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1、 目录 n 第一章 柴油机增压简述 n 1. 概述 n 2. 柴油机增压系统 n 3. 柴油机增压系统的分类 n 3.1 机械增压系统 n 3.2 燃气涡轮增压系统 n 3.3 复合式增压系统 n 4. 燃气涡轮增压系统的两种基本形式 n 4.1 恒压增压和脉冲增压的特点 n 4.2 恒压增压和脉冲增压的比较 2 目录 n 第二章 涡轮增压器 n 第一节 涡轮增压器概述 n 1. 涡轮增压器的种类 n 2. 涡轮增压器的配机型号 n 3. 涡轮增压器的主要技术参数 n 第二节 ZN310G涡轮增压器的结构及作用 n 1. 转子装配 n 2. 扩压器装配 n 3. 涡轮进气壳装配 n 4. 压气
2、机端轴承装配和涡轮轴承装配 n 5. 涡轮出气壳装配 n 6. 蜗壳装配 n 7. 润滑、油封和冷却 3 目录 n 第三节 压气机工作原理及特性 n 1. 压气机工作原理 n 2. 离心式压气机的特性 n 3. 压气机流量特性曲线 n 4. 压气机喘振的物理概念和性质 n 第四节 燃气涡轮机工作原理及特性 n 1. 燃气涡轮工作原理 n 2. 燃气涡轮机特性 n 第五节 涡轮增压器的装配与拆卸 n 1. ZN310G型涡轮增压器装配 n 2. ZN310G型涡轮增压器的拆卸 4 目录 n 第三章 涡轮增压器和柴油机的配合特性和调整 n 1. 涡轮增压器和柴油机配合的一般要求 n 2. 涡轮增压
3、器和柴油机的配合特性 n 3. 涡轮增压器和柴油机配合特性的调整 n 第四章 涡轮增压器的运用 n 1. 涡轮增压器的安装 n 2. 涡轮增压器的初运转 n 第五章 涡轮增压器的维护保养 n 1. 涡轮增压器的定期保养及大修 n 2. 涡轮增压器的常见故障及处理 n 3. 涡轮增压器的主要故障原因分析及改进措施 5 第一章 柴油机增压简述 1. 概述 柴油机的有效功率：Ne=PeVhIn / 225Z(马力) 式中：Ne柴油机有效功率(马力) Pe柴油机平均有效压力(公斤/厘米2 ) Vh-柴油机气缸工作容积(升) I -柴油机气缸数目 n-柴油机转速(转/分) Z-柴油机每循环的冲程数 从上
4、式可看出，影响有效功率Ne的因素较多，但是柴油机作 为内燃机车的动力装置，必然受到机车空间尺寸的限制。因此，增 加气缸数目I和气缸工作容积Vh就有严格要求; 转速n的提高，又会增 加柴油机的机械应力，影响零部件强度; 机车柴油机一般采用四冲程 柴油机，二冲程柴油机很少采用。通过增大进入气缸的空气密度来 提高平均有效压力，却是提高柴油机功率的一条有效途径，它可以 成倍地提高功率并改善柴油机的各项经济技术指标。于是通过增压 提高空气密度，对柴油机来说是一个必然趋势。随着机车柴油机的 发展，增压技术及其增压系统对柴油机也就显得越来越重要了。 6 第一章 柴油机增压简述 当柴油机为低增压时，增压压力P
5、k0.25-0.30Mpa时，脉冲能量利用已甚微。 2. 废气涡轮效率 脉冲增压绝热效率为60-70%。 恒压增压绝热效率为65-80%。 恒压增压绝热效率高于脉冲增压绝热效率的原因：恒压系统 的涡轮前压力恒定，喷嘴环全进气，所以涡轮效率高。而脉冲系统 在柴油机刚开始排气时，废气以很高的速度进入涡轮，流动损失大 ，同时废气压力和温度周期性变化，进气工作轮的工作叶片的废气 方向也周期性变化，而工作叶片的安装角是固定的，所以气流和叶 片不断发生冲击，气流分离，造成较大的冲击损失。此外还存在着 部分进气损失，所以涡轮效率低。 15 第一章 柴油机增压简述 3. 扫气效果 脉冲优于恒压。因为柴油机在扫
6、气期间，脉冲系统的排气管压力Pt正处 于波谷，所以即使在低增压或高增压的部分负荷工况仍能保持足够的扫气压 力，保持气缸有良好的扫气; 恒压系统由于Pk波动较小，扫气压差就小，所 有不易保证气缸的良好扫气。 4. 加速性 涡轮的加速性，脉冲优于恒压。由于脉冲系统排气管容积小，当柴油机负荷 改变时，排气压力波就立刻发生变化，并迅速传递到涡轮，引起增压器转速 较快变化。而恒压系统排气管容积较大，涡轮前的压力改变较迟缓，特别在 低增压时，排气压力低，排气能量的利用少，所以涡轮的加速性能就更差。 5. 结构 脉冲系统由于脉冲的瞬时最大流量比恒压系统的流量(相当于脉冲系统的平均 流量)大，所以要求涡轮的流
7、通面积大，它的排气管结构也复杂; 为了与柴油 机的排气系统相呼应，脉冲系统的涡轮进气壳结构要比恒压系统的涡轮进气 壳结构复杂。 结论：当低增压时，只需正确设计排气系统，应采用脉冲系统。当高增压时， 采用脉冲还是恒压系统取决于柴油机气缸数、增压器数、柴油机的安装位置 和用途。一般增压压力Pk0.3Mpa时，常采用恒压增压系统。 16 第二章 涡轮增压器 第一节 涡轮增压器概述 1. 涡轮增压器的种类 资阳晨风精机公司是生产铁路机车柴油机及船用柴 油机配件的专业公司，也是中国西南地区生产涡轮增压 器的重要基地。自1973年以来，已生产ZN310及ZN240 两大系列涡轮增压器数十种，产品行销全国各
8、主要机务 段及冶金、石油、矿山、港口等企业。 ZN310系列涡轮增压器有ZN310A4型涡轮增压器、 ZN310G型涡轮增压器、ZN310G-1型涡轮增压器、 45GP804A型涡轮增压器等; ZN240系列涡轮增压器有 ZN240A型涡轮增压器、ZN240A1型涡轮增压器、 ZN240B型涡轮增压器、ZN246型涡轮增压器、ZN290型 涡轮增压器等。基本满足了资阳机车公司各型机车柴油 机的配机要求。另有CZW303型船用涡轮增压器。 17 第二章 涡轮增压器 2. 涡轮增压器的配机型号 序号涡轮涡轮 增压压器名称配属于柴油机的型号配属于内燃机车车的型号 01ZN310A4型涡轮涡轮 增压压
9、器16V280ZJA型柴油机DF8型内燃机车车 DF8B型内燃机车车 DF11型内燃机车车 02ZN310G型涡轮涡轮 增压压器16V240ZJB型柴油机DF4B型内燃机车车 DF12型内燃机车车 03ZN310G-1型涡轮涡轮 增压压器8240ZJ型柴油机DF5型内燃机车车 0445GP804A型涡轮涡轮 增压压器12V180ZJ型柴油机DFH5型内燃机车车 DFH5B型内燃机车车 GK1B型内燃机车车 05ZN240A型涡轮涡轮 增压压器 (双进进口) ZN240A1型涡轮涡轮 增压压器 (单进单进 口) 6240ZJ型柴油机GK1C型内燃机车车 06ZN240B型涡轮涡轮 增压压器624
10、0ZJD型柴油机GK1C-B型内燃机车车 07ZN246型涡轮涡轮 增压压器12V240ZJ型柴油机GKD3B型内燃机车车 08ZN290型涡轮涡轮 增压压器16V240ZJC型柴油机DF4C型内燃机车车 09CZW303型涡轮涡轮 增压压器6320ZCD-2 型船用柴油机 18 第二章 涡轮增压器 上述涡轮增压器型号中， Z表示轴流式涡轮 N表示轴承为内置支承结构 240表示压气机叶轮外径为 240mm左右 A、A1、B表示增压器的变型 代号 3. 涡轮增压器的主要技术参数 涡轮增压器是由单级轴流式涡轮和单级离心式压气 机组成。采用滑动轴承内置支承结构形式，压力油润滑 。涡轮增压器利用改变通
11、流部分的结构参数，可满足多 种柴油机的配机需要。 主要技术数据如下表： 19 第二章 涡轮增压器 序 号 项目名称单位ZN240系列涡轮增压器ZN310系列涡轮增压器 ZN240AZN240BZN246ZN310A4ZN310G 01标定折合转速r/min3300034600341292250022500 02标定折合流量kgs2.202.382.362.582.782.472.63 03压比2.983.403.032.682.802.72.8 04机组总效率%5858585757 05转子最高转速r/min3800038000380002600026000 06涡轮前最高允许温度 68065
12、0 07润滑油进油压力Mpa0.25-0.400.25-0.45 08润滑油进口温度40-75 09润滑油出口温度95 10润滑油滤清精度um15 11冷却水进口温度50-80 12冷却水出口温度90 13冷却水压力Kpa300-400 20 第二章 涡轮增压器 第二节 涡轮增压器的结构及作用 各型涡轮增压器的原理相同、结构相似。现以 ZN310G型涡轮增压器为代表，说明增压器的具体结构及 作用。 ZN310G型涡轮增压器 该型涡轮增压器是由转子装配、蜗壳装配、支承体 装配、压气机端轴承装配、涡轮端轴承装配、涡轮进气 壳装配、涡轮出气壳装配等七大部分构成。另外还有润 滑、冷却及密封装置(见图2
13、-1 ZN310G型增压器结构图) 。 21 第二章 涡轮增压器 图2-1 ZN310G型涡轮增压器结构图 22 第二章 涡轮增压器 图2-1中：1.螺钉; 2. 螺钉; 3. 导流壳; 4. 蜗壳装配; 5. 扩压器装配. 6. 涡轮出气壳装配; 7. 螺钉; 8. 压气机轴承 装配; 9. 转子装配; 10. 喷嘴环; 11. 涡轮进气壳装配; 12. 螺钉; 13. 螺钉; 14. 螺钉; 15. 螺母; 16. 螺母; .17. 涡轮轴 承装配; 18. 支架。 23 第二章 涡轮增压器 1 转子装配 涡轮增压器转子装配是由导风轮、压气机叶轮、衬 套、轴承套、主轴、涡轮轮盘及涡轮叶片等
14、零件组成(见 图2-2 转子装配结构图)。 转子装配是由两个滑动轴承紧固于涡轮出气壳的两 个轴承座上，压气机工作轮和涡轮分别在支承的两侧。 24 第二章 涡轮增压器 图2-2 转子装配结构图 25 第二章 涡轮增压器 图2-2中：1. 轴承套; 2. 甩油盘; 3. 油封; 4. 压气机叶轮; 5. 压紧 圈; 6. 主轴螺母; 7. 销A618; 8. 导风轮; 9. 涡轮叶片; 10. 锁紧片; 11. 圆柱销; 12. 螺栓; 13. 涡轮轮盘。 压气机工作轮是由锻铝合金制成的，由导风轮和叶轮共同热套 在钢制衬套上组成。工作轮用压紧圈以双键与主轴连接，并以螺母 压紧。工作轮的工作表面经阳
15、极氧化处理。 导风轮采用10片长叶片和10片短叶片间隔分布，以增大流量范 围，避免气流在导风轮进口处发生堵塞。导风轮叶片型面为空间抛 物曲面，采用数控铣削中心加工成型; 压气机叶轮为半开式直叶片; 涡轮叶片采用无余量真空精密浇铸，由于承受相当高的热负荷和冲 击负荷，其材料采用高强度镍基高温耐热合金，叶根部分通过强力 磨削使榫齿成型; 涡轮轮盘采用GH2132高温锻造合金，轮盘榫槽是 采用自动拉削装置和成型拉刀加工成型; 涡轮轮盘用3个轴向圆柱销 及3个螺栓与主轴联接; 涡轮叶片用纵树形榫头镶在涡轮轮盘榫槽内 ，并用锁紧片防止其轴向移动。 整个转子装配经过了严格的动平衡，其动不平衡量3g.cm，
16、并 打有装配标记，故不可任意调换其中的零件及组装位置。 26 第二章 涡轮增压器 2 扩压器装配 图2-3 扩压器装配结构图 图2-3中：1. 扩压器; 2. 扩压器盖板; 3. 螺钉M445; 4. 垫圈4; 5. 螺母M4。 27 第二章 涡轮增压器 扩压器装配是由扩压器、扩压器盖板等零件组成(见 图2-3 扩压器装配结构图)。叶片扩压器是由铸铝合金制 造，叶片为机翼型，用10个螺钉与扩压器盖板固定在一 起，便于组装和调整，整个扩压器流道具有高效区域宽 广的特点，尤其在部分负荷时更为突出。扩压器组件被 蜗壳压紧在涡轮出气壳上。扩压器与压气机工作轮间设 有气封装置，以防止增压空气过多的泄漏。 28 第二章 涡轮增压器 3 涡轮进气壳装配 图2-4 涡轮进气壳装配结构图 图2-4中：1. 涡轮进气壳; 2. 喷嘴环紧固螺栓;3. 锁紧 丝; 4. 喷嘴环; 5.喷嘴环镶套; 6. 双止动垫圈; 7. 喷嘴环紧 固螺栓。 涡轮进气壳装配是由涡轮进气
