船舶柴油機(jī)輪機(jī)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要零部件

1、機(jī)械負(fù)荷指受力部件承受氣體力，安裝預(yù)緊力，慣性力等的強(qiáng)烈程度.主要以氣體力和慣性力為主.柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷有兩個(gè)特點(diǎn)：一是周期交變；二是具有沖擊性.船舶柴油機(jī)（輪機(jī)）-模塊二 柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要零部件-模塊二 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。缸蓋燃燒室部件缸套I活塞組件主要零部件連桿曲柄連桿機(jī)構(gòu)一曲軸I主軸承【主要固定件：機(jī)架、機(jī)座、貫穿螺栓單元一燃燒室部件一、燃燒室部件承

2、受的負(fù)荷1 .機(jī)械負(fù)荷機(jī)械負(fù)荷指受力部件承受氣體力、安裝預(yù)緊力、慣性力等的強(qiáng)烈程度。主要以氣體力和慣性力為主。柴油機(jī) 的機(jī)械負(fù)荷有兩個(gè)特點(diǎn)：一是周期交變；二是具有沖擊性。1）安裝應(yīng)力：安裝應(yīng)力與預(yù)緊力成正比。因此，安裝氣缸蓋時(shí)不應(yīng)過(guò)分緊固，否則會(huì)使氣缸套、氣缸蓋發(fā)生損傷。另外， 將缸套凸肩加高，可使缸套安裝應(yīng)力大大減小。2）氣體力：氣體力是周期變化的， 其最大值為最高爆炸壓力， 變化頻率與轉(zhuǎn)速有關(guān)， 因而由氣體力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力也稱高頻應(yīng)力。由氣體力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力具有以下特點(diǎn)：氣缸蓋、活塞：觸火面為壓應(yīng)力，冷卻面為拉應(yīng)力。缸套：徑向：觸火面為壓應(yīng)力最大，冷卻面為零。切向：觸火面為拉應(yīng)力最大，冷卻

3、面為拉應(yīng)力最小。機(jī)械應(yīng)力與部件壁厚成反比，即壁厚 8愈大，機(jī)械應(yīng)力愈小。 3）慣性力：活塞組件在缸內(nèi)作往復(fù)變速運(yùn)動(dòng)， 產(chǎn)生往復(fù)慣性力； 曲軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心慣性力。 其大小與部件質(zhì)量和曲 軸轉(zhuǎn)速的平方成正比。由慣性力產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力也是一種高頻應(yīng)力。2 熱負(fù)荷1 ）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。2）熱負(fù)荷的表示方法（ 1 ）熱流密度（2）溫度場(chǎng)（3 ）熱應(yīng)力3）熱負(fù)荷過(guò)高對(duì)柴油機(jī)的危害：（ 1 ）使材料的機(jī)械性能降低，承載能力下降；（ 2 ）使受熱部件膨脹、變形，改變了原來(lái)正常工作間隙；（ 3 ）使?jié)櫥砻娴幕脱杆僮冑|(zhì)、結(jié)焦、蒸發(fā)乃至被燒掉；（ 4 ）使受熱部

4、件（如活塞頂）受熱面被燒蝕；（ 5 ）使受熱部件承受的熱應(yīng)力過(guò)大，產(chǎn)生疲勞破壞等。船舶上，輪機(jī)管理人員通常用排氣溫度來(lái)判斷熱負(fù)荷的高低。4）熱應(yīng)力：是指受熱部件在內(nèi)外表面溫度不同并且有一定約束的條件下在金屬內(nèi)產(chǎn)生的一種內(nèi)力。氣缸蓋、活塞：觸火面為熱壓應(yīng)力，冷卻面為熱拉應(yīng)力。缸套：徑向：為零。切向：觸火面為壓熱應(yīng)力，冷卻面為拉熱應(yīng)力。熱應(yīng)力與部件壁厚成正比，即壁厚 8愈大，熱應(yīng)力愈大。由機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力可知：機(jī)械應(yīng)力與部件壁厚成反比，即壁厚 8愈大，機(jī)械應(yīng)力愈小。因而從降低機(jī)械應(yīng) 力的角度看，應(yīng)使8增大，但熱應(yīng)力與部件壁厚成正比，因此 8增大，熱應(yīng)力增加。所以對(duì)燃燒室部件不能采取 厚壁結(jié)構(gòu)。 合

5、理解決這一技術(shù)難題的措施是采用薄壁強(qiáng)背結(jié)構(gòu)。 所謂薄壁就是燃燒室部件的壁要薄， 以減少熱應(yīng) 力。 而強(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。 現(xiàn)代新型柴油機(jī)燃燒室部件采用鉆孔冷卻機(jī) 構(gòu)就是典型的薄壁強(qiáng)背結(jié)構(gòu)。 3 熱疲勞燃燒室部件在交變的熱應(yīng)力作用下出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象稱熱疲勞。 熱疲勞對(duì)燃燒室部件的破壞是從出現(xiàn)裂紋開(kāi)始 的，逐漸發(fā)展使部件疲勞破裂。當(dāng)柴油機(jī)工作時(shí)， 高溫面的熱應(yīng)力為壓應(yīng)力。 如果燃燒室壁面局部在高溫作用產(chǎn)生蠕變而引起塑性變形， 則 當(dāng)停車或負(fù)荷降低、壁面溫度降低時(shí)，因塑性變形無(wú)法恢復(fù)原狀而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，由此形成壓拉應(yīng)力交替。由于該交變應(yīng)力的變化周期與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，而只

6、取決于起動(dòng)-運(yùn)行- 停車或負(fù)荷變化的周期， 因此稱為低頻應(yīng)力。 顯然由熱疲勞引起的裂紋，通常從高溫觸火面開(kāi)始，逐漸發(fā)展形成疲勞損壞。高頻應(yīng)力：應(yīng)力變化周期與柴油機(jī)工作循環(huán)周期相同，頻率較高。與轉(zhuǎn)速有關(guān)。低頻應(yīng)力：應(yīng)力變化周期與柴油機(jī)起動(dòng)-運(yùn)行- 停車或負(fù)荷變化的周期相同，頻率較低。二、氣缸蓋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：觸火面壓熱應(yīng)力，冷卻面拉熱應(yīng)力。（ 4 ）承受腐蝕

7、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：?jiǎn)误w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

8、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

9、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。(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

10、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)，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)

11、，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：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

12、：4 .材料：采用耐熱、耐磨的合金鑄鐵，內(nèi)表面鍍銘以提高耐磨性，外表面涂防銹漆或裝鋅塊。5 .類型：(1)濕式氣缸套：缸套外表面直接與冷卻水接觸特點(diǎn)：散熱性好缸套厚度大，剛性好制造和更換方便易產(chǎn)生穴蝕和腐蝕。(2)干式氣缸套：6 .構(gòu)造：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型密圭圈3、3a,防水漏入LR空間，可從KBi孔檢查(4)。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?KB孔檢查(5)上部注油點(diǎn)設(shè)有布油槽，均勻分布。

13、(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(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v 0.1mm/kh鍍銘缸套的磨損量v 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

14、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

15、)防止穴蝕的措施：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：強(qiáng)度高、剛度大、氣密可靠、冷卻效果好、摩擦損失小、耐磨損。摩擦副具有良好的潤(rùn)滑、較小的磨 損以及較少的潤(rùn)滑油消耗量。對(duì)中、高速柴油機(jī)活塞還要求重量輕。4 .活塞的構(gòu)造：1)十字頭式活塞圖 MAN-B&W L-M國(guó)1-活塞桿；2

16、-冷卻油管；3-活塞裙；4-活塞環(huán)；5-活塞頭長(zhǎng)裙活塞：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)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?，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)?；钊铀俸蜏p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

17、。(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，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

18、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。5 .材料：大型：活塞頭用耐磨合金鋼，裙部用鑄鐵。 中、高速機(jī)：鑄鐵、鋁合金、鑄鋼。6 .活塞的冷卻：(1)套管式：冷卻介質(zhì)為水(2)錢鏈?zhǔn)剑豪鋮s介質(zhì)為滑油7 .活塞桿：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?；钊N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

19、）材料：一般用優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼，表面滲碳、淬火處理，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。（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

20、到90-100 C,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)：十字頭 注油潤(rùn)滑-壓縮環(huán)、承磨環(huán)筒型活塞一飛濺潤(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

21、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)彈力大得多)，但沒(méi)有第一次密封，就無(wú)法保證第二次密封。第一次於母第二次冊(cè)封(3)壓縮環(huán)的斷面形狀a.矩形環(huán)：b.梯形環(huán)：c.倒角環(huán)：不宜做第一和第二道環(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。(4)環(huán)的搭口形式：直搭口、斜搭口、重疊搭口二沖程柴油機(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)不用倒角，冷態(tài)時(shí)搭口做

22、成略向內(nèi)彎，熱態(tài)時(shí)伸直與缸壁貼合。(5)材料：一般采用合金鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵為提高活塞環(huán)的工作能力，常采用的結(jié)構(gòu)措施有：a表面鍍銘以提高耐磨性 b松孔鍍銘以提高表面儲(chǔ)油性加快磨合c內(nèi)表面刻紋鍍銘以提高彈性 d外表面鍍銅以利磨合 e外表面噴鍍鋁以防止粘著磨損。(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)，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，

23、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)：材料：合金鑄鐵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：a.環(huán)與壁的接觸面積小以提高刮油能力b.環(huán)與槽的天地間隙小，以降低泵油作用c.開(kāi)有泄油槽工作原理：刮油環(huán)只能在活塞下行時(shí)起刮油作用，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。>h)c>d)圖油環(huán)的結(jié)構(gòu)形式和工作原理7)承磨環(huán)：作用是為活塞和缸套磨合設(shè)置材料：青銅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?；钊斄鸭y：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。部位：噴油器相對(duì)的活塞頂面

24、，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)重日允許將活塞頭轉(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：0.30.5mm/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)：原因：a.環(huán)或氣缸過(guò)熱b.滑油過(guò)多c.滑油不凈d.燃燒不良結(jié)碳判斷：a.嚴(yán)重漏氣，柴油機(jī)工作無(wú)力

25、 b.機(jī)油（或冷卻水）溫度升高 c.燃油和滑油消耗量增加。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粘環(huán)的后果：a.燃燒室漏氣b.活塞環(huán)斷裂c拉缸（ 3 ）斷環(huán)原因：活塞方面：環(huán)槽損壞，表面不平活塞頭部熱變形，使環(huán)槽表面相對(duì)活塞中心線扭曲活塞頭部與缸套間隙過(guò)大。氣缸方面： 上止點(diǎn)附近因磨損嚴(yán)重產(chǎn)生階梯狀， 當(dāng)連桿大端軸瓦產(chǎn)生較大磨損， 由于慣性力作用而 斷環(huán)二沖程機(jī)掃、排氣口倒角不夠大。環(huán)自身方面： 環(huán)搭口間隙過(guò)小， 常在開(kāi)口對(duì)側(cè)附近折斷環(huán)的振動(dòng)側(cè)隙太大或太

26、小開(kāi)口處倒角不夠大，環(huán)掛在氣口上。使用方面：環(huán)溫度太高潤(rùn)滑不良爆壓過(guò)大斷環(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

27、間隙，其間隙值為：缸徑w200mm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)口處左右30也圍內(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

28、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

29、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 磨合： 磨合是通過(guò)磨損的方法達(dá)到的。用盡量少的時(shí)間達(dá)到燃燒室良好的密封是磨合的主要目的。為此在磨合中應(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)間分配應(yīng)按磨合規(guī)范，其要點(diǎn)是由空車開(kāi)始逐漸負(fù)荷，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并定時(shí)停車檢查。（ 2 ）磨合期氣缸潤(rùn)滑使用純礦物油或低堿性氣缸油，以獲得一定的腐蝕磨損，加快磨合。（ 3 ）磨合期應(yīng)增大氣缸注油量以密封燃燒室防止拉缸。比正常供油量多 50 。2 運(yùn)行中的監(jiān)視：（ 1 ）注意監(jiān)視各運(yùn)行參數(shù)。（ 2 ）確保氣缸潤(rùn)滑，防注油

30、中斷。（ 3 ）注意傾聽(tīng)運(yùn)轉(zhuǎn)聲響。3 觀察孔（掃氣口）檢查：（ 1）活塞環(huán)工作狀況：若向上、向下盤車時(shí)環(huán)在環(huán)槽中可動(dòng)，說(shuō)明無(wú)粘環(huán)現(xiàn)象。用小木棍推壓環(huán)時(shí)環(huán)無(wú)張力，說(shuō)明環(huán)已斷裂。若環(huán)工作表面有黑色、無(wú)潤(rùn)滑油的區(qū)域，說(shuō)明環(huán)的密封性不好。（ 2）氣缸潤(rùn)滑狀況：若發(fā)現(xiàn)活塞頭上有白色、微黃色的沉積物，則說(shuō)明所用滑油堿值太高。若氣缸套表面上有白色或微帶褐色的區(qū)域，這是由于腐蝕磨損，說(shuō)明滑油堿值太低。若第一道活塞環(huán)表面有半干半濕的潤(rùn)滑油膜存在，活塞環(huán)與缸壁表面油膜干凈，則說(shuō)明注油量適中。若發(fā)現(xiàn)活塞與活塞環(huán)槽內(nèi)結(jié)炭粘著現(xiàn)象較重， 活塞與缸套表面油膜污染變黑， 氣口因結(jié)炭堵塞較重， 則說(shuō)明注油量過(guò)多。如果第一道活

31、塞環(huán)表面干燥而環(huán)與缸壁均出現(xiàn)磨痕、環(huán)的棱邊出現(xiàn)毛刺，說(shuō)明注油量過(guò)少。（3）冷卻腔密封狀況：若氣缸套外表面有水漏下，說(shuō)明氣缸套外側(cè)密封圈可能失效。若氣缸套內(nèi)表面有水漏出，說(shuō)明氣缸套或氣缸蓋可能有貫穿性裂紋或氣缸注油器接頭處漏水。（ 4 ）吊缸檢查。氣缸蓋進(jìn)行下表面積碳、裂紋和燒傷檢查，對(duì)冷卻水腔積垢、腐蝕檢查，氣閥與閥座磨損和密封性檢查，缸蓋與缸套結(jié)合面密封性檢查。對(duì)缸套應(yīng)進(jìn)行缸徑測(cè)量、疏通注油孔及注油接頭、檢查缸套水空間密封。清洗活塞組件、測(cè)量天地間隙和搭口間隙。思考題：1 何謂熱負(fù)荷？熱負(fù)荷過(guò)高或過(guò)低對(duì)柴油機(jī)工作有何影響？2氣缸蓋和氣缸套各有何功用？工作條件如何？3 氣缸套一般采用什么材料？

32、內(nèi)外表面常采用哪些辦法來(lái)提高其耐磨、耐腐蝕性能？4氣缸蓋一般采用什么材料？當(dāng)代高增壓柴油機(jī)氣缸蓋用什么材料？5 什么叫低溫腐蝕？如何預(yù)防低溫腐蝕？6 什么叫穴蝕？如何預(yù)防？7燃燒室部件為何要采用薄壁強(qiáng)背結(jié)構(gòu)？8活塞有何功用？工作條件如何？9 密封環(huán)、刮油環(huán)、減磨環(huán)各起什么作用？各用什么材料制造？10活塞環(huán)的搭口形式有幾種？11壓縮環(huán)為何會(huì)泵油？有何危害？怎樣預(yù)防？12什么叫磨合？磨合應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？13缸套磨損的最大位置在哪里？為什么？14活塞環(huán)失效對(duì)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有何影響？單元二 曲柄連桿機(jī)構(gòu)一、十字頭和導(dǎo)板1 作用：（ 1 ）連接活塞和連桿組件，將氣體力和慣性力傳給連桿。（ 2 ）承受側(cè)推力保

33、證活塞在氣缸中的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2 .分類：(1)根據(jù)導(dǎo)板承受的側(cè)推力可分為：正車導(dǎo)板：承受正車膨脹行程或倒車壓縮行程的側(cè)推力。倒車導(dǎo)板：承受倒車膨脹行程或正車壓縮行程的側(cè)推力。(2)根據(jù)滑塊和導(dǎo)板副的形式不同可分為：?jiǎn)螌?dǎo)板：正、倒車導(dǎo)板處于同一側(cè)特點(diǎn)：1)正、倒車導(dǎo)板的承壓面積不同。正車時(shí)受力大，工作時(shí)間長(zhǎng)，有較大的承壓面積；倒車導(dǎo)板的承壓面積小。2)滑塊的布置與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)向有關(guān)。3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。雙導(dǎo)板：正、倒車導(dǎo)板處于十字頭的兩側(cè)特點(diǎn)：1)正、倒車導(dǎo)板的承壓面積相同。2)滑塊的布置與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)向無(wú)關(guān)。3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因前后、左右共有四個(gè)滑動(dòng)面，安裝校正較麻煩。圓筒形導(dǎo)板：3 .結(jié)構(gòu)分析

34、：RTA型柴油機(jī)十字頭導(dǎo)板導(dǎo)板與機(jī)架橫隔板由螺栓連接，兩者之間有調(diào)節(jié)墊片以保證安裝中的正常間隙(橫向間隙)，而縱向間隙利用位于導(dǎo)板側(cè)面的小導(dǎo)板或?qū)б?guī)(調(diào)節(jié)墊片)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 L-MC/MCE型柴油機(jī)十字頭導(dǎo)板導(dǎo)板與機(jī)架橫隔板為一體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)板不需要調(diào)節(jié)(間隙)，靠加工精度保證，以提高其剛度。 連桿小端軸承4 .潤(rùn)滑：錢鏈機(jī)構(gòu)來(lái)的滑油 一十字頭銷 一J活塞一 曲柄箱滑塊二、連桿1 .作用：(1)將活塞(或十字頭)與曲軸連接成曲柄連桿機(jī)構(gòu)(2)把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(3)將作用在活塞上的氣體力、慣性力傳遞給曲軸。2 .工作條件：(1)承受周期性變化的氣體力、慣性力作用：低速二沖程機(jī)連桿

35、始終受壓；四沖程機(jī)的連桿有時(shí)受壓有時(shí)受拉。四沖程機(jī)在排氣沖程末期、進(jìn)氣沖程初期，連桿受拉(此時(shí)慣性力大于氣體力)，其余沖程受壓。二沖程低速增壓機(jī)由于轉(zhuǎn)速低，慣性力小，氣體力較大，其合力始終向下，使連桿受壓。(2)與曲柄銷、十字頭銷(活塞銷)產(chǎn)生摩擦和磨損。(3)承受燃?xì)獾臎_擊作用。3 .要求：(1)耐疲勞、抗沖擊。(2)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。(3)連桿長(zhǎng)度應(yīng)盡量短、重量輕、拆裝方便。(4)連桿軸承工作可靠。4 .材料：十字頭：中碳鋼，自由鍛造，桿身截面為圓形。筒形：中碳鋼或優(yōu)質(zhì)合金鋼，模鍛鍛造，桿身截面為工字形。5 .結(jié)構(gòu)分析：1)十字頭式活塞連桿(1)由連桿桿身、小端和大端組成，小端與十字頭

36、銷相連，大端與曲柄銷相連。(2)軸承座與桿身、軸承座與軸承蓋用定位銷定位。(3)小端軸承座上設(shè)有薄壁軸瓦以提高抗疲勞強(qiáng)度。(4)大端軸承座上沒(méi)有軸瓦，白合金直接澆鑄在軸承座和軸承蓋上，這樣可提高軸頸直徑并有利于散熱。(5)桿身與連桿大端軸承座上有墊片，用于調(diào)整壓縮比。(6)連桿螺栓為柔性螺栓，可提高抗疲勞強(qiáng)度。(7)螺栓桿身上設(shè)有定位環(huán)帶，可降低擰緊力對(duì)螺栓的彎曲作用。碧 51-連桿小端軸承蓋；2-小端軸承座；3-薄壁軸瓦；4、10-連桿螺栓；5-桿身；6-墊片；7-大端軸承座；8-大端軸承蓋；9-鎖緊裝置；11-定位環(huán)帶；12-固 定螺才13-輸油槽2)筒形活塞式連桿有平切口和斜切口(1)小

37、端為不剖分面，內(nèi)裝青銅襯套，并開(kāi)有油槽。(2)桿身截面為工字形，可使在擺動(dòng)平面內(nèi)桿身的截面慣性矩為垂直平面的桿身截面慣性矩的4倍，提高其抗壓穩(wěn)定性。(3)連桿大端做成斜切口，可增加曲柄銷直徑、方便掉缸。(4)大端軸承用薄壁三層金屬式結(jié)構(gòu)，在薄的鋼背(低碳鋼瓦背)上澆于銅鉛合金，再在表面上鍍一層鉛錫合金。目的是提高軸瓦的強(qiáng)度和表面性能。(5)在剖分面上做成鋸齒形結(jié)構(gòu)，防結(jié)合面產(chǎn)生滑動(dòng)，并使連桿螺栓不受剪切力作用。(6)大端軸瓦設(shè)有定位舌，防軸瓦在座內(nèi)作圓周和軸向運(yùn)動(dòng)而把油孔堵住。3) V型柴油機(jī)連桿(1)并列式連桿：(2)主副連桿：可縮短氣缸間距和整機(jī)長(zhǎng)度，減小柴油機(jī)重量和尺寸，增大曲軸剛性。6

38、 .連桿螺栓(1)工作條件：二沖程機(jī)連桿螺栓在工作中只受預(yù)緊力作用；四沖程機(jī)連桿螺栓在工作中除受預(yù)緊力外，還受到慣性力和大端變形產(chǎn)生的附加彎矩作用。(2)要求和材料：具有高的強(qiáng)度和好的韌性；一般用優(yōu)質(zhì)合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳鋼。(3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用柔性結(jié)構(gòu)，提高連桿螺栓的抗疲勞強(qiáng)度采用精細(xì)加工螺紋桿身最小直徑應(yīng)等于或小于螺紋內(nèi)徑 桿身上有定位環(huán)帶螺帽有防送裝置。連桿螺栓的固緊：一般用專用工具上緊，并在柴油機(jī)說(shuō)明書中明確規(guī)定了緊固時(shí)的預(yù)緊度(一般用螺栓的伸長(zhǎng)量、液壓拉伸器的油壓、扭力扳手的扭矩或螺帽的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)衡量，這些方法也用于其它重要螺栓預(yù)緊力的控制)。(4)連桿螺栓斷裂的原因沒(méi)按照工藝要求裝配，預(yù)緊

39、力過(guò)大或過(guò)小。螺紋配合過(guò)緊或過(guò)松。軸承配合間隙過(guò)大產(chǎn)生很大的沖擊載荷。材料不符合要求或有缺陷。拆裝時(shí)扭傷螺紋。連桿螺栓的斷裂多發(fā)生在四沖程高速機(jī)中，主要是往復(fù)慣性力使連桿螺栓產(chǎn)生了很大的交變拉應(yīng)力引起的。(5)預(yù)防連桿螺栓斷裂的措施按說(shuō)明書規(guī)定的預(yù)緊力上緊。按工藝要求裝配軸承間隙。不得扭傷、碰傷螺紋和螺栓。注意防松。7 .十字頭軸承工作條件分析和提高可靠性措施(1)十字頭軸承的工作特點(diǎn)：軸承的比壓大。潤(rùn)滑條件很差，難以形成良好的潤(rùn)滑油膜。)單向受力。軸向受力不均。(2)提高十字頭軸承可靠性的措施：1)降低軸承比壓:限制最高爆發(fā)壓力加大軸頸直徑。采用全支承式軸承。增大承壓面間的貼合面積。2)使軸

40、承軸向負(fù)荷分布均勻。采用彈性結(jié)構(gòu)的自整位式軸承，使軸承的軸向負(fù)荷分布均勻；圖彈性十字頭軸承采用剛性結(jié)構(gòu)。提高十字頭銷與軸承座的剛性，減少變形，來(lái)達(dá)到軸向 負(fù)荷均勻分布的目的。一般采用短而粗的十字頭銷。采用反變形法拂刮軸承；3)保證良好的潤(rùn)滑和冷卻。改變供油路線。提高滑油供油壓力。合理開(kāi)設(shè)油槽。十字頭銷軸承下瓦必須開(kāi)設(shè)縱向油槽；主軸承下瓦高壓 區(qū)不得開(kāi)設(shè)油槽；保證合適的軸承間隙。4)采用薄壁軸瓦。5)提高保十字頭銷頸表面光滑程度。思考題：1.連桿有何作用？工作條件如何?2 .十字頭軸承工作條件如何?3 .提高十字頭軸承可靠性的措施有哪些?4 .預(yù)防連桿螺栓斷裂的措施有哪些？三、曲軸組1 .曲軸的

41、作用(1)通過(guò)連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿變成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；(2)將各缸所作的功匯集起來(lái)向外輸出。(3)帶動(dòng)保證柴油機(jī)正常工作的附屬設(shè)備。如噴油泵、進(jìn)排氣閥、起動(dòng)空氣分配器等。2 .曲軸的工作條件受力復(fù)雜：受交變的氣體力、往復(fù)慣性力和離心力，以及它們所產(chǎn)生的彎矩和扭矩的作用。應(yīng)力集中嚴(yán)重：一根曲軸是由若干個(gè)彼此間錯(cuò)開(kāi)一定角度的曲柄以及功率輸出端和自由端構(gòu)成。每個(gè)曲柄是由主軸頸、曲柄銷和曲柄臂組成，曲軸上還鉆有潤(rùn)滑油孔。各種因素使曲軸內(nèi)部的應(yīng)力分布極不均勻，在曲柄臂和軸頸的過(guò)渡圓角處及潤(rùn)滑油孔周圍將產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中。其中以曲柄臂與曲柄銷的過(guò)渡圓角處最為危險(xiǎn)。附加應(yīng)力很大：曲軸在徑向力、切向力和扭矩

42、的作用下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、橫向振動(dòng)和縱向振動(dòng)。當(dāng)曲軸的自振 頻率較低時(shí)，在柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可能出現(xiàn)共振，而使振幅大大增加，產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力。軸頸遭受磨損：3 .對(duì)曲軸的要求(1)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；(2)各軸頸應(yīng)具有足夠的承壓面積和較高的耐磨性；(3)具有合理的曲柄排列和發(fā)火順序。(4)疲勞強(qiáng)度高，工作安全可靠。4 .材料：常用的材料有優(yōu)質(zhì)碳鋼、合金鋼和球墨鑄鐵。一般柴油機(jī)的曲軸常用優(yōu)質(zhì)碳鋼制造；為了提高中、高 速 強(qiáng)載柴油機(jī)的曲軸疲勞強(qiáng)度和耐磨性能，采用了合金鋼制造。球墨鑄鐵鑄造的曲軸，常在強(qiáng)載程度不太高的 中、高速柴油機(jī)中應(yīng)用。5 .曲軸的結(jié)構(gòu)(1)曲軸的類型整體式：整根曲軸由整體鍛

43、造或鑄造，常用于中、小型柴油機(jī)。由于大型鍛造設(shè)備的出現(xiàn)，大型低速柴油機(jī)也 已有采用整體式曲軸。套合式：有半套合式和全套合式兩種。目前大型低速柴油機(jī)常用半套合式曲軸。(b)焊接式：焊接工藝是近代曲軸制造工藝中一個(gè)重要成就。 它不僅消除了大件鍛造的困難， 而且還能使曲軸的重 量較套合式結(jié)構(gòu)有大幅度降低。 此外，焊接式曲軸由于其曲柄臂底部能與主軸頸外圓接近齊平， 因而能使連桿長(zhǎng) 度得以縮短，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)高度大為減低。圖MAN B&W L-MC系列柴油機(jī)焊接式曲軸1-自由端法蘭；2-軸向減振器；3-單位曲柄；4-推力環(huán)；5-功率輸出端法蘭(2)曲軸的構(gòu)造曲軸主要由若干個(gè)單位曲柄和自由端、功率輸

44、出端，以及平衡重塊等組成。單位曲柄是曲軸的基本組成部分,由主軸頸，曲柄銷和曲柄臂組成。曲柄臂上裝有平衡重塊用以平衡離心慣性力。推力環(huán)用以傳遞軸向推力。自由 端法蘭安裝扭振減振器。輸出端法蘭用以連接中間軸。普通圓角：將引起軸頸有效長(zhǎng)度的縮短。車入式圓角：不但可增大過(guò)渡圓角半徑，而且軸頸的有效工作長(zhǎng)度也不用縮短。6 .曲柄的排列曲軸的曲柄都是以氣缸的號(hào)數(shù)命名的。氣缸的排號(hào)有兩種方法，一種是由自由端排起，另一種是由動(dòng)力端排起。我國(guó)和大部分國(guó)家都是采用自由端排起。曲柄的排列是由氣缸數(shù)、發(fā)火間隔角和發(fā)火順序決定的，而氣缸的 發(fā)火間隔角和發(fā)火順序要考慮以下幾點(diǎn)：(1)曲柄的排列原則：動(dòng)力輸出要均勻，各缸間

45、的發(fā)火間隔角應(yīng)相等。因此，各缸間發(fā)火間隔角應(yīng)等于完成一個(gè)工作循環(huán)所需要 的曲軸轉(zhuǎn)角度數(shù)除以氣缸數(shù)目所得的商。如果有i只氣缸，則單列式柴油機(jī)的發(fā)火間隔角為：四沖程柴油機(jī)的發(fā)火間隔角 =720?/i ;二沖程柴油機(jī)的發(fā)火間隔角=360?力。要避免相鄰氣缸連續(xù)發(fā)火，以減輕主軸承的負(fù)荷。要使柴油機(jī)有良好的平衡性。曲軸合理的排列可使引起振動(dòng)的力和力矩減至最小。應(yīng)考慮發(fā)火順序?qū)ηS扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響。發(fā)火順序不同，各段軸上扭矩的交變情況也不同，對(duì)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響也不同。要力求減輕扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。在脈沖增壓式柴油機(jī)中，為防止掃、排氣相互干擾，各缸排氣管要分組，要求柴油機(jī)有相應(yīng)的發(fā)火順序。(2)二沖程機(jī)曲柄的排列例：

46、某六缸二沖程機(jī)的發(fā)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4滿足曲柄的排列原則。若第一缸處于上止點(diǎn)發(fā)火時(shí)刻，則其它缸處于何位置？(3)四沖程機(jī)曲柄的排列例1:某六缸四沖程機(jī)的發(fā)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4滿足曲柄的排列原則。若第一缸處于上止點(diǎn)發(fā)火時(shí)刻，則其它缸處于何位置？例2:某六缸四沖程機(jī)的發(fā)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4,若第六缸處于下止點(diǎn)排氣時(shí)刻，則其它缸處于何位置？7 .典型曲軸介紹由若干個(gè)曲柄、自由端(首端)和功率輸出端(尾端)三部分組成。(1)曲柄臂和主軸頸及曲柄銷之間的連接處采用車入式圓角，經(jīng)冷滾壓加工，以提高疲勞強(qiáng)度。(2)自由端法蘭可連接軸向減振器。(3)推力軸和曲軸為一體，可縮短柴油

47、機(jī)長(zhǎng)度。(4)推力環(huán)用于傳遞推力和軸向定位。(5)飛輪飛輪的主要功用是使柴油機(jī)回轉(zhuǎn)角速度趨于均勻。協(xié)助柴油機(jī)起動(dòng)。(根據(jù)柴油機(jī)的起動(dòng)和盤車的不同方式，飛輪輪緣上有的裝有飛輪齒圈或渦輪) 保證柴油機(jī)空車運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。 飛輪輪緣上還刻有各缸上止點(diǎn) 等定時(shí)標(biāo)記，作為定時(shí)調(diào)整的基準(zhǔn)。柴油機(jī)的飛輪通常用鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼制成輪緣形結(jié)構(gòu)，使其大部分質(zhì)量集中在輪緣處，以較小的質(zhì)量獲得盡可能大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。8 .曲軸常見(jiàn)故障曲軸常見(jiàn)故障有磨損、腐蝕、裂紋、折斷和紅套滑移等。(1)曲軸的裂紋與折斷：疲勞損壞的斷面特征：彎曲疲勞損壞是由交變彎曲應(yīng)力引起的，其斷面與軸線成垂直，裂紋線為波浪線。扭曲疲勞損壞是由交變扭曲應(yīng)

48、力引起的，其斷面與軸線成45。，裂紋線為螺旋線。疲勞損壞的部位：由也持而產(chǎn)生的斷裂彎曲疲勞裂紋首先發(fā)生在曲柄銷圓角或主軸頸圓角處，然后向曲柄臂發(fā)展，一般發(fā)生在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中。扭曲疲勞裂紋發(fā)生在油孔或圓角處，軸頸的疲勞裂紋多從油孔開(kāi)始，然后向與軸線成45。角方向發(fā)展，出現(xiàn)兩條對(duì)稱裂紋。圓角處的扭曲疲勞裂紋，多從圓角部位向軸頸發(fā)展。扭曲疲勞損壞一般發(fā)生在運(yùn)轉(zhuǎn)初期。(2)曲軸軸頸的磨損四沖程機(jī)：曲柄銷內(nèi)側(cè)的磨損大于外側(cè)，主軸頸是靠近曲柄銷一側(cè)磨損較大。二沖程機(jī)：曲柄銷外側(cè)的磨損大于內(nèi)側(cè)，主軸頸是遠(yuǎn)離曲柄銷一側(cè)磨損較大。原因：四沖程機(jī)只有動(dòng)力沖程的氣體力通過(guò)活塞連桿作用到曲柄銷外側(cè)，其它三個(gè)行程由于運(yùn)動(dòng)件

49、的慣性力大于氣體力，使連桿有與曲柄銷脫離的傾向，結(jié)果使連桿大端軸承經(jīng)常壓向曲柄銷外側(cè)，造成曲柄銷內(nèi)側(cè)磨損大于外側(cè)。由于主軸頸受力方向與曲柄銷相反，故主軸頸的磨損是靠近曲柄銷一側(cè)較大。(3)曲軸軸頸的擦傷與腐蝕軸頸表面的擦傷與腐蝕多為滑油不清潔，硬質(zhì)雜質(zhì)多，滑油中含水或含酸量過(guò)多所致。(4)紅套滑移套合式曲軸的曲柄臂與軸頸和曲柄銷套合處相對(duì)位置發(fā)生變化稱紅套滑移。原因是由于受到?jīng)_擊扭矩引起的。紅套滑移會(huì)影響各種正時(shí)，從而影響燃燒性能。9 .曲軸軸線(臂距差)的測(cè)量和分析(1)曲軸臂距差的概念曲柄兩臂之間的距離稱為臂距值，俗稱拐檔值。曲柄銷在上、下止點(diǎn)位置(或左右水平位置)時(shí)的臂距值之差稱為臂距差

50、或拐檔差。垂直=L ± L下 ( 水平=L左一L右)當(dāng)曲軸軸線呈塌腰形彎曲時(shí)， 垂直0,當(dāng)曲軸軸線呈拱腰形彎曲時(shí)， 垂直0。曲軸的臂距差存在，會(huì)使曲軸臂和曲軸銷連接的過(guò)渡圓角處產(chǎn)生時(shí)拉時(shí)壓的交變應(yīng)力，導(dǎo)致該處產(chǎn)生疲勞損壞。因此，船上應(yīng)經(jīng)常測(cè)量曲軸的臂距差。(2)臂距差的測(cè)量和記錄測(cè)量工具：拐檔表測(cè)量點(diǎn)：位于距曲柄銷軸線( S+D) /2處(S為行程，D為主軸頸直徑)帶連桿：測(cè)195°、270°、0°、90°、165° 5個(gè)點(diǎn)。曲軸銷在下止點(diǎn)位置時(shí)的臂距值是用195°和165°的臂距值的平均值代替。不帶連日f(shuō)：測(cè) 0

51、°、90°、180°、270° 4個(gè)點(diǎn)。記錄方法：銷位法：以曲柄銷的位置為準(zhǔn)記錄讀數(shù)。通常用。表位法：以表的位置為準(zhǔn)記錄讀數(shù)。(3)臂距差標(biāo)準(zhǔn)：我國(guó)交通部規(guī)定：新造或大修后的柴油機(jī)， 臂距差v 1.25S/10000;航行中的船舶v 2.5S/10000。 式中S為活塞行程。(4)影響曲軸臂距差的因素活塞運(yùn)動(dòng)裝置的影響：活塞組件的重量使臂距差朝正值方向變化。爆炸壓力的影響：爆炸壓力使臂距差朝正值方向變化。飛輪的影響：飛輪的重量會(huì)使最后一段主軸頸軸線拱腰形。因此在安裝曲軸時(shí)要求曲軸尾端朝上翹曲，以便抵消安裝飛輪后的影響。船舶裝載的影響：如機(jī)艙在中部，在前后

52、貨艙裝貨后，會(huì)使曲軸軸線朝拱腰形變化。思考題：1 .曲軸有何作用？其工作條件如何？2 .曲柄的排列原則有哪些？四、主軸承1 .功用：(1)支承曲軸，保證曲軸工作軸線方向(2)最后一道主軸承起定位作用，防曲軸發(fā)生振動(dòng)和軸向竄動(dòng)2 .工作條件(1)承受曲軸傳來(lái)的氣體力和慣性力作用(2)承受主軸頸的摩擦、磨損(3)承受滑油的腐蝕作用3.要求：(1)軸瓦要有高的承載能力和疲勞強(qiáng)度(2)要有足夠的熱強(qiáng)度和熱硬度(3)要有較好的抗腐蝕能力，有減磨性和耐磨性(4)軸瓦能均勻布油，并帶走摩擦熱量4,結(jié)構(gòu)j連接螺栓固緊正置式t撐桿螺栓固緊L倒置式(1)正置式主軸承十字頭式柴油機(jī)采用撐桿螺栓緊固軸承蓋，可減少柴油

53、機(jī)的橫向尺寸，降低機(jī)座橫梁的彎曲應(yīng)力與變形軸承蓋高度較大，以增加軸承蓋剛度，減小軸承蓋和軸瓦的變形撐桿螺栓的頂部設(shè)有油壓活塞機(jī)構(gòu)(2)倒置式主軸承 中高速柴油機(jī)采用倒置式主軸承可省去機(jī)座，減輕柴油機(jī)重量和縮小尺寸，拆裝曲軸方便。設(shè)有橫向螺栓，提高主軸承和機(jī)架剛性，防機(jī)架下部張開(kāi)造成塌腰變形。13圖正置式主軸承1-主軸承蓋；2、6-上、下平軸瓦；3-止推軸承蓋；4、5-上、下翻邊軸瓦；7-主軸承螺栓；8-定位銷圖Sulzer RTA 柴油機(jī)正置式主軸承圖倒掛式主軸承1-倒掛螺栓；2-橫向螺栓；3-機(jī)架；4-軸承蓋；5-氣缸套；6-基座；7-油底殼5.主軸承的材料(1)巴氏合金A .錫基巴氏合金：

54、廣泛應(yīng)用于船用低、中速柴油機(jī)的主軸承、曲柄銷軸承、十字頭軸承及軸系的中間軸承等。B.鉛基巴氏合金：用于中、小型中等負(fù)荷以及工作溫度小于120c的軸承。(2)銅基軸承合金(3)鋁基軸承合金6 .軸承常見(jiàn)故障(1)軸承合金的裂紋和剝落：軸承合金在周期性交變負(fù)荷反復(fù)作用下，合金表面出現(xiàn)的發(fā)裂、龜裂及脫殼。(2)劃傷：硬質(zhì)顆粒進(jìn)入軸承。(3)燒熔：軸承過(guò)熱(4)腐蝕與穴蝕：滑油變質(zhì)和侵入酸性物質(zhì)對(duì)軸承合金的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕：滑油中的有機(jī)酸使合金中的鉛析出產(chǎn)生孔穴。電化學(xué)腐蝕：滑油中的水電解質(zhì)產(chǎn)生?；鸹ǜg：船上電器漏電或螺旋槳工作時(shí)切割磁力線，使主軸承與軸頸之間產(chǎn)生靜電動(dòng)勢(shì)，主軸承與軸頸就組成了類似的電容結(jié)構(gòu)，潤(rùn)滑油膜起著電解質(zhì)作用，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低，油膜變薄，就會(huì)穿過(guò)油膜產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使軸 承點(diǎn)蝕損壞。穴蝕：油