柴油發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及其工作原理

1、 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要零部件柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要零部件 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1、具有拆裝工具選用及使用的能力； 2、具有對(duì)動(dòng)力裝置拆裝的技術(shù)與安全操作的能力； 3、具有正確拆吊和裝配四、二沖程柴油機(jī)主要零部 件的能力； 4、具有正確測(cè)量氣缸套內(nèi)徑磨損、活塞銷磨損、活 塞環(huán)天地間隙、搭口間隙、曲柄臂距差的能力； 5、具有正確測(cè)量、調(diào)整軸承間隙的能力； 6、具有柴油機(jī)主要零部件結(jié)構(gòu)的知識(shí)和對(duì)工作條件 分析、管理的能力； 模塊二模塊二 柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要零部件柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要零部件 重點(diǎn)：柴油機(jī)各主要部件的作用、工作條件、 工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各部件的常見(jiàn)故障及原 因，管理注意事項(xiàng)。 難點(diǎn)：燃燒

2、室部件承受的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷及 分析，缸套、活塞、連桿、十字頭、曲軸、活 塞桿填料涵及活塞冷卻機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，曲柄排列 與發(fā)火順序。 主要內(nèi)容 單元一 燃燒室部件 單元二 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 單元三 柴油機(jī)的主要固定部件 缸蓋 燃燒室部件 缸套 活塞組件 主要零部件 連桿 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲軸 主軸承 主要固定件：機(jī)架、機(jī)座、貫穿螺栓 一、氣缸蓋（圖） 1作用： （1）組成燃燒室 （2）安裝噴油器、進(jìn)、排氣閥、啟動(dòng)閥、示功閥、安全閥等 附件。 （3）構(gòu)成冷卻水通道和進(jìn)、排氣通道 2工作條件 （1）承受螺栓的預(yù)緊力作用。 （2）承受氣體力作用：觸火面壓應(yīng)力，冷卻面拉應(yīng)力。 （3）承受熱負(fù)荷的作用：觸火面壓熱

3、應(yīng)力，冷卻面拉熱應(yīng)力。 （4）承受腐蝕疲勞作用：缸蓋承受冷卻水的腐蝕和機(jī)械循環(huán) 應(yīng)力作用，產(chǎn)生腐蝕疲勞。 3要求： （1）足夠的強(qiáng)度和剛度。 （2）底部各種閥孔之間的金屬堆積處和高溫部位， 要冷卻良好，使各部位的溫度均勻。 （3）各種閥件的拆裝、維護(hù)方便。 （4）冷卻水腔的水垢易于清除。 4類型： （1）按材料分：鑄鐵 鑄鋼 鍛鋼 增壓度較 高的低速機(jī)多采用鍛鋼制成。 （2）按氣缸蓋與氣缸之間的數(shù)量關(guān)系可分為： 1單體式氣缸蓋 2整體式氣缸蓋 單體式：每個(gè)氣缸設(shè)一個(gè)氣缸蓋，用在中、大型高 增壓柴油機(jī)。特點(diǎn)是氣缸蓋和氣缸套接合面處的密封 性好，拆裝方便，但氣缸的中心距加大，柴油機(jī)長(zhǎng)度 增加。 整

4、體式：整個(gè)柴油機(jī)所有氣缸的氣缸蓋鑄成一體， 多用于小型柴油機(jī)。特點(diǎn)是氣缸的中心距小，結(jié)構(gòu)緊 湊，但易變形，密封性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工不便。 分組式：23個(gè)氣缸的氣缸蓋合鑄成一體，用在缸 徑較大的中小型高速機(jī)上。 5構(gòu)造 1）大型低速柴油機(jī)氣缸蓋的構(gòu)造 圖 MAN-B&W S-MC-C型柴油機(jī)氣缸蓋 1-排氣閥孔；2-冷卻鉆孔；3-垂直孔；4-噴油器孔；5-起動(dòng)閥孔；6-安全閥 于示功閥孔；7-氣缸蓋螺栓孔；8-冷卻水腔；9-冷卻水套 （1）冷卻水孔離燃燒室卻很近，構(gòu)成“薄壁強(qiáng)背”， 可降低熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。 （2）氣缸蓋底面為倒錐形，利于換氣和燃燒。 （3）兩只噴油器對(duì)稱布置，有利于油霧形狀和燃

5、燒 室形狀的配合，確保油、氣良好混合。 （4）缸蓋底最下部的內(nèi)圓柱形壁面，使缸蓋和缸套 的接合面下移，以便接合處不受火焰的直接沖擊，對(duì) 接合面起到保護(hù)作用。 （5）冷卻水由接合面的外部進(jìn)入氣缸蓋，消除了冷 卻水通過(guò)接合面漏入氣缸內(nèi)部的可能。 （6）缸蓋螺栓在圓周上均勻分布，保證缸蓋、缸套 受力均布。 2）中速柴油機(jī)氣缸蓋的構(gòu)造 （1）進(jìn)、排氣道左右布置，減少高溫排氣對(duì)低溫進(jìn)氣的加 熱作用。 （2）進(jìn)氣閥孔比排氣閥孔大，以提高充氣量。 （3）缸蓋底板上設(shè)有水平中隔板，可把底板減薄，提高冷 卻效果，減少熱應(yīng)力。 （4）中隔板通過(guò)氣道、噴油器道與底板相連，使底板得到 強(qiáng)有力的支承，提高底板的機(jī)械應(yīng)力

6、。 （5）中隔板把冷卻水腔分成上、下兩個(gè)部分，可提高冷卻 水流速。 （6）缸蓋前后壁開(kāi)有較大尺寸的孔，用于清潔冷卻水腔中 的水垢。 6常見(jiàn)故障 氣缸蓋最常見(jiàn)的故障是在缸蓋底面上產(chǎn)生裂紋、冷卻水側(cè)的腐 蝕及閥座的磨損。 1）裂紋部位 四沖程機(jī)常在進(jìn)、排氣閥孔和噴油器孔及座面上產(chǎn)生裂紋。 二沖程機(jī)常在孔與孔之間和孔的圓角處，即有應(yīng)力集中的地方。 2）裂紋原因 缸蓋產(chǎn)生裂紋的根本原因是熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力周期作用引起的 熱疲勞 操作不當(dāng)：起動(dòng)、加速太快或超負(fù)荷運(yùn)行；冷卻、潤(rùn)滑液不 足或中斷；突加冷卻水等。 維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)：每按規(guī)定上緊螺栓或各螺栓受力不均。 3）裂紋判斷 （1）管理中判斷： 開(kāi)車前沖車時(shí)，

7、觀察示功閥有無(wú)水汽、水珠噴出。 如有，表明氣缸蓋可能產(chǎn)生了裂紋。 運(yùn)轉(zhuǎn)中，觀察冷卻水壓力是否波動(dòng)，冷卻水出口溫 度是否升高，膨脹水箱水位是否正常；滑油中是否有 水，油位是否升高。 吊缸時(shí)，活塞頂部有積水或銹痕，表明氣缸蓋有裂 穿現(xiàn)象。 （2）目側(cè)法： （3）粉劑顯痕法：煤油、白粉、15min （4）水壓試驗(yàn)法：0.7MPa （5）磁力探傷： 三、氣缸套（圖） 1作用： （1）組成燃燒室 （2）四沖程機(jī)是活塞運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)承，承受側(cè) 推力 （3）二沖程機(jī)與活塞運(yùn)動(dòng)配合控制換氣過(guò) 程 （4）與缸體構(gòu)成冷卻水空間 2工作條件 （1）承受周期性變化的氣體力作用： 徑向：觸火面壓應(yīng)力最大，冷卻面為零。 切向：

8、觸火面拉應(yīng)力最大，冷卻面拉應(yīng)力最小。 （2）承受熱負(fù)荷的作用：觸火面壓熱應(yīng)力，冷卻面 拉熱應(yīng)力。 （3）承受摩擦作用 （4）內(nèi)表面承受燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕，外表面承受冷卻 水的腐蝕作用。 （5）筒狀活塞承受冷卻水的穴蝕作用。 3要求： 強(qiáng)度 剛度 耐熱性能 耐磨性能 工作中良好的潤(rùn)滑與冷卻 一定的粗糙度,圓度和圓柱度精度 可靠的氣封和水封 4材料：采用耐熱、耐磨的合金鑄鐵，內(nèi)表面 鍍鉻以提高耐磨性，外表面涂防銹漆或裝鋅 5 類型： a)濕式氣缸套；b)干式氣缸套；c)帶冷卻水套式氣缸套 干式特點(diǎn)：（適用于大批量生產(chǎn)的小型柴油機(jī)） 優(yōu)點(diǎn)：缸套可以很薄，節(jié)省材料 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：缸套外表面與缸體內(nèi)孔加工精度

9、度高 濕式特點(diǎn)： （應(yīng)用最廣泛） 優(yōu)點(diǎn)： 散熱性好缸套厚度大，剛性好制造和 更換方便缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：易產(chǎn)生穴蝕和腐蝕。冷卻水套式特 點(diǎn)： 避免缸體受冷卻水的腐蝕 冷卻水腔布置合理，中下部溫度較高減少腐蝕磨損 降低氣缸體高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)減輕重量，對(duì)超長(zhǎng)行程 尤其有利 圖 Su1zer RTA型柴 油機(jī)氣缸 1，3，6-O型密封圈 ；2-氣缸套；4-導(dǎo)水 環(huán)；5-悶頭或傳感器 ；7-氣缸體；8-布油 槽；9-冷卻水導(dǎo)套； D，D1-放泄孔；L- 進(jìn)水孔；KB，KB1- 檢漏孔；KW-冷卻水 腔；LR-空腔；TB- 冷卻水孔；S-掃氣口 ；ZS-注油孔；A-填 料函座孔；B-掃氣通 道；C-人孔 6構(gòu)造：

10、 以二沖程 十字頭式 Sulzer RTA型柴 油機(jī)為例： （1）缸套凸肩做得又高又厚，采用鉆孔冷卻，可降 低缸套上部的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。 （2）缸套上部固定，下部呈自由狀態(tài)，受熱后可向 下膨脹。 （3）設(shè)有O型密封圈3、3a，防水漏入LR空間，可從 KB1孔檢查 （4）O型密封圈6可防水漏入掃氣箱，并防掃氣箱空 氣進(jìn)入冷卻水腔?？蓮腒B孔檢查 （5）上部注油點(diǎn)設(shè)有布油槽，均勻分布。 （6）缸套下部掃氣口均勻分布。 7常見(jiàn)故障 氣缸套的損壞形式有內(nèi)表面磨損、裂紋、拉缸、 外表面的腐蝕和穴蝕 1）裂紋 部位：一般發(fā)生在應(yīng)力集中的部位。如氣口、 布油槽及凸肩等處。 原因： 檢查方法： 2）磨損 （

11、1）氣缸套磨損的形式 熔著磨損：一般發(fā)生在活塞位于上止點(diǎn)時(shí)第一道活 塞環(huán)所對(duì)應(yīng)的缸套位置。 腐蝕磨損：A、低溫腐蝕 防止低溫腐蝕的措施 B、高溫腐蝕 磨料磨損： （2）過(guò)度磨損 正常磨損：鑄鐵缸套的磨損量0.1mm/kh 鍍鉻缸 套的磨損量0.01-0.03mm/kh 原因： （3）缸套磨損的最大位置 大多數(shù)柴油機(jī)缸套磨損的最大位置是在活塞位于上止 點(diǎn)時(shí)第一道活塞環(huán)所對(duì)應(yīng)的缸套位置： 原因：活塞在上部運(yùn)動(dòng)速度較低，不易形成液體動(dòng) 力潤(rùn)滑和油膜； 缸套上部溫度高，氣缸油易氧化變質(zhì)、蒸發(fā)燒結(jié)； 缸套上部壓力高，作用在環(huán)背上的氣體力大，摩擦 力大； 缸套上部為燃燒室，燃燒產(chǎn)物所生成的磨料形成顆 粒及

12、燃燒產(chǎn)物形成腐蝕磨損。 （4）缸套的測(cè)量 用量缸表或內(nèi)徑百分表。測(cè)量部位： 活塞位于上止點(diǎn)時(shí)第一道活塞環(huán)所對(duì)應(yīng)的缸套位置； 活塞位于行程中點(diǎn)時(shí)第一道活塞環(huán)所對(duì)應(yīng)的缸套位 置； 活塞位于行程中點(diǎn)時(shí)最后一道刮油環(huán)所對(duì)應(yīng)的缸套 位置； 活塞位于下止點(diǎn)時(shí)最后一道刮油環(huán)所對(duì)應(yīng)的缸套位 置； 大型二沖程低速機(jī)，有氣口且行程較長(zhǎng)，可在氣口上、 下方增加兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)。 3）拉缸 4）穴蝕：在缸套外表面產(chǎn)生的蜂窩狀的小孔群損傷。 一般發(fā)生在筒狀活塞柴油機(jī) （1）原因：穴蝕主要是由于振動(dòng)引起的。 （2）防止穴蝕的措施： 首先，降低缸套振動(dòng)； 其次，提高缸套抗穴蝕能力； 最后，在管理中控制冷卻水溫度不能過(guò)高，保證足

13、夠的水壓，防止冷卻水中含有大量空氣，保持冷卻 水腔清潔，控制柴油機(jī)的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速等。 四、活塞組件 1活塞的功用： （1）組成燃燒室； （2）將氣體力傳給曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 （3）筒狀活塞承受側(cè)推力，起往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向作用； （4）十字頭式活塞控制掃、排氣口的啟閉。 2活塞的工作條件： （1）承受周期性變化的氣體力作用； （2）承受熱負(fù)荷作用； （3）承受燃?xì)獾母g和冷卻水的腐蝕作用； （4）承受機(jī)械磨擦作用； （5）承受往復(fù)慣性力的作用。 3要求： 活塞強(qiáng)度高剛度大，盡可能減輕重量 氣密可靠 冷卻效果好 摩擦損失小 耐磨損，較少的潤(rùn)滑油消耗量 良好的潤(rùn)滑、較小的磨損 4活塞的構(gòu)造： 長(zhǎng)裙

14、活塞：用于彎流掃氣，裙部做得較長(zhǎng)，防止新鮮 空氣流失； 短裙活塞：用于直流掃氣，裙部做得較短。 1）十字頭式活塞 圖 MAN-B&W L-MC型 1-活塞桿；2-冷 卻油管；3-活 塞裙；4-活塞 環(huán)；5-活塞頭 （1）活塞尺寸大，單位容積的散熱面積小，采用強(qiáng)制冷 卻。 （2）頭部和裙部分開(kāi)制造，頭部承受高溫高壓燃?xì)庾饔茫?用耐熱合金鋼制造；裙部與缸套接觸，產(chǎn)生摩擦，采用 耐磨鑄鐵制成，兩者用柔性螺栓連接。 （3）頂部制成凹形：有利于掃氣，有利于自由膨脹，有 利于燃油與空氣的混合。 （4）采用鉆孔冷卻，構(gòu)成薄壁強(qiáng)背結(jié)構(gòu)。活塞加速和減 速作用產(chǎn)生“雞尾振蕩”效應(yīng)，提高傳熱效果。 （5）頭部有五道

15、活塞環(huán)槽，用于密封。 （6）裙部設(shè)有青銅承磨環(huán)，用于改善磨合性能； （7）頭部直徑小于裙部直徑。 （8）裙部不受側(cè)推力，故做得較薄。 2）筒狀活塞 （1）活塞頭部有落閥坑，防進(jìn)、排氣閥重疊開(kāi)啟 時(shí)與活塞相撞。 （2）活塞頂部較厚，保證偶足夠強(qiáng)度。 （3）頭部有3-4道環(huán)槽，保證密封。 （4）頂部?jī)?nèi)壁與裙部用大圓弧過(guò)渡連接，可減少 應(yīng)力集中。 （5）裙部較長(zhǎng)，可減輕側(cè)推力比壓。 （6）裙部設(shè)有1-2道刮油環(huán)，用于刮掉缸壁多余的 滑油。 （7）頭部直徑小于裙部直徑，工作時(shí)使頭部和裙 部的熱膨脹量趨于一致。 （8）活塞銷附近的裙部制成橢圓形，以消除熱膨脹 后出現(xiàn)的失圓。長(zhǎng)軸在垂直于活塞銷軸線方向上，

16、短 軸位于活塞銷軸線方向上。 原因：筒形活塞在側(cè)推力作用下將使活塞裙沿銷 軸方向變長(zhǎng)，氣體力作用在活塞上，會(huì)使活塞產(chǎn)生 彎曲變形使裙部直徑沿銷軸方向變長(zhǎng)，裙部在銷座 方向的金屬堆積較多，受熱后將銷軸方向產(chǎn)生較大的 熱膨脹變形，使裙部沿銷座中心線方向增大。 動(dòng)畫演示 5材料： 大型：活塞頭用耐熱鑄鋼、耐磨合金鋼，裙部用鑄鐵 或合金鑄鐵。 中、高速機(jī)：鑄鐵、鋁合金、鑄鋼。 合金鑄鐵：具有高的機(jī)械強(qiáng)度、較小的熱膨脹系數(shù)和 良好的耐磨耐腐蝕性能，但重量大，散熱性較差。 鋁合金：重量輕，但熱強(qiáng)度差，熱膨脹系數(shù)大。 球墨鑄鐵和耐熱合金鋼：機(jī)械強(qiáng)度高，其它與合金鑄 鐵相近。 6活塞的冷卻： (1)筒狀活塞冷

17、卻方式（都采用油冷式）：飛濺冷卻 依靠曲柄銷軸承甩上來(lái)的滑油對(duì)活塞和氣缸套進(jìn)行 潤(rùn)滑和冷卻；循環(huán)冷卻采用強(qiáng)制方式，使冷卻液 在冷卻腔內(nèi)不斷循環(huán)帶走熱量；振蕩冷卻采用強(qiáng) 制方式，使冷卻液在冷卻腔內(nèi)不斷循環(huán)并產(chǎn)生振蕩帶 走熱量； （2）十字頭活塞冷卻機(jī)構(gòu)：鉸鏈?zhǔn)嚼鋮s機(jī)構(gòu)僅 適用于油冷活塞，其缺點(diǎn)是密封困難，采用油冷后， 不怕漏泄，但冷卻效果不如水冷。套管式冷卻機(jī)構(gòu) 適用于水、油冷，對(duì)密封性要求高，水的熱容量大， 冷卻效果好。 （3）套管式冷卻機(jī)構(gòu)：由動(dòng)管、不動(dòng)管及上下密 封裝置組成。動(dòng)管滑套在不動(dòng)管內(nèi)，不動(dòng)管裝有導(dǎo) 套和噴管式抽吸器。導(dǎo)套起導(dǎo)向和密封作用，抽吸 器把動(dòng)靜管間隙中的漏水和空氣吸入管道

18、中，以減 少水的漏泄和緩沖因容積變化所引起的水擊。上密 封阻止增壓空氣和污物下漏，下密封阻止水和污物 上竄。而密封裝置可在不吊出活塞時(shí)進(jìn)行檢查和拆 卸。 7活塞桿填料函(Stuffing Box) 作用：(1)防止contaminant漏入crankcase； (2)防止LO.帶到Scavenge Space 定位銷 彈簧 刮油環(huán)刮油片 Lamella for scraper ring 活塞桿填料函的確兩種拆卸方法 和活塞桿一起拆卸 從曲軸箱內(nèi)拆下 特點(diǎn) n 2個(gè)作用 n 由3部分組成，有2種拆卸方法 n 每一道刮油環(huán)及密封環(huán)都由3段或4段環(huán)組成，外 面用彈簧箍緊。 n 3種通道： 氣缸橫隔板

19、 孔A相連的通道引到機(jī)外 孔B流回曲軸箱 8活塞銷： 1）工作條件： （1）承受氣體力和往復(fù)慣性力的作用。 （2）尺寸小，軸頸比壓很大。 （3）工作時(shí)相對(duì)于活塞銷座和連桿小端襯套的滑 動(dòng)速度小，溫度高，單位承壓面積壓力大及變形， 潤(rùn)滑條件差。 活塞銷同其配合的軸承是柴油機(jī)中工作條件最惡 劣的摩擦副之一。 2）要求：有足夠的疲勞強(qiáng)度、剛度、表面硬度和 抗沖擊韌性。 3）材料：低（中）碳鋼，表面滲碳淬火處理，達(dá) 到外硬內(nèi)韌；合金鋼，表面氮化處理。 4）活塞銷的裝配形式： （1）固定式：銷固定在銷孔的銷座上，活塞銷跟連桿小端襯 套作相對(duì)滑動(dòng)，這種裝配形式使工作中沖擊減小，但活塞銷單 邊磨損嚴(yán)重。 （

20、2）半浮動(dòng)式：銷與連桿小端固緊，兩端與銷孔是間隙配合， 這種裝配形式因潤(rùn)滑困難，目前很少使用。 （3）浮動(dòng)式：銷既可相對(duì)連桿小端襯套轉(zhuǎn)動(dòng)，又可相對(duì)銷孔 轉(zhuǎn)動(dòng)，這種裝配形式使塞銷表面相對(duì)速度低，磨損均勻，工作 可靠，拆裝方便，因而廣泛應(yīng)用于中、高速柴油機(jī)中。 鋁合金活塞采用浮動(dòng)式裝配形式，在常溫下，銷與銷孔是過(guò) 盈配合，理由是鋁合金材料的熱膨脹系數(shù)比銷高，這樣在工作 時(shí)（熱態(tài)）才會(huì)有合適的間隙，裝配時(shí)通常把活塞加熱到90- 100，然后將銷輕輕地推入銷孔中，切忌硬敲擊以免擦傷銷 和銷座。 銷在銷孔中必須軸向定位，以防軸向竄動(dòng)而刮傷氣缸 套，一般用卡簧或塞子定位。 圖 活塞銷的軸向定位 9活塞環(huán)：

21、 十字頭-注油潤(rùn)滑-壓縮環(huán)、承磨環(huán)。 筒型活塞-飛濺潤(rùn)滑-壓縮環(huán)、刮油環(huán)。 1）作用：密封、散熱、支承、布油、刮油 2）工作條件：受到高溫高壓燃?xì)獾淖饔猛鶑?fù)慣 性力作用缸套摩擦力作用 3）環(huán)在環(huán)槽中的運(yùn)動(dòng)分析 軸向運(yùn)動(dòng) 徑向運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 扭曲運(yùn)動(dòng) 4）要求：良好的密封性、耐磨性，足夠的強(qiáng)度、熱 穩(wěn)定性及彈性，表面硬度稍高于缸套。 5）壓縮環(huán) （1）作用：密封、散熱、支承。 （2）密封機(jī)理 漏氣的主要途徑 密封機(jī)理：第一次密封是依靠環(huán)自身的彈性。第二次密封 是依靠作用在環(huán)上表面和漏到環(huán)背內(nèi)圓柱面的氣體力，使環(huán) 緊貼在環(huán)槽的下表面和缸套的內(nèi)壁上。 第二次密封比第一次密封更為重要（氣體力比環(huán)彈力大

22、得 多），但沒(méi)有第一次密封，就無(wú)法保證第二次密封。 （3）壓縮環(huán)的斷面形狀 a.矩形環(huán)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便 缺點(diǎn)： （1）與氣缸壁的單位面積壓力 小，密封和刮油效果都較差； （2）運(yùn)行時(shí)往往因活塞的熱膨 脹和活塞頭的搖擺等原因，使環(huán) 與缸壁失去正常的接觸，引起滑 油耗量的增加。 b、倒角環(huán) 優(yōu)點(diǎn)： n 上行布油 n 下行刮油 n 縮短初磨合時(shí)間 缺點(diǎn)： n 外圓面上也受到氣體壓力作用，降低了密封作用， 錐面角越大超為嚴(yán)重。 n 一般不能作第一道環(huán)，不能裝反 c、梯形環(huán) 優(yōu)點(diǎn)： n 環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)側(cè)面間隙不斷變化，把環(huán)槽中的積 碳?jí)核椴D壓出去 n 側(cè)隙中的氣體產(chǎn)生徑向分力加強(qiáng)了密封作用

23、n 單側(cè)楔形環(huán)，有扭曲環(huán)的特點(diǎn)。 缺點(diǎn)： 環(huán)的制造比較麻煩，其斷面強(qiáng)度較低。 （耐高溫性好，常用于熱負(fù)荷較高柴油機(jī)的第一道耐高溫性好，常用于熱負(fù)荷較高柴油機(jī)的第一道 氣環(huán)氣環(huán)） d.扭曲環(huán)：分內(nèi)切槽環(huán)和外切槽環(huán)兩種。安裝 扭曲環(huán)時(shí)常將內(nèi)切槽環(huán)放在第二、第三道， 目的是為下兩道環(huán)切槽處存留滑油，以利潤(rùn) 滑。另外安裝時(shí)應(yīng)注意內(nèi)切槽環(huán)的切槽朝上， 外切槽環(huán)的切槽朝下，防止滑油刮入燃燒室。 優(yōu)點(diǎn)：扭曲兼有錐面環(huán)優(yōu)點(diǎn)，良好的氣密和刮 油作用。 缺點(diǎn)：不能裝反，增大了環(huán)與環(huán)槽側(cè)面的磨損 e、開(kāi)槽環(huán)(槽面環(huán)) 優(yōu)點(diǎn)：有利于潤(rùn)滑和建立油膜 ，提高了表面 接觸比壓 缺點(diǎn)：容易引起漏氣 適用于潤(rùn)滑條件差、強(qiáng)載度高

24、的柴油機(jī)。適用于潤(rùn)滑條件差、強(qiáng)載度高的柴油機(jī)。 作第一道活塞環(huán)時(shí)，槽數(shù)不能太多。作第一道活塞環(huán)時(shí)，槽數(shù)不能太多。 （4）環(huán)的搭口形式：1）直切口直切口加工方便，但漏氣量大。2） 斜切口斜切口常為45或30，漏氣量小；3）重疊搭口密封 性最好，但加工不便，工作中易折斷，不適宜用在一、二道環(huán)。 安裝時(shí)注意：安裝時(shí)注意：搭口處應(yīng)倒角，但修正環(huán)（矯正環(huán)）不用倒角， 搭口應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi)120-180，斜搭口方向也互相錯(cuò)開(kāi)。同時(shí)應(yīng)檢 查環(huán)的搭口間隙和側(cè)面（天地）間隙應(yīng)在要求范圍內(nèi)，防止過(guò) 大時(shí)造成漏氣，過(guò)小時(shí)卡滯或咬死。 二沖程柴油機(jī)搭口要倒角，以防 與氣口掛碰，但不宜過(guò)大，否則， 漏氣。校正環(huán)，使用時(shí)不用倒

25、角， 冷態(tài)時(shí)搭口做成略向內(nèi)彎，熱態(tài) 時(shí)伸直與缸壁貼合。 （5）材料：硬度比氣缸套稍硬硬度比氣缸套稍硬 為提高其壽命、磨合性能和工作可靠性，常采用如 下工藝過(guò)程，進(jìn)行表面處理： 1）多孔性鍍鉻以提高耐磨性； 2）內(nèi)表面刻紋以提高彈性； 3）環(huán)外表面開(kāi)設(shè)蓄油槽以利于潤(rùn)滑； 4）環(huán)外表面鍍銅或鑲嵌青銅等材料以促進(jìn)磨合； 5）噴鉬或滲硫以防粘著； 6）表面氮化處理以提高機(jī)械性能； 7）搭口處內(nèi)凹（稱修正環(huán)）以防掛氣口。 （6）配合間隙： 搭口間隙： 天地間隙（平面間隙）： 背隙： （7）氣環(huán)的泵油作用： 泵油原理： 活塞開(kāi)始下行時(shí)，氣環(huán)壓在環(huán)槽上平面上，環(huán)在運(yùn)動(dòng)中把缸壁上 的油刮到環(huán)槽中。當(dāng)活塞上行時(shí)

26、，氣環(huán)壓在環(huán)槽下平面上，把環(huán) 槽下方的滑油擠到環(huán)的上方（上一道環(huán)槽下方）。如此周而復(fù)始， 滑油就逐漸向上竄入燃燒室內(nèi)。 泵油的危害：滑油的消耗量增加，燃燒后造成大量積碳，增加 缸套磨損。 防止泵油的措施：正確安裝刮油環(huán)；適當(dāng)減小天地間隙。 氣環(huán)的泵油作用 6）刮油環(huán)： 結(jié)構(gòu)形式： 圖 油環(huán)的結(jié)構(gòu)形式和工作原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： a.環(huán)與壁的接觸面積小，增加接觸壓力，以提 高刮油能力 。 b.環(huán)與槽的天地間隙小，以降低泵油作用。 c.雙刃式開(kāi)有泄油孔，環(huán)槽下面也開(kāi)有泄油孔。 工作原理：刮油環(huán)上行布油，下行刮油，因 此安裝刮油環(huán)時(shí)要注意把刮刃尖端朝下，若方 向裝反，則會(huì)向上刮油，使大量滑油竄入燃燒 室。

27、 7）承磨環(huán)：十字頭式活塞專設(shè)為活塞 氣缸磨合的青銅環(huán)。 為活塞與氣缸的磨合而設(shè)置的； 承磨環(huán)在運(yùn)行中雖已磨平，但 不必更換； 缸套、活塞換新時(shí)承磨環(huán)應(yīng)換 新； 承磨環(huán)的磨損可分析活塞的對(duì) 中。 10活塞組件常見(jiàn)的故障 1）活塞：常見(jiàn)的故障有活塞頂裂紋、燒蝕和磨損。 活塞頂裂紋： 活塞頂燒蝕：高溫時(shí)，活塞頂部金屬材料發(fā)生氧化或脫落的 現(xiàn)象。主要原因：主要原因：（1）噴油器漏泄或噴孔過(guò)度磨損，使油束 直噴到頂部或滴到頂板，造成燃燒惡化；（2）活塞冷卻腔結(jié) 垢，使冷卻不良，導(dǎo)熱不好，局部過(guò)熱，加快燒蝕；（3）噴 油正時(shí)滯后，造成后燃，引起溫度升高；（4）柴油機(jī)超負(fù)荷 引起高溫過(guò)熱。 部位：噴油器相

28、對(duì)的活塞頂面，第一道環(huán)漏氣時(shí)在第一道環(huán)槽 會(huì)發(fā)生燒蝕。 措施：堆焊修補(bǔ)，不嚴(yán)重時(shí)允許將活塞頭轉(zhuǎn)過(guò)90使燒傷部位 避開(kāi)油區(qū)。 活塞磨損： 部位：環(huán)槽、裙部和銷座 筒狀活塞上部磨損比下部大，左右方向磨損大于前后方向 （左右方向承受側(cè)推力） 十字頭式活塞主要是由于安裝不正，滑快與導(dǎo)板過(guò)度磨損等 引起。 2）活塞環(huán)：常見(jiàn)的故障有活塞環(huán)異常磨損、粘環(huán)、斷環(huán) （1）環(huán)的異常磨損 正常磨損：外表面光滑無(wú)毛刺，無(wú)硬化層，呈鼓形，0.3 0.5mm/kh。 環(huán)外圓磨損反映在搭口間隙，環(huán)與環(huán)槽磨損反映在天地間隙上。 原因：潤(rùn)滑不良、燃燒不良、磨合不良、冷卻不良、摩擦表面 有硬質(zhì)顆粒等。 （2）粘環(huán)：環(huán)在環(huán)槽中不能

29、運(yùn)動(dòng)。 粘著原因：粘著原因：由于活塞或氣缸過(guò)熱、注油過(guò)多、刮油 環(huán)失效、燃燒不良等原因造成環(huán)槽結(jié)炭。 防止措施： a.防竄氣，竄氣會(huì)使滑油變質(zhì) b.提高刮油環(huán)的刮油能力，防刮油環(huán)裝反。 c.適當(dāng)增加天地間隙 d.控制氣缸注油量 e.保持氣缸冷卻水溫度適宜 f.定期更換潤(rùn)滑油和加入抗氧化添加劑 判斷：a.嚴(yán)重漏氣，柴油機(jī)工作無(wú)力b.機(jī)油（或冷 卻水）溫度升高c.燃油和滑油消耗量增加。 粘環(huán)的后果：a.燃燒室漏氣b.活塞環(huán)斷裂c.拉缸e. 四沖程柴油機(jī)滑油溫度上升，耗量增大。 （3）活塞環(huán)折斷：斷環(huán)原因：）活塞環(huán)折斷：斷環(huán)原因：搭口間隙過(guò)小無(wú) 膨脹余地而在對(duì)側(cè)折斷；環(huán)槽積炭過(guò)多或不均勻 環(huán)在交變彎

30、曲作用下折斷；環(huán)槽磨損過(guò)大過(guò)不均 勻撞擊、扭轉(zhuǎn)、彎曲而折斷；環(huán)的壓入當(dāng)氣體 力下降后靠彈力彈出，反復(fù)張合而疲勞裂斷；氣缸 套失圓張合疲勞；環(huán)掛氣口或缸套臺(tái)肩撞擊斷 裂；活塞頭部熱變形使環(huán)槽縮小，造成天地間隙過(guò) 大或過(guò)小。 斷環(huán)的征象：氣缸壓力下降，漏氣加劇機(jī)油消耗 量增加柴油機(jī)功率下降排溫升高燃燒惡化冒黑 煙。 防止措施：防止粘環(huán)和磨損 保證搭口間隙和天 地間隙在要求范圍內(nèi)。 3）活塞環(huán)磨損測(cè)量： 環(huán)與缸套的磨損使環(huán)的搭口間隙變大，環(huán)與環(huán)槽的磨 損使天地間隙變大。 （1）天地間隙的測(cè)量： （2）搭口間隙的測(cè)量：部位：缸徑最小部位，二沖 程氣口以下部位。 4）活塞環(huán)的檢查： （1）質(zhì)量缺陷的外觀

31、檢查： （2）環(huán)上、下端面的撓曲度檢查：檢查方法 為將環(huán)平放在平板上，觀察環(huán)端面與平板的接 觸情況。 合格要求：環(huán)平面應(yīng)與平板完全接觸，不得 有明顯的間隙，但允許有局部間隙，其間隙值 為：缸徑200mm者，不大于0.05mm；缸徑 200500mm者，不大于0.08mm；缸徑 500mm者，不大于0.1mm。 （3）漏光檢查 將活塞環(huán)放入標(biāo)準(zhǔn)氣缸套內(nèi)（或圓筒形量規(guī)）， 用活塞把環(huán)推平。在缸套中活塞環(huán)的下側(cè)放一光 源，上側(cè)用比氣缸外套內(nèi)徑小34mm的蓋板將環(huán) 蓋住，檢查環(huán)圓面與缸套壁面的漏光情況。 合格要求：每處漏光弧長(zhǎng)不得超過(guò)30，同一根 活塞環(huán)的漏光弧長(zhǎng)總和不得超過(guò)90，但在活塞環(huán) 開(kāi)口處左

32、右30范圍內(nèi)不允許漏光，并且漏光徑向 間隙用0.020.03mm塞尺不得通過(guò)。 （4）活塞環(huán)彈性定性檢驗(yàn)（自由開(kāi)口法、永久變形 量法） 自由開(kāi)口法 活塞環(huán)自活塞上取下后，測(cè)量自由狀態(tài)下的開(kāi)口大 小。通常新環(huán)在自由狀態(tài)下開(kāi)口尺寸為（0.100.13） D，D為缸徑。若所測(cè)自由開(kāi)口小于新環(huán)自由開(kāi)口值， 說(shuō)明環(huán)的彈性下降。 永久變形量法 活塞環(huán)取下清潔后，人為將自由開(kāi)口閉合或?qū)⑵鋽U(kuò) 大一倍再松開(kāi)，若其永久變形量大于自由開(kāi)口值的10 ，則表明環(huán)的彈性下降。 （5）搭口間隙和天地間隙的檢查： 5）活塞環(huán)失效對(duì)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響 （1）發(fā)生漏氣，使PC、PZ、Tr、Ne下降 （2）環(huán)的散熱作用下降，使活塞頭

33、過(guò)熱。 （3）刮油環(huán)的刮油作用下降，使缸壁表面積集大量 氣缸油或竄入燃燒室，引起積碳。 （4）缸壁油膜被破壞，加速環(huán)與缸套磨損。 （5）十字頭式柴油機(jī)，漏氣嚴(yán)重，會(huì)引起掃氣箱著 火。 （6）箱式柴油機(jī)，污染曲柄箱內(nèi)滑油，加速氧化變 質(zhì)，甚至?xí)骨鋬?nèi)滑油產(chǎn)生油霧引起爆炸。 五、燃燒室部件的管理要點(diǎn) 1 1）磨合：）磨合：柴油機(jī)制造完工或更換缸套/活塞 后，為獲得良好的配合間隙，需經(jīng)過(guò)負(fù)荷漸 加過(guò)程，以磨損達(dá)到目的。原則：以時(shí)間短， 磨合快，不拉缸為依據(jù)。要有合理的轉(zhuǎn)速、 合理的負(fù)荷磨合程序，合理的時(shí)間間隔。 （先轉(zhuǎn)速后負(fù)荷，先低速后高速，先低負(fù)荷 后高負(fù)荷）時(shí)間間隔分段停車檢查。 在磨合中應(yīng)遵循以下管理要點(diǎn)： （1）磨合中運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速與時(shí)