R12V280ZJ型柴油机运用与维护保养手册20130327概论.doc
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R12V280ZJ型柴油机运用与维护保养手册V.[0]20130130
R12V280ZJ型柴油机
运用与维护保养手册
南车戚墅堰机车有限公司
2013年3月
第2页共124页
R12V280ZJ型柴油机运用与维护保养手册V.[0]20130312
目录
第一章 柴油机总体 7
第1节 柴油机概述 7
1.1四冲程柴油机理论工作循环 7
1.2四冲程柴油机实际工作循环 8
1.3柴油机名称 9
1.4柴油机气缸布置及旋向 9
1.5柴油机起吊 10
第2节 柴油机总体布置 11
2.1总体概述 11
2.2柴油机外形 11
第3节柴油机技术参数 13
3.1基本结构参数 13
3.2主要工作参数 13
3.3柴油机安全保护 14
3.4柴油机牵引特性 14
第4节柴油机主要部件技术规格 14
第二章柴油机运用及维护保养 16
第1节柴油机运用 16
1.1柴油机运用安全常识 16
1.2柴油机用油水要求 16
1.3柴油机起机前准备 19
1.4柴油机盘车 19
1.5柴油机甩车 20
1.6柴油机起动 20
1.7柴油机升降速 20
1.8柴油机加减载 21
1.9柴油机停机 21
1.10柴油机停放 21
第2节柴油机维护保养 22
2.1日常维护 22
2.2每10000~20000公里维护 23
2.3每20000~40000公里维护 25
2.4机油报废化验指标 26
2.5注意事项 26
2.6柴油机主要零部件拧紧力矩表 26
第3节柴油机封存与启封 28
3.1柴油机封存 28
3.2柴油机启封 30
第三章柴油机各系统及主要部件 31
第1节机体总成 31
1.1结构简介 31
1.2机体 32
1.3主轴承盖螺柱和气缸盖螺柱 33
1.4气缸套 33
1.5主轴瓦 34
1.6各观察孔盖 34
1.7前后油封 35
1.8增压器支架 35
1.9主要工装工具 35
1.10易损易耗件 36
第2节油底壳组装 37
2.1结构简介 37
2.2油底壳检查及使用 37
2.3油底壳安装 38
2.4易损易耗件 38
第3节连接箱 39
3.1结构简介 39
3.2连接箱预装 39
第4节机体支承 40
4.1结构及安装 40
4.2主要技术要求 40
第5节油气分离器 41
5.1结构简介 41
5.4易损易耗件 41
第6节盘车结构 42
6.1结构介绍及安装 42
6.2盘车位与锁定位操作 42
6.3使用 43
第7节曲轴总成 43
7.1结构简介 43
7.2曲轴总成拆卸及组装 44
7.3主要工装工具 45
7.4易损易耗件 45
第8节卷簧减振器 45
8.1结构简介 45
8.2卷簧减振器拆装 46
8.3卷簧减振器使用 47
8.4主要工装工具 47
8.5易损易耗件 47
第9节大圆薄板联轴节 47
9.1结构简介 47
9.2联轴节使用 48
第10节活塞总成 48
10.1结构简介 48
10.2活塞总成组装检查 49
10.3易损易耗件 49
第11节连杆总成 50
11.1结构简介 50
11.2连杆总成组装检查 50
11.3连杆预组装 51
11.4活塞连杆组分解 51
11.5活塞连杆组组装 52
11.6主要工装工具 53
11.7易损易耗件 53
第12节齿轮传动装置 53
12.1结构简介 53
12.2齿轮传动装置组装间隙 54
12.3齿轮传动装置拆装 54
12.4主要工装工具 55
12.5易损易耗件 55
第13节配气机构 56
13.1结构简介 56
13.2气门驱动机构 56
13.3气缸盖总成 58
13.4主要工装工具 60
13.5易损易耗件 61
第14节燃油系统 61
14.1燃油精滤器 63
14.2燃油进回管路 64
14.3喷油泵 66
14.4喷油器 67
14.5易损易耗件 69
第15节电喷控制系统 70
15.1电喷控制系统组成 71
15.2信号检测系统 71
15.3电喷控制器 74
15.4电喷工作过程简介 76
15.5常见故障处理 77
15.6故障编码 80
第16节柴油机增压和进排气系统 81
16.1增压器 82
16.2进排气管路 85
16.3中冷器 85
第17节冷却水系统 87
17.1概述 87
17.2冷却水泵 89
17.3主要工装工具 91
17.4易损易耗件 91
第18节机油系统 92
18.1概述 92
18.2机油泵 94
18.3主要工装工具 95
18.4易损易耗件 96
第四章柴油发电机组总装配与调整 97
第1节概述 97
第2节柴油发电机组总装配及调整 97
2.1机体检查 97
2.2安装气缸套 98
2.3水系统第一次水压试验 98
2.4安装曲轴组和主轴承盖 98
2.5安装凸轮轴 99
2.6安装大圆薄板联轴节 99
2.7安装盘车机构 100
2.8安装活塞连杆组 100
2.9安装推杆下体 101
2.10安装喷油器回油管 101
2.11确定第一缸上止点 101
2.12安装齿轮传动装置 101
2.13安装稳压箱 102
2.14气缸盖密封环厚度的测定 102
2.15安装气缸盖总成 102
2.16安装凸轮轴齿轮 103
2.17安装测速传感器 103
2.18安装喷油器 104
2.19安装摇臂轴座等 104
2.20安装喷油泵高压油管 104
2.21第二次水系统试验 105
2.22安装油底壳装配 105
2.23安装柴油机支承
(一)及工艺支承 105
2.24安装减振器装配 105
2.25安装前油封罩盖 106
2.26安装水泵 106
2.27安装后油封装配 106
2.28安装连接箱装配 106
2.29安装主发电机装配 107
2.30安装支承
(二) 107
2.31安装气缸盖罩盖 108
2.32安装观察孔盖 108
2.33安装增压器支架 108
2.34安装进排气系统 108
2.35安装燃油系统 109
2.36安装机油系统 109
2.37安装冷却水系统 109
2.38第三次柴油机水系统水压试验 109
2.39柴油机机油系统油压及冲洗试验 109
2.40安装防火罩 110
2.39安装柴油机铭牌 110
2.41柴油发电机组落成检查 110
2.42柴油发电机组出段 110
第3节柴油机重要零部件标识 110
3.1主要零件标识清单 111
3.2重要标识 112
第五章柴油机常见故障判断与处理 115
第一章 柴油机总体
R12V280ZJ型柴油机是南车戚墅堰机车有限公司(以下简称戚墅堰公司)为满足我国铁路大功率调车机车和新一代铁路次干线、支线内燃机车的需要,在与AVL合作开发的R16V280ZJ型柴油机的基础上,通过自主创新,结合消化吸收引进技术,开发的新一代高可靠性、低油耗和低排放的机车柴油机。
该柴油机最大程度的采用了280系列柴油机的成熟零部件和结构,提高了柴油机零部件的通用系列化和运用可靠性。
对柴油机的燃烧系统、增压系统及配气系统等进行设计优化,改善柴油机的综合性能,特别是降低柴油机部分负荷的燃油消耗率及改善排放。
采用ABB公司研制的铁路机车用TPR56高压比涡轮增压器,采用BOSCH公司单体电控泵燃油喷射装置及HAINZMANN的电子控制系统等等。
第1节 柴油机概述
1.1四冲程柴油机理论工作循环
R12V280ZJ型柴油机的工作循环是周期性的将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的过程。
每次循环由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个冲程组成,即曲轴旋转两圈(720°)完成一个工作循环,柴油机周而复始的循环上述工作过程,从而使其保持连续稳定运转。
在柴油机每个工作循环过程中,燃烧需要三个要素:
氧气、燃油和热量。
1.1.1进气冲程
进气冲程是四冲程柴油机每个工作循环的第一个阶段。
在这一阶段,活塞在气缸中从上止点开始下移,进气门在配气凸轮的驱动下打开,新鲜空气通过增压器增压并经中冷器冷却后,经稳压箱、气缸盖进气道进入气缸,给燃烧室提供氧气。
当活塞往下运动到下止点时,进气门关闭。
进气冲程准备了燃烧所需的三要素之一:
氧气。
柴油机工作循环如图1-1-1所示。
1.1.2压缩冲程
压缩冲程是四冲程柴油机每个工作循环的第二个阶段。
在这一阶段,活塞在气缸中从下止点上行,进排气门关闭,整个燃烧室被封闭,压缩过程开始。
随着活塞的不断上行,在进气冲程进入气缸内空气不断被压缩,空气压力、温度不断升高。
当燃烧室内的温度升高到一定值时,产生了燃烧所需的第二要素:
热量。
当活塞在接近上止点时,喷油器将柴油以雾状喷入燃烧室,燃烧室中具备了燃烧所需的第三个要素:
燃油。
当雾状的燃油与高温高压的空气接触,燃油自发点燃了。
这就开始了循环的第三个阶段:
燃烧膨胀冲程。
至此曲轴旋转了一整转。
图1-1-1柴油机工作循环
1.1.3燃烧膨胀冲程
燃烧膨胀冲程是四冲程柴油机每个工作循环的第三个阶段。
在这一阶段,喷入气缸内的柴油与高温高压的空气混合后迅速燃烧,燃烧压力、燃烧温度都急剧上升,这种高压的燃烧气体作用在活塞顶上,推动活塞下移,并通过连杆转动曲轴向外界输出功率。
此冲程即是将燃气热能转化为机械功的作功过程。
1.1.4排气冲程
排气冲程是四冲程柴油机每个工作循环的第四个阶段,也是最后一个阶段。
在这个阶段,活塞在下止点时,排气门打开,气缸内废气向外排出,活塞从下止点继续上行,直到活塞再次到达上止点排气门关闭为止。
至此,柴油机完成了一个工作循环,即四个冲程;曲轴旋转了两圈来完成整个工作循环。
1.2四冲程柴油机实际工作循环
柴油机的实际工作循环中存在着许多不可逆的损失,因而不可能达到理论循环的热效率和循环平均压力。
分析这些损失,柴油机工作循环主要是受工质成分、传热损失、换气损失、燃烧损失等因素的影响。
为了更好的组织柴油机的工作循环,提高柴油机工作过程的热效率。
针对R12V280ZJ型柴油机的实际工作循环简要进行阐述。
1)为避免活塞由下止点向上止点移动过程进行排气时产生过大的阻力,以减少耗功并进行充分排气,因此,往往是排气门在活塞到达下止点前打开。
2)排气门在活塞到达上止点时就关闭,会使排气冲程接近结束时产生较大节流作用,缸内压力又会上升,使排气耗功和残余废气量增加。
所以往往有一个排气延迟关闭角。
这样还可以利用排气管中气体的流动惯性将气缸内废气吸出,以增加进气充量。
3)进气过程中,进气门是提前打开的,当活塞从上止点下移开始进气时,进气门已有一定开度,在气体惯性作用下增加进气充量,当然这个提前角过大会使缸内的上一循环的残余废气倒灌到进气管。
4)同样,进气门是在活塞到达下止点后才关闭的,否则会由于没有这个迟闭角,因进气道节流作用使进气流动的惯性无法利用,减少吸入气缸内新鲜空气,或因过大节流,使缸内负压增大,增大吸气耗功。
5)在实际工作循环中有一个进气门提前开、排气门迟后关的所谓进排气门重叠角,可以利用增压空气压力高于排气管内压力将残留在气缸内废气清扫出去,降低废气温度,改善活塞、气门等零部件的工作条件。
根据上述情况,实际柴油机的进排气门开闭按设计的配气相位要求进行。
6)由于燃烧的有限速度和喷油至着火需要一段物理、化学的准备期,故希望燃烧能在上止点后不久就结束,以增加后期膨胀比。
因此喷嘴供油不是在上止点,而是在上止点前一定的角度,此即喷油提前角。
R12V280ZJ柴油机为上止点前16°曲轴转角。
1.3柴油机名称
R12V280ZJ柴油机参照GB/T725-2008《内燃机产品名称和型号编号规则》的规定进行命名。
具体如下:
12:
表示该柴油机气缸数为12个。
V:
表示该柴油机两列气缸为V型排列。
280:
表示该柴油机气缸直径为280。
Z:
表示该柴油机采用废气涡轮增压、增压空气中间冷却。
J:
表示该柴油机用于铁路机车。
1.4柴油机气缸布置及旋向
对R12V280ZJ型柴油机,安装两只增压器、高温中冷水泵、主机油泵以及油气分离器的一端称为柴油机自由端;柴油机连接箱连接主发电机的一端称为柴油机主发电机端,也称为柴油机功率输出端。
面向柴油机主发电机端,右手侧称为为柴油机的右侧,气缸编号从柴油机自由端到主发电机端,分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6缸;左手侧称为柴油机的左侧,气缸编号从柴油机自由端到主发电机端,分别为L1、L2、L3、L4、L5、L6缸。
右手侧增压器为右增压器,左手侧增压器为左增压器。
柴油机曲轴旋转方向:
面向柴油机主发电机端,柴油机曲轴顺时针方向旋转。
图1-1-5R12V280ZJ型柴油机定向及旋转方向视图
1.5柴油机起吊
注:
柴油机整机起吊必须注意操作人员安全,整机吊运作业必须遵守重大物件的装卸作业安全管理规则和做好安全防护工作。
R12V280ZJ型柴油机和戚墅堰公司其它280系列柴油机一样,采用成熟可靠的吊装方式,即采用气缸盖紧固螺柱安装吊具进行起吊。
R12V280ZJ型柴油机质量(干重):
23500kg,长×宽×高:
4122mm×1804mm×3098mm。
起重能力必须满足重量和体积要求。
R12V280ZJ型柴油机采用整机吊具进行起吊,吊具承载能力要满足该柴油机重量要求,吊具使用前,需检查吊具是否有裂纹,各零件是否正常,转动应灵活,不应卡滞。
吊具应定期进行探伤检查。
柴油机整机吊具的安装位置为L1~L2、L4~L5、R1~R2、R4~R5气缸之间的气缸盖紧固螺柱上。
柴油机整机一般情况下通过安装于机体下部的四个支承座座落在专用的存放架上,或座落在四个专用的存放座上,注意柴油机底部的油底壳不能成为座落面,也不能碰到地面,因油底壳为薄钢板焊接件,不能承载。
吊装完毕后拆除吊具并妥善放置。
第2节 柴油机总体布置
2.1总体概述
柴油机采用球墨铸铁整体铸造的机体,左右两列各6个气缸按V型50°夹角排列,在V型角中间,自下而上布置主油道、冷却水腔和空气腔。
安装悬挂式曲轴的主轴承孔深埋在机体立板中部,两个M52×3的主轴承螺柱将主轴承盖紧固在机体上,另外用两根M33×2的水平螺栓将主轴承盖拉紧。
用蠕虫状石墨铸铁浇铸的气缸盖由4个M48×3的螺柱紧固在机体上。
湿式油底壳用螺栓与机体连接,柴油机由4个支承承载,其内的锥形橡胶堆除了承载以外,还有定位与隔振作用。
合金钢全纤维挤压加工的曲轴前端锥度压装曲轴齿轮和卷簧减振器,由曲轴齿轮驱动机体前端齿轮箱内的凸轮轴齿轮和水泵、机油泵的齿轮。
曲轴后端用法兰连接大圆薄板联轴节,该联轴节与主发电机转子相连。
机体后端面安装连接箱,连接箱与主发电机定子连接。
两根凸轮轴分置在机体左右列气缸孔的外侧,每两个气缸共用一节凸轮轴,左右凸轮轴各由3节组成,通过法兰螺栓连接。
在凸轮轴孔上方的机体顶面上安装配气推杆及喷油泵。
对配气机构、燃油系统的检修比较方便。
柴油机自由端布置高温水泵、中冷水泵、油气分离器和增压器支架。
在增压器支架内腔布置了柴油机燃油精滤器和冷却水腔。
两台ABBTPR56型增压器安装在增压器支架上。
柴油机采用串接模件式脉冲转换器增压系统(MPC系统)。
一台双流程中冷器安装在空气稳压箱的上方。
两台主机油泵安装在柴油机油底壳前端。
柴油机配置盘车机构联锁,曲轴箱压力传感器和机体两侧曲轴箱观察孔(有防爆功能)等安全保护装置。
2.2柴油机外形
表1-2-1R12V280ZJ型柴油机外部零件名称清单
序号
部件名称
序号
部件名称
1
MPC进排气系统管路
8
连接箱
2
中冷器KLQ118
9
中冷水泵
3
增压器TPR56
10
高温水泵
4
冷却水系统管路
11
机油泵
5
气缸盖总成
12
大圆薄板联轴节
6
油气分离器
13
支承
7
防火罩装配
14
油底壳
图1-2-1R12V280ZJ型柴油机外形图
图1-2-2R12V280ZJ型柴油机外形图
第3节柴油机技术参数
3.1基本结构参数
型号:
R12V280ZJ
型式:
四冲程、直喷式燃烧室、废气涡轮增压、增压空气中间冷却
缸径:
Φ280mm
行程:
300mm
压缩比:
13
气缸总排量:
221.6L
缸数及排列12缸,V型,夹角50度
3.2主要工作参数
标定转速:
1000r/min
最低工作转速:
400r/min
最低空载稳定转速:
330r/min
标定功率:
3530kW
最大爆发压力:
15.5MPa
标定功率时的平均有效压力:
1.91MPa
各缸爆发压力允差:
≤0.8MPa
各缸压缩压力允差:
≤0.25MPa
标定功率下燃油消耗率:
油耗模式198±3%g/kWh
柴油机质量(干重):
23500kg
柴油机外形尺寸:
(长)4122mm×(宽)1804mm×(高)3098mm
柴油机曲轴旋转方向:
面对输出端顺时针方向
发火次序:
R1R5R3R6R2R4
↘L2↗↘L4↗↘L1↗↘L5↗↘L3↘L6
配气定时:
进气门开上止点前49°
进气门关下止点后40°
排气门开下止点前68°
排气门关上止点后54°
供油提前角:
上止点前16°
柴油机冷却水温度:
80±3℃,最高95℃
柴油机燃油工作压力:
0.4~0.6MPa
柴油机机油温度:
80±3℃,加载时最低进口温度40℃
柴油机机油压力:
标定转速时滑油进口压力≥500kPa
最低工作转速滑油进口压力≥100kPa
柴油机起动方式:
电机启动
柴油机正常起动水温:
20℃(特殊状况下,柴油机应能在环境温度-40℃、最
低水温4℃下顺利起动)
3.3柴油机安全保护
超速保护装置
紧急停机保护
机油压力保护
机油温度保护
冷却水温度保护
曲轴箱压力保护
盘车机构连锁保护
增压器超速保护
3.4柴油机牵引特性
表1-3-1R12V280ZJ型柴油机牵引特性转速下的功率
档位
转速r/min
功率kW
档位
转速r/min
功率kW
1
400
230
5
840
1800
2
520
570
6
880
2340
3
640
970
7
920
2825
4
800
1400
8
1000
3530
第4节柴油机主要部件技术规格
R12V280ZJ型柴油机是戚墅堰公司280缸径系列化产品,主要部件如机体、曲轴、气缸盖、活塞、连杆以及齿轮传动系统等都借鉴原16缸机的结构或者材料、或者直接与16缸机通用,满足了柴油机设计系列化、通用化的要求,就R12V280ZJ型柴油机主要部件技术规格及参数详见表1-4-1。
表1-4-1R12V280ZJ型柴油机主要部件规格
序号
主要部件名称
结构型号或材料
备注
1
机体
球墨铸铁整体铸造
-
2
气缸盖
蠕墨铸铁铸造
-
3
曲轴
连续纤维锻造合金钢
-
4
活塞
钢顶铝裙组合
油冷
5
连杆
锻钢
并列连杆
6
减振器
卷簧式
-
7
增压器
废气涡轮增压
ABBTPR56FV33-VTG
8
中冷器
双流程管片式铜中冷器
-
9
主机油泵
齿轮式
输出流量917×2L/min
10
水泵
齿轮式
流量2167L/min
11
喷油泵
电控泵
BoschA416810333
12
喷油器
低惯性多孔闭式
BoschY431K02433
13
电喷控制器
MVC01/20-24
Heinzmann
14
燃油精滤器
复合纤维毡滤芯
滤清精度10μm
第117页共118页
第二章柴油机运用及维护保养
柴油机的使用寿命和安全可靠性,不仅仅取决于柴油机的设计结构和制造质量,而且和柴油机正确的运用以及认真地维护保养密切相关。
柴油机使用须知:
☆柴油机使用和管理人员应具有高度的安全意识,并严格遵守安全操作规程。
☆柴油机使用和管理人员应进行严格的培训,经考核合格后方可上岗。
☆柴油机使用和管理人员应具有较强的责任心和技术素质。
第1节柴油机运用
1.1柴油机运用安全常识
柴油机使用应严格遵守安全规则,认真执行防范措施,由此可以避免大多数事故的发生,现将一般的安全预防措施简述如下:
☆所有旋转零件的外部都必须牢固地安装防护装置。
☆上岗工作时须穿工作服和戴工作帽。
在某些场合,视需要穿防护鞋和戴防护眼镜或其它防护用品。
☆当柴油机在封闭室内运转时,为防止听力受损,应戴防护耳器。
☆应及时擦净柴油机表面的机油、燃油及冷却水。
☆柴油机起动前,柴油机上不准留有工具、抹布及其它杂物。
☆柴油机刚停机时应注意其表面零部件高温防烫。
☆柴油机上电喷线路、测试线路应定期检查,但不得随意拆装。
☆柴油机零件不得擅自拆装修理或更换。
☆柴油机运行中应密切注意保护装置的报警显示。
☆柴油机附近不得存放易燃、易爆及易挥发物质,应注意防火。
☆柴油机或机车指定位置应备有灭火装置。
1.2柴油机用油水要求
柴油机的运用需要定期检查和补充柴油机正常工作所需的燃料、润滑机油以及冷却水。
R12V280ZJ型柴油机运用前,首先必须清楚加注何种燃料、何种润滑机油以及何种冷却水来保证其可靠安全的运用,以下就燃油、机油及冷却水的相关要求作出介绍。
1.2.1燃油要求
R12V280ZJ型柴油机使用GB252-2000《轻柴油》中规定的燃油,具体牌号由用户按照当地当时的环境及气候要求选用,但10号轻柴油不使用。
针对R12V280ZJ型柴油机,燃油主要关注表2-1-1中所列技术指标。
表2-1-1R12V280ZJ型柴油机燃油主要指标
项目
燃油牌号
0
-10
-20
-35
-50
十六烷值
≥45
镏
程
50%回收温度℃
≤300
90%回收温度℃
≤355
95%回收温度℃
≤365
运动粘度(20℃)mm2/s
3.0~8.0
2.5~8.0
1.8~7.0
凝点(℃)≤
0
-10
-20
-35
-50
机械杂质(%)
无
灰分%(m/m)
≤0.01
水分%(V/V)
≤痕迹
闪点(闭口)
≥55
≥45
酸度(mgKOH/100ml)
≤5
硫含量%(m/m)
≤0.2
1.2.2机油要求
R12V280ZJ型柴油机使用中国铁道行业标准规定的单级四代柴油机油(含锌)。
机油中不应含有机械杂质、水溶性酸碱和水,否则将会加快零
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- R12V280ZJ 柴油机 运用 维护 保养 手册 20130327 概论