第二章柴油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及主要零部件

1、 船舶柴油機(jī)第二章第二章柴油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及主要零部件柴油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及主要零部件 2 固定部件 (fixed parts)氣缸蓋氣缸機(jī)體機(jī)座、曲軸箱運(yùn)動(dòng)部件 (moving parts)活塞組件連桿組件曲軸第一節(jié) 柴油機(jī)的概述柴油機(jī)的主要零部件及系統(tǒng) 注：大型低速柴油機(jī)還有十字頭組件 3 燃燒室組件氣缸蓋 (cylinder cover)氣缸 (cylinder)活塞 (piston)往復(fù)回轉(zhuǎn)活塞 (piston)連桿 (connecting rod)曲軸 (crankshaft)動(dòng)力和輔助系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng) (starting sys.)燃油系統(tǒng) (f.o sys)潤(rùn)滑系統(tǒng) (l.o sys)冷卻

2、系統(tǒng) (cooling sys.)操縱和控制系統(tǒng)第一節(jié) 柴油機(jī)的概述換氣系統(tǒng) 4 曼/曼恩 b&w蘇爾壽瓦錫蘭卡特彼勒yanmar三菱重工第一節(jié) 柴油機(jī)的概述幾種常見(jiàn)的柴油機(jī) 第二節(jié) 燃燒室部件活塞組件活塞組件1活塞的作用和工作條件作用：在保證密封的情況下，完成壓縮和膨脹過(guò)程 組成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將力經(jīng)連桿傳遞給曲軸； 筒型機(jī)中承受側(cè)推力，起滑塊作用 在二沖程機(jī)中，啟閉氣口,起滑塊作用。工作條件：受燃?xì)飧邷?、高壓、腐蝕、燒蝕作用 熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷很高，容易發(fā)生裂紋和變形 磨擦與撞擊，潤(rùn)滑困難，磨損嚴(yán)重 具有較大的慣性力，柴油機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)第二節(jié) 燃燒室部件l要求：強(qiáng)度高、剛度大;密封可靠;散熱性

3、好、冷卻效果好;摩擦損失小、耐磨損;中、高速柴油機(jī)還要求活塞重量輕。第二節(jié) 燃燒室部件 活塞活塞的構(gòu)造的構(gòu)造 作用：作用：l 在保證密封的情況下，完成壓縮和膨脹過(guò)程l 組成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將力經(jīng)連桿傳遞給曲軸；l 筒型機(jī)中承受側(cè)推力，起滑塊作用l 在二沖程機(jī)中，啟閉氣口,起滑塊作用。工作條件工作條件：l 受燃?xì)飧邷?、高壓、腐蝕、燒蝕作用l 熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷很高，容易發(fā)生裂紋和變形l 磨擦與撞擊，潤(rùn)滑困難，磨損嚴(yán)重l 具有較大的慣性力，柴油機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)/ 強(qiáng)度高、剛度大;密封可靠;散熱性好、冷卻效果好;摩擦損失小、耐磨損;中、高速柴油機(jī)還要求活塞重量輕。要求：要求：第二節(jié) 燃燒室部件十字頭式柴油機(jī)活塞-

4、活塞頭：耐熱合金鋼-活塞裙：耐磨鑄鐵-頭和裙組裝于活塞桿上-活塞桿由段鋼制造-有四道活塞環(huán)-活塞內(nèi)有冷卻腔，振蕩冷卻-活塞桿內(nèi)有插管-短裙第二節(jié) 燃燒室部件筒形活塞式柴油機(jī)活塞 wrtsil32-由活塞頭、活塞裙、活塞環(huán) 和活塞銷(xiāo)組成（小機(jī)器頭、裙一體制造）-頭部用鑄鋼，裙部用球墨鑄鐵-頭部有冷卻腔-有兩道壓縮環(huán)和一道刮油環(huán)-裙部造得堅(jiān)韌以承受側(cè)推力-銷(xiāo)孔兩端切槽以適應(yīng)變形第二節(jié) 燃燒室部件活塞環(huán)活塞環(huán)壓縮環(huán)(氣環(huán))、 刮油環(huán)活塞環(huán)的工作條件和要求l 活塞環(huán)的工作條件：受到高溫高壓燃?xì)獾淖饔檬謴?fù)雜的運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重的摩擦和磨損潤(rùn)滑條件較差可能產(chǎn)生裂紋或折斷l(xiāng) 要求:良好的密封性能，耐磨，特別是抗熔著

5、磨損的性能要高；要有適當(dāng)?shù)膹椥?，足夠的?qiáng)度和熱穩(wěn)定性。第二節(jié) 燃燒室部件l 作用： 密封、傳熱氣環(huán)密封原理： 本身彈性和氣體壓力高速柴油機(jī)裝3道5道，低速柴油機(jī)裝4道6道第二節(jié) 燃燒室部件斷面形式：a為矩形環(huán) b為梯形環(huán)c為倒角環(huán) d 扭曲環(huán)搭口形式直搭口 斜搭口 重疊搭口第二節(jié) 燃燒室部件活塞環(huán)材料要求及制造工藝l 材料要求：彈性較好，摩擦系數(shù)小，耐磨、耐高溫；有良好的 初期磨合性、貯油性和耐酸腐蝕。一般采用合金鑄鐵(加硼、高硅)、可鍛鑄鐵、球墨 鑄鐵l 制造工藝：表面鍍鉻； 內(nèi)表面刻紋以提高彈性； 松孔鍍鉻； 外表面開(kāi)設(shè)蓄油溝槽。環(huán)外表面鍍銅以利磨合；噴鍍鉬以防止粘著磨損等。第二節(jié) 燃燒室

6、部件油 環(huán)l 油環(huán)的結(jié)構(gòu)、原理 單刃油環(huán)、雙刃刮油環(huán)飛濺潤(rùn)滑 做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的曲柄銷(xiāo)軸承 把潤(rùn)滑油甩到氣缸壁上。氣環(huán)的泵油作用第二節(jié) 燃燒室部件承磨環(huán) 作用：專(zhuān)為十字頭式活塞與氣缸的磨合而設(shè)置第二節(jié) 燃燒室部件活塞桿填料函l 作用 防止掃氣空氣和污油、污物漏入曲軸箱，以免加熱和污染曲軸箱滑油，腐蝕曲軸與連桿等部件。防止曲軸箱中的滑油進(jìn)到掃氣箱中，污染掃氣空氣第二節(jié) 燃燒室部件活塞銷(xiāo)l 作用：筒形活塞中連接活塞和連桿小端 傳遞氣體力和慣性力l 工作條件：尺寸小、潤(rùn)滑條件也較差、受摩擦 和磨損l 要求：足夠的耐疲勞強(qiáng)度、抗沖擊，耐磨損和 重量輕l 材料：優(yōu)質(zhì)碳鋼或低碳合金鋼，表面滲碳淬火l 結(jié)構(gòu)形式：

7、浮動(dòng)式、固定式和半浮動(dòng)式。第二節(jié) 燃燒室部件活塞的冷卻l 冷卻液的輸送方式：筒形機(jī)在曲軸連桿機(jī)構(gòu)中開(kāi)通道 十字頭機(jī)有套管式和鉸鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)非冷卻式活塞(徑向散熱型)熱量主要通過(guò)活塞環(huán)傳自氣缸套并通過(guò)冷卻水帶走冷卻式活塞(軸向散熱型)使用冷卻介質(zhì)(如淡水、滑油)對(duì)活塞頂內(nèi)腔進(jìn)行強(qiáng)制冷卻冷卻方式 ： 自由噴射冷卻 循環(huán)冷卻 振蕩冷卻 噴射振蕩冷卻 第二節(jié) 燃燒室部件氣缸氣缸1、作用、工作條件2、氣缸的構(gòu)造3、氣缸套的磨損第二節(jié) 燃燒室部件氣缸的作用及工作條件：氣缸的作用及工作條件：氣缸是柴油機(jī)的主要固定部件之一，是燃燒室部件中的主體。柴氣缸是柴油機(jī)的主要固定部件之一，是燃燒室部件中的主體。柴油機(jī)的工作

8、循環(huán)是在氣缸的工作空間里進(jìn)行的，活塞在氣缸內(nèi)部油機(jī)的工作循環(huán)是在氣缸的工作空間里進(jìn)行的，活塞在氣缸內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動(dòng)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)。主要作用主要作用：組成燃燒室；起導(dǎo)承作用并承受側(cè)推力（筒形：組成燃燒室；起導(dǎo)承作用并承受側(cè)推力（筒形機(jī)；在其上開(kāi)氣口布置氣道（十字頭機(jī)。機(jī)；在其上開(kāi)氣口布置氣道（十字頭機(jī)。 工作條件：工作條件：上部受氣缸蓋安裝預(yù)緊力，內(nèi)壁受燃?xì)飧呱喜渴軞飧咨w安裝預(yù)緊力，內(nèi)壁受燃?xì)飧邷亍⒏邏汉偷蜏馗g作用以及活塞的摩擦、敲溫、高壓和低溫腐蝕作用以及活塞的摩擦、敲 擊、擊、側(cè)推力；外部冷卻水的腐蝕和穴蝕（四沖程機(jī)）；貫側(cè)推力；外部冷卻水的腐蝕和穴蝕（四沖程機(jī)）；貫穿螺栓結(jié)構(gòu)中受壓，非貫穿螺栓結(jié)

9、構(gòu)中受拉。穿螺栓結(jié)構(gòu)中受壓，非貫穿螺栓結(jié)構(gòu)中受拉。 第二節(jié) 燃燒室部件要求：要求：足夠的強(qiáng)度和剛度；良好的耐磨性足夠的強(qiáng)度和剛度；良好的耐磨性 和抗腐蝕和抗腐蝕性；良好的潤(rùn)滑和冷卻；可靠性；良好的潤(rùn)滑和冷卻；可靠 的氣封和水封。的氣封和水封。材料：材料：氣缸體多用灰鑄鐵，氣缸套采用灰鑄鐵、耐磨氣缸體多用灰鑄鐵，氣缸套采用灰鑄鐵、耐磨合金鑄鐵或球墨鑄鐵。合金鑄鐵或球墨鑄鐵。 氣缸體類(lèi)型：氣缸體類(lèi)型：?jiǎn)误w式（大尺寸柴油機(jī)）單體式（大尺寸柴油機(jī)） ；分組式（大；分組式（大尺寸柴油機(jī)）；尺寸柴油機(jī)）；整體式整體式（中小型機(jī)用）。（中小型機(jī)用）。 氣缸套類(lèi)型：氣缸套類(lèi)型：濕式缸套濕式缸套，外表面與冷卻水

10、直接接觸，外表面與冷卻水直接接觸，易產(chǎn)生穴蝕、腐蝕，散熱性好；易產(chǎn)生穴蝕、腐蝕，散熱性好；干式缸套干式缸套，冷卻水腔，冷卻水腔設(shè)于氣缸體內(nèi)，不與氣缸套接觸，不易產(chǎn)生穴蝕、腐設(shè)于氣缸體內(nèi)，不與氣缸套接觸，不易產(chǎn)生穴蝕、腐蝕，散熱性差，僅用于小型機(jī)。蝕，散熱性差，僅用于小型機(jī)。 第二節(jié) 燃燒室部件氣缸的構(gòu)造二沖程十字頭式柴油機(jī)（man b&w s-mc和s-mc-c型柴油機(jī)的氣缸） 1）由單體式氣缸體和氣缸套組成；）由單體式氣缸體和氣缸套組成；2）冷卻水進(jìn)口在冷卻水腔低）冷卻水進(jìn)口在冷卻水腔低處，由下而上流動(dòng)；處，由下而上流動(dòng)；3）缸套只有上部固定，下部可自由膨脹；）缸套只有上部固定，下部

11、可自由膨脹；4）缸套凸肩又高又厚以形成薄壁強(qiáng)背和降低氣缸套凸肩又高又厚以形成薄壁強(qiáng)背和降低氣 缸體高度（減輕重缸體高度（減輕重量）；量）；5）氣缸注油孔位于缸套中上部，布油槽向下傾斜；）氣缸注油孔位于缸套中上部，布油槽向下傾斜；6）缸）缸套上部凸肩區(qū)是氣缸套中工作條件最?lèi)毫硬刻咨喜客辜鐓^(qū)是氣缸套中工作條件最?lèi)毫硬?位，為保證其工作位，為保證其工作可靠結(jié)構(gòu)上采用：高凸肩區(qū)可靠結(jié)構(gòu)上采用：高凸肩區(qū)鉆孔冷卻鉆孔冷卻、燃燒室上移或下移；、燃燒室上移或下移；7）氣缸套下部不用冷卻（氣缸套與冷卻水套間形氣缸套下部不用冷卻（氣缸套與冷卻水套間形 成冷卻水腔），成冷卻水腔），氣缸套中、下部有較高的溫度氣缸套中

12、、下部有較高的溫度 以保證氣缸套最佳工作狀況（消以保證氣缸套最佳工作狀況（消除腐蝕磨損）；除腐蝕磨損）；8）冷卻水檢漏孔位于兩道橡膠密封圈之間；）冷卻水檢漏孔位于兩道橡膠密封圈之間；9）smc c型機(jī)在缸套與氣缸蓋的密封面處設(shè)置一型機(jī)在缸套與氣缸蓋的密封面處設(shè)置一 道活塞清潔環(huán)道活塞清潔環(huán)（直徑比氣缸套的內(nèi)徑略?。┮裕ㄖ睆奖葰飧滋椎膬?nèi)徑略?。┮?除去活塞頭部的積炭（減少缸除去活塞頭部的積炭（減少缸套的磨損）。套的磨損）。 第二節(jié) 燃燒室部件 四沖程筒形活塞式柴油機(jī)（artsila32型機(jī)氣缸套 1）缸套內(nèi)部上端設(shè)有防磨環(huán)（尺寸略小于缸套 直徑）以除去活塞頭部結(jié)炭，使缸套的磨損率 和滑油消耗率下

13、降；2）缸套壁比較厚以使氣缸套更好地承受側(cè)推力；3）冷卻水由氣缸上部配水環(huán)進(jìn)入，只對(duì)凸肩區(qū) 進(jìn)行冷卻以降低低溫腐蝕影響； 第二節(jié) 燃燒室部件第二節(jié) 燃燒室部件圖圖2-14 wartsila32型柴油型柴油機(jī)氣缸套機(jī)氣缸套 1-防磨環(huán)；防磨環(huán)；2-配水環(huán)；配水環(huán)；3-鍍鉻陶瓷活塞環(huán)；鍍鉻陶瓷活塞環(huán)；4-裙部裙部壓力潤(rùn)滑；壓力潤(rùn)滑；5-低摩擦設(shè)計(jì)低摩擦設(shè)計(jì)的球墨鑄鐵裙部的球墨鑄鐵裙部 第二節(jié) 燃燒室部件氣缸套的磨損氣缸套的磨損類(lèi)型 熔著磨損 磨料磨損 腐蝕磨損l1）熔著磨損：潤(rùn)滑不良，局部高溫等使摩擦）熔著磨損：潤(rùn)滑不良，局部高溫等使摩擦表面金屬直接接觸，產(chǎn)生熔著磨損表面金屬直接接觸，產(chǎn)生熔著磨損

14、l2）磨料磨損：硬質(zhì)顆粒進(jìn)入兩摩擦面之間形）磨料磨損：硬質(zhì)顆粒進(jìn)入兩摩擦面之間形成磨料，產(chǎn)生磨料磨損成磨料，產(chǎn)生磨料磨損l3）腐蝕磨損：燃料中的硫成分在燃燒時(shí)被氧）腐蝕磨損：燃料中的硫成分在燃燒時(shí)被氧化，與水蒸汽結(jié)合在露點(diǎn)溫度下生成亞硫酸和化，與水蒸汽結(jié)合在露點(diǎn)溫度下生成亞硫酸和硫酸，腐蝕氣缸套，形成腐蝕磨損硫酸，腐蝕氣缸套，形成腐蝕磨損第二節(jié) 燃燒室部件 氣缸套的穴蝕 在氣缸套外表面冷卻壁上出現(xiàn)光亮無(wú)沉淀物的蜂窩狀小孔群損傷現(xiàn)象稱(chēng)為穴蝕穴蝕的類(lèi)型：空泡腐蝕（閉式循環(huán)淡水冷卻柴油（閉式循環(huán)淡水冷卻柴油 機(jī)）機(jī)）和電化學(xué)腐蝕（開(kāi)式海水冷卻柴油機(jī)）（開(kāi)式海水冷卻柴油機(jī)） 磨損規(guī)律磨損規(guī)律：四沖程機(jī)

15、通常左右方向磨損大，主要由于側(cè)推力存：四沖程機(jī)通常左右方向磨損大，主要由于側(cè)推力存在使活塞環(huán)與缸壁相對(duì)運(yùn)動(dòng)所致，同一橫在使活塞環(huán)與缸壁相對(duì)運(yùn)動(dòng)所致，同一橫 截面呈橢圓形，縱剖截面呈橢圓形，縱剖面呈錐形；二沖程機(jī)磨損不均主要由于活塞組件不對(duì)中面呈錐形；二沖程機(jī)磨損不均主要由于活塞組件不對(duì)中 氣缸套穴蝕的主要原因：缸套振動(dòng)氣缸套穴蝕的主要原因：缸套振動(dòng) 措施：在缸體上安裝防腐蝕鋅板，或水中加緩蝕劑和防銹油等。措施：在缸體上安裝防腐蝕鋅板，或水中加緩蝕劑和防銹油等。第二節(jié) 燃燒室部件氣缸蓋的構(gòu)造氣缸蓋的氣缸蓋的作用、工作條件及要求氣缸蓋氣缸蓋氣缸蓋的類(lèi)型氣缸蓋的類(lèi)型l 作用：作用：組成燃燒室；安裝各

16、種閥件噴油器、氣缸起組成燃燒室；安裝各種閥件噴油器、氣缸起動(dòng)閥、示功閥、安全閥、動(dòng)閥、示功閥、安全閥、 排氣閥（四沖程和直流掃排氣閥（四沖程和直流掃氣二沖程機(jī)）、進(jìn)氣閥（四沖程機(jī)）；四沖程機(jī)布置氣二沖程機(jī)）、進(jìn)氣閥（四沖程機(jī)）；四沖程機(jī)布置進(jìn)、排氣道和氣閥搖臂機(jī)構(gòu)進(jìn)、排氣道和氣閥搖臂機(jī)構(gòu) l 工作條件：工作條件：受螺栓預(yù)緊力和缸套支撐反力作用；工作受螺栓預(yù)緊力和缸套支撐反力作用；工作中受燃?xì)飧邷?、高壓作用，中受燃?xì)飧邷亍⒏邏鹤饔茫?冷卻水腔受水腐蝕；結(jié)冷卻水腔受水腐蝕；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、金屬分布構(gòu)復(fù)雜、金屬分布 不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，尤其不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，尤其是閥孔之間的是閥孔之間的 狹窄區(qū)域

17、（鼻梁區(qū)）最?lèi)毫营M窄區(qū)域（鼻梁區(qū)）最?lèi)毫?l 要求：要求：足夠的強(qiáng)度和剛度；良好的冷卻；可靠的氣封足夠的強(qiáng)度和剛度；良好的冷卻；可靠的氣封和水封；氣缸蓋上各種閥件的拆裝、維護(hù)方便；冷卻和水封；氣缸蓋上各種閥件的拆裝、維護(hù)方便；冷卻水腔的水垢容易清除。水腔的水垢容易清除。 第二節(jié) 燃燒室部件l（1）單體式單體式：與缸套接合面處密封性好，：與缸套接合面處密封性好，拆裝、檢修方便，但增加了柴油機(jī)的長(zhǎng)度拆裝、檢修方便，但增加了柴油機(jī)的長(zhǎng)度和重量。用于大功率中和重量。用于大功率中 速、低速及強(qiáng)化程速、低速及強(qiáng)化程度較高的高速柴油機(jī)上度較高的高速柴油機(jī)上l（2）整體式整體式：結(jié)構(gòu)緊湊，剛度提高重量減：結(jié)構(gòu)

18、緊湊，剛度提高重量減輕，但易變形，密封性差，一般用于輕，但易變形，密封性差，一般用于150的中小型高速機(jī)的中小型高速機(jī) l（3）分組式分組式：特點(diǎn)介于上述兩者之間，一：特點(diǎn)介于上述兩者之間，一般用在缸徑較大的中小型高速柴油機(jī)上般用在缸徑較大的中小型高速柴油機(jī)上第二節(jié) 燃燒室部件氣缸蓋的類(lèi)型氣缸蓋的類(lèi)型 第二節(jié) 燃燒室部件2.大型低速柴油機(jī)氣缸蓋大型低速柴油機(jī)氣缸蓋的構(gòu)造（的構(gòu)造（ man b&w s- mc-c型柴油機(jī)氣缸蓋為例）型柴油機(jī)氣缸蓋為例）1）高度較大以提高剛度、強(qiáng)度；）高度較大以提高剛度、強(qiáng)度；2）薄壁強(qiáng)背、鉆孔）薄壁強(qiáng)背、鉆孔冷卻；冷卻；3）倒錐形燃燒室利于換氣和燃燒；）

19、倒錐形燃燒室利于換氣和燃燒；4）缸蓋螺）缸蓋螺栓由液壓拉伸器固緊，工作時(shí)受拉應(yīng)力；栓由液壓拉伸器固緊，工作時(shí)受拉應(yīng)力；5）缸蓋、缸）缸蓋、缸套接合面下移以避開(kāi)火焰直接沖擊，保護(hù)接合面。套接合面下移以避開(kāi)火焰直接沖擊，保護(hù)接合面。3.中速柴油機(jī)氣缸蓋中速柴油機(jī)氣缸蓋的構(gòu)造（的構(gòu)造（ wartsila32）1）缸蓋上有兩個(gè)進(jìn)氣閥、兩個(gè)排氣閥）缸蓋上有兩個(gè)進(jìn)氣閥、兩個(gè)排氣閥 (表面鍍表面鍍 司太立司太立合金，閥桿鍍鉻合金，閥桿鍍鉻 ,鎳鉬合金鎳鉬合金)；2）進(jìn)排氣道左右分布以）進(jìn)排氣道左右分布以減少高溫排氣對(duì)低溫進(jìn)減少高溫排氣對(duì)低溫進(jìn) 氣的加熱；氣的加熱；3）多管道集合元）多管道集合元件完成新氣進(jìn)入

20、、廢氣排出、件完成新氣進(jìn)入、廢氣排出、 冷卻水排出多項(xiàng)功能冷卻水排出多項(xiàng)功能 。 第二節(jié) 燃燒室部件燃燒室部燃燒室部件承受的件承受的負(fù)荷負(fù)荷燃燒室：當(dāng)活塞處在上止點(diǎn)時(shí)，由氣缸蓋底面、氣缸套內(nèi)表面及活塞頂共同組成的燃料與空氣混合和燃燒的空間 1、機(jī)械負(fù)荷2、熱負(fù)荷3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第二節(jié) 燃燒室部件1、機(jī)械負(fù)荷 機(jī)械負(fù)荷指柴油機(jī)部件承受最高燃燒壓力、慣性力、振動(dòng)沖擊等的強(qiáng)烈程度。 (1)安裝預(yù)緊力引起的負(fù)荷(2)氣體力引起的機(jī)械應(yīng)力第二節(jié) 燃燒室部件(1)安裝預(yù)緊力引起的負(fù)荷螺栓的預(yù)緊力p=(.)r1氣缸蓋上表面安裝應(yīng)力為拉應(yīng)力 下表面為壓應(yīng)力 大小與螺栓預(yù)緊力成正比 與氣缸蓋的高度成反比氣缸套 安裝

21、應(yīng)力主要存在于其上部的凸肩部位 應(yīng)力的大小與螺栓預(yù)緊力成正比， 與其凸肩的高度成反比氣缸蓋底面和冷卻面的溫差可達(dá)氣缸蓋底面和冷卻面的溫差可達(dá)300300400400，在底面和冷卻面，在底面和冷卻面分別產(chǎn)生壓、拉熱應(yīng)力，在柴油機(jī)停車(chē)或負(fù)荷突降時(shí)會(huì)使氣缸分別產(chǎn)生壓、拉熱應(yīng)力，在柴油機(jī)停車(chē)或負(fù)荷突降時(shí)會(huì)使氣缸蓋底面壓應(yīng)力進(jìn)一步降低、消失，甚至產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。蓋底面壓應(yīng)力進(jìn)一步降低、消失，甚至產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。 第二節(jié) 燃燒室部件pz(2)氣體力引起的機(jī)械應(yīng)力氣缸蓋 水冷面為拉應(yīng)力 觸火面為壓應(yīng)力zupr22 彎曲應(yīng)力與缸蓋底板半徑的平方成正比， 與底板厚度的平方成反比活塞 活塞頂板在最高燃燒壓力作用下

22、 產(chǎn)生很大的彎矩和彎曲應(yīng)力 水冷面為拉應(yīng)力 觸火面為壓應(yīng)力燃燒室部件中由氣體壓力而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力都和最高爆發(fā)壓力成正比，與部件壁厚成反比第二節(jié) 燃燒室部件2、熱負(fù)荷 熱負(fù)荷是指柴油機(jī)的燃燒室部件承受溫度、熱流量及熱應(yīng)力的強(qiáng)烈程度。熱負(fù)荷的表示方法:l 熱應(yīng)力：由溫差作用形成的應(yīng)力稱(chēng)熱應(yīng)力 熱流密度q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位面積的熱流量 q=q/f溫度場(chǎng)：受熱部件中溫度分布圖，準(zhǔn)確表示受熱 部件的熱負(fù)荷排氣溫度：簡(jiǎn)單、實(shí)用第二節(jié) 燃燒室部件由溫差作用形成的應(yīng)力稱(chēng)熱應(yīng)力壓應(yīng)力 火側(cè) t1 拉應(yīng)力 水側(cè) t2活塞頂板212)(21212121qeqtt-板厚 -膨脹系數(shù)q-熱流密度 -導(dǎo)熱系數(shù)-泊松比 e-

23、彈性模數(shù) 熱應(yīng)力火側(cè)為壓應(yīng)力，水側(cè)為拉應(yīng)力與熱流密度成正比，與壁厚成正比第二節(jié) 燃燒室部件塑變后尺寸 原尺寸壓應(yīng)力 火側(cè) t1 拉應(yīng)力 水側(cè) t2活塞頂板停車(chē)?yán)瓚?yīng)力停車(chē)壓應(yīng)力熱疲勞l 熱疲勞產(chǎn)生的裂紋多數(shù)在觸火面上形成和發(fā)展，以致造成損壞，因?yàn)檫@里受到較大的殘余拉應(yīng)力和較大的熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力合成的壓應(yīng)力的交變作用。燃燒室部件在交變的熱應(yīng)力作用下出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象稱(chēng)熱疲勞。熱疲勞與柴油機(jī)的累計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)并無(wú)多大關(guān)系，主要取決于機(jī)器 的起動(dòng)運(yùn)行停車(chē)的循環(huán)次數(shù)，故亦稱(chēng)低頻應(yīng)力。第二節(jié) 燃燒室部件3、燃燒室部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l 為了降低活塞頂板的機(jī)械應(yīng)力，應(yīng)增加活塞頂?shù)暮穸萳 活塞頂板厚度的增加又會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力的增加

24、鉆孔冷卻l 冷卻水孔實(shí)際上將壁分為冷熱兩部分，l 熱區(qū)很薄薄壁，減少了熱應(yīng)力；l 冷區(qū)很厚強(qiáng)背，減少了機(jī)械應(yīng)力。薄壁強(qiáng)背結(jié)構(gòu)：薄壁就是燃燒室部件的受熱壁 要薄，以減少熱應(yīng)力；強(qiáng)背就是在薄壁的背面 設(shè)置強(qiáng)有力的支承，以降低機(jī)械應(yīng)力。第二節(jié) 燃燒室部件燃燒室部燃燒室部件的常見(jiàn)損件的常見(jiàn)損傷及管理傷及管理1燃燒室部件的常見(jiàn)損傷形式1) 活塞裂紋2）活塞頂燒損3）活塞環(huán)的異常磨損、粘著和折斷4）氣缸套過(guò)度磨損2燃燒室部件的管理要點(diǎn)第二節(jié) 燃燒室部件1) 活塞裂紋l 裂紋故障中氣缸蓋的裂紋較為多見(jiàn),原因主要由熱疲勞及應(yīng)力集中現(xiàn)象引起原因：機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用第二節(jié) 燃燒室部件2）活塞頂燒損l 活塞

25、頂燒損在直流掃氣及油冷柴油機(jī)活塞上出現(xiàn)的較多活塞頂高溫下氧化變薄(1)活塞環(huán)的異常磨損l 正常磨損：磨損速度0.30.5 mm/kh厚度均勻l 異常磨損: 磨損速度很快 磨損后厚度極不均勻l 原因：設(shè)計(jì)、材質(zhì)、熱處理等因素管理：磨合不良、運(yùn)行中超負(fù)荷、潤(rùn)滑不好、滑油品質(zhì)不合要求、 燃燒不良、冷卻不佳、摩擦表面有硬質(zhì)顆粒等(2)活塞環(huán)的粘著l 活塞環(huán)槽內(nèi)有沉積物和積炭使活塞環(huán)在環(huán)槽中不能自由運(yùn)動(dòng)l 原因：活塞或氣缸過(guò)熱、滑油過(guò)多、滑油不凈、燃燒不良等第二節(jié) 燃燒室部件（3）活塞環(huán)的折斷l(xiāng) 原因：搭口間隙過(guò)小環(huán)槽內(nèi)積炭活塞環(huán)壓入 造成環(huán)斷的主要因素氣缸套失圓、環(huán)端掛氣口、環(huán)槽過(guò)度磨損等l 影響：燃

26、燒室的密封性，而且碎塊也容易進(jìn)入增壓器，使增壓器損傷。第二節(jié) 燃燒室部件4）氣缸套過(guò)度磨損l 原因：i. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用、加工裝配質(zhì)量 ii. 管理： 氣缸或活塞過(guò)熱， 活塞環(huán)密封性不好， 刮油環(huán)裝得不對(duì)或刮油性能下降； 燃油、滑油或進(jìn)氣中含硬質(zhì)顆粒過(guò)多； 磨合不良； 氣缸油量過(guò)多或過(guò)少， 燃油與滑油不匹配， 氣缸冷卻過(guò)度， 掃氣中有水或有清洗空冷器的洗濯?jiǎng)┑日Ｄp：鑄鐵缸套每千小時(shí)0. 1mm左右2燃燒室部件的管理要點(diǎn)3）觀察孔(掃氣口)檢查1)磨合 注意加負(fù)荷和潤(rùn)滑；按磨合程序進(jìn)行2)運(yùn)行中的監(jiān)視 注意運(yùn)行參數(shù)；潤(rùn)滑；聲音4) 吊缸檢查第二節(jié) 燃燒室部件4)吊缸檢查l 檢查 l 清潔

27、l 測(cè)量第二節(jié) 燃燒室部件第三節(jié) 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)件，主要包括曲軸和連桿對(duì)于十字頭式柴油機(jī)還包括十字頭組件。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并輸出動(dòng)力。一、十字頭一、十字頭(crosshead)(crosshead)組件組件作用：作用：連接活塞與連桿連接活塞與連桿傳遞氣體力與慣性力傳遞氣體力與慣性力承受側(cè)推力承受側(cè)推力導(dǎo)向?qū)蚪Y(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：十字頭本體、十字頭軸承十字頭本體、十字頭軸承( (連桿小端軸承連桿小端軸承) )十字頭銷(xiāo)、十字頭滑塊、導(dǎo)板十字頭銷(xiāo)、十字頭滑塊、導(dǎo)板123456圖圖 十字頭的十字頭的構(gòu)造構(gòu)造1-1-活塞桿；活塞桿；2-2-連

28、桿小端軸連桿小端軸承蓋；承蓋；3-3-十字頭銷(xiāo)；十字頭銷(xiāo)；4-4-滑塊；滑塊；5-5-連桿小端軸連桿小端軸承座；承座；6-6-連桿桿身連桿桿身 十字頭組件的工作條件：十字頭組件的工作條件：十字頭本體和軸承要承受周期性的氣體爆發(fā)壓力；十字頭本體和軸承要承受周期性的氣體爆發(fā)壓力；十字頭滑塊要承受側(cè)椎力的作用。特別是十字十字頭滑塊要承受側(cè)椎力的作用。特別是十字頭軸承由于單向受力及連桿只作擺動(dòng)，不易頭軸承由于單向受力及連桿只作擺動(dòng)，不易形成良好的潤(rùn)滑，工作條件更為惡劣。形成良好的潤(rùn)滑，工作條件更為惡劣。十字頭本體十字頭本體 十字頭本體上有與活塞桿相連的通孔或平臺(tái)，前者是活塞桿十字頭本體上有與活塞桿相連

29、的通孔或平臺(tái)，前者是活塞桿穿過(guò)十字頭本體并用螺帽固定的形式。使十字頭軸承工作可穿過(guò)十字頭本體并用螺帽固定的形式。使十字頭軸承工作可靠性降低，已基本不用?？啃越档?，已基本不用。后者是用螺栓將活塞桿下端凸緣與十字頭連接的形式。后者是用螺栓將活塞桿下端凸緣與十字頭連接的形式。 十字頭滑塊十字頭滑塊十字頭滑板的結(jié)構(gòu)型式主要有：十字頭滑板的結(jié)構(gòu)型式主要有：雙滑塊結(jié)構(gòu)：雙滑塊結(jié)構(gòu)：十字頭銷(xiāo)的兩端套上滑塊，并用壓板將其定位。特十字頭銷(xiāo)的兩端套上滑塊，并用壓板將其定位。特點(diǎn)是：工作比較平穩(wěn)可靠；有較大的空間便于維修和拆裝，因此點(diǎn)是：工作比較平穩(wěn)可靠；有較大的空間便于維修和拆裝，因此應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。 單滑塊

30、結(jié)構(gòu)：?jiǎn)位瑝K結(jié)構(gòu)：只有一塊滑塊，用螺釘緊固在十字頭本體上。特點(diǎn)只有一塊滑塊，用螺釘緊固在十字頭本體上。特點(diǎn)是：布置較緊湊，受力也較合理；維修和拆裝不如雙滑塊結(jié)構(gòu)方是：布置較緊湊，受力也較合理；維修和拆裝不如雙滑塊結(jié)構(gòu)方便?，F(xiàn)在已很少采用。便?，F(xiàn)在已很少采用。 圓筒形滑塊結(jié)構(gòu)：圓筒形滑塊結(jié)構(gòu)：由于筒形導(dǎo)板要布置在連桿擺動(dòng)平面上，而且由于筒形導(dǎo)板要布置在連桿擺動(dòng)平面上，而且前后都有，因而使柴油機(jī)其它部件的布置維修和拆裝都很不方便。前后都有，因而使柴油機(jī)其它部件的布置維修和拆裝都很不方便。因此，這種結(jié)構(gòu)僅為個(gè)別機(jī)型使用。因此，這種結(jié)構(gòu)僅為個(gè)別機(jī)型使用。 十字頭軸承十字頭軸承工作分析和提高可靠性措施十

31、字頭軸承工作分析和提高可靠性措施工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：軸承比壓大，力大，尺寸受限。軸承比壓大，力大，尺寸受限。難以形成足夠的潤(rùn)滑油膜。擺動(dòng)角速度難以形成足夠的潤(rùn)滑油膜。擺動(dòng)角速度時(shí)大時(shí)小，且不斷改變方向，使之處于時(shí)大時(shí)小，且不斷改變方向，使之處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。單向受力。二沖程機(jī)十字頭銷(xiāo)始終壓在單向受力。二沖程機(jī)十字頭銷(xiāo)始終壓在軸承下瓦上。軸承下瓦上。受力不均。部件變形、局部受力嚴(yán)重，受力不均。部件變形、局部受力嚴(yán)重，一般內(nèi)側(cè)受力較大，易發(fā)生故障。一般內(nèi)側(cè)受力較大，易發(fā)生故障。提高十字頭軸承可靠性措施 l 1）降低軸承比壓 （擴(kuò)大承壓面）l 加大軸頸直徑 l 用全支撐式軸承 l 2）

32、使軸承負(fù)荷分布均勻 （避免局部比壓過(guò)高）l 3）保證良好的潤(rùn)滑和冷卻 l 保證油壓。l 合理開(kāi)設(shè)油槽。（槽數(shù)太多，承壓面承載能力下降，太少則布油不均勻）l 選擇合適的間隙。（間隙太大，油壓不易建立，油膜不易行成，間隙太小熱量不易帶走）l 4）采用薄壁軸瓦 （疲勞強(qiáng)度高，加工精度高，拆裝更換方便）l 5）提高十字頭銷(xiāo)頸表面光滑程度 二、連桿連桿的工作條件和要求作用：傳遞力、連接曲軸與活塞或十字頭工作條件：l 運(yùn)動(dòng)復(fù)雜：小端做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，大端做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)l 受力復(fù)雜：氣體力、慣性力、有沖擊性l 軸承摩擦和磨損要求： 耐疲勞、抗沖擊，有足夠的強(qiáng)度和剛度 連桿長(zhǎng)度應(yīng)盡量短 連桿軸承工作可靠、壽命長(zhǎng) 加工容

33、易，拆裝維修方便材料： 中碳鋼，優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼2連桿的構(gòu)造）十字頭式柴油機(jī)連桿 rta型柴油機(jī)連桿的構(gòu)造 柴油機(jī)連桿）筒形活塞式柴油機(jī)連桿- wrtsil 38- wrtsil 20- v形機(jī)連桿 rta型柴油機(jī)連桿- 小端、大端和桿身組成- 小端為薄壁軸瓦- 大端直接澆鑄厚壁軸瓦- 桿身由鍛鋼制造- 船用大端- 有壓縮比調(diào)整墊片14- 兩端軸承座與桿身 一體制造- 兩端為薄壁軸瓦- 車(chē)用大端14- 柴油機(jī)連桿wrtsil 38桿身為合金鋼鍛制圓截面船用大端小端為階梯形wrtsil 20桿身為合金鋼鍛制工字形截面斜切口v形機(jī)連桿4. 連桿螺栓工作條件二沖程柴油機(jī)：只受到預(yù)緊力的作用（壓）四沖

34、程柴油機(jī)：預(yù)緊力和慣性力的作用（拉壓）附加彎矩材料：韌性好，強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼結(jié)構(gòu)：柔性結(jié)構(gòu)、采用精細(xì)加工螺紋； 斷面變化處以及螺紋部采用大圓角過(guò)渡必須嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)規(guī)定進(jìn)行 安裝預(yù)緊力的大小 預(yù)緊方法 預(yù)緊次序 對(duì)連桿螺栓的檢查與換新等安裝：三、曲軸1曲軸的工作條件和要求匯集各缸動(dòng)力輸出；帶動(dòng)附屬設(shè)備。l 受力復(fù)雜（氣體力，往復(fù)慣性力，離心力，彎矩，扭矩）l 應(yīng)力集中嚴(yán)重l 附加應(yīng)力很大l 軸頸磨損曲軸作用：工作條件：對(duì)曲軸的要求： 疲勞強(qiáng)度高l 足夠的剛性l 有足夠的承壓面積l 軸頸有良好的耐磨性l 曲柄的布置要合理2曲軸的構(gòu)造柴油機(jī)曲軸柴油機(jī)曲軸1-1-自由端自由端;2-;2-軸向

35、減震器活塞軸向減震器活塞;3-;3-單位曲柄單位曲柄;4-;4-推力環(huán)推力環(huán);5-;5-功率輸出端功率輸出端 曲軸的構(gòu)造曲軸的構(gòu)造 l 曲軸主要由若干個(gè)單位曲柄、自由端和飛曲軸主要由若干個(gè)單位曲柄、自由端和飛輪端以及平衡塊組成，如圖所示。輪端以及平衡塊組成，如圖所示。l 單位曲柄是曲軸的基本組成部分，由主軸單位曲柄是曲軸的基本組成部分，由主軸頸、曲柄銷(xiāo)和曲柄臂組成，為了平衡曲柄不頸、曲柄銷(xiāo)和曲柄臂組成，為了平衡曲柄不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，有的還在曲軸上平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，有的還在曲軸上裝有平衡重；為了減輕曲軸的重量和減小慣裝有平衡重；為了減輕曲軸的重量和減小慣性力性力,曲柄銷(xiāo)和主軸頸一般

36、都采用空心結(jié)構(gòu)；曲柄銷(xiāo)和主軸頸一般都采用空心結(jié)構(gòu)；軸頸與曲柄臂相連接的過(guò)渡圓角處由于截面軸頸與曲柄臂相連接的過(guò)渡圓角處由于截面急劇，應(yīng)采用足夠大的過(guò)渡圓弧急劇，應(yīng)采用足夠大的過(guò)渡圓弧.曲軸的結(jié)構(gòu)形式：(1)整體式曲軸：鍛造、鑄造(2)套合：紅套、冷套(3)焊接式曲軸(4)分段式曲軸曲柄的排列氣缸的排號(hào)：由自由端排起 由動(dòng)力端排起曲柄的排列原則 (1)柴油機(jī)的動(dòng)力輸出要均勻l二沖程柴油機(jī)為360/i，l四沖程柴油機(jī)為720/i (2)要避免相鄰的兩個(gè)缸連續(xù)發(fā)火 (3)要使柴油機(jī)有良好的平衡性 (4)要注意發(fā)火順序?qū)S系扭轉(zhuǎn) 振動(dòng)的影響l 1） 直列四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)l 曲拐對(duì)稱(chēng)布置于同一平面內(nèi)。l 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為720/4=180。l 發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有l(wèi) 1342l 12432)直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)l 曲拐對(duì)稱(chēng)布置于三個(gè)平面內(nèi)。l 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為720/6=120。發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有153624 ; 142635 發(fā)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)表。 1.63.42.51-4-2-6-3-53)四行程v型八缸發(fā)動(dòng)機(jī) l 曲拐對(duì)稱(chēng)布置于四個(gè)平面內(nèi)（或1個(gè)）。l 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為720/