上海柴油機股份有限公司的主產(chǎn)品“東風(fēng)”牌135系列高速柴油機,歷經(jīng)三十多年的系列化發(fā)展,其間吸收了奧地利AVL公司有關(guān)技術(shù)并進行不斷改進,在功率、性能和可靠性方面有了較大提高。目前已有直立4缸、6缸和V型12缸的機型300余種,其中專門為工程機械配套設(shè)計的近200種,主要為4缸和6缸機型。進氣方式有增壓和自然吸氣兩種,功率范圍為58.8~176.5kW(1500~2200r/min)。
1 135系列柴油機在工程機械領(lǐng)域的應(yīng)用與改進
1.1 應(yīng)用
135柴油機是伴隨著我國工程機械行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。1964年,6135柴油機開始為國產(chǎn)T120推土機配試并通過整機鑒定;年又在國產(chǎn)第一臺ZL40裝載機配試成功。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,特別是1985年以后,“東風(fēng)”135系列柴油機在工程機械領(lǐng)域的配套應(yīng)用越來越廣。目前主要配套應(yīng)用有:裝載機ZL40、50、60;壓路機10~18t;推土機120~200HP(約90~150kW);汽車起重機QY12、16、20、25,其他還有平地機、軌道車和通井機等。
據(jù)統(tǒng)計,90年代以來,國內(nèi)各類工程機械采用缸徑在φ110~160mm的柴油機中,“東風(fēng)”135系列柴油機市場占有率始終保持在60%以上水平,最高曾達73%。該系列柴油機質(zhì)量穩(wěn)定,能保持8000h以上的使用壽命(第一次大修期)。
1.2 改進和提高
“東風(fēng)”135系列柴油機雖多次獲得國家銀質(zhì)獎和節(jié)能產(chǎn)品稱號,但從總體來說,其噪聲,排放及防三漏等指標(biāo)與國內(nèi)外先進水平相比有一定的差距。由于受到原設(shè)計總體結(jié)構(gòu)的限制(如采用隧道式機體、滾動軸承組合式曲軸、前端齒輪室布置方式等),對發(fā)動機控制噪聲十分不利。此外,燃油系統(tǒng)也有待改進,以改善排放、燃油耗量、排氣煙度和起動性能等。
近幾年來,開展降噪攻關(guān)試驗研究,并聯(lián)合高等院校和研究所在降低結(jié)構(gòu)輻射噪聲和改善缸內(nèi)工作過程以減少燃燒激勵噪聲兩個方面下功夫,1998年取得突破性進展。135系列柴油機降噪綜合技術(shù)措施從試驗室轉(zhuǎn)到生產(chǎn)線上進行驗證以及投入小批量生產(chǎn),經(jīng)過國家內(nèi)燃機質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對6135K—9a(配ZL50裝載機等)的測試,柴油機噪聲為116dB,小于117dB(A)國際限值。此外,由于在燃燒系統(tǒng)中采用了先進的縮口擠流燃燒室活塞,多噴孔噴油器和高質(zhì)量高壓油管,使煙度排放也有明顯的改善,取得了降噪和改善排放的雙重效果。
[$page] 2 新一帶G6135柴油機研制開發(fā)和投產(chǎn)
新一代G6135型柴油機是上柴公司于1998年正式推出的、專為工程機械開發(fā)的升級換代發(fā)動機。該機集40多年柴油機設(shè)計的制造經(jīng)驗,借鑒了Ricardo、AVL公司對135系列柴油機改進意見,吸取Caterpillar3306發(fā)動機的先進技術(shù),在充分研究當(dāng)代工程機械動力發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,運用CAD、PDM現(xiàn)代方法開發(fā)設(shè)計了可以與原6125系列互換安裝的新一代柴油機,F(xiàn)有自然吸氣、增壓兩種機型、在技術(shù)上既注重繼承性、又有很大的創(chuàng)新和發(fā)展。 G6135柴油機性能優(yōu)越、噪聲、排放、燃油消耗率低,可靠性高,配套適應(yīng)性強;安裝聯(lián)接尺寸基本保持不變;外圍配附件和相當(dāng)數(shù)量的零件有較大的通用性,給生產(chǎn)組織和用戶使用帶來了方便。G6135柴油機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上體現(xiàn)了堅固、可靠、耐用。
2.2 G6135主要零部件及工作特點
2.2.1 機體
G6135柴油機由于采用整體式曲軸取代原135的組合式曲軸,機體作了較大的改進設(shè)計,其基本結(jié)構(gòu)型式為龍門式,結(jié)構(gòu)設(shè)計側(cè)重于提高剛度,減輕重量和減少振動和噪聲。結(jié)構(gòu)設(shè)計上符合現(xiàn)代發(fā)動機機體的“剛性設(shè)計思想”,由此來降低整機噪聲和提高發(fā)動機的工作可靠性。同時對機體的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)作了較徹底的改進,減少了外接管路和零部件數(shù)量,使整機的外型更緊湊、合理。
2.2.2 曲軸
整體式曲軸采用材料牌號為QT850-3合金球墨鑄鐵。使零部件數(shù)量大大減少,重量減輕。G6135曲軸設(shè)計、研制符合現(xiàn)代發(fā)動機零部件“剛性設(shè)計思想”增加剛度,提高疲勞強度。
2.2.3 凸輪軸
G6135柴油機采用冷激合金鑄鐵凸輪軸取代原135的球鐵等溫淬火凸輪軸,除了在材料和熱處理方面改進外,設(shè)計結(jié)構(gòu)上也作了較大的改進,凸輪軸的相關(guān)零部件數(shù)量減少,凸輪軸總長縮短,重量減輕。該凸輪軸的設(shè)計思想是:在滿足設(shè)計指標(biāo)的前提下最大限度降低成本,并提高工作的可靠性。
2.2.4 潤滑系統(tǒng)
G6135柴油機潤滑系統(tǒng)在原135基礎(chǔ)上作了改進,以滿足主軸承采用滑動軸承后對潤滑系統(tǒng)的要求,主要措施包括增加循環(huán)油路等。