石油鉆井柴油機(jī)教案

1、.第一章 緒 論§1.1 內(nèi)燃機(jī)概述一、內(nèi)燃機(jī)的基本概念1、發(fā)動(dòng)機(jī)：將某種形式的能量機(jī)械能的裝置。 （如：風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、水力發(fā)動(dòng)機(jī)、電力發(fā)動(dòng)機(jī)、熱力發(fā)動(dòng) 機(jī)、原子能發(fā)動(dòng)機(jī)等。）2、熱機(jī)（熱力發(fā)動(dòng)機(jī)）：熱能機(jī)械能的裝置。（1）內(nèi)燃機(jī)：指燃料在熱機(jī)內(nèi)部燃燒的熱機(jī)。 分為：汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)等。 柴油機(jī)：指將柴油燃燒所產(chǎn)生的熱能通過(guò)一定方式轉(zhuǎn)變?yōu)?機(jī)械能，帶動(dòng)其他機(jī)械工作的熱機(jī)。（2）外燃機(jī)：指燃料在熱機(jī)外部燃燒的熱機(jī)。柴油機(jī)是當(dāng)前石油勘探的主要?jiǎng)恿υO(shè)備 帶動(dòng)鉆機(jī)：PZ12V190B、8V190 井場(chǎng)發(fā)電機(jī)組：4125、4135、12V135和6160二、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展三、內(nèi)燃機(jī)的分類(lèi)1、

2、按所用燃料不同分：柴油機(jī)、汽油機(jī)、天燃?xì)鈾C(jī)等2、按點(diǎn)火方式不同分：壓燃式、點(diǎn)燃式。3、按沖程數(shù)不同分：二沖程、四沖程內(nèi)燃機(jī)4、按氣缸數(shù)目不同分：?jiǎn)胃?、多缸?nèi)燃機(jī)5、按冷卻方式不同分：水冷、風(fēng)冷式。6、按轉(zhuǎn)速高低不同分：高速、中速、低速。四、構(gòu)成柴油機(jī)的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng) 1、曲柄連桿機(jī)構(gòu)：熱能機(jī)械能 2、配氣機(jī)構(gòu)與進(jìn)排氣系統(tǒng)：定時(shí)地排出廢氣，吸入新鮮空氣，提供燃料燃燒所需的充足氧氣 3、燃料供給系統(tǒng)：定時(shí)定量地向氣缸內(nèi)供應(yīng)一定壓力的柴油，滿足燃燒過(guò)程的需要。 4、潤(rùn)滑系統(tǒng)：將機(jī)油送到柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦表面，以減少運(yùn)動(dòng)動(dòng)部件的磨損和摩擦阻力。 5、冷卻系統(tǒng)：利用冷卻介質(zhì)（水或空氣），將受熱無(wú)零件所吸收

3、的熱量及時(shí)傳送出去，以保證柴油機(jī)各零件在高溫環(huán)境中正常工作 6、啟動(dòng)系統(tǒng)：借助外部能源（如壓縮空氣、電力）帶動(dòng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)第一次著火。 7、機(jī)體組件：構(gòu)成柴油機(jī)骨架，支承所有運(yùn)動(dòng)件和輔助系統(tǒng)。小 結(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)水力發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)原子能發(fā)動(dòng)機(jī)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（熱機(jī)）電力發(fā)動(dòng)機(jī)外燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)柴油機(jī)汽油機(jī) 天燃?xì)鈾C(jī)2、內(nèi)燃機(jī)的分類(lèi)方式3、構(gòu)成柴油機(jī)的兩大機(jī)構(gòu)、五大系統(tǒng)1、內(nèi)燃機(jī)和柴油機(jī)的概念§1.2 柴油機(jī)的工作原理一、鉆井工作對(duì)柴油機(jī)的要求 1、具有足夠的功率；在11032942Kw之間 2、具有良好的超載性能； 3、具有較寬的調(diào)速范圍； 4、要求經(jīng)濟(jì)、可靠、耐用、維修方便、操作簡(jiǎn)單等。

4、二、柴油機(jī)的工作原理和工作過(guò)程1、基本工作原理 使柴油在汽缸內(nèi)燃燒，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并利用燃?xì)鉃榻橘|(zhì)，再將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。2、工作過(guò)程： 進(jìn)氣壓縮燃燒膨脹（工作過(guò)程） 排氣過(guò)程三、柴油機(jī)常用名詞術(shù)語(yǔ) 1、上止點(diǎn)（上死點(diǎn)） 2、下止點(diǎn)（下死點(diǎn)） 3、沖程（行程）：S=2r r曲柄半徑 4、缸徑：指汽缸的直徑 5、汽缸工作容積（活塞排量）：Vh=4D²S×10 6、燃燒室容積： Vc 7、汽缸總?cè)莘e：Va= Vh+ Vc 8、壓縮比：= Va Vc, 柴油機(jī)： = 1222； 汽油機(jī)： = 59上止點(diǎn)下止點(diǎn)行程汽缸工作容積燃燒室容積汽缸總?cè)莘e9、壓縮室高度（余隙高度

5、或上量）： 活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂平面與汽缸蓋底平面之間的距離。10、最大爆發(fā)壓力：燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體壓力的最大值11、平均有效壓力： 假定一個(gè)在整個(gè)活塞行程內(nèi)大小不變的壓力作用在活塞上，使活塞在一個(gè)行程內(nèi)所做的功與整個(gè)工作循環(huán)所做的 有效功相等。這個(gè)假定的壓力就叫平均有效壓力。12、活塞平均速度：活塞速度的平均值。13、強(qiáng)化指標(biāo)：活塞平均速度與平均有效壓力的乘積。四、單缸四沖程柴油機(jī)工作原理 四沖程柴油機(jī)：指每完成一個(gè)工作循環(huán)（即完成進(jìn)氣、壓 縮、工作、排氣四個(gè)過(guò)程）活塞要連續(xù)運(yùn) 行四個(gè)沖程（曲軸轉(zhuǎn)兩圈）的柴油機(jī)。 第一沖程：進(jìn)氣沖程。活塞由上止點(diǎn)下止點(diǎn) 第二沖程：壓縮沖程?；钊上轮裹c(diǎn)

6、上止點(diǎn) 第三沖程：工作沖程（燃燒膨脹沖程） 活塞由上止點(diǎn)下止點(diǎn) 第四沖程：排氣沖程。活塞由下止點(diǎn)上止點(diǎn) 提問(wèn)：（1）怎樣實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的連續(xù)工作循環(huán)呢？（2）二沖程柴油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)幾圈？實(shí)際中：進(jìn)、排氣門(mén)早開(kāi)，晚關(guān)五、多缸柴油機(jī)的工作1、多缸柴油機(jī)：指由若干個(gè)（2個(gè)以上）相同的單缸排在一個(gè)機(jī)體上共用一根曲軸輸出動(dòng)力的柴油機(jī)。 常用：四缸、六缸、八缸及十二缸四沖程柴油機(jī)。分為：（1）直列式柴油機(jī) （2）V型柴油機(jī)常用柴油機(jī)氣缸編號(hào)：左右1234567891011121234右左功率輸出端123456左右2、多缸柴油機(jī)工作順序（點(diǎn)火順序） 指各缸工作沖程（燃燒膨脹沖程）發(fā)生的順序。 點(diǎn)火

7、間隔角：=720°i ； 式中i氣缸數(shù)（1）4125型柴油機(jī)： =720°4=180° 點(diǎn)火順序?yàn)椋?-3-4-2或1-2-4-3（2）6135型柴油機(jī)： =720° 6=120° 點(diǎn)火順序?yàn)椋?-5-3-6-2-4或1-4-2-6-5.（3）Z12V190B柴油機(jī)： =720°12=60° 點(diǎn)火順序?yàn)椋?-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12 各缸工作情況：表1-1§1.3 柴油機(jī)的主要性能指標(biāo)及型號(hào)編制規(guī)則一、主要性能指標(biāo)1、功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所作的功，用¡°N¡

8、7;表示。 指示功率：Ni 有效功率：Ne,柴油機(jī)從曲軸上向外輸出的凈功率。（1）15分鐘功率（2）1小時(shí)功率（3）12小時(shí)功率（額定功率）（4）持續(xù)功率（持久功率） PZ12V190B型柴油機(jī)額定功率：882.6Kw持久功率：794Kw2、有效燃油消耗率（ge） 指單位有效功率在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的燃油量。 ge=GrNe×10³ g(kw.h) 式中：Gr柴油機(jī)每小時(shí)的燃油消耗率，公斤小時(shí)3、有效扭矩（Me） 指柴油機(jī)飛輪端對(duì)外輸出的扭矩，單位為N·m4、有效熱效率（e）： e =0.30.45之間。5、機(jī)械效率（ m ）： m=Ne Ni二、內(nèi)燃機(jī)名稱(chēng)和型號(hào)編

9、制規(guī)則1、內(nèi)燃機(jī)的名稱(chēng) 按所采用的燃料來(lái)命名。如柴油機(jī)、汽油機(jī)、天燃?xì)鈾C(jī)、煤氣機(jī)、沼氣機(jī)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等。2、內(nèi)燃機(jī)型號(hào) 由數(shù)字和漢語(yǔ)拼音字母及GB1883中關(guān)于氣缸布置所規(guī)定的象形字符號(hào)組成。 包括氣缸數(shù)、機(jī)型系列、變型符號(hào)及用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等內(nèi)容組成。 GB725-91規(guī)定主要內(nèi)容如下：首部+中部+后部+尾部系列代號(hào)換代符號(hào)地方企業(yè)代號(hào)首部缸數(shù)符號(hào)（ 、 、 ）汽缸布置形式符號(hào)沖程符號(hào)（四沖程不標(biāo)、E -二沖程）缸徑符號(hào)（氣缸直徑mm)中部4612用途特征符號(hào)（基本型略）結(jié)構(gòu)特征符號(hào)（水冷略、F -風(fēng)冷、Z -增壓）后部區(qū)分符號(hào)（標(biāo)定轉(zhuǎn)速符號(hào)）尾部例：（1）6 135 Z 柴油機(jī)增壓六缸四沖

10、程氣缸直徑135mm （2）Z 12 V 190 B 柴油機(jī) （3）Z8V190MD-1柴油機(jī) 表示轉(zhuǎn)速為1200rmin、沙漠地區(qū)發(fā)電機(jī)組用、八缸四沖程V型、缸徑190mm的增壓柴油機(jī)總 結(jié)1、內(nèi)燃機(jī)和柴油機(jī)的概念2、柴油機(jī)的基本名詞術(shù)語(yǔ)（上、下止點(diǎn)，沖程和壓縮比）3、單缸四沖程柴油機(jī)的工作原理和過(guò)程4、多缸柴油機(jī)的點(diǎn)火順序和發(fā)火間隔角5、柴油機(jī)的型號(hào)含義：4135、6135、PZ12V190B6、組成PZ12V190B型柴油機(jī)的機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)及作用§2.3 配氣機(jī)構(gòu)與進(jìn)排氣系統(tǒng)一、配氣機(jī)構(gòu) 1、功用 按照柴油機(jī)各缸工作順序，定時(shí)地打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)、排氣門(mén)，以保證吸足新鮮空氣，并把燃燒后的

11、廢氣排出。 2、組成及原理 由凸輪軸、挺柱、推桿、氣門(mén)搖臂、氣門(mén)組件等組成。挺 柱 推 桿凸輪軸氣 門(mén)氣門(mén)導(dǎo)管氣門(mén)彈簧3、Z12V190B型柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（頂置式）（1）氣門(mén)組件 氣門(mén)：控制進(jìn)、排氣道的開(kāi)啟和關(guān)閉。分進(jìn)、排氣門(mén) 使用中進(jìn)、排氣門(mén)不能互換，其中進(jìn)氣門(mén)桿頂部加工有一細(xì)環(huán)形槽以區(qū)別。 氣門(mén)導(dǎo)管：控制氣門(mén)運(yùn)動(dòng)，保證氣門(mén)落座準(zhǔn)確 氣門(mén)彈簧及鎖緊裝置 保證氣門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量灌性力使各構(gòu)件在接觸處分離；氣門(mén)關(guān)閉時(shí)保持氣門(mén)與氣門(mén)座之間嚴(yán)密密封。圖2-30（2）氣門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 凸輪軸：通過(guò)傳動(dòng)件準(zhǔn)確地按一定時(shí)間控制氣門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，保證按一定規(guī)律進(jìn)行換氣。 挺柱：將凸輪的推力通過(guò)推桿和搖

12、臂傳到氣門(mén)。 結(jié)構(gòu)：平面、滾子、搖臂滾子。 推桿：中空細(xì)長(zhǎng)桿，一端球頭、一端球狀凹坑 搖臂：長(zhǎng)臂、短臂。二、配氣相位與氣門(mén)間隙 1、配氣相位 用曲軸轉(zhuǎn)角來(lái)表示進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間稱(chēng)配氣相位。2、氣門(mén)間隙：一般指氣門(mén)桿頂端與搖臂之間的間隙。用c表示。氣門(mén)間隙不宜過(guò)大或過(guò)小。一般c=0.250.45。 排氣門(mén)間隙略比進(jìn)氣門(mén)大些Z12V190B柴油機(jī)：進(jìn)氣門(mén)：c1=0.43mm，排氣門(mén)：c1=0.48mm小 結(jié)（1） 配氣機(jī)構(gòu)的組成及功用 Z12V190B柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)：頂置式，四氣門(mén)：兩進(jìn)兩排（2） Z12V190B柴油機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)的區(qū)別方法 進(jìn)、排氣門(mén)不能互換（3） Z12V190B柴

13、油機(jī)的氣門(mén)間隙及測(cè)量 進(jìn)氣門(mén)：0.43mm，排氣門(mén)：0.48mm。（4） 配氣相位：進(jìn)、排氣門(mén)要早開(kāi)晚閉三、齒輪系與進(jìn)排氣系統(tǒng)1、齒輪系（柴油機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)）（1）功用：將曲軸的運(yùn)動(dòng)傳到各輔助系統(tǒng)（如凸輪軸、 噴油泵、機(jī)油泵、水泵等）帶動(dòng)他們運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）組成：圖2-38.（膠片）2、進(jìn)氣系統(tǒng) (1)功用：把新鮮空氣經(jīng)過(guò)濾清凈化后，送入氣缸內(nèi)， 以滿足柴油機(jī)工作所需的空氣。 (2)組成：由空氣濾清器、進(jìn)氣菅及氣缸蓋中的進(jìn)氣道 等零部件組成。Z12V190B柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)（增壓、中冷形式）：（1）空氣濾清器（復(fù)合式） 圖2-40（2）防爆裝置：當(dāng)柴油機(jī) 發(fā)生機(jī)械故障或在工作環(huán)境中出現(xiàn)可燃?xì)怏w時(shí)，能夠

14、迅速切斷柴油機(jī)進(jìn)氣通路，使柴油機(jī)緊急停車(chē)。圖2-41至氣缸進(jìn)氣管空氣濾清器壓風(fēng)機(jī)中冷器3、排氣系統(tǒng) 功用：排出柴油機(jī)燃燒后的廢氣，降低噪音，增加安全性 組成：包括氣缸蓋中的排氣道、排氣管和消音滅火器等組成氣缸氣缸排氣支管排氣總管渦輪機(jī)§2.4 燃料供給系統(tǒng)一、燃料供給系統(tǒng)的作用、組成 1、作用：根據(jù)柴油機(jī)的工況要求，定時(shí)、定量、定壓的 將柴油噴入燃燒室內(nèi)，并使其霧化且與空氣充 分混合，以實(shí)現(xiàn)燃燒、做功過(guò)程；同時(shí)，通過(guò) 系統(tǒng)內(nèi)的噴油泵及調(diào)速器的作用，以控制柴油 機(jī)在給定工況下穩(wěn)定運(yùn)行。 2、組成：由燃油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴 油調(diào)速器和燃油輸送管系等組成。 3、Z12V19

15、0B柴油機(jī)燃油路線： 輸油泵濾清器高壓油泵噴油器燃油箱二、Z12190B柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)零部件1、低壓油路部件 油箱：貯存燃油，容量為柴油機(jī)能工作810小時(shí) 輸油泵：保證連續(xù)向噴油泵供燃油。擺線轉(zhuǎn)子輸油泵 柴油濾清器：清除柴油中的雜質(zhì)，保證燃料供給系統(tǒng)正常 工作。2、高壓油路部件 高壓油泵（噴油泵)：柴油機(jī)的心臟，常用柱塞式噴油泵 調(diào)速器：機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式。常用機(jī)械式。 噴油器：將燃油霧化成較細(xì)的油滴以利著火燃燒，同時(shí)使 噴柱的形狀同燃燒室形狀適當(dāng)配合。Z12V190B型柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)一、潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用 向柴油機(jī)各摩擦表面提供充足的機(jī)油，以減小磨損，保證其正常工作。同時(shí)還具有散熱、清潔

16、、密封和防腐蝕作用二、潤(rùn)滑方式 飛濺潤(rùn)滑、壓力潤(rùn)滑、復(fù)合潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑四種方式。 復(fù)合潤(rùn)滑：飛濺潤(rùn)滑+壓力潤(rùn)滑三、潤(rùn)滑系統(tǒng)主要部件 1、預(yù)供油泵： 在柴油機(jī)啟動(dòng)前，將機(jī)油壓送到各摩擦表面。以保證柴油機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中各摩擦表面具有必要的潤(rùn)滑。 手動(dòng)油泵、氣動(dòng)油泵兩種2、機(jī)油泵：提高機(jī)油壓力，將機(jī)油強(qiáng)制地輸送到各摩表面 以保證各摩擦表面的潤(rùn)滑。齒輪式機(jī)油泵4、單向調(diào)壓閥 防止預(yù)供油時(shí)機(jī)油沿機(jī)油泵出油口通路回流到油底內(nèi)。限制潤(rùn)滑系統(tǒng)的最高油壓，防止?jié)櫥到y(tǒng)產(chǎn)生過(guò)高的壓力，以免造成有關(guān)零部件的損壞及潤(rùn)滑系統(tǒng)密封處發(fā)生漏油現(xiàn)象，又稱(chēng)限壓閥。（1）功用： 清除機(jī)油中的雜質(zhì)，保證機(jī)油具有良好的使用性能。（2）

17、結(jié)構(gòu)：粗濾器：與主油道串連精濾器：與主油道并連3、機(jī)油濾清器5、油底殼 封閉曲軸箱、防止臟物進(jìn)入柴油機(jī)內(nèi)部，收集和儲(chǔ)存機(jī)油。 分為：干式只收集機(jī)油用, 濕式可收集和儲(chǔ)存機(jī)油 190系列柴油機(jī)采用濕式油底殼、整體焊接結(jié)構(gòu)。6、油壓低自動(dòng)停車(chē)裝置 防止工作過(guò)程中因機(jī)油壓力過(guò)低，使?jié)櫥瑮l件惡化，造成 柴油機(jī)重大事故。圖2-75Z12V190B柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)的作用 用水對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行冷卻，使柴油機(jī)處于正常的工作溫度范圍。190系列柴油機(jī)采用強(qiáng)制、水冷卻方式。二、主要零部件及功用 包括：水泵、風(fēng)扇、機(jī)油冷卻器、節(jié)溫裝置、冷卻管系、空氣中間冷卻器等。三、冷卻系統(tǒng)的組成 1、高溫循環(huán)系統(tǒng)：用來(lái)冷卻氣缸套、氣缸蓋等高溫件。 冷卻水溫較高。 2、低溫冷卻系統(tǒng)：用來(lái)冷卻空氣、機(jī)油。 冷卻水溫較低,傳熱少。Z12V190B柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)一、啟動(dòng)系統(tǒng)的功用 借助外部能源，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)由靜止到工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。即實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。 啟動(dòng)的條件：一定的外力 必要的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速二、啟動(dòng)方式： 人力啟動(dòng)、電動(dòng)啟動(dòng)、壓縮空氣啟動(dòng)、輔助發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)（即小汽油機(jī)啟動(dòng)） Z12V190B柴油機(jī)采用氣馬達(dá)啟動(dòng)和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。Z12