机车制造检修工艺及装备(第2章)

第二章固定件第一节机体和油底壳1.机体：机体的作用和工作条件机体的构造形式机体是柴油机的基本固定件，是其他主要固定件、运动件和辅助设备的安装基础。机体内部还构成冷却系统、润滑系统的许多回路，有时还有进气系统的空气通道。另外，为组装检修需要而设置了各种观察孔，因此机体结构复杂、工艺要求高、制造工作量大。柴油机在工作状态时，气缸盖要承受燃气压力、活塞的侧压力，曲轴要承受连杆传来的力，这些力都要传递到机体上，机体还要承受由于曲柄连杆机构运动时对机体造成的倾覆力矩和轴系未被平衡的那部分力矩。为此，机体不仅要有足够的强度，而且更主要的是确保很大的刚度，使各部件在柴油机运转状态，在承受很大的气体压力和运动件惯性力的情况下，仅产生微小的变形和振动不致引起零部件的异常磨损或裂漏，保证柴油机正常工作。柴油机的机体有焊接机体、铸造机体和铸焊组合机体。焊接机体具有重量轻的优点，但刚度较差。整铸机体铸造工艺要求高，采用在大功率柴油机上有一定的难度，但具有较好的力度和刚度，该种结构目前日益增多。280柴油机采用的是整铸机体。而240系列柴油机柴用的是铸焊组合机体，铸造主轴承座和顶板、侧板采用钢板焊接的铸焊组合结构。为了提高机体的强度和刚度，现代机车柴油机机体都采用拱门式机体。16V240ZJD型柴油机机体为铸焊结构，由整体铸钢主轴承座与钢板焊接而成。横截面为六边形。曲轴孔位于机体中部，主轴承盖与机体采用平面结合，以两根M48×2螺栓，用液压拉伸器将其紧固在机体上，并用两根M30×2横拉螺栓从两侧将主轴承盖与机体连成一体。输出端为止推轴承盖，与曲轴止推面间装有两半式止推轴承。凸轮轴孔位于机体上部左右两侧，为隧道式，其止推轴承也位于输出端。气缸孔分左右两排，以V形50夹角布置在机体里。气缸孔中心距为400mm，左右两排气缸的错缸距为74mm。每个气缸孔周围有六个M36×2的气缸螺栓孔，气缸孔外侧有各自的进、排气推杆孔和喷油泵安装孔。机体V形夹角内上层是空气腔，下层是机油腔，机体输出端有连接箱座板，自由端齿轮座板和泵支承箱安装板，两侧面有曲轴箱、凸轮轴箱和齿轮箱的检查孔，并设有相应的孔盖。GEVO柴油机机体机体和主轴承盖横剖面图机体由球墨铸铁制成，是一个半隧道式的曲轴箱。其横截面大体呈六边形，底面与曲轴中心线有较大的距离，并且有通长加厚的底板，这就使机体有较大的横向和纵向刚度。机体顶部有两个安装气缸组件的加工斜面，其中，有安装气缸组件夹角成45º的气缸孔，斜面还有紧固气缸组件的螺栓孔和将冷却水引入气缸组件的出水孔等。机体夹角中，有纵向贯通的冷却水腔，冷却水由此经机体顶部斜面的出水孔流入气缸水套，用于冷却气缸套。机体设有9档主轴承，锻钢制成的主轴承盖安装在机体的每个横向构件上，止推轴承设在输出端。每个主轴承盖用两个螺柱和螺母紧固在机体上，每个主轴承盖与机体的结合面上有两个定位销，用于与机体的定位。两个横拉螺栓穿入机体两侧，拧入主轴承盖，进一步紧固主轴承盖并且提高了机体主轴承孔的刚度。在输出端，机体和止推轴承盖的主轴承孔两侧，各安装一组止推轴承。机体的每个横向构件的左、右侧上部布置有凸轮轴轴承孔，用于支撑凸轮轴。9档凸轮轴孔中，仅自由端一档孔径较小，其余各档孔径均相同。一片凸轮轴止推轴承置于输出端，并用一个螺栓紧固于机体上。左、右各档凸轮轴孔均有钻孔通向主轴承孔，中空凸轮轴里的润滑油经凸轮轴孔和该钻孔流入主轴承孔。各凸轮轴孔还有一个钻孔通向机体的顶部斜面，由此，润滑油进入加强套再流入气缸盖，去润滑气门摇臂机构。在输出端，从里至外，机体有三个安装面。最里面安装一个后油封盖，它与曲轴上的甩油盘和法兰盘共同构成曲轴输出端的迷宫式密封结构；机体左后侧的凸块上安装有两个曲轴转速传感器；最外面是三个主发电机的安装面，该面有螺孔和定位销孔，分别用于发电机的紧固和定位。机体两侧有凸轮轴检查孔和曲轴箱检查孔，它们的端面安装有对应的盖板。其中，凸轮轴盖板由钢板冲压成型。而曲轴箱检查孔盖是一个组件，其盖板依靠弹簧压紧在机体的检查孔平面，实现盖与机体间的密封。当曲轴箱内的气体压力超过一定数值后，克服弹簧力，顶开盖板以释放压力，随后弹簧力又迫使盖板极其迅速地关闭检查孔，以阻止空气窜入曲轴箱，预防曲轴箱由于空气窜入而产生爆燃的危险。靠输出端的两侧各有一个齿轮箱检查孔盖，其中，右侧盖还用于安装柴油机的盘车工具。2.油底壳：作用结构油底壳仅起到与机体构成曲轴箱及储存和汇流机油的作用。油底壳是由钢板压形的壳体、各种板件和法兰等焊接而成，长度与机体相等，自由端和输出端分别与机体对齐。为防止污物、杂质、破损金属、漆皮等进到油底壳的机油里，并使回到油底壳内的泡沫状机油破灭油泡，在油底壳顶部设有孔眼为1.5mm的钢板滤网。在控制端开有主机油泵吸油口法兰，法兰内侧焊有延伸到油底壳中部的吸油管，吸油管末端设有吸油口，为防止把油面的泡沫吸入主机油泵，在吸油口的上方及两侧均设有薄铁板覆盖，其端面及下方还设有滤油网。油底壳控制端端板右上方（从控制端看）设有回油管连接法兰，左侧（从输出端看）靠控制端处设有辅助机油泵吸油管连接法兰，右侧设有启动机油泵吸油管法兰。控制端底部设有放油堵。油标尺位于油底壳的中间部位，其上刻有上、下刻线以指示合适的油位，上刻线略低于滤网的高度，下刻线在主机油泵吸油口的最高点。油底壳中的机油处于油标尺的上刻线位时，机油的储量约为900公斤。在正常运行的机车上，油位应保持在上、下刻线之间，以略近于上刻线为佳。为便于对油底壳单独部件的起吊，在前、后端板的两侧底部设有起吊孔。图1－1a16V240ZJD型柴油机横剖面图第二节连接箱、泵支承箱和弹性支承一连接箱作用结构柴油机通过连接箱把同步主发电机（牵引发电机）与机体连接起来，形成柴油发电机组连接箱为整体铸钢件，使连接箱具有足够的刚度和强度。其前端圆形法兰面与主发电机外壳（定子部分）相连，为保证曲轴中心与同步发电机中心对中，在圆形法兰面上由1400mm定位圆定位，将柴油机机体与主发电机的定子连接在一起。连接箱的另一端是五边形法兰与机体相连，除用螺栓把连接箱与机体紧固在一起外，还采用两个锥形定位销定位。连接箱上部设有后中冷器的安装座面。顶部的两条加强筋可以直接顶住稳压箱，对稳压箱的悬臂部分起支撑作用，以帮助承受增压器的重量。连接箱两侧下部设有弹性支承的安装座，两侧中部设有带网盖的长方形检查窗口。底部设有排污孔。在与机体连接的法兰面上部靠两侧设有组装凸轮轴端盖用的工艺孔。连接箱总厚度为460mm。二泵支承箱作用结构泵支承箱安装在机体自由端，箱体由铸铁制成，其上设有六个孔，分别用于安装两个水泵、一个机油泵、两个检查孔盖和一个自由端输出轴的密封盖。箱体上方为铸铁端板，其中部设有检查孔盖，燃油精滤器支座位于中部，左右是双联齿轮的可调支承，泵支承箱总厚度为99mm.16V240ZJD型柴油机泵支承箱装配1,24,28－螺栓；2－螺母；3,25－垫圈；4,8,11,16,22,26－垫片；5,9－密封盖管（一）,（二）装配；6－喷嘴装配；7,33－检查孔盖（一）、（二）；10－密封盖；13,30－锥销；14－垫；15－可调支承；17－呼吸管装配；18－油气分离器装配；19,23,27－螺栓；20－观察座盖；21－机体端盖；29－螺堵；31－接头；32－衬垫；34－箱体。GEVO前端盖组件前端盖组件位于柴油机自由端，主要由前端盖箱体和前端罩盖组成。前端盖箱体是一个整体箱形球墨铸铁铸造件，其结构如图所示。前端盖箱体用螺栓和定位销固定和定位在机体上，与机体之间用垫片密封，并且于水孔处用橡胶圈密封。其底面与油底壳顶面以垫片密封并用螺栓紧固。前端盖箱体的外部安装有增压器、油气分离器、加油口和油尺等部件，内腔还装有中冷器。前端盖箱体集中设置了进柴油机的冷却水、润滑油和冷却空气的接口。其外端面设有润滑油和冷却水进口，通过它的内部水道和油道把润滑油和冷却水送入机体；由中冷器出来的冷却空气，经前端盖箱体的气腔进入设在柴油机V型夹角上方的柴油机进气总管。前端盖箱体还设有曲轴箱通气口，它将曲轴箱的油气送入油气分离器，油气经油气分离器分离后，润滑油经油管流回油底壳，气体则进入柴油机的排烟管，由于排烟管里废气的引射作用，可使曲轴箱形成负压。前端罩盖是个铸铁件，安装于前端盖箱体的外端面。其端面安装有水泵和润滑油泵，内部设有润滑油喷嘴，它把润滑油喷洒到减振器上，使减振器得到冷却。上述润滑油所形成的油雾，用于水泵和润滑油泵的齿轮及其主动齿轮的润滑三弹性支承作用结构支承柴油机的全部质量。16V240ZJD型柴油发电机组的全部质量通过四个弹性机座支承。前弹性支承位于第二位主轴承处的机体两侧下方，后弹性支承位于连接箱两侧下方。缓和柴油发电机组与车架间的振动，同时在机车运行中对来自线路的冲击振动也起缓和作用。其中的高频振动可被锥形橡胶所吸收，以改善柴油发电机组的工作条件，使柴油机在全部工作范围内避免共振。机座支承由上座、下座和圆锥形橡胶减振器组成。前、后弹性支承，除支承上座外形不同外，其余零件全部相同。支承上座内部为锥形腔的铸钢件，通过螺钉与机体或连接箱上的相应安装座面紧固。支承下座为锥形中空铸钢件，下座通过调整垫片安装在支承座板的凹形圆盘内。支承座板焊接在机车车架上，支承上座与底部的支承板之间用2个45号钢的螺栓加以紧固。支承上、下座的内、外锥形面之间放置橡胶隔振器（弹性锥套）。当柴油发电机组坐上后，垫圈与支承上座底平面间应保持5毫米间隙，以保证柴油发电机组工作时的隔振效果。如果弹性锥套承载后的工作高度不同时，可用10号钢板制成的调整垫片进行调整，以补充弹性锥套压缩量的变化。16V240ZJD型柴油机圆形橡胶减振器在68kN垂向载荷作用下的静挠度为9－13mm。同一台柴油机允差1mm。1－座补板；2－垫片（一～四）；3－支承座；4－挡圈；5－减振器；6，8－螺钉（一）、（二）；7，9－支承(一)、（二）；10－螺柱；11，12－螺母；13－垫圈。GEVO柴油机支承柴油机—发电机组通过两个位于第2曲轴箱观察孔位的柴油机支承和两个发电机支承安装于车架上，用于承受柴油机—发电机组的重量和减少柴油机振动对车体的影响。柴油机支承的外形所示，它主要由支承、螺栓、橡胶堆和安装板等组成。支承通过螺栓与机体连接，又置于橡胶堆和安装板上，安装板用螺栓与车架紧固。当单独支承柴油机时，4个柴油机支承分别安装于第2、6曲轴箱观察孔的机体两侧。第三节曲轴箱防护装置当柴油机工作时，燃烧室内的少量燃气会通过活塞环、活塞与缸套之间的间隙窜入曲轴箱，曲柄连杆机构的高速往复和回转运动造成的机油飞溅，均会使曲轴箱内形成一定的正压力，如果这部分气体不能得到及时的释放，不但会影响柴油机功率的发挥，而且气体聚集到一定程度后，会危及到柴油机的安全，特别是当活塞顶出现裂纹时，高温高压的燃气突然冲到曲轴箱，使压力急剧增高，如没有曲轴箱压力保护装置，则可能造成柴油机曲轴箱爆炸。一．油气分离器1．作用及时放出曲轴箱中的正压气体，维持曲轴箱的正常压力。避免或最大可能减少在释放曲轴箱内正压气体的同时机油流出。为释放曲轴箱的气体正压力，柴油机自由端的机体上装有呼吸管，其上安装油气分离器，曲轴箱内的正压油气经呼吸管到达油气分离器时，油气几经迂回后，机油被分离出来，流回曲轴箱，气体则排到大气中去。因此对油气分离器来说，不但要求有良好的油气分离效果，而且要有尽可能小的流动阻力。2．结构油气分离器有上体、下体、芯轴、滤片、回油管装配等零部件组成。从曲轴箱来的油气，通过呼吸管进入到油气分离器的下体内腔，在下体内筒壁上开有8个Ф36的孔，油气通过这些孔进入到内、外桶壁之间的腔内，油气向上走，迂回经过7片滤片后，又经上体内壁的8个Ф36的孔进入到上体内筒的腔内，排向大气。油气在上述回路中，油被不断挡下，挡下来的机油沉积到油气分离器的底部，通过回油管流回曲轴箱。二．差示压力计1．作用反馈曲轴箱内的气体压力，当压力超过规定值时，