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水井钻机发动机系统简介

水井钻机发动机系统包括:发动机主体、进气系统、排气系统、冷却系统、支撑系统等;由于发动机自带有详细的说明书及维修保养手册。在此简单介绍一下水井钻机动力部分的特点。

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(1)发动机

水井钻机一般采用工程机械专用柴油机,多数柴油机还采用了废气涡轮增压技术,以适应施工中的恶劣工况,在高负荷低转速下可较大幅度地提高输出转矩。通常在传动系统中装设液力变矩器,它与发动机共同工作,使发动机的负菏比较平稳。在环境问题日益严峻的情况下,各国渐提高工程机械的排放标准。欧盟非道路Ⅲ阶段排放标准2006-2013年间分阶段实施,Ⅳ阶段标准自2014年开始强制实施。香港地区规定自2015年12月1日起,所有现存和新售的非道路移动机械必须满足欧ⅢA排放标准。我国非道路移动机械排放标准虽然还处于国Ⅱ标准(相当于欧Ⅱ标准),

但北京市地方标准已于2013年7月1日起实施“京Ⅲ”阶段(相当于欧ⅢA阶段),而国家标准规定2016年4月起所有生产、进口和销售的非道路移动机械应搭载符合国Ⅲ(相当于欧Ⅲ)标准的柴油机;国Ⅳ标准预计2020年下半年到2021年上半年实施。

(2)燃油系统

燃油系统是发动机性能能否实现的关键一环,发动机燃油系统应该供给适当的燃油燃料,燃油应当清洁,不包含石蜡固体,不含水或其他腐蚀性液体,不含大量的空气。发动机燃油系统主要包括:燃油箱、油管、油水分离器和燃油精滤器。

①燃油箱

水井钻机燃油箱容量一般可供一个台班以上的操作,油箱经过电泳处理后涂耐油防锈漆,侧面设计有清洗口,每隔一段时间后应将油箱清洗干净,油箱底设计有放油螺栓,可放掉沉积的水和累积的污垢;进、回油口距离油箱底面必须在25mm以上,两油口距离要在305mm以上;加油口装有滤网,能将粗的渣滓过滤掉。

②油管

发动机燃油油路的进、回油管采用自扣的耐油耐压胶管,由于道依茨发动机采用单体泵,进、回油量大,因此进油管管径要大于12mm,回油管管径要大于10mm,当油管长度大于3m时,管径需要更大。康明斯发动机为直列泵或转子泵,进、回油量比道依茨的小,也可采用管径与道依茨相同的自扣胶管,能承受一定的真空且不会权坏和吸扁。

③油水分离器和燃油滤清器

因发动机燃油中不同程度地含有水分和杂质,为了防止水分和杂质进入发动机燃油系统,引起发动机喷油泵与输油器早期磨损,油水分离器和燃油精滤器时,会遇到一定的阻力,则要求油水分离器和燃油精滤器应满足柴油机油路压力的限值。当油路系统阻力超过发动机限值时,发动机会出现功率不足的问题,因此,必须每天都要放掉油水分离器中的水,按期更换燃油滤芯。

(3)进气系统

进气系统的作用是为发动机提供清洁、干燥、温度适宜的空气进行燃烧以最大限度地降低发动机磨损并保持发动机性能,在用户能接受的合理保养间隔内有效地过滤灰尘并保持进气阻力在规定的限值内。

灰尘是内燃发动机部件磨损的根本原因,而大多数灰尘是经过进气系统进入发动机的;水会损坏、阻塞空气滤清器滤芯,并且可以使发动机和进气系统发生腐蚀。

如果通过进气系统进入发动机的空气密度下降,这将产生排烟增加、功率下降、向冷却系统散热量增加、发动机温度升高等一系列问题。

对柴油机来说,理想的进气温度是16——33℃。

进气温度过低会导致柴油无法被压燃,点火滞后,燃烧不正常,又可引起冒黑烟、爆震、运转不稳(特别是怠速时)和柴油稀释机油等问题。进气温度每降低33℃,燃烧温度降低89℃。

当进气温度超过38℃后。每升高11℃发动机功率下降2%,进气温度超过40℃后,每升高11℃发动机向冷却水的散热量增加约3%。

发动机进气系统简单有效,所有空滤器都是两级干式滤清器,滤清效率都达到99.9%,在第一级中,滤清器将大的灰尘离心分离掉,收集在一个橡胶灰尘容纳器中,每隔一定时间用户应将其从系统中排掉。在第二级中,空滤器有一个纸质滤芯,从进气中过滤掉其余的灰尘。滤清器具有足够的容灰度以提供合理的滤芯更换周期,滤芯因灰尘而堵塞时,进气阻力会增加,进入发动机的空气量将减小,影响发动机功率的发挥,因此空滤器滤芯应按发动机要求定期清理或更换。

(4)排气系统

排气系统应保证发动机最佳性能的同时将废气安全地运离发动机并安静地排入大气中。

水井钻机排气系统必须消减发动机产生的排气噪声以满足法规和用户对噪声的要求,由于发动机排出的废气对人体有害,必须将他们排到远离驾驶室进气的地方,必须使排气远离发动机进气口和冷却系统以降低发动机工作温度并保证其性能。

排气系统的设计必须能承受系统的热胀冷缩,必须允许发动机的振动和移动、因此使用柔性波纹管,消声器利用支架固定在发动机上,管路很短、减小了排气系统压力器的内应力,排气阻力小,使排气系统的可靠性大大提高。

排气系统的常见故障有:排气阻力大,原因是消声器自身阻力大,管径小、弯头多,使发动机功率下降,油耗增加;缺少柔性段或柔性不足,使波纹管易损坏;过定位支撑;排气噪声大。

(5)散热系统

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发动机散热系统的正确设计和安装,对于获得满意的发动机寿命和性能是极其重要的。

水井钻机散热系统是由水散热器、液压油散热器、空调冷凝器、中冷器(对中冷增压发动机)组合而成。

根据发动机的发热功率、进气量、增压器的出口温度和对进气温度的要求以及液压系统的发热功率,综合选取散热器的功率,并报据发动机舱的空间尺寸确定散热器的尺寸。

散热器的冷却方式有“吸风式”和“吹风式”两种,“吸风式”气流由外界流向发动机,“吹风式”则相反。“吸风式”风阻小、没有热回流、冷却效率高,在风扇的布置和安装方式满足散热要求的前提下,大部分水井钻机选择“吸风式”。

(6)支撑系统

悬置支撑系统的作用是对发动机整机进行固定支撑,设计时要注意:

①固定要牢固可靠;

②由于发动机运行过程中产生一定频率的振动,因此要保证良好的减振性能。

水井钻机设有发动机舱,发动机主机、配套件以及连接在发动机飞轮壳上的液压泵都安装在发动机舱内。因此要考虑所有部件的尺寸,将它们安置在适中的位置,并留有足够的安装维修空间。由于要保证减振的要求,因此根据发动机的整机重量、重心位置和各支点的承载力为每个支点选择相应参数的减振软垫,并由发动机厂家提供。当减振垫破损或支撑板与机架干涉时,主机振动加大或产生共振,异致操作人员不适或损坏主机,因此要及时排除。


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