6P130ZQ柴油机左视图零部件毕业设计

哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）1本科毕业论文(设计)题 目： 6P130ZQ 柴油机左视图零部件设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 车辆工程 2 班 姓 名： 指导教师： 2013 年 6 月 5 日哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）2摘要随着科学技术的进步，柴油机的发展越来越快，并有着更加广阔的应用前景。为了更好的熟悉柴油机具体构造，深入学习机械设计相关内容，本课题以6P130ZQ （6 缸卧式增压四冲程水冷）柴油机左视图零部件设计为核心内容，进行柴油机燃油供给系统的柴油管路部分的相关学习与设计。在学习与设计过程中，进行了柴油发动机的实体拆装实践，通过阅读相关文献资料，用 caxa 制图软件设计绘制了燃油管路结构图。经总体装配分析与性能匹配，所设计零部件满足发动机的基本性能要求。关键词 柴油机 燃油供给系统 输油管哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）3Abstract With the progress of science and technology, the development of diesel engine is more and more quickly, and will have more broad application prospects. In order to be better familiar with diesel engines specific structure,and furtherly study content, related mechanical designing, this topic with 6 p130zq (6 cylinder ,horizontal turbo, four-stroke ,water-cooled )diesel engines left view component design as the core content, has carried studying and designing of diesel oil pipe section related.to the diesel engines fuel supplying system. In the process of learning and designing, has carried on the diesel engines entity dismantling of practice,and by reading relevant literatures, using caxa mapping software to design the fuel lines structure. By the general assembly analysis and matching performance, components designed have been meeting the requirements of the basic properties of the engine.Keywords technology diesel engine diesel engines fuel supplying system第 1 章 前言在当前，世界上车用燃料发动机大致分为汽油机，柴油机及新能源、代用燃料发动机。 与汽油机相比，柴油机热效率和经济性较好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大。因此，柴油机升功率指标不如汽油机(转速较低)，噪声、振动较高，碳烟与颗粒(PM)排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。但是，随着科学技术的进步，一批先进的技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与 CO2 排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的。因此，柴油机在未来会有着越来越广阔的发展前景为了更好的认识、掌握柴油机的具体结构及特性，本次设计的内容为6P130ZQ 柴油机设计。6P130ZQ 型柴油机为 6 缸卧式增压四冲程水冷柴油机。6P130ZQ 主要为大客车后置发动机而设计，发动机具有高度小、功率重量比大等特点，是较为理想的客车动力。6P130ZQ 柴油机主要技术指标型式：直列式增压六缸四冲程水冷；缸径行程（）：130140；哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）4气缸套型式：干式；燃烧室型式：直接喷射式 W 型燃烧室；总排量（升）11.15；压缩比：16：1；额定功率（千瓦/转/分）：190/2300；最大扭矩（牛顿、米/转/分/）：880/1500；外特性最低燃油消耗率（克/千瓦时）：217.6；机油消耗率（克/千瓦时）1.36；全负荷外特性烟度3 波许单位；各缸工作顺序：1-4-2-6-3-5；曲轴旋转方向（从飞轮端看）：逆时针；启动方式：电启动；润滑方式：强制循环、飞溅式；净重（不带风扇）（千克）：965；外型尺寸（长宽高）（）3631350860 。本设计的内容是 6P130ZQ 左视图及相关零部件设计，左视图为，零部件设计的主要任务是燃油供给系统内的燃油管路的设计。具体包括：通过阅读学习相关书籍、文献，并进行对柴油机的拆装实践，实现对柴油发动机构造的系统、直观认识，并设计具体燃油管路。第 2 章 发动机整体结构设计在这一章中对你所画的整机图进行结构描述第 3 章柴油机燃油供给系统一 （如此编号不符合学校的要求）柴油特性及柴油及燃油供给系统机理（燃油供给系及燃油）1柴油特性 与汽油相同，柴油同样是石油制品，蒸馏温度为 200350 摄氏度。在一般的柴油使用过程中，分为重柴油与汽车用柴油。其中高速柴油机用的是汽车用柴油，而重柴油在中、低速柴油机上使用广泛。柴油的使用指标一般包括发火性、蒸发性、低温流动性、粘度等，以上评价指标的优良与否，关系到柴油内燃机能否高效，正常地工作。因此，为保证柴油机燃油供给系统的设计能够科学、可靠、合理，必须首先了解一下这些评价特哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）5性。（1）发火性 用来评价柴油的自燃能力，用所含的十六烷值表示。发火性越好，即自然能力越强，则柴油十六烷值越大。在国标要求中，汽车用柴油所含的十六烷值不得低于 45。（2）低温流动性 表征柴油在低温环境下的流动能力，用其冷滤点和凝点表示。（3）蒸发性 用于评价柴油蒸发为气态的能力，常用闪点及馏程表示。馏程指柴油蒸发出某一百分比的温度，国标要求 50%镏出温度不得低于 300。闪点表示柴油气体与空气混合后靠近火焰出现火花的温度。闪点越低，50%镏出温度越低，则柴油蒸发性越好。（4）粘度 与柴油流动性密切相关，粘度与所处温度成负相关变化，即温度越高，粘度越小，流动性越好。反之，流动性越差。除了以上相关指标，柴油中含有的水分，杂质等用于评价柴油的清洁性。2. 燃油供给系统功用及结构（1）燃油供给系统功用 该段内容存在概念错误，认真读一下汽车构造 ，对柴油机燃料供给系理解后再论述。柴油内燃机的工作过程与其油内燃机大致相同（说的什么意思？） ，分为进气，压缩，做功及排气四个过程，将燃油化学能转化为机械能输出。但是，与汽油相比，柴油的流动性及蒸发性都较差，因此，柴油机的燃油混合过程势必会有别于汽油机。汽油机的燃油混合气在气缸外形成，而柴油机则只能在气缸内混合而成。而且，柴油的自燃温度低于汽油，而他燃温度高于汽油，因此柴油采用压燃是点火。柴油机进气形成中吸入的是纯空气，在做工行程中向气缸内喷油高压柴油，混合后在高压下燃烧做功。 （语句极其不通，概念存在错误）因此，柴油机燃油供给系统的主要功用是在气缸外部将柴油过滤后以一定的压力喷入气缸燃烧做功，同时，为保证柴油发动机各气缸工作均匀平缓，喷油须有一定规律及调节功能。（2）柴油机燃油供给系统结构组成柴油机燃油供给系统大致包括燃油箱、输油泵、油水分离器、燃油滤清器、喷油泵、喷油器，调速器等及高、低压油管装置。6P130ZQ 柴油发动机采用直列柱塞式喷油泵，燃油通过输油泵从燃油箱输出，进入燃油滤清器，经过滤后的柴油在喷油泵内加压后，经高压油管进入喷油器，然后按照一定的喷油时刻规律喷入气缸燃烧。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）6第三章 具体零部件设计（去掉）6P130ZQ 左视图零部件草图中，主要是针对燃油相关管路的设计。 （这句话说的是什么意思，让人难以理解）燃油管路在整个发动机工作过程中，起到的作用不容忽视。首要功用是传输燃油，在供给系统各个主要部件之间起连接作用，保证燃油进入燃烧室。 其次，各回油管总成可保证供油、喷油的正常进行。在燃油管路的设计过程中，需保证其结构形状的合理，比如布局合理，不妨碍其他零件的安装，管路尽量平整，形状波动要小，各个拐角要圆滑，内壁等需光滑，材料、形状等的选择还要考虑到具体的油液压力。下面将对燃油供给管路总成进行具体的分析。（认真阅读汽车构造和其他相关书籍，然后再进行论述）燃油供给系统燃油管路包括输油泵进油管总成，输油泵出油管总成，柴油滤清器回油管总成，喷油泵进油管总成，喷油泵回油管总成，各缸高压油管组合件，各喷油器回油管总成 ，及各管及其总成固定装置。其总体结构如下图所示。1-油管固定板 2-输油泵进油管3-输油泵 4-输油泵出油管（柴油滤清器进油管） 5-柴油滤清器 6-喷油泵哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）77-喷油泵进油管 8-喷油泵回油管9-高压油管 10-喷油器11-喷油器回油管 12-柴油滤清器回油管 1. 输油泵进油管总成（油管的设计不仅仅是一些原则，而要有具体的尺寸描述和管径、材料选择的计算，应该补齐）输油泵进油管总成的功用是连接燃油箱与输油泵。由旋转管接头，油管固定夹片，及进油管锥孔管接头组成。参见下图。图 1 输油泵进油管总成1-旋转管接头2-油管固定夹片3-进油管4-锥孔管接头（1）进油管输油泵进油管属于低压油管范畴。目前市面上的低压油管，多为胶管，铜管，钢管等。胶管形状易改变，便于适应多变的复杂空间，灵活性强，质量小，但是其易腐蚀老化，寿命较短。铜管，钢管是传统的车用低压油管，刚度较大，生产较易形成系列化，但是由于其形状不易改变，对空间的适应能力较差，震动、错位后易出现裂缝，从而造成燃油泄漏；另外，铜管，钢管易腐蚀，造成燃油系统管路的堵塞。近年来，尼龙管因其质量小，耐腐蚀，成本较低等优点而渐渐走入人们视线，发展前景较大。本次设计中输油泵进油管采用钢管。材料选为 20 号钢（含碳量为 0.2%） ，属于优质低碳碳素钢，经冷挤压，渗碳淬火后形成的冷轧无缝钢管（YB231-70） ，具有很好的韧性，另外，其焊接性、塑性均较好，从而可在一定程度上适应安装位置的相对变化，具有较高的可靠性。本次设计中，输油泵进油管的尺寸选择是一个重点。油管的大体位置由柴油发动机的具体结构确定。尺寸选择主要是指油管内径的确定。低压油管内径哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）8的选择与发动机功率，油管长度，工作温度，油液特性等有关。由于输油泵进油管与油箱相连，油压较低，而且油管长度为 850mm，小于 1000mm,选取型号10x1。为保证油液流动顺畅，波动小，油管内壁需光滑，内径大小变动误差需小。油管拐角处圆角需适当大些，从而使油液流动平缓。（2）旋转管接头油管接头作为连接油管与油管的桥梁，在整个燃油供给系统中起到至关重要的作用。管接头分为过渡式，卡套式。旋转式等。本次设计中，在输油泵进油管连接输油泵处采用旋转式，可以适应输油泵进油端相对于进油管的位置转动变化，避免进油管路系统的错开破裂损坏，从而维持一定的可靠性。旋转管接头采用双向流通式，其中内管与输油泵连接在一起旋转，而外观则与进油管连接在一起固定。旋转管在安装过程中，应尽量避免撞击，防止损坏；尽量保持管轴之间的同心度，从而保持运转时能有良好的工作特性；旋转接头与油管之间必须用软管连接，严禁刚性连接，以防止运转时由于误差等原因而引起的磨损、损坏（可采用具有良好挠性的金属软管） ；管接头与油管之间的配合适合采用H8/e7。（3）锥孔管接头锥孔管接头用于连接输油泵进油管与燃油箱输出管，属于卡套式管接头范畴。包括接头体，螺母及卡套三个部分。如下图所示。图 2 锥孔管接头1-接头体2-卡套3-螺母接头体与输油泵进油管紧固连接，接头体内侧开有 24的锥形孔；带有尖锐内刃的卡套套在燃油箱出油管上，内刃可使卡套与出油管紧密结合；螺母同样套在出油管上且紧靠在卡套右侧（二者一般连为一体） 。在连接时，旋转螺母使螺母推着卡套左移进入接头体内侧的锥形孔，随着位移的增大，卡套变形与哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）9锥形孔紧密结合，锥面变为球面接触从而实现密封作用，防止漏油。在安装时，油管连接端部须与油管轴线垂直，角度公差不得大于 5，否则连接不良，会出现漏油等不良后果。由于输油泵与燃油箱间距离较长，锥孔管接头用固定板固定在机体组上，实现管路位置的相对固定，保证供油顺畅和稳定。（4）油管固定夹片图 3 油管固定夹片由于输油泵进油管采用钢管，两端位移不能超出一定范围，为保证进油管的位置相对固定，需用多个固定夹片来实现。如上图所示，固定夹片上开有螺栓孔，用螺栓将其与机体组连接，上端用弯成大半个圆弧状的拨片（圆弧的曲率半径为 10.1mm）紧咬住油管，从而限制油管的多个自由度位移，实现油管的位置相对固定。本次设计中，使用两个固定夹片，每个固定夹片厚度为 2mm。具体安装位置如图 1 所示。2. 输油泵出油管总成输油泵出油管（即柴油滤清器进油管）总成是用于连接柴油滤清器与输油泵的元件部分，由出油管与旋转管接头组成。具体如下图所示。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）10图 4 输油泵出油管总成1-旋转管接头2-出油管输油泵出油管（柴油滤清器）总成与进油管总成相似，其中油管都属于低压油管范畴，规格与进油管相同，旋转管接头同样如此，在此不再赘述。出油管同样需要用油管支架固定在机体组上，以保证油管的位置相对固定，确保正常输油。3. 喷油泵进油管总成喷油泵进油管（即柴油滤清器出油管）总成的功用是将经过燃油滤清器过滤后的柴油输入喷油泵，并防止漏油。由喷油泵进油管与旋转管接头组成。具体如下图所示。图 5 喷油泵进油管总成1-旋转管接头2-喷油泵进油管喷油泵进油管总成属于低压油管范畴，进油管与旋转管接头与上述相同。进油管需用固定支架固定在机体组上，作用同上。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）114. 喷油泵回油管正常情况下，输油泵的输油量为喷油泵标定工况下喷油量的的 23 倍，因此，喷油泵内多余的燃油需经喷油泵回油管返回柴油滤清器，最终回到油箱。喷油泵回油管位于柴油滤清器与喷油泵之间。具体结构如下图所示。图 喷油泵回油管1、3-旋转管接头 2-回油管由上述可知，输油泵出油管、喷油泵进、回油管的管径、材料等都相同，都属于低压油管范畴。因此，对于上述三者的固定可采用同样的技术条件。为此，三者在发动机上的固定可共用一个油管固定支架。本次设计即是如此。油管固定支架如下图所示。油管固定支架总成1-固定支架焊合件（固定板） 5-固定夹片螺栓2-垫圈 6-输油泵出油管 3-螺栓 7-喷油泵进油管哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）124-固定夹片 8-喷油泵回油管各零件材料及规格如下：垫圈：用 65Mn 钢板制成。65Mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比 65 号钢高，多用于制成高耐磨性零件，如磨床主轴、弹簧卡头、精密机床丝杆、切刀、螺旋辊子轴承上的套环、铁道钢轨等。螺栓：上述四个螺栓材料都为 35 号钢(优质碳素结构钢 GB699-65)，规格为六角头螺栓（GB5782-86）表面需经氧化及镀锌钝化处理，以提高其抗腐蚀性能。螺栓常用型号如下图所示。本次设计中螺栓均采用 M8-25。固定夹片：固定夹片弯曲成三个曲率半径为 5.05mm 的圆弧，以靠紧需固定的低压油管，中间开有两个孔，用螺栓固定在固定支架上。材料为普通低炭结构钢（A3 GB912-82） ，厚度为 2mm。5. 高压油管组合件如果说喷油泵是整个供燃油给系统的心脏，那么高压油管总成必定会是整个系统的动脉血管。燃油的喷射路径是燃油在喷油泵（图中 5 所示）内加压后，经高压油管分配给各缸喷油器（图中 1 所示） ，再由喷油器按照一定喷油规律喷入燃烧室。如下图所示，高压油管（图中 11 所示）作为燃油供给系统的重要组成部件之一，不仅在喷油器与喷油泵之间起到连接输油作用，而且其内部的高压对油液有很强的扰动作用，对喷油器的喷油过程有很显著的影响。如果高压油管的尺寸选取不得当，将严重影响喷油器喷油的正常进行，甚至会发生高压漏油而引起功率下降，燃烧不充分，排气冒黑烟等不良后果，严重的会引起火灾。因此，高压油管的分析与设计将作为这次设计的重点。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）13图 6 燃油供给系统部分组件各缸高压油管组合件包括高压油管紧固螺母，高压油管，高压油管衬垫。以第一缸高压油管组合件为例，如下图所示。1-高压油管紧固螺母2-高压油管3-高压油管衬垫4-高压油管紧固螺母图 7 第一缸高压油管组合件5.1 高压油管整体设计布置高压油管组合件位于喷油泵与喷油器之间，承载着输送高压燃油的作用。其具体布置对于其输送效能有很大影响。其中最重要的一点是，必须保证各缸高压油管长度相等。因为，对于发动机而言，要想保证其运转平稳，各缸燃烧哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）14规律必须一致，那么各缸供油量，喷油压力就必须相等。由于高压油管属于管连接件，其位置走向必然要适应柴油发动机的具体结构。但为了保证供油的正常进行，要尽量保持高压油管的平直度，减少走向的变化。511 高压油管长度的确定前述已及，由于必须保证各缸供油、喷油规律一致，则各缸高压油管长度必须相等。然而由于喷油泵各缸输出端与各缸喷油器进油端距离并不相等，所以，各缸高压油管的长度需由最长的一组确定。各缸高压油管长度的选取由各缸喷油规律决定。发动机需具备一定的喷油压力，喷油量，及喷油时刻。由于喷油时间、喷油间隔都很短，再加上高压油管的形状具有一定的可变性，高压油管长度过长燃油具有一定的可压缩性，则高压油管内周期性的燃油流动势必会引起脉动，产生压力波，即喷油器的喷油是以压力波的形式进行的。如果高压油管的长度过长，不仅会使得燃油压力波的行程增大，而且会增大管内燃油流动阻力，使压力波发生变化，进而引起喷油规律的改变。512 高压油管管径的确定上述已及，高压油管内的燃油是以压力波的形式流动的，则高压油管的管径同样会影响供油规律。现如今，高压油管的型号、规格都已形成系列化，在设计时，其管径的选取可参照如下方法。（1）针对不同的供油压力，高压油管的管径应有所不同。而高压油管内的燃油压力由喷油泵决定，对于柱塞式喷油泵而言，柱塞直径影响着出油压力和流量。则高压油管的管径选取与柱塞直径油管。二者之间存在着如下表所示的对应关系。表 1 高压油管尺寸与柱塞直径的对应关系根据上表，柱塞直径在 59mm 之间，选取高压油管 6x2.0，内径、外径与壁厚三者之间的关系式为：h=(D-d)/2哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）15式中，h-高压油管壁厚；D-高压油管外径；d-高压油管内径。代入 D=6mm，h=2.0mm，计算得高压油管内径 d=2mm。（2）对于不同缸径的发动机，在其余条件相同的情况下，其功率不一样。不同的功率所需的喷油规律亦有所不同，即高压油管的规格不同。二者之间存在以下统计关系：6P130ZQ 型柴油机的缸径为 130mm，根据上表，可大致选取高压油管内径为 12mm，再根据具体要求选取其尺寸。（3）关于高压油管内径的具体分析。高压油管内油液沿程压力损失有以下公式：P=x（lv 2）/d 2式中，-液流沿程阻力系数，与雷诺数 Re 及管壁粗糙度有关，一般取 =0.3164Re -0.25；l-高压油管长度；-燃油密度；v-燃油流速；d-高压油管内径。由公式可得到，为保证供油压力，高压油管的内径 d 应该尽量小一些。但是在喷油量一定的条件下，高压油管门内燃油流量一定，则管内径与燃油流速及流量存在以下关系：d=4.61 (Q/v)1/2式中，d-油管内径；Q-燃油流量；v-燃油流速。由上述公式可知，内径 d 减小，燃油流速 v 会增大。为保证喷油的正常进行，燃油流速不能超出允许值。对于高速柴油机，流哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）16速不能超过 25m/s，对于低速柴油机，应小于 15m/s。由于对流速有一定限制，高压油管的内径可通过下式计算：d=2.76（Qn/v） 1/2 ,式中，d-高压油管内径；Q-喷油量(即燃油流量)；v-高压油管内燃油平均流速；n-发动机转速；-喷油延续角。确定好高压油管的内径后，需确定高压油管的壁厚。壁厚的计算及确定需根据管内压力，管用材料的需用应力等方面分析。钢管分厚壁管和薄壁管， K=D/d 1.2 的管子称为薄壁管；K=D/d1.2 的管子称为厚壁管。厚壁管与薄壁管计算承内压力的公式不同。对于厚壁管，承压内力计算公式为： P =2 S /d ，式中： -材料的许用应力；-焊缝系数，对于无缝管，=1；S-管子壁厚；d-管子内径。 厚壁管允许最大承内压力计算公式为： P = （K2-1）/ （K0.5 K2） 式中：K=D/d。常用管材的成分及性能详见下表 1、表 2。表 1哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）17表 2前面已经介绍了低压油管所采用的材料为 20 号钢，此次设计中高压油管同样采用 20 号钢冷拔制成的无缝钢管。由上表查的其许用应力为 40kg/mm2。可通过计算校核高压油管的承压应力来检验此次设计是否满足要求。由第一种方法，确定高压油管规格为 6x2.0。内径为 2mm，则K=D/d=3将 K=3， =40kg/mm 2代入公式 P = （K2-1）/ （K0.5 K2）计算得，此高压油管的可承载的最大油压为 20MPa。6P130Q 柴油机采用直喷式燃烧室，与之相对应，采用的喷油器为孔式，喷油压力 1720Pa，则高压油管的承压能力可以满足喷油需求。513 高压油管布置时注意事项高压油管的具体布置需要适应发动机的整体结构，在布置时，需要注意以下事项：（1） 各缸高压油管长度必须一致;（2） 转折处弯曲半径不得小于油管外径的 6 倍。同时，弯曲半径的选取要符合目前国内外的高压油管质量生产水平，本次选用外径尺寸为 6mm 的高压油管，推荐弯曲半径为 40mm，弯曲半径间的高压油管直管长度不小于 35mm。（3） 高压油管的布置需要相对大的空间，以避免与发动机其它结构部件接触而产生摩擦。同时各缸高压油管之间也应保持足够大的间隙。根据业内比较成功的经验，各缸高压油管之间的名义间隙需大于 3mm，与其它发动机上的刚性零件之间的间隙应大于 6mm。（4） 超过一定长度的高压油管（600mm） ，应在适当的位置进行加紧，以免高压油管损坏。本次设计中，对于各缸高压油管，均通过高压油管固定支架对其进行固定。其中主要部件为固定夹片，如下图所示。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）18图 8 高压油管固定夹片固定夹片底部开有直径为 12mm 的孔，螺栓穿过将固定夹片固定在机体组上；上部加工成直径为 6.1mm 的半圆形夹片，用以夹紧高压油管，从而实现对高压油管的固定。52 高压油管紧固螺母的选取及安装521 紧固螺母的选取高压油管与喷油泵出油端及喷油器进油端需用紧固螺母进行连接。螺母是具有内螺纹并与螺栓配合使用的紧固件,具有内螺纹并与螺杆配合使用用以传递运动或动力的机械零件。本次设计中，紧固螺母采用普通外角螺母。特点是紧固力量比较大，缺点是在安装时要有足够的操作空间来，安装时可以使用活扳手或者开口扳手，或者眼镜扳手以上扳手都需要很大的操作空间。选用的外角螺母用 45 号钢冷轧而成的冷拉六角钢（GB907-820）制成。六角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。广泛地用于各种建筑结构和工程结构，如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。如下图所示。图 8 高压油管紧固螺母哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）19高压油管紧固螺母紧套在衬垫上。衬垫末端一般为焊接或挤压的 60的圆锥面接头或球形接头，通过盖形螺母紧套在喷油泵输出端与喷油器进油端，从而实现高压油管与喷油泵和喷油器的连接。紧固螺母套件的具体结构及常用规格如下图所示。图 9 高压油管紧固螺母套件根据高压油管衬垫外径为 10mm，即 d4=10mm。通用螺母规格，选取六角螺母对边距离为 19mm。522 高压油管紧固螺母内螺纹按螺旋线方向，螺纹可分为左旋螺纹和右旋螺纹，一般用右旋螺纹；按螺旋线的数量分为单线螺纹、双线螺纹及多线螺纹；联接用的多为单线，用于传动时要求进升快或效率高，采用双线或多线，但一般不超过四线；按牙的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹等，按使用场合和功能不同，可分为紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹、专用螺纹等。高压油管接头圆柱螺纹中，三角形螺纹自锁性能好。它分粗牙和细牙两种一般联接多用粗牙螺纹。细牙的螺距小、升角小、自锁性能更好，常用于细小零件薄壁管中，有振动或变载荷的联接，以及微调装置等。管螺纹用于管件紧密联接。 矩形螺纹效率高但因不易磨损，且内外螺纹旋合定心较难，故常为梯形螺纹所代替。锯齿形螺纹牙的工作边接近矩形直边，多用于承受单向轴向力。圆锥螺纹的牙型为三角形主要靠牙的变形来保证螺纹副的紧密性，多用于管件。本次设计中，紧固螺母螺纹采用三角形粗牙螺纹。523 高压油管紧固螺母的校正及安装（不属于设计内容，去掉）由于高压油管端部的锥体长时间承受拉伸应力，再加上喷油时高压油管随针阀的开闭而发生高频振动，因此接头处容易断裂。正确的检查、整形、教正和安装可延长高压油管的使用寿命。（1）检查。检查高压油管两端小锥体形状是否完好，锥体与油管相交处的抬肩是否平整。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）20（2）整形。将高压油管的两个端头整形，使其和相接的喷油器和喷油泵的接管螺栓吻合。（3）安装教正。先拧紧喷油泵一端的油管紧固螺母，这时喷油器一端的锥体应与接管螺栓上的锥穴对正吻合。若对正吻合表明油管形状正确，否则应对油管重新整形直至对正吻合为止，然后拧紧紧固螺母。（4）固定卡的安装。安装油管时，应先把固定卡装好，并紧固在适当的位置上，然后在进行上述两端交替松紧，检查高压油管管端的小锥体与锥穴的吻合状况。若管子两端装好后再上固定卡，会给高压管增加应力，使应力集中到两端的锥体抬肩处，易造成开裂。5.2.4 高压油管衬垫前述已及，高压油管在喷油泵出油端及喷油器进油端需用高压油管紧固螺母连接，而若高压油管与紧固螺母直接接触，由于燃油以压力波形式传播，会引起脉动，则势必会使高压油管与紧固螺母间产生摩擦，则会使高压油管因磨损而寿命降低，产生漏油等不良后果。为此，高压油管与紧固螺母间必须加装中间结构连接。一般连接形式有三种：（1）套圈 将套圈套在高压油管上，至于紧固螺母内侧。但由于套装在一起，在供油压力过大的情况下，会因为脉动或共振而产生滑动甚至脱落，连接、密封不牢靠。（2）高压油管衬垫衬垫一般挤压或焊接在高压油管一端，本次设计中采用镦制形式。连接、密封效果可靠。衬垫所用的材料与高、低压油管相同，为 20 号钢制成的冷拔无缝钢管（YB231-70） ，为保证足够强度，壁厚与高压油管相同，都为 2mm，外径选为 10mm。即衬垫规格选为 10x2mm。具体如下图所示。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）21图 10 高压油管衬垫53 高压油管组合件的加工技术要求（1）由于在高压油管的两端位置相对较固定，在端部高压油管承受的内应力较大，为减小应力，降低硬度，延长高压油管使用寿命，高压油管末端镦成形后，在两端 15mm 内应进行正火处理。正火，又称常化，是将工件加热至 Ac3 或 Acm 以上 4060，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，降低材料的硬度。高压油管采用 20 号钢，含碳量为 0.2%，属于低碳钢范畴。正火用于低碳钢后，硬度略高于退火，韧性也较好。（2）前述已及，为保证高压油管内燃油流动顺畅，压力波动小，高压油管内径大小变动率要尽量小。为此，高压油管两端镦成形后，钻 20.1 的小孔后，应用直径为 1.7mm 的钻头检验孔直径，钻头应能插入 30mm 深。（3）在两端锥体及转角处不应有裂缝和其它缺陷。（4）油管需用紫油在定压下 0.98MPa 进行流量试验，以检查其流动阻力，各油管之间的流体阻力差别不应该大于 20%。（5）油管内部仔细清洗，以减小高压油管内部粗糙度，降低流动阻力。（6）为检验高压油管组合件的工作可靠性，须经 34.3MPa 压力试验，历时1 分钟不变。（7）镀锌钝化在油管外部电镀锌后，采用铬酸盐溶液来钝化处理，使锌层表面上形成一层铬酸盐转化膜层。这层膜正式的名称叫做“铬酸盐转化膜” ，或“镀锌层钝化膜” 。这种成膜工艺叫“镀锌钝化” 。 当钝化膜受到损伤时，在有一定湿度的空气中，六价铬化合物溶于水生成铬酸，它能继续与锌层起氧化还原反应，再次形成钝化膜。这种反应叫做锌钝化膜的自我修复功能。此功能使得高压油管即使有些擦伤，也不会太影响其抗腐蚀性能。54 延长高压油管使用寿命的措施（不属于设计内容，去掉）（1）正确安装 采取合理的安装步聚。先用手将两端的紧固螺母拧上几圈（暂时不要拧紧），然后拧紧喷油器压板螺栓；确定喷油器的安装位置；用木锤轻轻敲击高压油管；最后用扭力扳手分几次交替地拧紧两端的紧固螺母，扭矩为 40-60Nm。如果喷油器总成安装不正，其接头凹穴与喇叭头两者的中心线倾斜量过大，则拧紧螺母后将会产生很大的外应力，从而导致油管接头损坏。（2）减小共振 高压油管跨度大，柴油机工作时喷油器针阀的开闭会使高压油管产生强烈的高频振动，这也是造成高压油管损坏的重要原因之一。为此，可用卡子将高压油管的中部固定在相邻的螺栓等固定物上，以减少共振。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）22（3）合理调整 使喷油器的喷射压力符合使用说明书的规定，防止喷油压力过高而造成油管破裂。在调校供油提前角时，不要强拉硬推高压油管。（4）应急处理 如果高压油管接头出现渗漏，一时又找不到配件，可用软性金属片（铜片、铝片）或塑料片剪成小圆环形，垫在接头凹穴内，再压上喇叭头，也可用保险丝、棉线顺着拧紧方向在台肩处缠绕几圈，再将接头螺母拧紧；必要时，可在螺母座口涂以肥皂或垫上嚼成糊状的泡泡糖、麦芽糖等。自增强技术已成为超高压容器设计的一种重要的方法。 作为一种压力处理技术，自增强也可用于一般压力容器的制造。其目的是，由于弹性承载能力的提高，可以减薄器壁厚度，节约材料；或用强度较低的材料替代使用，降低产品生产成本。55 其余各缸高压油管（组合件）示意图图 11 第二缸高压油管组合件哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）23图 12 第三缸高压油管组合件图 13 第四缸高压油管图 14 第五缸高压油管图 15 第六缸高压油管组合件（注：各缸高压油管组合件的材料，内外径尺寸，总长及加工工艺与第一缸高哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）24压油管组合件相同。 ）56 延伸阅读（什么意思？）-高压油管的高压强化高压强化是一种生产工艺，具体是通过对零部件内壁施加一个超过屈服强度的压力，使得内壁层发生塑性变形，而外壁层还在弹性范围内，在释放掉压力后，制造一个内应力层在零部件内，从而提高零部件的耐压能力。高压强化被最经常被运用于压力内成型（例如管道）和交叉钻孔压力内成型（例如高压油轨）。超高压自增强是一种特殊的物理工艺，通过对承压部件的内壁施以适当的压力，使得内壁产生塑性变形。 通常，增加容器壁厚在一定程度上可以提高容器的承载能力。但对于高压、超高压容器，随着工作压力的提高，无限增加壁厚，会使得容器壁上的应力分布更加不均匀。而且，当容器内的工作压力大于 0.58s 时，增加壁厚并不能避免内壁的屈服。另外，壁厚的增加无疑增加了材料的消耗和加工的困难。所以，提高高压及超高压容器弹性承载能力和立即有效的方法就是使器壁产生预应力。 自增强就是在圆筒内壁施加很高的压力，使内壁屈服，产生径向扩大的残余变形，然后卸除压力。此时，由于外层材料的弹性收缩，使已经塑性变形的内层材料在弹性恢复后产生压缩应力，获得残余压应力的方法。 自增强工艺过程一般是以外壁应变为控制变量，对应用于每一周向应变，即可预示圆筒塑性变形的程度，确定对应的弹塑性界面半径。 自增强容器的最大优点是施加工作内压后，应力最大的内壁的应力降低，应力分布变得均匀，全部应力维持在弹性范围内，弹性操作范围扩大，弹性承载能力提高。 自增强容器的另一个突出优点是，内壁存在压缩残余应力，操作时将使内壁平均应力降低，疲劳强度显著提高。6. 喷油器回油管总成喷油器（如下图所示）中，针阀与针阀体是一对精密偶件，但二者之间仍存在着细微的配合间隙，因此，在喷油器工作期间，会有少量柴油从哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）25针阀与针阀体配合表面之间的间隙中漏出，并沿顶杆周围的缝隙上升而进入喷油器内腔，一旦燃油在喷油器内腔内积聚到一定程度后，会通过顶杆压迫针阀，导致针阀升起困难，无规律喷油甚至会卡死针阀。为此，需在喷油器内腔顶端设置回油管道，让泄漏的燃油流回燃油滤清器。高压油管回油管总成如下图所示。图 喷油器回油管总成1-喷油器回油管（中）2-回油管双孔接头3-回油管4-回油管单孔接头回油管与管接头的材料采用的是 35 号钢冷拔制成的无缝钢管（ YB231-70）。为保证回油具有一定的速度和效率，外径选取为 5mm，由于回油管内燃油压力与高压油管相比而言下降很多，选取与低压油管相同的壁厚，取为1mm。故其尺寸规格为 5x1，内径为 3mm。管接头尺寸规格为 17x5mm。回油管共分为 5 段。中间一段单独设计与加工，其余四段一样关于中间段左右对称（如上图所示）。各段回油管间用双孔管接头连接，回油管与柴油滤哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）26清器进油端及喷油器间用单孔回油管连接。为保证连接稳固，管接头选取为17x5mm。管接头与回油管间采用焊接形式，故各段回油管不可拆卸。回油管总成焊缝应平整、光滑；回油管及管接头需经过镀锌钝化处理，以提高其抗腐蚀性能。7. 柴油滤清器回油管总成前述已及，喷油泵、喷油器都装有回油管，而回油管内的燃油都流回柴油滤清器，而柴油滤清器内流回的柴油需经柴油滤清器回油管流回油箱。图 柴油滤清器回油管总成1-旋转管接头 3-油管固定夹片2-柴油滤清器回油管 4-锥孔管接头柴油滤清器回油管属低压油管范畴。其各零件与输油泵进油管相同，在安装上与输油泵进油管用油管固定夹片并列固定在机体组上。油管固定夹片如下图所示。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）27图 油管固定夹片展开图固定夹片具体结构参照输油泵进油管固定夹片。哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）28结论经过 3 个月的设计实践，完成了对 6P130ZQ 型柴油机侧视图的零部件设计。本次设计中，主要的设计对象是柴油机燃油供给系统的柴油管路部分。在设计中，将燃油管路分为两大部分：高压油管与低压油管。其中高压油管包括：输油泵进、出油管，柴油滤清器进、回油管，喷油泵进、回油管已及喷油器回油管（是吗？）。高压油管指的是连接喷油泵与喷油器的管路部分。本文按照柴油发动机工作过程中，整个燃油的流动路径对上述管路逐一论述。 其中，在低压油管中，除了喷油器回油管，其余油管的承压要求及输油效率等要求相差不多，因此选取了相同的管径，而管路总成里面的管接头、油管固定夹片等的设计亦是根据具体的管路布置进行的。在设计时，在保证输油正常进行的情况下，尽量让各低压油管组合件选用相同规格，以便整体的管路布置尽量简化。如输油泵进油管、柴油滤清器回油管的各个构件都相同，在布置时用相同固定夹片并列固定在机体组上，使得布置，拆装方便。同样，输油泵出油管，喷油泵进、回油管在机体组上的固定用了同一个固定支架，使得布置简便，占用空间小，在一定程度上可保证输油的正常进行。 高压油管的设计是这次设计的重点。高压油管承载着高压输油的任务，其构造、尺寸的合理与否，关乎整个柴油发动机的运转效能。在设计时，从供油量，喷油压力，各缸喷油器及喷油泵输出端的相对位置角度选取高压油管规格，再通过计算其承压应力校核高压油管是否满足发动机的供油要求。经计算，结果满足要求。通过本次设计，从更宽、更全面的角度上了解、学习了柴油机的构造。体会了柴油机燃油供给系统燃油管路的设计过程，对整个机械设计的过程、原则、方法有了更加深刻、系统的认识。但是，此次设计只是参照相关书籍、手册进行的，并未进行具体的性能测试，是一次理论上的设计实践。在本次设计中，切身体会到自身在机械设计认识上的局限性，在很多方面让老师不太满意。希望在今后的工作、学习生活中，能通过自身努力，系统学习相关性能测试软件，并结合具体的实体试验深化对机械设计构造的认识，提升自身的机械专业素养。附：各油管总成参数（这部分内容在文中体现即可，没有必要在总结中列出）1.输油泵进油管总成：哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）29进油管：优质低碳碳素钢（钢号 20,），冷轧无缝钢管（YB231-70），外径 10mm，壁厚 1mm，内径 8mm。旋转管接头：优质碳素结构钢（钢号