船舶柴油機(jī)活塞的檢修1111.doc

成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目：船舶柴油機(jī)活塞的檢修學(xué)生姓名：姜 龍 函授站點(diǎn)：威 海學(xué) 號：091462001 專業(yè)名稱：輪機(jī)工程學(xué)習(xí)層次：本 科 學(xué)習(xí)形式：函 授 指導(dǎo)教師：陳 群 生 審核簽字： 二一一年九月摘 要海上運(yùn)輸是交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，在促進(jìn)外貿(mào)運(yùn)輸發(fā)展和推動對外貿(mào)易增長等方面以其他運(yùn)輸方式不可比擬的優(yōu)勢發(fā)揮出越來越重要的作用。船舶柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它是由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成。盡管各種柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)、型號各異，但從工作原理和總體結(jié)構(gòu)上看則有很多共同之處。活塞是柴油機(jī)的主要運(yùn)動部件之一，是燃燒室的組成部分?；钊ぷ鲿r承受著很大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，同時還承受摩擦。因此，在使用中活塞容易損壞，特別是高增壓柴油機(jī)的活塞，這就需要輪機(jī)管理人員根據(jù)其原理認(rèn)真分析，找出故障的原因，進(jìn)而解決問題，使機(jī)器恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證船舶航行安全。關(guān)鍵詞：常見故障，活塞處理，柴油機(jī)AbstractMaritime transport is an important part of transportation, transportation in the promotion of foreign trade development and promotion of foreign trade growth and other aspects of the incomparable advantage of other modes of transport play an increasingly important role.The structure of marine diesel engine is more complex, it is composed of many institutions and systems.Although the structure of a variety of diesel engines, models vary, but the working principle and the overall structural point of view there are a lot in common.Diesel engine piston is one of the major moving parts, is part of the combustion chamber.Piston work under a lot of mechanical stress and thermal stress, but also to withstand friction.Therefore, the piston is easy to damage in use, especially high-supercharged diesel engine pistons, engine management which requires a careful analysis based on the principle, to identify the causes, and thus solve the problem, the machine back to normal operation, to ensure safety of navigation.Key wods: familiar malfunction, Pistonsdeal，diesel目 錄第一章 簡述活塞11. 1 活塞的作用11. 2活塞的工作條件1第二章 活塞損壞的原因221活塞外圓表面的磨損原因 22. 2 環(huán)槽磨損的原因22. 3 活塞裂紋和破裂的原因32. 4 活塞燒蝕原因3第三章 活塞損壞的修復(fù)43. 1活塞外圓表面磨損的修復(fù)43. 2環(huán)槽磨損的測量與修復(fù)43. 3活塞裂紋的修復(fù)53. 4活塞燒蝕測量與修復(fù) 6第四章 修復(fù)后活塞的檢驗7第五章 結(jié)束語8參考文獻(xiàn)9致謝10山東交通學(xué)院本科論文 1簡述活塞1 簡 述 活 塞活塞是柴油機(jī)的主要運(yùn)動部件之一，是燃燒室的組成部分。柴油機(jī)的活塞可分為十字頭式柴油機(jī)活塞和筒形活塞式柴油機(jī)活塞兩大類。前者由活塞頭、活塞裙、活塞環(huán)、活塞桿和活塞冷卻機(jī)構(gòu)組成，后者由活塞本體、活塞環(huán)和活塞銷組成。1.1 活塞的作用活塞既是燃燒室部件的組成部分，又與連桿、曲軸等部件組成運(yùn)動機(jī)構(gòu)。活塞的主要作用是在保證密封的情況下完成壓縮和膨脹過程，并將氣體力經(jīng)連桿傳遞給曲軸。在筒形活塞式柴油機(jī)中，活塞承受側(cè)推力，起著滑塊的作用。在二沖程柴油機(jī)中還啟閉氣口，控制換氣。1.2活塞的工作條件在柴油機(jī)工作中，活塞受到燃?xì)飧邷?、高壓、燒蝕和腐蝕作用。它的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷很高，而活塞材料在高溫下機(jī)械性能又有所降低，所以活塞在工作中容易發(fā)生裂紋和變形?；钊c汽缸之間，在相對運(yùn)動中產(chǎn)生摩擦和撞擊。在氣缸中，活塞由于溫度很高、燃?xì)鉀_刷、往復(fù)運(yùn)動等原因，它和汽缸之間不可能建立液體動力潤滑，因此摩擦損失功大，磨損嚴(yán)重。在中、高速柴油機(jī)中，活塞具有較大的往復(fù)慣性力，使得柴油機(jī)的震動加劇。10山東交通學(xué)院本科論文 2活塞損壞的原因2 活塞損壞的原因 活塞是柴油機(jī)的主要運(yùn)動部件之一，是燃燒室的組成部分。活塞工作時承受著很大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，同時還承受摩擦。因此，在使用中活塞容易損壞，特別是高增壓柴油機(jī)的活塞?；钊闹饕獡p壞形式有：外圓表面及環(huán)槽磨損、裂紋和破裂、頂部燒蝕等。2.1活塞外圓表面的磨損原因一般中小型柴油機(jī)的筒形活塞裙部外表面容易發(fā)生磨損。這是由于運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞裙部起導(dǎo)向作用和承受側(cè)推力的結(jié)果。大型十字頭式柴油機(jī)活塞運(yùn)動部件的運(yùn)動是靠導(dǎo)板、滑塊起導(dǎo)向作用和承受側(cè)推力，況且活塞與氣缸套之間的間隙較大，所以正常運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞外圓表面是不會磨損的，只有在活塞運(yùn)動裝置不正和拉缸等異常情況下才能發(fā)生?；钊雇獗砻婺p后，裙部直徑減小活塞與氣缸的間隙增大，活塞橫截面產(chǎn)生圓度誤差、縱界面產(chǎn)生圓度誤差等。這些都直接影響活塞的工作性能和柴油機(jī)的功率。2.2 環(huán)槽磨損的原因活塞環(huán)槽端面磨損是活塞常見的損壞形式，尤其以鋁活塞為多。環(huán)槽端面磨損主要是由于環(huán)在環(huán)槽中的相對運(yùn)動，包括環(huán)在環(huán)槽中的往復(fù)運(yùn)動、環(huán)的徑向膨脹運(yùn)動、環(huán)在環(huán)槽中的轉(zhuǎn)動和扭曲運(yùn)動。其次是由于新氣中的灰塵硬質(zhì)顆粒、燃?xì)庵械奶苛?，尤其是燃用重油時的更大更堅硬的炭粒，這些硬質(zhì)顆粒在環(huán)與環(huán)槽端面之間形成磨粒，加速環(huán)槽端面的磨損。此外，如果燃燒室的高溫使活塞頭部和環(huán)槽變形、材料性能下降、環(huán)與環(huán)槽端面間的油膜破壞時，則環(huán)槽磨損更加嚴(yán)重。環(huán)槽端面磨損使其與環(huán)的配合間隙增大，這將使活塞環(huán)的密封性下降，產(chǎn)生漏氣，使壓縮壓力和爆發(fā)壓力降低，同時進(jìn)入環(huán)背面的燃?xì)庠龆?，高壓燃?xì)鈱h(huán)壓向缸壁致使環(huán)容易折斷。環(huán)槽多面磨損使環(huán)槽截面形狀由矩形變?yōu)樘菪位虺霈F(xiàn)磨臺，且以第一、第二道環(huán)槽磨損為重為快。一般活塞環(huán)槽端面的磨損率小于0.01mm/kh為正常磨損。2.3活塞裂紋和破裂的原因活塞頭觸火面產(chǎn)生裂紋是指在活塞頂面產(chǎn)生的徑向或圓周向裂紋、起吊孔邊緣裂紋及第一道環(huán)槽根部裂紋?；钊^部裂紋主要是熱應(yīng)力引起的，同時還有機(jī)械應(yīng)力的作用。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，活塞頂部溫度分布不均勻：頂部中央或邊緣溫度最高，鑄鋼活塞可達(dá)450；鋁活塞可達(dá)300375，頂面冷卻側(cè)及第一道活塞環(huán)槽的溫度一般在200左右。在正常工作條件下，活塞頭部各處存在著溫差應(yīng)力和高壓燃?xì)庾饔玫臋C(jī)械應(yīng)力等，而且這些應(yīng)力又都是周期性的；當(dāng)噴油定時不正、燃油霧化不良或火焰接觸活塞頂面時就會造成局部過熱，引起過大的熱應(yīng)力；當(dāng)柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或活塞頂部冷卻不充分時也會引起熱應(yīng)力。過大的熱應(yīng)力會引起裂紋。柴油機(jī)頻繁起動、停車也會引起熱疲勞裂紋?；钊斆媪鸭y還會因冷卻不充分，活塞頂面散熱不良所致。例如水冷活塞冷卻側(cè)結(jié)垢嚴(yán)重或活塞頂面積炭嚴(yán)重時就會使活塞頂面局部過熱，導(dǎo)致裂紋。通常，結(jié)垢層或積炭層超過0.5mm時，就會使因過熱產(chǎn)生裂紋的可能性急劇增加。所以，為防止裂紋產(chǎn)生，柴油機(jī)應(yīng)定期吊缸檢修，加強(qiáng)冷卻水的定期處理等維修保養(yǎng)工作?；钊斆娴钠鸬蹩走吘壓偷谝画h(huán)槽根部就會因應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋。2.4 活塞燒蝕的原因首先由于活塞頂部直接與燃?xì)夂突鹧娼佑|，溫度很高，尤其當(dāng)噴油定時不正確或噴油器安裝不良或冷卻側(cè)結(jié)垢使頂部局部過熱，溫度更高；其次，由于柴油機(jī)燃用的重油中含釩、鈉過多，就會在活塞頂部溫度高達(dá)550以上的部位產(chǎn)生高溫腐蝕。同時，活塞材料過熱時發(fā)生氧化、脫碳而使其化學(xué)成分變化。在以上因素綜合作用下，活塞頂部金屬產(chǎn)生層層剝落使其頂部厚度逐漸減薄，出現(xiàn)釩腐蝕的麻點(diǎn)或凹坑，大小、深淺不一的分布于活塞頂部，這種現(xiàn)象成為活塞頂部燒蝕。嚴(yán)重時可使頂部燒穿?；钊敳繜g使頂部厚度減薄、強(qiáng)度降低，甚至影響氣缸壓縮比，降低柴油機(jī)的工作性能。山東交通學(xué)院本科論文 3活塞損壞的修復(fù)3 活塞損壞的修復(fù)以上四種現(xiàn)象的出現(xiàn)，是活塞在工作中的主要損壞形式。一般在船舶上沒有條件完成重度損壞的修復(fù)，通常視損壞情況而定是否予以換新或繼續(xù)使用。下面簡單的介紹這四種損壞的修復(fù)。3.1 活塞外圓表面磨損的修復(fù)活塞裙部外圓表面磨損不太嚴(yán)重時，采用光車群部外圓，消除幾何形狀誤差。光車后滿足活塞與氣缸間隙時可繼續(xù)使用。否則依活塞材料不同采用不同的對策：鋁活塞采用換新，鑄鐵活塞可采用熱噴涂、鍍鐵等工藝恢復(fù)尺寸；鑄鋼活塞采用鍍鐵、堆焊金屬等恢復(fù)尺寸；減磨環(huán)過度磨損、嚴(yán)重拉傷或松動時應(yīng)換新。3.2 環(huán)槽磨損的測量和修復(fù)環(huán)槽磨損程度是利用樣板和塞尺測量環(huán)槽高度的變化來確定。樣板是以新活塞的環(huán)槽高度為準(zhǔn)制作的，也可用一只新活塞環(huán)作為樣板。測量時，將樣板水平插入環(huán)槽并緊貼環(huán)槽下端面，用塞尺測量環(huán)與環(huán)槽上端面之間的距離，即環(huán)與環(huán)槽的配合間隙，稱為平面間隙或天地間隙。測量值與說明書或標(biāo)準(zhǔn)比較，當(dāng)測量值超過極限值時，說明環(huán)槽嚴(yán)重磨損，應(yīng)予以修復(fù)。根據(jù)環(huán)槽端面的磨損情況可選用以下方法修復(fù)。（1）修理尺寸法。光車或磨削環(huán)槽端面，以加工后的修理尺寸配制相應(yīng)加大尺寸的活塞環(huán)，保證平面間隙符合原有要求。例如，MAN型柴油機(jī)活塞環(huán)磨損后光車使環(huán)槽高度較原設(shè)計槽高大0.6mm以上，就可配一加大尺寸的活塞環(huán)（最多加大1.0mm）。采用此法將會使槽脊厚度（環(huán)槽之間的軸向高度）減小，強(qiáng)度降低。為了不使槽脊過分減薄，要求槽脊減薄量不得超過原槽脊設(shè)計厚度的20%25%；同時要求同一活塞上不得有兩個環(huán)槽采用此法修復(fù)。因為如果同一活塞上各道環(huán)槽均采用此法修復(fù)時，由于各環(huán)槽的修理尺寸不同，新配制的各道活塞環(huán)尺寸不同。一只活塞上有多種規(guī)格的活塞環(huán)將給備件供應(yīng)和管理帶來麻煩。（2）恢復(fù)尺寸法。光車環(huán)槽端面后采用噴焊、堆焊、鍍鉻等工藝恢復(fù)環(huán)槽原有尺寸。例如MAN B&W L60MC/MCE型柴油機(jī)的活塞環(huán)與環(huán)槽的最大平面間隙超過0.7mm時，可采用恢復(fù)尺寸的方法修復(fù)環(huán)槽端面，使平面間隙值恢復(fù)到0.40.45mm。（3）鑲套修理。環(huán)槽端面鑲墊環(huán)恢復(fù)原有尺寸。低速柴油機(jī)鋼質(zhì)活塞的環(huán)槽端面嚴(yán)重磨損時，可采用鑲墊環(huán)的方法修復(fù)：首先光車環(huán)槽端面，消除幾何形狀誤差，然后在環(huán)槽下端面鑲耐磨墊環(huán)來恢復(fù)環(huán)槽原有尺寸和平面間隙，這就是環(huán)槽鑲墊環(huán)法。采用焊接工藝將墊環(huán)焊在環(huán)槽下端面上，形成永久性連接 ，這種墊環(huán)稱為死環(huán)，這種方法稱為鑲死環(huán)法。此法連接牢固，使用中墊環(huán)不會脫落，但墊環(huán)磨損后則難以修復(fù)。采用過盈配合將墊環(huán)鑲在環(huán)槽下端面上，稱為鑲活環(huán)法。由于墊環(huán)不固死在環(huán)槽下端面上，便于再度磨損后更換墊環(huán)，但墊環(huán)容易松動脫落到氣缸內(nèi)引發(fā)事故。3.3 活塞裂紋的修復(fù)活塞頂面冷卻側(cè)、筒狀活塞的活塞銷座處產(chǎn)生裂紋是很常見的，主要是由于過大的機(jī)械應(yīng)力引起的，同時還會由于設(shè)計不良、材質(zhì)不佳和毛坯制作缺陷等在這些部位存在應(yīng)力集中而加速裂紋的產(chǎn)生。活塞裂紋可通過觀察或著色探傷進(jìn)行檢查。鋼質(zhì)、鋁質(zhì)活塞的頂部裂紋較輕，可采用焊補(bǔ)工藝修理，鋼質(zhì)活塞頂部裂紋嚴(yán)重時采用局部更換?；钊h(huán)槽根部裂紋、活塞上穿透性裂紋及無法修理的冷卻側(cè)裂紋則應(yīng)將活塞報廢換新。3.4 活塞燒蝕測量與修復(fù)活塞頂部燒蝕的程度可用活塞頂部樣板和塞尺進(jìn)行測量。測量時，將樣板置于活塞頂部，用塞尺測量樣板與活塞頂部之間的最大間隙。測量時，還應(yīng)使樣板繞活塞軸線運(yùn)動，每轉(zhuǎn)45角測量一次，取其中最大值。當(dāng)超過15mm時應(yīng)換新活塞。在缺乏備件或應(yīng)急情況下可采用以下措施。（1）改變活塞的裝置位置。當(dāng)燒蝕尚不太嚴(yán)重而且活塞結(jié)構(gòu)又允許的情況下，改變活塞安裝角度。例如，B&W型柴油機(jī)活塞頂部燒蝕部位對應(yīng)于噴油器方向，燃油在此部位集中燃燒和采用冷卻效果不良的油冷，致使該部位產(chǎn)生燒蝕。由于活塞結(jié)構(gòu)允許，在產(chǎn)生不太嚴(yán)重的燒蝕時將活塞安裝部位轉(zhuǎn)過90角，使燒蝕部位避開噴油方向繼續(xù)使用。（2）焊補(bǔ)修理。燒蝕嚴(yán)重時（最大厚度接近規(guī)定值時）可采用堆焊工藝進(jìn)行修補(bǔ)、焊后進(jìn)行機(jī)械加工恢復(fù)活塞頂部形狀。（3）換新。當(dāng)活塞頂部最大燒蝕厚度超過說明書規(guī)定值或使活塞頂部厚度減至設(shè)計厚度的一半時應(yīng)將活塞報廢換新。山東交通學(xué)院本科論文 4修復(fù)后活塞的檢驗4 修復(fù)后活塞的檢驗輪機(jī)工程是一個系統(tǒng)工程，主機(jī)是船舶的動力源，活塞又是該動力的直接承受和傳遞者，就好比人的各種舉動都需要心臟提供的能量來支撐一樣，船舶的任何動作都要落實到主機(jī)的活塞上來完成。主機(jī)活塞出現(xiàn)了問題，就好比一個人得了心臟病，隨時都可能出現(xiàn)可怕的后果。所以在活塞出現(xiàn)上述問題時，及時進(jìn)行活塞的修復(fù)工作，在裝機(jī)前必須進(jìn)行檢驗，確保質(zhì)量合格和裝機(jī)后的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。輪機(jī)員除對活塞尺寸、形狀和表面粗糙度做一般性檢驗外，還應(yīng)對活塞的位置精度進(jìn)行平臺檢驗，活塞的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度等均應(yīng)符合設(shè)計圖紙的要求。活塞位置精度的技術(shù)要求及其檢驗方法如下：（1）活塞銷孔中心線和活塞中心線垂直，垂直度要求不大于0.025mm/100mm。檢驗時，將活塞置于平臺上，則活塞中心線垂直于平臺。當(dāng)活塞銷孔中心線與平臺平行時，表明活塞銷孔中心線與活塞中心線垂直，測量長度內(nèi)百分表的讀數(shù)差即為垂直度誤差。（2）活塞銷孔中心線應(yīng)與活塞中心線相交，其位置要求：活塞直徑200mm時應(yīng)不大于0.20mm。檢驗時，將銷孔插有心軸的活塞垂直平臺放置，用內(nèi)經(jīng)千分