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1、工程机械发动机构工程机械发动机构造与维修（第造与维修（第2版版）第1章绪论第1章绪论1.1工程机械发动机总体构造与原理1.2工程机械发动机的维修1.1工程机械发动机总体构造与原理(1)按使用燃料分类按使用燃料不同，工程机械用内燃机可分为汽油机、柴油机、单燃料燃气发动机、两用燃料发动机、混合燃料发动机等。(2)按点火方式分类按点火方式不同，工程机械用内燃机可分为点燃式发动机和压燃式发动机。(3)按活塞运动方式分类按活塞运动方式不同，工程机械用内燃机可分为往复活塞式发动机和旋转活塞式(转子式)发动机，现代工程机械发动机多采用往复活塞式发动机。(4)按冷却方式分类按冷却方式不同，工程机械用内燃机可分
2、为水冷式发动机和风冷式发动机，现代工程机械发动机绝大多数采用水冷却方式。1.1工程机械发动机总体构造与原理(5)按气缸数目分类按气缸数目不同，工程机械用内燃机可分为单缸发动机和多缸发动机，多缸发动机有双缸发动机、三缸发动机、四缸发动机、五缸发动机、六缸发动机、八缸发动机及十二缸发动机，现代工程机械发动机多采用四缸发动机、六缸发动机和八缸发动机。(6)按气缸布置方式分类按气缸布置方式不同，工程机械用内燃机可分为对置式发动机、直列式发动机、斜置式发动机和V型发动机。(7)按进气方式分类按进气方式不同，工程机械用内燃机可分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压)式发动机。1.1.1工程机械发动
3、机总体构造1.1工程机械发动机总体构造与原理图1-1六缸四冲程柴油机1)曲柄连杆机构。1.1工程机械发动机总体构造与原理2)配气机构。3)燃油供给系统。4)润滑系统。5)冷却系统。6)起动系统。1.1.2四冲程柴油机的工作原理1.发动机常用的基本术语(见图1-2)图1-2发动机基本术语1活塞2连杆3曲轴4燃烧室容积1.1工程机械发动机总体构造与原理1)上止点：活塞顶面距离曲轴旋转轴线最远的位置，此时曲轴的曲柄转至曲轴轴线上方并垂直于曲轴轴线。2)下止点：活塞顶面距离曲轴旋转轴线最近的位置，此时曲轴的曲柄转至曲轴轴线下方并垂直于曲轴轴线。3)活塞行程：上、下止点之间的距离，用S(mm)表示。4)
4、活塞冲程：活塞由一个止点运行到另一个止点的过程。5)曲柄半径：曲轴上的主轴颈中心线到连杆轴颈中心线的垂直距离，用R表示。6)缸径：气缸内径，常用D(mm)表示。7)气缸工作容积：指活塞从一个止点到另一个止点所扫过的容积，即活塞截面积与行程的乘积，用Vs(L)表示1.1工程机械发动机总体构造与原理8)燃烧室容积：活塞在上止点时，活塞顶与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积，用Vc(L)表示。9)气缸总容积：活塞在下止点时，活塞顶面的气缸空间容积，用Va(L)表示1.1工程机械发动机总体构造与原理10)压缩比：气缸总容积Va与燃烧室容积Vc之比值称为压缩比，常用表示1.1工程机械发动机总体构造与原理11
5、)工作循环：在发动机气缸内进行的每一次将燃料燃烧产生的热能转换为机械能的一系列过程称发动机的一个工作循环。2.四冲程柴油机的工作原理1.1工程机械发动机总体构造与原理图1-3四冲程柴油机工作原理a)进气行程b)压缩行程c)做功行程d)排气行程1喷油器2排气门3进气门4气缸5喷油泵6活塞7连杆8曲轴1.1工程机械发动机总体构造与原理(1)进气行程在进气行程中，由于曲轴的转动，活塞由上止点向下止点移动，此时进气门开启，排气门关闭，在活塞由上止点向下止点运动过程中，由于活塞上方气缸容积逐渐增大，形成一定的真空度。(2)压缩行程进气行程结束后，曲轴继续转动，活塞在曲轴的带动下，由下止点向上止点移动。(
6、3)做功行程在压缩行程接近上止点时，喷油泵泵出的高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，雾化柴油遇到高温、高压的空气后，迅速吸热、蒸发、扩散，与空气混合形成可燃混合气并自行着火燃烧。(4)排气行程在做功行程结束后，气缸内的可燃混合气通过燃烧做功转变为废气。1.1工程机械发动机总体构造与原理3.二冲程柴油机的工作原理(1)二冲程柴油机的结构特点二冲程柴油机在气缸盖上安装有排气门和泵喷嘴(见图1-4)。(2)二冲程柴油机的工作原理1)第一行程。图1-4二冲程柴油机结构1集流箱2进水口3增压空气冷却器4排水口5离心机风机6排气涡轮叶轮7废气排出口8单向离合器9传动轮10泵喷嘴11排气门12进气
7、孔13活塞1.1工程机械发动机总体构造与原理2)第二行程。4.二冲程发动机与四冲程发动机的比较1)二冲程发动机单纯的排气(或换气)时间短，主要是一个几乎完全重叠的、以新鲜气体扫除残余废气的换气过程。2)完成一个工作循环，二冲程发动机曲轴转动一周，而四冲程发动机曲轴需要转动两周。5.汽油机与柴油机工作的异同表1-1汽油机与柴油机比较1.1工程机械发动机总体构造与原理1.1.3发动机的性能指标1.指示性能指标1)循环指示功。2)指示功率。3)指示燃油消耗率。4)指示热效率。2.有效性能指标(1)有效功率1.1工程机械发动机总体构造与原理1.1工程机械发动机总体构造与原理1)15min功率：发动机允
8、许连续运转15min的最大功率，适用于需要有较大功率储备或瞬时需要发出最大功率的汽车、摩托车和快艇等发动机的功率标定。2)1h功率：发动机允许连续运转1h的最大功率，适用于需要有一定功率储备以克服突然增加负荷的轮式拖拉机、工程机械、内燃机车和船舶等发动机的功率标定。3)12h功率：发动机允许连续运转12h的最大功率，适用于需要在12h内连续运转且负荷较大的拖拉机、内燃机车、工程机械、农用排灌机械和电站等发动机的功率标定。1.1工程机械发动机总体构造与原理4)24h持续功率：发动机允许连续运转24h的最大功率，适用于需要长期连续运转的农用排灌机械、电站和船舶等发动机的功率标定。(2)有效转矩有效
9、转矩是指发动机曲轴上输出的转矩，一般用Me表示，单位为。(3)有效燃油消耗率有效燃油消耗率是指单位有效功的耗油量，又称有效比油耗，一般用ge表示，单位g/kWh。1.2工程机械发动机的维修1.2.1工程机械技术状况的变化1.工程机械技术状况的标志2.工程机械技术性能变坏的原因1)零件的结构。2)零件的表面性质。3)零件的质量。4)工程机械的运行条件。1.2.2工程机械发动机的修理依据和要求1.修理依据1)发动机加速性能明显降低。1.2工程机械发动机的维修2)气缸压力下降，在冷却液温度达70、发动机转速为100150r/min时，用气缸压力表检测气缸压力，其数值达不到该机型标准值的75，或最大功
10、率低于标准功率的25。3)气缸磨损。4)机油消耗。5)燃油消耗。6)发动机出现不正常的噪声或金属敲击的异响。7)发动机不能正常运转或根本不能运转。8)发动机达到修理期限。9)发生其他重大损伤事故。2.修理作业要求1.2工程机械发动机的维修1)为了提高修理效率，保证维修质量，各种机型的修理都需安排一个合理的维修顺序。2)首先要保证质量，其次是节约工时，缩短作业时间。3)拆卸发动机、总成、组合件时，应按顺序保存好各零件，以便重新组装。4)所有零件在装配前，都要彻底清洗并用压缩空气吹干净后，再进行一次检验，确认合格后方可装配。5)凡规定有预紧度的螺栓和螺母，均应按照规定力矩使用扭力扳手拧紧。6)所有
11、润滑部位的润滑油应按季节、种类及规定容量分别加足。1.2工程机械发动机的维修7)发动机修理中常用的量具有量缸表(内径量表)、百分表、千分尺、游标卡尺、塞尺及卡钳等；常用的检验仪器有连杆校正器、弹簧检验器、活塞环检验器等；仪表有真空表、点火正时仪、气缸压力表等。1.2.3发动机的修理工艺过程图1-5发动机修理工艺过程1.2工程机械发动机的维修1.工程机械发动机的拆装工艺1)拆卸发动机罩。2)发动机必须在完全冷却的状态下进行拆卸。3)放净散热器及水套内的冷却水，放净油底壳内的机油。4)拆卸燃料系统。5)拆卸电系统。6)拆卸冷却系统。7)拆卸润滑系统。8)断开和离合器踏板的连接，拆下离合器拉杆及分离
12、叉拉臂，拆下变速器箱。9)拆下发动机支座螺栓。1.2工程机械发动机的维修10)用起吊机将发动机缓缓吊出，放置在发动机台架上进行解体作业。2.零件的清洗(1)油污的清洗方法油污的清洗方法包括有机溶剂清洗、碱溶液清洗剂清洗和化学合成水基金属清洗剂清洗。1)有机溶剂清洗。2)碱溶液清洗剂清洗。3)化学合成水基金属清洗剂清洗。(2)积炭的清除方法清除积炭通常用机械法和化学法。1)机械法。2)化学法。1.2工程机械发动机的维修(3)水垢的清除水垢是由于冷却水中的矿物盐因加热分解或过饱和析出在零件表面上沉积形成的。3.零件的修理(1)机械加工修复法通过机械加工的方法使已磨损的零件恢复正确的几何形状和配合特
13、性的修复方法称为机械加工修复法。(2)压力加工修复法利用金属在外力作用下所产生的塑性变形获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的修复方法，称为压力加工修复法，主要有轧制、锻造、挤压、拉拔、冲压及旋压等方法。(3)焊接修复法利用电弧或气体燃烧产生的热量将零件损伤部位局部和焊条熔化并熔合，以填补零件磨损部位或连接断裂零件的修复方法称为焊接修复法。1.2工程机械发动机的维修1.2.4发动机维修手册的应用1)维修程序：包括拆装程序、专用工具的使用方法等。2)检测程序：包括零件测量方法、专用检测仪器使用方法等。3)技术参数：包括发动机在内的工程机械各零部件的使用极限、尺寸标准、配合间隙标准
14、、调整要求及日常维护注意事项等。4)规格要求：包括各类消耗品的规格要求及各种油液的牌号要求等。1.2.5发动机维修常用工具及选用1.常用拆装工具(1)活扳手1.2工程机械发动机的维修图1-6活扳手(2)呆扳手呆扳手(见图1-8)一端或两端有固定尺寸的开口，用以拧转一定尺寸的螺母或螺栓。1.2工程机械发动机的维修图1-7活扳手正确使用方法1.2工程机械发动机的维修1.tif1T8.TIF图1-8呆扳手(3)梅花扳手梅花扳手两端具有带六角孔或十二角孔的工作端(见图1-10)，适用于工作空间狭小，不能使用呆扳手的场合。1.2工程机械发动机的维修1.tif图1-9顺时针扳动呆扳手的正确操作1.2工程机
15、械发动机的维修1.tif1T10.TIF1.2工程机械发动机的维修图1-10梅花扳手(4)套筒扳手套筒扳手(见图1-12)由多个带六角孔或十二角孔的套筒并配有手柄、接杆、滑头手柄、棘轮手柄、快速摇柄等多种附件组成，特别适用于拧转空间十分狭小、凹陷很深处或者需要一定扭力的螺栓或螺母。1.2工程机械发动机的维修图1-11两用扳手1.2工程机械发动机的维修1.tif1T12.TIF1.2工程机械发动机的维修图1-12套筒扳手及其附件1快速摇柄2万向接头3套筒头4滑头手柄5旋具接头6短接杆7长接杆8棘轮手柄9直接管(5)内六角扳手内六角扳手(见图1-14)用于拆装内六角螺栓。1.2工程机械发动机的维修
16、图1-13T形套筒扳手1.2工程机械发动机的维修1.tif1T14.TIF图1-14内六角扳手(6)扭力扳手扭力扳手(见图1-15)与套筒扳手中的套筒头配合使用1.2工程机械发动机的维修，在拧转螺栓或螺母时，能显示出所施加的转矩，或者当施加的转矩到达规定值后，会发出光或声响信号。(7)顶拔器顶拔器(见图1-16)用于拆卸配合较紧的轴承、齿轮等零部件，它由拉爪、座架、丝杆和手柄等组成。1.tif图1-15扭力扳手1.2工程机械发动机的维修图1-16顶拔器(8)衬套、轴承、密封圈安装器安装衬套、轴承、密封网时，1.2工程机械发动机的维修要求它们必须正确定位，应该采用专用安装器。图1-17衬套、轴承
17、、密封圈安装器1.2工程机械发动机的维修图1-18衬套、轴承、密封圈安装器的使用2.常用量具(1)游标卡尺游标卡尺用于较准确地测量物体的长度、厚度、深度或孔距等。1.2工程机械发动机的维修1)游标卡尺结构。2)游标卡尺读数方法。图1-19游标卡尺结构1尺身2刀口内量爪3尺框4紧固螺钉5游标6深度尺7外量爪1.2工程机械发动机的维修1.tif1T20.TIF1.2工程机械发动机的维修图1-20游标卡尺的读数(2)千分尺千分尺又称螺旋测微器，其测量精度比游标卡尺高，可达0.01mm。1.2工程机械发动机的维修图1-21千分尺结构1尺架2砧座3测微螺杆4锁紧装簧5螺纹轴套6固定套管7微分筒8螺母9接
18、头10测力装置1.2工程机械发动机的维修1)千分尺的结构。2)千分尺读数方法。千分尺测量前应用软布将测量端面擦干净。校准零刻度线是否对齐(测量下限不为零的千分尺附有用于调整零位的标准棒)：如果对齐就可以进行测量；如果没有对齐，可以用千分尺附带的标准棒调零。(3)塞尺塞尺(见图1-23)主要用来测量两平面之间的间隙，厚薄片上标有厚度的尺寸值。(4)百分表百分表常用来测量机器零件的各种几何形状偏差和表面相互位置偏差，也可以测量零部件的长度尺寸。1.2工程机械发动机的维修图1-22千分尺的读数1.2工程机械发动机的维修1.tif图1-23塞尺1.2工程机械发动机的维修1)百分表结构。图1-24百分表结构1表盘2表圈3小指针转数指示盘4大指针5耳环6表体7轴套8测量杆9测量头1.2工程机械发动机的维修2)百分表的使用方法。不应使用百分表测量毛坯或有显著凸凹表面的工件，否则容易损坏百分表。测量时，测量杆的行程不要超出它的测量范围，以免损坏表内零件。百分表测量头和待测物体表而应保持干净。测量圆柱形工件时，测量杆的轴线应与工件直径方向一致并垂直于工件轴线。复习思考题