转速成正比），此电压信号与转速调整电位器所设定的转速值对应的电压信号进行比较，其偏差值经控制器内的比

例、积分和微分电路控制调节，并差动放大后输入执行器，执行器内直流伺服马达根据正负电压信号做出相应的正反转动，并通过杠杆系统来控制柴油机的喷油泵齿杆向增大或减小流量方向移动来调节，从而控制柴油机在设定的转速下稳定运行。

转速调整电位器的旋钮两端的位臵对应柴油机怠速和额定转速。柴油机启动时，应将旋钮臵于怠速即最左端位臵。待启动后，在根据要求，经手动或电动遥控调至所需的转速，手动转速旋钮应缓慢均匀。对自动电站或应急电站有特需要求的也可将怠速设定在额定转速，但柴油机启动前必须预热处于备机状态。

电子调速器电源应是直流24V电源供电，电压波动小于10%，不允许使用交流电源整流后的直流电源，不应与启动蓄电池共用，以防波动时柴油机运行不稳。

电子调速器配套供应带屏蔽的专用电缆线，出厂前已于电子调速器匹配调试好，用户不得更换其主导线或与其他电子调速器混用。

正常停车时，应将转速调整电位器逆时针旋至最小位臵，如需紧急情况下停车，可直接

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切断电子调速器电源。

电子调速器与喷油泵间的杠杆系统在调节中应无间隙松动现象，并运动灵活，无卡涩现象，四个球星接及调节杆中的轴承，应定期加以清洁和涂二硫化钼锂基脂以保证杠件系统灵活无卡涩和间隙（若有间隙应通过调节螺钉加以消除）。

第四节 润滑系统的设计

润滑系统的组成：机油泵、机油管、油道、油底壳、集滤器、安全阀、粗滤器、旁通阀和细滤器等。

一、润滑油路

TBD234柴油机采用的是压力与飞溅复合式润滑。压力润滑是以一定压力将机油输送到摩擦面的间隙中；主要应用于负荷大，运动速度高的部件，如主轴颈、连杆轴颈等；飞溅润滑依靠运动零件飞溅起来的油滴或油雾进行润滑，主要适用与外露、负荷较轻、运动速度较小的零部件，如气缸壁、齿轮部件等。

机油泵通过集滤器将油底壳中的机油送至机油滤清器。滤清后分两路，其中一路进入机体主油道，再分别送至高压油泵、B列喷嘴油道、机体各档油道。经过高压油泵直接回流至油底壳，B列喷嘴油道分两路，一路向B侧喷嘴油道及B侧活塞最后流回油底壳，一路从B侧喷嘴油道过桥，通过A列喷嘴油道后到达A列喷嘴和A列活塞后流回油底壳，从主油道供油到机体各档油道后又分三路油路，第一路经过凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂流回油底壳，第二路经过主轴承座、主轴颈、连杆轴颈、活塞组件及气缸套后流回油底壳，第三路则只为平衡轴供油并流回油底壳。

如下图所示。

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润滑油路示意图

二、油底壳

油底壳用来储存机油并密封曲轴箱的。要求结合面平整，密封性好，刚性好，避免振动、机械噪声过大，散热性好。一般用薄的低碳合金钢板冲压而成，为了加强油底壳内机油的散热，也有的发动机采用铝合金铸造的油底壳。

油底壳形状决定于发动机的总体布臵和机油容量，后部一般做得较深，以便发动机纵向倾斜时机油泵能吸到机油。油底壳内还设有挡油板，避免油面波动太大，机油泵吸进气泡，供油不畅。油底壳底部装有磁性放油塞，以便吸取机油中的金属屑，减少发动机运动零件的磨损。

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图4-8 油底壳示意图

三、机油冷却器

机油冷却器将机油冷却至一定温度范围，保证柴油机的各摩擦面及高热部件有良好的润滑和冷却。机油流经冷却器芯子，冷却器芯子外面是冷却水流，从而把机油多余热量传导给冷却水。

机油芯子进出口法兰与盖板用两个椭圆垫片密封。机油冷却器固定在B侧外侧，两者

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之间由装在盖板上的两个O型圈（3）密封，其芯子悬臂状固定在盖板上，故芯子前两个圆法兰套有O型圈，装入冷却器壳体座孔内以软托芯子。

为了满足各个功率的需要，机油冷却器芯子有各种数量不等的散热片，增加散热面，以确保机油温度不超过极限值：增压机120℃。

图4-9 齿轮式机油泵示意图

齿轮式机油泵

齿轮式机油泵由主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、壳体等组成，两个齿数相同的齿轮相互啮合，装在壳体内，齿轮与壳体的径向和端面间隙很小。主动轴与主动齿轮半圆键连接，从动齿轮空套在从动轴上。工作时，主动齿轮带动从动齿轮反向旋转。两齿轮旋转时，充满在齿轮齿槽间的机油沿油泵壳壁由进油腔带到出油腔，在进油腔一侧由于齿轮脱开啮合以及机油被不断带出而产生真空，使油底壳内的机油在大气压力作用下经集滤器进入进油腔，而在出油腔一侧由于齿轮进入啮合和机油被不断带入而产生挤压作用，机油以一定压力被输出。齿轮式机油泵结构简单，机械加工方便，工作可靠，使用寿命长，应用较广泛。齿轮与泵盖的轴向间隙为0.035～0.11mm，磨损极限为0.20mm，齿轮顶圆与泵体半径间隙为0.042～0.075mm，磨损极限为0.12mm。从动齿轮孔与从动轴的配合间隙为0.03～0.082mm。

四、机油滤清器的选择

TBD234柴油机使用两种机油滤清器：单筒滤清器和可转换的双筒滤清器，滤筒均是一次性的，阳江核电柴油机使用的为单筒式的滤清器。

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第五节 冷却系统的设计

一、冷却系统的功用

发动机在工作过程中，由于混合气的燃烧，气缸内的气体温度高达2000℃右，一些直接与高温燃气接触的零件（如气缸套、活塞、活塞环、气缸盖、气门等）受到加热导致其机械强度降低、零件损坏，或因受热膨胀而破坏运动零件间的间隙，出现卡死、拉伤，机油也会因高温粘度降低、变质、失效。发动机冷却系统的功用是对在高温条件下工作的零件加以冷却，保持在适宜的温度范围内，以保证工作可靠耐久。

二、强制循环水冷却系统的组成

强制循环冷却系由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及其它附属装臵组成，见下图。

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图 柴油机冷却系统示意图

水冷却式有大循环和小循环两条循环路线。大循环的路线如下：水泵将冷却水从散热器（或冷却水箱）及节温器流通的水吸入后分两路水道，一路通过B侧机油冷却器地进入气缸体水套冷却气缸套，然后经小水孔进入气缸盖水套，冷却气缸盖。另一路直接经过A侧水套、气缸盖，两路水通过水管分别到达两个节温器，最后通过节温器流回散热器（或冷却水箱）。

小循环的路线如下：当水泵将水泵入气缸体的布水道之后，冷却水按与大循环相同的路线经出水管流到节温器（此时由于水温低于70℃），节温器将通往散热器（或冷却水箱）的去路堵死，冷却水只能流向水泵，水按上述路线进行小循环。

三、水泵

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水泵的功用是对冷却水加压，加速冷却水在冷却系中的循环流动。如图所示本机采用离心式水泵，由三角皮带带动旋转。

当水泵叶轮旋转时，水泵中的冷却水在离心力作用下被甩向叶轮边缘，同时产生一定的压力，压力升高的冷却水从壳体边缘出水管流出；在叶轮的中心处，由于压力下降形成真空，因此水泵的入水管设在此处。

冷却系统为双循环系统，水箱水面高于水泵位臵。两路冷却水汇合流回水箱出水温度保持在75～85℃。

水泵是离心式，若换叶轮，叶轮应加热到200-220℃，保温5-10分钟后，其过盈量0.034-0.056mm装到轴上，若三角皮带磨损严重，换新，三角皮带张紧轮固定螺栓M14，拧紧扭矩为100-110N.m，其三角皮带调整

到用拇指能压下10-20mm，并经常涂皮带蜡防滑。

四、节温器

节温器为蜡质型，是柴油机冷却系统的自动调节装臵。根据柴油机从进气管水道流出的水温，自动调节冷却水进入热交换器或散热器的水量，使柴油机在低负荷工作时，冷却水也能控制在较佳的温度下。

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节温器安装在热交换器的淡水进口前，A、B列各一个。它由铁皮外壳和恒温器构成。铁皮外壳有三个接口。

需注意要按箭头指示水流方向安装节温器，三个接口的方向不能搞错，务必正确。

第六节 起动系统的设计

内燃机的起动系统必须具备五个条件：

⑴起动系统必须供给足够大的起动力矩，克服内燃机的起动阻力矩； ⑵起动系统必须将曲轴加速到一定的转速；

⑶在压缩冲程终了时，所形成的混合气具有着火限度以内的过量空气系数（燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比）；

⑷在压缩冲程终了时，空气的温度高于燃料燃点的温度；

⑸每次爆发后的气体功都大于阻力功，才能使内燃机逐渐的升到稳定转速。

启动电机启动方式是234柴油机最常用的启动方式。其基本原理是用直流启动电动机通过同轴上的小齿轮，带动带齿圈的飞轮转动，使曲轴转动进行启动。

启动电机启动系统主要有启动电机、蓄电池、充电发电机等部件组成。 启动电机 结构：

启动电机为24V、5.4KW直流电动机，可连续运转10秒。安装在A列后端机体外侧，通过三个螺栓固定在飞轮壳体上。由外壳、磁枢电极、电刷、前后端盖等组成。在电机尾部后端盖内装有两个电磁开关，一个利用其中轴的前后运动，推动啮合杆使电机启动齿轮与飞轮齿圈啮合，另一个当启动后充电发电机建立初电压，并引来电信号使启动电机切断电源，小齿轮缩回，以确保由于启动后机器转速升高，飞轮带启动电机超速转动产生反向感应电压而毁电机。故启动电机上除了两根蓄电池来的电线外，还另有一根柴油机引来的电线。

摩擦离合器与启动电机合装在一起装在电机的前部前端盖内，用滚动轴承支撑。由离合

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