5、項目五氣缸蓋的拆裝與維修

輪機(jī)工程系27六月2022工程五氣缸蓋的拆裝與維修輪機(jī)工程學(xué)院27六月2022〖簡介〗本工程以十字頭式柴油機(jī)氣缸蓋〔如圖5-1〕和筒形活塞式柴油機(jī)氣缸蓋〔如圖5-2〕為例，在熟習(xí)氣缸蓋組成和構(gòu)造特點的根底上，根聽闡明書規(guī)定的步驟和程序，及職業(yè)才干的要求組織學(xué)生進(jìn)展氣缸蓋的拆裝、檢測與維修，以恢復(fù)其技術(shù)形狀，在拆檢過程中學(xué)生要能正確的對氣缸蓋拆裝、檢查，能按缺點類型進(jìn)展相應(yīng)的維修或改換，并記錄。本工程適用于3000kW及以上船舶二/三管輪，主要義務(wù)包括：氣缸蓋的拆裝；氣缸蓋的檢查與維修。工程描畫輪機(jī)工程學(xué)院27六月2022〖義務(wù)描畫〗

經(jīng)過對氣缸蓋的拆裝，了解缸蓋的功用、類型、任務(wù)條件、要求和資料，熟習(xí)氣缸蓋的組成和構(gòu)造特點，掌握氣缸蓋的拆裝步驟及本卷須知。本義務(wù)要求學(xué)生相互協(xié)作完成氣缸蓋的拆裝，并能到達(dá)職業(yè)才干的要求。義務(wù)一氣缸蓋的拆裝

〖學(xué)習(xí)目的〗

1．能掌握氣缸蓋的作用、任務(wù)條件、要求和資料；2．能描畫氣缸蓋的組成和構(gòu)造特點；3．能對氣缸蓋進(jìn)展正確拆裝；4．能掌握氣缸蓋拆裝過程的本卷須知。輪機(jī)工程系27六月2022一、氣缸蓋的功用、任務(wù)條件二、氣缸蓋的要求與資料三、氣缸蓋類型四、氣缸蓋的構(gòu)造五、液壓拉伸工具的運(yùn)用和管理〖相關(guān)知識〗義務(wù)一氣缸蓋的拆裝1.作用(Functions)①密封，與氣缸套、活塞組件共同構(gòu)成密閉的氣缸空間；②壓緊氣缸套，并保證其正確位置；③安裝附件〔安裝噴油器、起動閥、示功閥、平安閥、進(jìn)排氣閥等；〕④布置通道和腔室〔內(nèi)布置進(jìn)排氣道和冷卻水腔；外布置氣閥搖臂機(jī)構(gòu)等?！齿啓C(jī)工程系27六月2022一、氣缸蓋的作用和任務(wù)條件2.型式〔是柴油機(jī)中構(gòu)造最復(fù)雜的零件之一〕①單體式：1個缸單獨(dú)一個缸蓋。優(yōu)：密封性好；拆裝以及檢修均較方便缺：氣缸中心距↑，柴油機(jī)長度和分量↑——用于大功率中、低速柴油機(jī)。②整體式：〔4～6缸制成一體的缸蓋〕優(yōu)：中心距小，構(gòu)造緊湊，柴油機(jī)剛度↑缺：易變形，密封性差，構(gòu)造復(fù)雜加工不便?！糜诟讖?lt;150mm的小型高速機(jī)。③組合式介于上述兩者之間輪機(jī)工程系27六月2022一、氣缸蓋的作用和任務(wù)條件1〕氣膂力Pz，高溫Tr〔有的可到達(dá)400～480℃〕2〕螺栓預(yù)緊力3〕燃?xì)夂屠鋮s水的腐蝕4〕構(gòu)造復(fù)雜，金屬分布不均，在各閥孔之間、閥孔與噴油器孔之間的狹窄區(qū)域〔稱“鼻梁區(qū)〞〕產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。輪機(jī)工程系27六月2022一、氣缸蓋的作用和任務(wù)條件3.任務(wù)條件1.要求：足夠的強(qiáng)度和剛度，既不會因應(yīng)力過大而損壞，也不會因變形而漏泄〔包括氣閥密封面的漏泄〕。足夠抵御熱負(fù)荷才干；采用較薄的底板厚度；加強(qiáng)冷卻降低壁面溫度和溫差；各種閥孔之間的金屬堆積處和高溫部位，需進(jìn)展良好的冷卻，力求各部位的溫度適宜且均勻；減小對底板熱膨脹的約束。氣缸蓋上各種閥件的拆裝、維護(hù)方便。輪機(jī)工程系27六月2022400mm以下灰鑄鐵，400mm以上球墨鑄鐵；大型低速柴油機(jī)采用鑄鋼或鑄鐵+鑄鋼組合式缸蓋2.資料：二、氣缸蓋的要求和資料PS:缸蓋與缸套的密封密封難度1〕高溫、高壓2〕氣缸蓋和氣缸體在螺栓之間的剛度并非均勻一致3〕不同部位熱膨脹不同，密封面發(fā)生不均勻變形4〕氣體壓力引起密封機(jī)件動態(tài)運(yùn)動處理方法2〕氣缸套頂面上車制出不同外形的環(huán)槽3〕氣缸蓋底面制出凸緣4〕兩者之間安裝環(huán)形密封墊片輪機(jī)工程系27六月2022PS:缸蓋與缸套的密封密封方式：加密封墊并以足夠的接觸壓力來保證可靠密封。輪機(jī)工程系27六月2022判別：哪種較好？PS:缸蓋密封墊要求：資料耐熱、耐蝕和抗壓，且足夠高的塑性與彈性。普通密封墊的型式：圖a〕：兩層銅〔或鋼〕皮包敷橡膠－石棉板；圖b〕：合成橡膠－石棉內(nèi)嵌鋼質(zhì)爪形骨架密封墊片；圖c)：密封孔口用鋼絲環(huán)或卷邊加強(qiáng)，使密封孔口具有較高的比壓，保證密封可靠。輪機(jī)工程系27六月2022氣缸蓋采用的密封墊：多采用紫銅或鍍銅低碳鋼環(huán)形密封墊片，如圖d〕～f)所示。(小型機(jī)采用紫銅墊、大型低速機(jī)采用低碳鋼墊，或不用。)輪機(jī)工程系27六月2022彎流掃氣缸蓋三、氣缸蓋的類型整體單體式缸蓋特點：孔1安裝噴油器，2、3分別是排氣和進(jìn)氣通道，孔4裝起動閥孔，孔5接示功閥、平安閥。采用雙層底式構(gòu)造，加強(qiáng)對氣缸蓋底板的冷卻〔即在缸蓋內(nèi)部鑄出程度中隔板，將冷卻水腔分隔成上、下兩部分〕。冷卻水從排氣道下方水孔引入下層冷卻水腔，下層水腔容積和水流通道面積較小，水流速較高，底板冷卻加強(qiáng)。輪機(jī)工程系27六月2022組合單體式缸蓋——大型低速柴油機(jī)采用組合式特點：缸蓋高度較大；缸蓋與缸套結(jié)合面下移；冷卻水沿周向進(jìn)入缸蓋，冷卻均勻。輪機(jī)工程系27六月2022組合式彎流掃氣柴油機(jī)氣缸蓋輪機(jī)工程系27六月2022直流掃氣柴油機(jī)氣缸蓋輪機(jī)工程系27六月2022大型低速機(jī)缸蓋特點分析1〕薄壁強(qiáng)背2〕錐形熄滅室有利于換氣和熄滅。3〕對稱的噴油器有利于油霧化和熄滅室外形的配合4〕缸蓋和缸套的接合面下移使接合面不直接受火焰沖擊5〕缸套冷卻水沿周向均布，冷卻均勻。輪機(jī)工程系27六月2022四、氣缸蓋的構(gòu)造中速柴油機(jī)氣缸蓋的構(gòu)造特點：尺寸小、閥件多，構(gòu)造比大型機(jī)更復(fù)雜。輪機(jī)工程系27六月2022高速柴油機(jī)氣缸蓋的構(gòu)造〔兩個缸合一個氣缸蓋〕輪機(jī)工程系27六月2022缸蓋中的進(jìn)氣道輪機(jī)工程系27六月2022輪機(jī)工程系27六月2022缸蓋中的進(jìn)氣道輪機(jī)工程系27六月2022缸蓋中的進(jìn)氣道輪機(jī)工程系27六月2022五、液壓拉伸工具的運(yùn)用和管理輪機(jī)工程系27六月2022A.拉伸接頭B.帶螺紋的工具C.帶孔螺釘D.液壓活塞E.圓柱F.密封圈G.隔離環(huán)H.撬棒I.氣缸螺母J.螺栓S.間隙U.用于塞尺丈量的凹槽五、液壓拉伸工具的運(yùn)用和管理輪機(jī)工程系27六月2022輪機(jī)工程學(xué)院27六月2022〖義務(wù)虛施〗義務(wù)一活塞的拆裝、丈量與維修

義務(wù)一氣缸蓋的拆裝與檢查義務(wù)二平安閥和示功閥的拆裝與檢修輪機(jī)工程學(xué)院27六月2022〖義務(wù)描畫〗

運(yùn)用中的缸蓋常因熱疲勞、機(jī)械疲勞或腐蝕疲勞產(chǎn)生裂紋；缸底因受高溫的燃?xì)庾饔枚馃g。為保證柴油機(jī)可靠的任務(wù)，根據(jù)保養(yǎng)方案和任務(wù)情況對缸蓋進(jìn)展檢查與維修。學(xué)生應(yīng)能經(jīng)過對缸蓋的檢查與丈量，提出正確的修繕方法。義務(wù)二氣缸蓋裂紋的檢查與維修

〖學(xué)習(xí)目的〗

1．能掌握檢查缸蓋裂紋的方法并正確指出裂紋位置；2．能掌握氣缸蓋底面燒蝕檢驗的方法；3．能按缺點類型進(jìn)展相應(yīng)的維修或改換，并記錄。輪機(jī)工程系27六月2022一、零件的疲勞破壞二、高溫疲勞和熱疲勞三、氣缸蓋裂紋〖相關(guān)知識〗義務(wù)二氣缸蓋裂紋的檢查與維修一、概念零件資料長時間在交變載荷作用下產(chǎn)生裂紋和斷裂的景象稱為疲勞破壞。大小和方向隨時間發(fā)生周期性變化的載荷稱為交變載荷，所引起的應(yīng)力稱為交變應(yīng)力。疲勞斷裂時具有以下特征：輪機(jī)工程系27六月2022(1)零件是在交變載荷作用下經(jīng)過較長時間的運(yùn)用；(2)斷裂應(yīng)力小于資料的抗拉強(qiáng)度σb，甚至小于屈服強(qiáng)度σs；(3)斷裂是忽然的，無任何先兆；(4)斷口形貌特殊，斷口上有明顯不同的區(qū)域；(5)零件的幾何外形、尺寸、外表質(zhì)量和外表受力形狀等均直接影響零件的疲勞斷裂。輪機(jī)工程系27六月2022二、疲勞破壞的種類(1)按零件所受應(yīng)力大小和循環(huán)周數(shù)分類：高周疲勞、低周疲勞(2)按零件任務(wù)環(huán)境和接觸情況分類：大氣疲勞、腐蝕疲勞、熱疲勞、接觸疲勞、微動磨損疲勞和激冷疲勞等。(3)按應(yīng)力形狀分類:有彎曲疲勞、改動疲勞、軸向拉壓疲勞和復(fù)合疲勞等。輪機(jī)工程系27六月2022三、疲勞破壞的機(jī)理1.疲勞斷裂的斷口特征：疲勞源、裂紋擴(kuò)展區(qū)、最后斷裂區(qū)域輪機(jī)工程系27六月2022三、疲勞破壞的機(jī)理2.疲勞斷裂的過程：零件在交變載荷作用下首先在外表缺陷處產(chǎn)生微裂紋，隨后裂紋時而擴(kuò)展，時而停滯，以致最終斷裂。1)疲勞裂紋的構(gòu)成2)疲勞裂紋的擴(kuò)展3)疲勞斷裂輪機(jī)工程系27六月2022輪機(jī)工程系27六月2022根據(jù)斷口形貌定性分析(1)疲勞源大多分布于零件外表，普通有1～2個。(2)疲勞裂紋擴(kuò)展呈貝紋狀時，貝紋細(xì)密、間距小，表示資料抗疲勞性能好，疲勞強(qiáng)度高貝紋稀疏、間距大，表示資料疲勞強(qiáng)度低。(3)最后斷裂區(qū)所占面積很大，甚至超越斷面的一半以上，闡明零件產(chǎn)重過載；假設(shè)所占面積較小或小于斷面一半時，闡明零件無過載或過載很小。輪機(jī)工程系27六月2022影響零件疲勞強(qiáng)度的要素資料的疲勞強(qiáng)度或稱疲勞極限是資料經(jīng)受無限次循環(huán)應(yīng)力的作用而不破壞的最大應(yīng)力，用符號σr表示。零件資料的疲勞強(qiáng)度除與資料本身的成分、組織和外表應(yīng)力形狀等有關(guān)外，還與零件的外形、尺寸、外表粗糙度和運(yùn)用條件等有關(guān)。輪機(jī)工程系27六月2022影響零件疲勞強(qiáng)度的要素1)應(yīng)力集中：應(yīng)力集中是引起疲勞破壞的首要要素，零件外表上缺口引起的應(yīng)力集中使其疲勞強(qiáng)度降越低，缺口越鋒利，降低得越厲害。2)外表形狀和尺寸要素：3)運(yùn)用條件：輪機(jī)工程系27六月2022一、高溫疲勞高溫疲勞是指零件在高于資料的0.5Tm(用絕對溫度表示的熔點)或高于再結(jié)晶溫度時遭到交變應(yīng)力的作用所引起的疲勞破壞。具有以下特點：(1)高溫疲勞的疲勞曲線無程度部分，疲勞強(qiáng)度隨循環(huán)周次N添加不斷降低。(2)高溫疲勞總伴隨蠕變發(fā)生，溫度越高蠕變所占比例越大，疲勞和蠕變交互作用也越劇烈。(3)資料的高溫疲勞強(qiáng)度與高溫強(qiáng)度(蠕變極限和耐久極限)的關(guān)系輪機(jī)工程系27六月2022輪機(jī)工程系27六月2022資料的蠕變極限隨溫度變化曲線1與疲勞極限隨溫度變化曲線2相交于一點，闡明當(dāng)資料溫度低于此點對應(yīng)溫度時，資料以疲勞破壞為主；高于此點對應(yīng)溫度那么以蠕變破壞為主。二、熱疲勞1)熱應(yīng)力：零件資料產(chǎn)生變形的金屬與變形小的金屬或末產(chǎn)生變形的金屬相互約束和牽制而產(chǎn)生由溫差引起的應(yīng)力高溫面(或處)產(chǎn)生壓應(yīng)力，低溫面(或處)產(chǎn)生拉應(yīng)力。定常熱應(yīng)力和不定常熱應(yīng)力高頻熱應(yīng)力和低頻熱應(yīng)力σ=-kaE(T-T0)輪機(jī)工程系27六月2022熱疲勞熱疲勞是零件在循環(huán)熱應(yīng)力反復(fù)作用下產(chǎn)生的疲勞破壞。在溫度梯度最大處呵斥塑性應(yīng)變集中熱疲勞裂紋是在受熱外表熱應(yīng)變最大區(qū)域構(gòu)成，普通有幾個疲勞裂紋源特有的龜裂裂紋為特征熱疲勞裂紋與循環(huán)溫差、零件外表缺口形狀和資料有關(guān)輪機(jī)工程系27六月2022影響熱疲勞強(qiáng)度的要素溫度：高溫使得資料的熱疲勞抗力下降。溫度循環(huán)和高溫堅持時間：快速加熱、快速冷卻的熱疲勞壽命最低，高溫堅持時間越長，熱疲勞壽命下降愈多。零件外形和資料腐蝕輪機(jī)工程系27六月2022提高資料熱疲勞抗力的途徑:(1)盡能夠地減少甚至消除零件上的應(yīng)力集中和應(yīng)變集中；(2)提高資料的高溫強(qiáng)度；(3)提高資料的塑性；(4)降低資料的熱膨脹系數(shù)。輪機(jī)工程系27六月2022三、氣缸蓋的疲勞破壞1.氣缸蓋底面裂紋：運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣缸蓋底面在其任務(wù)條件下能夠產(chǎn)生高溫疲勞、蠕變和熱疲勞破壞。底面裂紋能夠是熱疲勞裂紋，也能夠是高溫疲勞裂紋或蠕變裂紋，或者是三者共同作用產(chǎn)生的裂紋。但是當(dāng)發(fā)現(xiàn)龜裂裂紋時，那么可斷定為熱疲勞裂紋。輪機(jī)工程系27六月2022三、氣缸蓋的疲勞破壞2.氣缸蓋冷卻面裂紋：是氣膂力、熱應(yīng)力和腐蝕共同作用產(chǎn)生裂紋。是氣缸內(nèi)最大迸發(fā)壓力引起的周期性脈動應(yīng)力作用的結(jié)果。是腐蝕疲勞破壞。氣缸蓋裂紋產(chǎn)生的影響要素：除熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和腐蝕外，設(shè)計、構(gòu)造上的緣由，資料、工藝上的緣由，操作管理和裝配質(zhì)量上的輪機(jī)工程系27六月2022輪機(jī)工程系27六月2022構(gòu)造特點壁厚不均孔道較多構(gòu)造復(fù)雜任務(wù)條件螺栓預(yù)緊力冷卻面觸火面一、氣缸蓋裂紋的檢修輪機(jī)工程系27六月20221、氣缸蓋裂紋的部位〔1〕氣缸蓋底面裂紋：〔2〕氣缸蓋冷卻側(cè)裂紋：普通發(fā)生在過渡圓角處和孔之間，即應(yīng)力集中處。多發(fā)生在冷卻水道環(huán)形筋的根部應(yīng)力集中處，并沿圓周方向和向深處〔即觸火面〕擴(kuò)展，以致使氣缸蓋裂穿漏水或者在孔壁上產(chǎn)生裂紋。一、氣缸蓋裂紋的檢修輪機(jī)工程系27六月2022〔1〕操作管理不當(dāng)：〔2〕維護(hù)保養(yǎng)不良：〔3〕設(shè)計不合理及資料缺陷加速太快、頻繁啟動、超負(fù)荷、冷卻光滑不良、停車后立刻停冷卻水；不及時吊缸，冷卻水處置，螺栓受力不均；2、氣缸蓋的裂紋緣由一、氣缸蓋裂紋的檢修輪機(jī)工程系27六月20223、氣缸蓋裂紋的檢查1〕察看法：2〕水壓實驗：〔裂穿性裂紋〕3〕無損探傷：浸透探傷、磁粉探傷、超聲波探傷。4〕航行中：A.冷卻水壓力動搖〔或冷卻水溫升高、淡水耗費(fèi)量添加、掃氣箱有水流出、膨脹水