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文檔簡介
主推進(jìn)動力裝置第三章柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及主要部件第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)第二節(jié)燃燒室部件第三節(jié)運(yùn)動部件第四節(jié)柴油機(jī)的主要固定件第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、柴油機(jī)的基本組成二、船用低速柴油機(jī)結(jié)構(gòu)三、船用中高速柴油機(jī)結(jié)構(gòu)
第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3柴油機(jī)的主要部件是指:燃燒室部件(活塞、氣缸、氣缸蓋)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)(十字頭、連桿、曲軸和軸承)、機(jī)架、機(jī)座和貫穿螺栓等部件。船用柴油機(jī)主要部件發(fā)生的故障占柴油機(jī)故障總數(shù)的90%左右,其中燃燒室部件故障約占故障總數(shù)的50%。第三章柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及主要部件第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、柴油機(jī)的基本組成船用柴油機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要可分為十字頭式柴油機(jī)和筒形活塞式柴油機(jī)。筒形活塞式柴油機(jī):結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、尺寸小,重量輕,目前中高速強(qiáng)載柴油機(jī)普遍采用該結(jié)構(gòu)。十字頭式柴油機(jī):比較笨重,尺寸重量較大,但可靠性好,壽命長,是目前大功率低速柴油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)。第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、柴油機(jī)的基本組成柴油機(jī)的基本組成包括:主要固定件、主要運(yùn)動件、配氣機(jī)構(gòu)及換氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動和控制系統(tǒng)。第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、船用低速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)1.船用低速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)現(xiàn)代船用低速柴油機(jī),主要采用二沖程、單作用、定壓增壓、直流掃氣的工作方式。該柴油機(jī)在結(jié)構(gòu)上有以下顯著特點(diǎn)。1)采用長行程和超長行程(
S/D4.65)2)采用氣口-氣閥直流掃氣3)燃燒室部件采用鉆孔冷卻(薄壁強(qiáng)背結(jié)構(gòu))
現(xiàn)代超長行程柴油機(jī)燃燒室部件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷已成為限制柴油機(jī)提高增壓度的重要因素。第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、船用低速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)1.船用低速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4)采用全支撐連桿小端結(jié)構(gòu)(高錫鋁薄壁軸承)5)采用獨(dú)立的氣缸潤滑系統(tǒng)(電子注油器)6)曲軸上增設(shè)軸向減震器(前端)7)焊接結(jié)構(gòu)(機(jī)座、機(jī)架和氣缸體)8)
定壓增壓(排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)82.船用低速十字頭柴油機(jī)的的典型結(jié)構(gòu)十字頭式柴油機(jī)的活塞設(shè)活塞桿,通過十字頭與連桿相連,十字頭的滑塊在導(dǎo)板間滑動,給活塞導(dǎo)向并承受側(cè)推力。在氣缸下部設(shè)中隔板將氣缸與曲軸箱隔開。二、船用低速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)92.船用低速十字頭柴油機(jī)的的典型結(jié)構(gòu)柴油機(jī)的主要固定件如機(jī)座、機(jī)架和氣缸體是分開制造的,并用貫穿螺栓固定在一起。采用正置式主軸承。優(yōu)點(diǎn):工作可靠,壽命長。缺點(diǎn):重量和高度增大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。大型低速二沖程柴油機(jī)都采用這種結(jié)構(gòu)二、船用低速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)10MANB&W公司MC系列柴油機(jī)二沖程十字頭式柴油機(jī)市場的主導(dǎo)產(chǎn)品低置活塞環(huán)組活塞頂岸高度提高短連桿結(jié)構(gòu)雙貫穿螺栓薄壁軸瓦加大主軸頸、曲柄銷直徑MANB&WS50MC-C第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)12
現(xiàn)代筒形活塞式柴油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:活塞通過活塞銷直接與連桿相連,將柴油機(jī)的機(jī)架和氣缸體鑄成一體,采用倒掛主軸承結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)代筒形活塞式柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、輕便,發(fā)動機(jī)高度小。中高速機(jī)一般都采用此結(jié)構(gòu)。三、船用中高速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)體:球墨鑄鐵鑄造、管路內(nèi)置、彈性底座曲軸:整體鍛造,每個曲柄臂均裝有平衡重主軸承:倒掛式活塞:組合式(活塞頭鑄鋼,活塞裙鑄鐵)活塞環(huán):2道壓縮環(huán),1道刮油環(huán)氣缸套:上部加高加厚(鉆孔冷卻),設(shè)有防磨環(huán)(除炭)三、船用中高速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)W?rtsil?32型中速柴油機(jī)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)連桿:船用大端(車用大端)氣缸蓋:四螺栓結(jié)構(gòu)增壓系統(tǒng):脈沖增壓冷卻水系統(tǒng):高溫水(氣缸套、氣缸蓋、增壓空氣冷卻器)低溫水(滑油冷卻、增壓空氣冷卻器)14該冷卻方式能夠獲得最大的熱回收和總體效率。三、船用中高速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)15筒形柴油機(jī)的模塊化
目前主要向模塊化方向發(fā)展,整個柴油機(jī)分為前箱,后箱,機(jī)體,氣缸單元,曲軸等幾個模塊,使柴油機(jī)的生產(chǎn)制造、維護(hù)管理更加方便高效。將柴油機(jī)的機(jī)架和氣缸體鑄成一個整體,即機(jī)體,采用倒掛主軸承結(jié)構(gòu),不再使用機(jī)座而代之以輕便的油底殼,使得柴油機(jī)的重量大大減輕。三、船用中高速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
筒形柴油機(jī)的模塊化
第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第二節(jié)燃燒室部件一、燃燒室二、活塞和活塞環(huán)三、氣缸四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件燃燒室:是指當(dāng)活塞處在上止點(diǎn)時,由氣缸蓋底面、氣缸套內(nèi)表面、活塞頂共同組成的燃料與空氣混合和燃燒的這一空間。燃燒室部件:是柴油機(jī)中最重要的部件,包括活塞組件、氣缸蓋組件和氣缸組件。燃燒室部件是柴油機(jī)中工作條件最惡劣的部件。它受到:燃?xì)飧邷亍⒏邏汉透g作用活塞的摩擦、敲擊和側(cè)推力作用冷卻水的腐蝕和穴蝕作用一、燃燒室第二節(jié)燃燒室部件19第二節(jié)燃燒室部件20“薄壁強(qiáng)背”結(jié)構(gòu):欲降低機(jī)械負(fù)荷要求厚壁結(jié)構(gòu)欲降低熱負(fù)荷要求薄壁結(jié)構(gòu)解決上述矛盾的最合理結(jié)構(gòu)是采用“薄壁強(qiáng)背”結(jié)構(gòu)。鉆孔冷卻是一種最理想的形式。冷卻水孔實(shí)際上將壁分為冷熱兩部分熱區(qū)很薄——薄壁,減少了熱應(yīng)力冷區(qū)很厚——強(qiáng)背,減少了機(jī)械應(yīng)力已普遍應(yīng)用于現(xiàn)代大型強(qiáng)載柴油機(jī)上。一、燃燒室第二節(jié)燃燒室部件鉆孔冷卻第二節(jié)燃燒室部件二、活塞和活塞環(huán)活塞的作用和工作條件活塞作用:與氣缸、缸蓋組成燃燒室與連桿、曲軸等部件組成運(yùn)動機(jī)構(gòu)。在保證密封的情況下,完成壓縮和膨脹過程,將氣體力經(jīng)連桿傳遞給曲軸。筒形機(jī)中承受側(cè)推力二沖程機(jī)中啟閉氣口,控制換氣。第二節(jié)燃燒室部件二、活塞和活塞環(huán)活塞的作用和工作條件工作條件:受燃?xì)飧邷豛高壓\腐蝕\燒蝕作用;熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷高,容易發(fā)生裂紋和變形;活塞與氣缸之間,磨擦與撞擊,潤滑困難,磨損嚴(yán)重具有較大的慣性力,柴油機(jī)產(chǎn)生振動第二節(jié)燃燒室部件二、活塞和活塞環(huán)2.十字頭式柴油機(jī)活塞的構(gòu)造十字頭式柴油機(jī)活塞由活塞頭、活塞裙、活塞環(huán)、活塞桿和活塞冷卻機(jī)構(gòu)組成S50MC-C型柴油機(jī)活塞構(gòu)造特點(diǎn):活塞頭和活塞裙分別用耐熱合金鋼和耐磨鑄鐵制造。活塞頭的頂部呈下凹形四道鍍鉻的活塞環(huán)槽低置活塞環(huán)組活塞裙做得較短活塞桿由鍛鋼制造活塞采用滑油冷卻(插管噴射冷卻活塞第二節(jié)燃燒室部件25十字頭式活塞二、活塞和活塞環(huán)3.筒形柴油機(jī)活塞的構(gòu)造筒形柴油機(jī)活塞由活塞頭、活塞裙、活塞環(huán)和活塞銷組成。W?rtsil?32型柴油機(jī)的活塞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)活塞頭部由鑄鋼制造,活塞裙由球墨鑄鐵制造淺盆形活塞頂與氣閥開啟相對應(yīng)的避讓坑兩道壓縮環(huán)槽和一道刮油環(huán)槽活塞采用滑油冷卻裙部設(shè)有四個潤滑油孔第二節(jié)燃燒室部件27筒形活塞剖解圖避讓坑第二節(jié)燃燒室部件28筒形活塞冷卻活塞頭和活塞裙之間的空間為冷卻腔?;钊捎没屠鋮s,滑油由曲柄、連桿、活塞銷和活塞裙中的通道送至環(huán)形冷卻腔,再由此流入中央冷卻腔,最后由冷卻腔的中央孔泄至曲軸箱中。環(huán)形腔和中央冷卻腔之間通孔及中央孔的位置及孔徑,保證了振蕩冷卻的實(shí)現(xiàn)。冷卻腔較大,使冷卻振蕩作用加強(qiáng),提高了傳熱效果。二、活塞和活塞環(huán)第二節(jié)燃燒室部件292-S:活塞頭活塞裙活塞環(huán)活塞桿活塞冷卻機(jī)構(gòu)4-S:活塞頭活塞裙活塞環(huán)活塞銷刮油環(huán)兩種活塞組成比較二、活塞和活塞環(huán)第二節(jié)燃燒室部件304.活塞環(huán)種類:壓縮環(huán)(氣環(huán))(刮)油環(huán)---筒形機(jī)承磨環(huán)(長裙活塞)---十字頭機(jī)二、活塞和活塞環(huán)第二節(jié)燃燒室部件筒形活塞環(huán)31第二節(jié)燃燒室部件十字頭式活塞環(huán)32第二節(jié)燃燒室部件33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)動嚴(yán)重的摩擦和磨損潤滑條件較差可能產(chǎn)生裂紋或折斷4.活塞環(huán)第二節(jié)燃燒室部件34活塞環(huán)性能要求:良好的密封性能耐磨,特別是抗熔著磨損的性能要高要有適當(dāng)?shù)膹椥宰銐虻膹?qiáng)度和熱穩(wěn)定性4.活塞環(huán)第二節(jié)燃燒室部件35活塞環(huán)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、貯油性和耐酸腐蝕合金鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵4.活塞環(huán)36活塞環(huán)制造工藝:表面鍍鉻提高耐磨性松孔鍍鉻提高儲油性加快磨合外表面開設(shè)蓄油溝槽內(nèi)表面刻紋以提高彈性環(huán)外表面鍍銅以利磨合噴鍍鉬以防止粘著磨損等4.活塞環(huán)第二節(jié)燃燒室部件37作用:密封環(huán)---密封\散熱刮油環(huán)---刮油\布油承磨環(huán)---初期磨合4.活塞環(huán)第二節(jié)燃燒室部件381)壓縮環(huán)(氣環(huán))作用:防止氣缸中的氣體漏泄;將活塞部分熱量傳遞給氣缸。壓縮環(huán)的密封原理:本身彈性和氣體壓力密封面不允許修整活塞環(huán)的數(shù)量:高2;中3;低44.活塞環(huán)第二節(jié)燃燒室部件394.活塞環(huán)斷面形式:a-矩形環(huán)b-梯形環(huán)c-倒角環(huán)d-扭曲環(huán)第二節(jié)燃燒室部件404.活塞環(huán)搭口形式:a.直搭口b\c.斜搭口d.重疊搭口第二節(jié)燃燒室部件414、活塞環(huán)天地間隙搭口間隙第二節(jié)燃燒室部件424.活塞環(huán)氣環(huán)的泵油現(xiàn)象:(a)刮油作用(b)擠油作用(a)(b)天地間隙(平面間隙)第二節(jié)燃燒室部件434.活塞環(huán)2)刮油環(huán):單刃刮油環(huán)&雙刃刮油環(huán)特點(diǎn):與缸壁接觸面積小天地間隙小開有泄油孔注意安裝方向第二節(jié)燃燒室部件*444.活塞環(huán)3)承磨環(huán):短裙活塞無專為十字頭式活塞與氣缸的磨合而設(shè)置3-4段青銅條磨平,不必更換第二節(jié)燃燒室部件*45*465.活塞銷作用:筒形活塞中連接活塞和連桿小端,用于傳遞氣體力和慣性力工作條件:尺寸小、潤滑條件也較差、受摩擦和磨損活塞銷的要求:足夠的抗疲勞強(qiáng)度、抗沖擊韌性,耐磨損和重量輕,表面硬度高而內(nèi)部韌性好第二節(jié)燃燒室部件*475.活塞銷活塞銷結(jié)構(gòu)形式:浮動式---相對銷座\連桿小端均活動半浮動式---銷座活動,小端固定固定式---銷座固定,小端活動活塞銷的軸向定位:卡簧第二節(jié)燃燒室部件*485.活塞銷第二節(jié)燃燒室部件活塞銷第二節(jié)燃燒室部件6.活塞冷卻根據(jù)散熱方式不同,可分為非冷卻式和冷卻式筒型活塞。非冷卻式活塞(徑向散熱型)熱量主要通過活塞環(huán)傳至氣缸套并通過冷卻水帶走。多用于中小型柴油機(jī)。冷卻式活塞(軸向散熱型)使用冷卻介質(zhì)(如淡水、滑油)對活塞頂內(nèi)腔進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。多用于大功率中速柴油機(jī)。第二節(jié)燃燒室部件*516.活塞冷卻4-S機(jī)非冷卻式:徑向散熱型
活塞-活塞環(huán)-缸套冷卻水冷卻式:軸向散熱型自由噴射(小型機(jī))循環(huán)冷卻(循環(huán)腔或蛇形管)振蕩冷卻(40%-60%液體,應(yīng)用于大中型柴油機(jī))第二節(jié)燃燒室部件*526.活塞冷卻2-S機(jī):套管或鉸鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)振蕩冷卻式噴射-振蕩冷卻(插管噴射冷卻)第二節(jié)燃燒室部件53MANB&WS-MC-C先中央后四周MANB&WL-MC先四周后中央第二節(jié)燃燒室部件*552-S機(jī)供液方式:鉸鏈?zhǔn)剑好芊庑圆?,僅用于油冷活塞套管式:密封性好,可用水或油作冷卻介質(zhì),但有水擊現(xiàn)象用于十字頭潤滑和活塞冷卻6.活塞冷卻第二節(jié)燃燒室部件套管式機(jī)構(gòu)鉸鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)第二節(jié)燃燒室部件577、活塞桿填料函第二節(jié)燃燒室部件作用:(密封)
防止掃氣空氣和氣缸漏下來的污油、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濺落到活塞桿上而帶到掃氣箱中,污染掃氣空氣。7、活塞桿填料函第二節(jié)燃燒室部件59上組:密封、刮油環(huán)下組:刮油環(huán)1.氣缸的作用及工作條件
作用:氣缸是柴油機(jī)的主要固定部件之一,氣缸由氣缸體和氣缸套組成。作用:
筒形柴油機(jī):導(dǎo)承作用,承受側(cè)推力。
二沖程柴油機(jī):開氣口,布置氣道,掃氣泵空間有的柴油機(jī)在氣缸的外部還安裝掃氣箱、排氣管、凸輪箱和增壓器等。三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件筒形機(jī)缸套第二節(jié)燃燒室部件十字頭柴油機(jī)缸套第二節(jié)燃燒室部件氣缸體第二節(jié)燃燒室部件氣缸體第二節(jié)燃燒室部件1.氣缸的作用及工作條件
工作條件:
氣缸上部受到氣缸蓋安裝預(yù)緊力的作用氣缸內(nèi)壁受到燃?xì)飧邷?、高壓和腐蝕作用以及活塞的摩擦、敲擊和側(cè)推力作用氣缸的冷卻水空間受到冷卻水的腐蝕和穴蝕三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件要求和材料
要求:具有足夠的強(qiáng)度和剛度要有良好的耐磨性和抗腐性,并要對它進(jìn)行良好的潤滑和冷卻在氣缸套和氣缸蓋的結(jié)合面、氣缸體和氣缸套的結(jié)合面要有可靠的氣封和水封材料:氣缸體:灰鑄鐵氣缸套:灰鑄鐵、耐磨合金鑄鐵或球墨鑄鐵三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件2.氣缸的構(gòu)造
氣缸由氣缸體和氣缸套組成。氣缸體分為單體式(大型)、分組式、整體式(中小型)。機(jī)體:氣缸體與機(jī)架制成一體氣缸類型:
濕式:缸套外表面直接與冷卻水接觸,
冷卻效果好,更換和制造方便。(注意密封)
干式:缸套外表面不與冷卻水接觸,氣缸體自身形成一個密封冷卻腔,散熱效果差。(已淘汰)三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件2.氣缸的構(gòu)造
1)二沖程十字頭柴油機(jī)氣缸的構(gòu)造氣缸套的高度很高,僅下部插入氣缸體中氣缸體的高度大大降低下部設(shè)有掃氣口,由活塞控制啟閉氣缸套壓緊在氣缸體上,采用金屬密封氣缸套受熱時,下部可以自由膨脹氣缸套采用注油潤滑缸套與氣缸蓋的密封面處設(shè)置了一道去炭環(huán)
新型柴油機(jī)一般只對氣缸套上部進(jìn)行冷卻,因此冷卻水套位置較高,在氣缸體內(nèi)不設(shè)冷卻水腔。三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件第二節(jié)燃燒室部件WinGDW-X35型柴油機(jī)的氣缸第二節(jié)燃燒室部件去炭環(huán)S-MC-C新S-MC-C型柴油機(jī)
缸套與氣缸蓋的密封面下移。
S/D值更大;缸套更高;氣缸體更低;
不設(shè)冷卻水腔(缸體內(nèi));
冷卻水直接進(jìn)冷卻水套,冷卻水套上下兩端設(shè)有橡膠圈。
腐蝕磨損降低。S-MC老三、氣缸新型的MAN柴油機(jī)開始采用焊接式氣缸體,增加剛性、減輕重量,并且可以將掃氣箱與氣缸體制成一體而進(jìn)一步減輕重量和尺寸三、氣缸焊接式氣缸體第二節(jié)燃燒室部件2.氣缸的構(gòu)造2)四沖程筒形柴油機(jī)氣缸的結(jié)構(gòu)
氣缸套的凸肩(定位)去炭環(huán)(防磨環(huán))鉆孔冷卻氣缸套上部凸緣軸向定位;下部不固定,可以自由伸長紫銅墊圈、軟鋼墊圈三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件去炭環(huán)第二節(jié)燃燒室部件3.氣缸套的磨損和穴蝕
磨損機(jī)理的不同三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件(2)磨料(粒)磨損(1)熔著(粘著)磨損(3)腐蝕磨損磨損3.氣缸套的磨損和穴蝕1)熔著磨損發(fā)生熔著磨損潤滑條件:
薄膜潤滑(邊界潤滑)或潤滑條件較差、局部高溫
熔著磨損概念:當(dāng)兩滑動表面在壓力下有極微小部分的金屬直接接觸、摩擦?xí)r,便形成局部高溫,使兩者熔融粘著、脫落,逐步擴(kuò)大形成熔著磨損。熔著磨損易發(fā)部位:
活塞在上止點(diǎn)第一道活塞環(huán)附近最嚴(yán)重。三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件3.氣缸套的磨損和穴蝕熔著磨損影響因素:
氣缸套、活塞、活塞環(huán)的材質(zhì),機(jī)械加工質(zhì)量、外形尺寸及形狀精度,氣缸潤滑油孔的布置,氣缸油的供給數(shù)量和品質(zhì),氣缸套表面的溫度,裝置對中情況。熔著磨損后果:熔著磨損發(fā)展嚴(yán)重時會引起柴油機(jī)拉缸事故。三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件3.氣缸套的磨損和穴蝕熔著磨損影響因素:
氣缸套、活塞、活塞環(huán)的材質(zhì),機(jī)械加工質(zhì)量、外形尺寸及形狀精度,氣缸潤滑油孔的布置,氣缸油的供給數(shù)量和品質(zhì),氣缸套表面的溫度,裝置對中情況。熔著磨損后果:熔著磨損發(fā)展嚴(yán)重時會引起柴油機(jī)拉缸事故。三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件3.氣缸套的磨損和穴蝕2)磨料磨損
硬質(zhì)顆粒進(jìn)入氣缸套的摩擦面和活塞的摩擦面之間形成磨料,磨料與兩摩擦面產(chǎn)生擠壓、滾撞,使金屬脫落,便造成磨料磨損。磨料磨損的識別:
在缸套內(nèi)表面(鏡面)沿活塞運(yùn)動方向上有平行直線狀的拉傷痕跡來識別。三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件3.氣缸套的磨損和穴蝕
磨料的主要來源:燃油中的催化劑粉末;燃油中的銹、沙和其它硬質(zhì)顆粒;磨屑;燃燒產(chǎn)生的灰分和炭粒;空氣中灰塵;被污染的氣缸油。減少磨料磨損的措施:提高燃油、氣缸油、空氣凈化質(zhì)量;確保良好燃燒三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件3.氣缸套的磨損和穴蝕
3)腐蝕磨損含硫的燃油在燃燒時,燃油中所含的硫分將生成二氧化硫和三氧化硫,燃油中的氫燃燒后生成水蒸氣。二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣在溫度降到各自的露點(diǎn)(在缸內(nèi)條件下露點(diǎn)約為160~180℃)以下,就會分別凝結(jié)成亞硫酸和硫酸。
易發(fā)部位:缸套上部最嚴(yán)重(油膜較薄)
影響因素:與燃油硫分、氣缸套溫度有關(guān)。三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件3.氣缸套的磨損和穴蝕
改善措施:
適當(dāng)提高冷卻水溫度,適當(dāng)堿度和數(shù)量的氣缸油,氣缸潤滑油設(shè)在氣缸套較高的位置,使氣缸油均勻分布。
硫酸低溫腐蝕或“冷”腐蝕當(dāng)燃油、空氣和氣缸潤滑油中含有海水或鹽時,氣缸套會遭到鹽酸腐蝕。
鈉和釩的腐蝕(高溫腐蝕)三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件3.氣缸套的磨損和穴蝕4)氣缸套的穴蝕
筒形活塞式柴油機(jī)氣缸套外表面冷卻壁上出現(xiàn)光亮無沉淀物的蜂窩狀小孔群損傷現(xiàn)象稱為穴蝕。
它是由空泡腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種因素共同形成的。在閉式循環(huán)淡水冷卻的柴油機(jī)中,缸套穴蝕主要由空泡腐蝕引起。
在開式海水冷卻的柴油機(jī)中,缸套穴蝕則主要以電化學(xué)腐蝕為主。穴蝕機(jī)理:
缸套振動是缸套穴蝕的重要原因
三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件4.氣缸單元
氣缸套,冷卻水套,以及氣缸里的活塞,連桿作為一個整體進(jìn)行拆裝和更換
三、氣缸第二節(jié)燃燒室部件氣缸單元1.氣缸蓋的作用、工作條件及類型
1)作用:與氣缸套、活塞共同組成燃燒室;安裝各種閥件,包括:噴油器、氣缸起動閥、示功閥、安全閥、排氣閥(四沖程和氣閥—?dú)饪谑蕉_程柴油機(jī))、進(jìn)氣閥(四沖程柴油機(jī));對于設(shè)置進(jìn)、排氣閥的氣缸蓋上還要布置進(jìn)、排氣道和氣閥搖臂機(jī)構(gòu)。
四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件1.氣缸蓋的作用、工作條件及類型
2)工作條件:受到螺栓預(yù)緊力和缸套支反力的作用;柴油機(jī)工作時受到燃?xì)獾母邷?、高壓作用;冷卻水腔受到水的腐蝕;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,各部位溫差很大,氣缸蓋承受很大的分布很不均勻的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。鼻梁區(qū)最為惡劣。
四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件1.氣缸蓋的作用、工作條件及類型
3)性能要求:具有足夠的強(qiáng)度和剛度;需要進(jìn)行良好的冷卻,力求做到各部位的溫度合適且均勻;各種閥件的拆裝、維護(hù)方便,冷卻水腔的水垢容易清除。四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件1.氣缸蓋的作用、工作條件及類型
4)材料要求:鑄鐵、鑄鋼、鍛鋼四沖程筒形機(jī)采用鑄鐵;形狀簡單的二沖程機(jī)的氣缸蓋可用耐熱鋼(如鉬鋼)鑄造;增壓度較高的大型二沖程柴油機(jī)的氣缸蓋現(xiàn)在多用鍛鋼制造,鍛鋼材質(zhì)結(jié)實(shí),質(zhì)量容易保證。四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件1.氣缸蓋的作用、工作條件及類型
5)類型:單體式氣缸蓋(大功率)整體式氣缸蓋(中小型機(jī))分組式氣缸蓋
四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件四沖程機(jī)缸蓋第二節(jié)燃燒室部件四沖程機(jī)缸蓋第二節(jié)燃燒室部件2.氣缸蓋的結(jié)構(gòu)1)大型低速柴油機(jī)氣缸蓋的構(gòu)造:大型低速十字頭柴油機(jī),由于尺寸較大,氣缸蓋通常采用單體式氣缸蓋。四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件MANB&WS-MC-C型柴油機(jī)氣缸蓋單體式氣缸蓋采用鑄鋼和鑄鐵兩種材料加以組合。鑄鐵:鑄造性好,制造氣缸蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部分鑄鋼:強(qiáng)度較高,用于承受高負(fù)荷的部分新型柴油機(jī)普遍采用鍛鋼制造氣缸蓋氣閥機(jī)構(gòu)由4只雙頭螺栓固定中央設(shè)排氣閥孔氣缸起動閥孔安全閥和示功閥孔噴油器孔(2~3個)冷卻水孔(徑向鉆孔)冷卻水套(氣缸蓋底部)排氣閥的插入氣缸蓋部分與孔內(nèi)壁之間也構(gòu)成一個冷卻水腔冷卻水套與氣缸蓋底部構(gòu)成冷卻水腔氣缸蓋由8只雙頭螺栓固定MANS-MC-C缸蓋特點(diǎn)第二節(jié)燃燒室部件這種氣缸蓋高度較大,但冷卻水孔離燃燒室卻很近,充分體現(xiàn)了薄壁強(qiáng)背的設(shè)計(jì)思想。提高了可靠性。氣缸蓋底面是燃燒室壁面的一部分,該氣缸蓋底面為倒錐形,這種倒錐形燃燒室有利于換氣和燃燒。噴油器設(shè)有兩只,并對稱布置,有利于油霧形狀和燃燒室形狀的配合。確保了油、氣有良好的混合性能。氣缸蓋底面最下部的圓柱形壁面,使缸蓋和缸套的結(jié)合面下移,以便結(jié)合處不受火焰的沖擊,對結(jié)合面起到保護(hù)作用大型柴油機(jī)的氣缸蓋螺栓以及貫穿螺栓、連桿螺栓等重要螺栓普遍采用液壓拉伸工具上緊。MANS-MC-C缸蓋特點(diǎn):第二節(jié)燃燒室部件起動閥孔排氣閥孔冷卻鉆孔噴油器孔垂直孔安全閥與示功閥孔冷卻水腔冷卻水套螺栓孔液壓拉伸工具活塞放氣螺釘螺栓螺母搬杠支撐環(huán)油管接頭螺栓的預(yù)緊程度由規(guī)定油壓來保證第二節(jié)燃燒室部件2.氣缸蓋的結(jié)構(gòu)2)中速柴油機(jī)氣缸蓋構(gòu)造:四沖程機(jī)氣缸蓋要布置進(jìn)、排氣閥,進(jìn)、排氣道,冷卻水腔等。四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件按氣閥數(shù),四沖程筒形活塞柴油機(jī)的氣缸蓋分為:雙閥和四閥兩種結(jié)構(gòu)雙閥結(jié)構(gòu)比較簡單;但是進(jìn)排氣道面積較小、強(qiáng)化程度較高的中、高速機(jī)普遍采用四閥結(jié)構(gòu)W?rtsil?32型柴油機(jī)氣缸蓋2.氣缸蓋的結(jié)構(gòu)
2)中速柴油機(jī)氣缸蓋構(gòu)造:第二節(jié)燃燒室部件進(jìn)氣道氣缸蓋本體噴油器孔排氣道閥座氣閥冷卻水腔W?rtsil?
32型柴油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)第二節(jié)燃燒室部件進(jìn)、排氣道左右分布:
減少了高溫排氣對低溫進(jìn)氣的加熱作用上方:氣缸蓋螺栓孔(液壓拉伸器)下圓:氣密性高度高:剛性好,預(yù)緊力均勻分布有利于氣道布置,氣道寬敞,阻力小。W?rtsil?
32型柴油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)第二節(jié)燃燒室部件有效冷卻薄壁強(qiáng)背直接冷卻排氣閥座W?rtsil?
32型柴油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)第二節(jié)燃燒室部件3.安全閥氣缸安全閥是一個彈簧預(yù)緊閥,當(dāng)氣體壓力超過設(shè)定值時就會開啟,并放出氣體使缸內(nèi)壓力降低。對于氣缸直徑大于230mm的柴油機(jī),每個氣缸蓋上應(yīng)裝用安全閥,此閥應(yīng)在不超過1.4倍最在燃燒壓力時開啟。四、氣缸蓋第二節(jié)燃燒室部件氣缸安全閥第三節(jié)運(yùn)動部件一、十字頭組件二、連桿三、曲軸第三節(jié)運(yùn)動部件第三節(jié)運(yùn)動部件組成與作用:
曲柄連桿機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)的主要運(yùn)動件,主要包括曲軸和連桿,對于十字頭式柴油機(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)動轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運(yùn)動,并輸出動力。第三節(jié)運(yùn)動部件十字頭組件的作用及工作條件
作用:連接活塞組件和連桿組件把活塞的氣體力和慣性力傳給連桿承受側(cè)推力并給活塞導(dǎo)向一、十字頭組件第三節(jié)運(yùn)動部件十字頭組件的作用及工作條件
工作條件:十字頭滑塊要承受側(cè)推力的作用;十字頭銷承壓面積小,比壓大;軸承負(fù)荷分布不均勻;十字頭軸承單向受力(下瓦),連桿只作擺動,潤滑條件差,處于邊界潤滑狀態(tài);存在摩擦和磨損。一、十字頭組件第三節(jié)運(yùn)動部件2.十字頭的構(gòu)造1081-連桿2-下軸瓦3、13-導(dǎo)軌4、12-滑塊5-出油管6-十字頭本體7-導(dǎo)環(huán)8-軸承蓋9-墊片10-套管11-平衡重第三節(jié)運(yùn)動部件1092.十字頭的構(gòu)造:十字頭本體,十字頭滑塊和十字頭軸承(連桿小端軸承)十字頭的構(gòu)造(單、圓筒形滑塊結(jié)構(gòu)、雙滑塊結(jié)構(gòu))
雙滑塊結(jié)構(gòu)是目前普遍使用的結(jié)構(gòu)形式,在十字頭本體上安裝兩個滑塊,每個滑塊有正、倒車兩個工作面,在機(jī)架上對應(yīng)有四塊導(dǎo)板,兩塊正車導(dǎo)板,兩塊倒車導(dǎo)板。正車導(dǎo)板為正車的膨脹行程(或倒車壓縮行程)承受側(cè)推力的導(dǎo)板。倒車導(dǎo)板為倒車的膨脹行程(或正車壓縮行程)承受側(cè)推力的導(dǎo)板。第三節(jié)運(yùn)動部件2.十字頭的構(gòu)造十字頭與活塞桿的連接方式有兩種,一種是活塞桿穿過十字頭上的孔用螺帽固定,另一種是利用活塞桿下部凸緣和螺栓與十字頭連接。
分叉式:十字頭軸承工作可靠性降低,現(xiàn)在已基本不用
全支撐式:擴(kuò)大了軸承的承載面積,改善了軸承的受力狀況一、十字頭組件第三節(jié)運(yùn)動部件2.十字頭的構(gòu)造十字頭軸承下瓦為有軸瓦結(jié)構(gòu),在鋼質(zhì)瓦背上襯有錫鋁白合金。十字頭軸承蓋為無軸瓦結(jié)構(gòu),白合金直接澆鑄到軸承蓋內(nèi)表面?;陀摄q鏈或套管機(jī)構(gòu)直接進(jìn)入十字頭銷軸向中心孔第一路去潤滑導(dǎo)板與滑塊;第二路冷卻活塞頂后流出活塞桿;第三路潤滑連桿小端軸承和曲柄銷軸承一、十字頭組件第三節(jié)運(yùn)動部件112十字頭軸承是柴油機(jī)各種軸承中發(fā)生故障最多的軸承。十字頭軸承的工作特點(diǎn):(1)軸承的比壓大(尺寸?。?2)難以形成足夠的潤滑油膜(小端擺動)(3)單向受力(下瓦)(4)受力不均(分岔式十字頭軸承)一、十字頭組件第三節(jié)運(yùn)動部件連桿的工作條件和要求
作用:將作用在活塞上的氣體力和慣性力傳給曲軸;把活塞或十字頭與曲軸連接起來;將活塞的往復(fù)運(yùn)動變成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件連桿的工作條件和要求
工作條件:連桿承受周期性變化的沖擊性氣體力?;钊?、連桿慣性力的作用。二沖程柴油機(jī)中,連桿始終是受壓,但壓力的大小周期性變化。四沖程柴油機(jī)中,連桿有時受拉,有時受壓。與曲柄銷、十字頭銷(或活塞銷)之間產(chǎn)生摩擦慣性力與氣體力的大小決定了連桿的受力二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件連桿的工作條件和要求要求:應(yīng)耐疲勞、抗沖擊,具有足夠的強(qiáng)度和剛度連桿長度盡量短,降低發(fā)動機(jī)的高度和總重量連桿重量輕,加工容易,拆裝維修方便材料:一般使用鍛鋼制造十字頭式柴油機(jī):中碳鋼筒形活塞式柴油機(jī):優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件2.十字頭式柴油機(jī)連桿的構(gòu)造十字頭式柴油機(jī)連桿一般由小端、桿身和大端三部分組成。
分叉式連桿小端、全支撐式連桿小端
船用大端、車用大端二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件船用大端第三節(jié)運(yùn)動部件車用大端第三節(jié)運(yùn)動部件1,6-連桿螺栓螺母2,7-連桿螺栓3-小端軸承蓋4,8-薄壁軸瓦5-連桿桿身9-大端軸承蓋
RTA-TB柴油機(jī)連桿第三節(jié)運(yùn)動部件3.筒形活塞式柴油機(jī)連桿的構(gòu)造
連桿的構(gòu)造:連桿小端、桿身和連桿大端連桿小端的結(jié)構(gòu)和尺寸受到活塞的限制,采用整體結(jié)構(gòu),與桿身鍛在一起,小端內(nèi)設(shè)有軸承襯套小端軸承與活塞銷的潤滑油是通過連桿桿身內(nèi)的鉆孔輸送,滑油還將繼續(xù)向上輸送用于活塞的冷卻采用錐形或階梯形的連桿小端二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件3.筒形活塞式柴油機(jī)連桿的構(gòu)造
桿身構(gòu)造:
連桿桿身的截面形狀通常有圓柱形截面和工字形截面兩種。圓柱形截面是由自由鍛造毛坯制成,應(yīng)用于大中型柴油機(jī)工字形截面質(zhì)量小,材料利用合理,通常采用模鍛毛坯,適用于中、高速柴油機(jī)。二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件3.筒形活塞式柴油機(jī)連桿的構(gòu)造
連桿大端構(gòu)造:連桿大端是曲柄銷軸承,采用剖分式結(jié)構(gòu),用螺栓連接;連桿大端要滿足拆裝條件,即在檢修時能同活塞一起由氣缸中吊出;連桿大端結(jié)構(gòu):平切口、斜切口和階梯切口以及船用大端、車用大端鋸齒形結(jié)構(gòu)、螺栓由液壓上緊二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件小端桿身大端連桿構(gòu)造第三節(jié)運(yùn)動部件第九節(jié)連桿
V形柴油機(jī)的連桿:
對于V型柴油機(jī),同一曲柄平面內(nèi)每一個曲柄銷上要安裝兩個氣缸的連桿。(a)并列連桿(b)叉形連桿(c)主副連桿二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件4.連桿螺栓二沖程柴油機(jī)的連桿螺栓工作中只受到預(yù)緊力的作用四沖程柴油機(jī)的連桿螺栓除受到預(yù)緊力外,在換氣上止點(diǎn)附近還受到慣性力的拉伸作用,此外還受到大端變形所產(chǎn)生的附加彎矩作用。二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件4.連桿螺栓要求:為了滿足強(qiáng)度上的要求,一般均選用韌性好,強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼制造連桿螺栓。在設(shè)計(jì)上采用耐疲勞的柔性結(jié)構(gòu)(增加螺栓長度,減小螺栓桿部直徑以增加螺栓柔度);采用精細(xì)加工螺栓螺紋;在斷面變化處以及螺紋部采用大圓角過渡,以減小應(yīng)力集中;保證螺栓頭與螺母支承平面與螺紋中心線垂直,以減小附加彎曲應(yīng)力等。二、連桿第三節(jié)運(yùn)動部件三、曲軸曲軸的工作條件和要求1)作用:①把活塞的往復(fù)運(yùn)動變成回轉(zhuǎn)運(yùn)動②匯集各缸動力向外輸出③帶動柴油機(jī)的附屬設(shè)備:噴油泵、進(jìn)排氣閥、空氣分配器和離心式調(diào)速器等。(定時,自動調(diào)節(jié)油門)
中小型機(jī):(機(jī)帶泵)潤滑油泵、燃油輸油泵、淡水泵、海水泵,空氣壓縮機(jī))第三節(jié)運(yùn)動部件三、曲軸曲軸的工作條件和要求2)工作條件:①受力復(fù)雜②應(yīng)力集中嚴(yán)重
③附加應(yīng)力很大
④軸頸遭受磨損第三節(jié)運(yùn)動部件三、曲軸曲軸的工作條件和要求3)要求與材料:
疲勞強(qiáng)度高,工作安全可靠;足夠的剛性,變形小,軸承負(fù)荷均勻;有足夠的承壓面積,保證軸承比壓;軸頸有良好的耐磨性,允許多次車削修復(fù);曲柄的布置要兼顧動力均勻、主軸承負(fù)荷低、平衡性好、扭轉(zhuǎn)振動小、有利于增壓系統(tǒng)的布置。第三節(jié)運(yùn)動部件三、曲軸曲軸的工作條件和要求3)要求與材料:
常用材料有優(yōu)質(zhì)碳鋼、合金鋼和球墨鑄鐵一般低速柴油機(jī)的曲軸常用優(yōu)質(zhì)碳鋼
中、高速強(qiáng)載柴油機(jī)的曲軸采用合金鋼制造
球墨鑄鐵一般用于強(qiáng)化程度不太高的中、高速柴油機(jī)上第三節(jié)運(yùn)動部件第九節(jié)連桿
三、曲軸2.曲軸的結(jié)構(gòu)1)曲軸的類型:
(1)整體式曲軸(中、高速機(jī))(2)組合式曲軸(大型低速機(jī))(3)分段式曲軸(大型低速機(jī)9~12缸)整體式曲軸第三節(jié)運(yùn)動部件第三節(jié)運(yùn)動部件三、曲軸2.曲軸的結(jié)構(gòu)2)曲軸的構(gòu)造:曲軸主要由若于個單位曲柄、自由端和飛輪端以及平衡塊等組成。單位曲柄包括:主軸頸,曲柄銷,曲柄臂
(1)筒形柴油機(jī)曲軸
(2)十字頭柴油機(jī)的曲軸第三節(jié)運(yùn)動部件(1)筒形柴油機(jī)的曲軸(W?rtsil?46型柴油機(jī))動力輸出法蘭主軸承傳動齒輪平衡重曲柄油道首端法蘭整體鍛造、整體鑄造主軸承的油→曲柄銷軸承(鉆孔)重疊度、平衡重、空心,過渡圓角,鉆孔、傳動齒輪第三節(jié)運(yùn)動部件筒形柴油機(jī)的曲軸第三節(jié)運(yùn)動部件曲柄臂較長無重疊度車入式圓角不設(shè)平衡重曲軸不鉆孔空心結(jié)構(gòu)(銷、頸)軸向減震器推力環(huán)多缸傳動齒輪在中部(2)十字頭式柴油機(jī)的曲軸(S-MC-C型柴油機(jī))第三節(jié)運(yùn)動部件(2)十字頭式柴油機(jī)的曲軸(S-MC-C型柴油機(jī))功率輸出端自由端軸向減震器單位曲柄推力環(huán)第三節(jié)運(yùn)動部件第三節(jié)運(yùn)動部件三、曲軸2.曲軸的結(jié)構(gòu)3)曲柄的排列:
曲軸的曲柄都是以氣缸的號數(shù)(3#氣缸)命名的。氣缸的排號有兩種方法,我國和大部分國家都是采用自由端排起。曲柄的排列是由氣缸的發(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)火順序又要按照下列原則決定:第三節(jié)運(yùn)動部件(1)柴油機(jī)的動力輸出要均勻,即發(fā)火間隔角要相等。相鄰發(fā)火的兩個缸的曲軸夾角,二沖程柴油機(jī)為360o/i,四沖程柴油機(jī)為720o/i。i為柴油機(jī)氣缸數(shù)(2)要避免相鄰的兩個缸連續(xù)發(fā)火,以減輕相鄰兩缸之間的主軸承的負(fù)荷。最好在首尾兩端輪流發(fā)火。如某四沖程六缸柴油機(jī)的發(fā)火順序?yàn)椋?—5—3—6—2—4曲柄排列原則:第三節(jié)運(yùn)動部件(3)要使柴油機(jī)有良好的平衡性;振動的力和力矩最小(4)要注意發(fā)火順序?qū)S系扭轉(zhuǎn)振動的影響;(5)在脈沖增壓式柴油機(jī)中,為了防止排氣互相干擾,各缸的排氣管要分組連接。
V型機(jī)采用插入式發(fā)火:兩列氣缸的發(fā)火順序及發(fā)火間隔角完全相等??偟陌l(fā)火順序?yàn)閮闪械陌l(fā)火順序根據(jù)氣缸間的夾角關(guān)系進(jìn)行穿插。曲柄排列原則:第三節(jié)運(yùn)動部件發(fā)火順序:1-6-2-4-3-5153426發(fā)火順序:1-5-3-6-2-4153624二沖程四沖程第三節(jié)運(yùn)動部件同時滿足上述的各項(xiàng)要求,往往是不可能的,一般只能滿足某些主要要求,兼顧其他要求。缸柄角036.482.3115.5141.5185.2229.2254288.4343.8與下缸發(fā)火間隔角36.445.833.32643.24424.834.455.416.2MANB&W10L90MC曲柄角2.曲軸的結(jié)構(gòu)3)曲柄的排列:第三節(jié)運(yùn)動部件第四節(jié)柴油機(jī)的主要固定件固定件組成:
柴油機(jī)的主要固定件包括:機(jī)座、機(jī)架、氣缸、貫穿螺栓和主軸承等。固定件作用:安裝運(yùn)動部件的導(dǎo)承和支撐,行成運(yùn)動部件和傳動部件的運(yùn)行空間,布置冷卻、潤滑和掃氣的水油氣空間。外部安裝附屬設(shè)備。第四節(jié)固定部件一、工作條件及要求固定件工作條件:1)承受著氣體力和運(yùn)動機(jī)件慣性力的作用;2)承擔(dān)著全部機(jī)件的重量;3)動力轉(zhuǎn)矩的輸出使它產(chǎn)生傾覆;4)慣性力的作用使它產(chǎn)生振動;5)安裝應(yīng)力;(貫穿螺栓、連接螺栓);6)熱應(yīng)力;(溫度不同);7)水、油、氣的腐蝕。
第四節(jié)固定部件一、工作條件及要求2.固定件要求:1)足夠的剛度、足夠的強(qiáng)度;2)尺寸小、重量輕;3)便于內(nèi)部運(yùn)動機(jī)件的拆裝和檢修;4)各結(jié)合面、檢修道門要密封性好。
第四節(jié)固定部件二、十字頭式柴油機(jī)的機(jī)座、機(jī)架和貫穿螺栓1.機(jī)座:
機(jī)座是柴油機(jī)的基礎(chǔ)。它和上面的機(jī)架共同組成曲軸箱,也是柴油機(jī)裝配時的基準(zhǔn)件。
目前在大型低速柴油機(jī)中主要采用的是單壁深型機(jī)座。機(jī)座與船體的基座之間墊有環(huán)氧樹脂或鑄鐵墊塊并由地腳螺栓固定。
在十字頭式柴油機(jī)中,氣缸、機(jī)架和機(jī)座是分開制造,然后由貫穿螺栓連成一剛性整體。這一剛性整體構(gòu)成了柴油機(jī)的主體部分。第四節(jié)固定部件S-MC-C型柴油機(jī)機(jī)座主要由兩側(cè)的縱梁和帶鑄鋼軸承座的橫梁焊接而成??v梁橫梁主軸承座油底殼自由端動力輸出端第四節(jié)固定部件軸承座孔在機(jī)座中的位置較低機(jī)座設(shè)計(jì)的較高可提高剛性。在機(jī)座的首端安裝軸向減振器機(jī)座尾部設(shè)有推力軸承和驅(qū)動鏈條空間S-MC-C機(jī)機(jī)座取消了貫穿螺栓孔,將地腳螺栓移至機(jī)座外側(cè)第四節(jié)固定部件機(jī)座與船體之間,墊有環(huán)氧樹脂或鑄鐵墊塊,并由地腳螺栓固定。墊塊用以調(diào)節(jié)機(jī)座上平面的高度和水平度。第四節(jié)固定部件二、十字頭式柴油機(jī)的機(jī)座、機(jī)架和貫穿螺栓2.機(jī)架:
機(jī)架是柴油機(jī)的支架,它與機(jī)座形成的曲軸箱空間是柴油機(jī)運(yùn)動件的運(yùn)動空間。
機(jī)架分為A字形機(jī)架與箱形機(jī)架兩種。A字形機(jī)架:
單片式裝配結(jié)構(gòu),通過在鑄造的單片A字架上覆板制造而成。加工制造復(fù)雜,剛性差,密封性差。目前已很少使用。第四節(jié)固定部件箱形機(jī)架鏈條傳動箱橫向隔板滑塊導(dǎo)板貫穿螺栓孔上面板底板側(cè)板道門優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、剛性好;整體式結(jié)構(gòu),密封性好,加工制造容易,安裝簡單。適用范圍:MANMC機(jī),瓦錫蘭RTA機(jī)
第四節(jié)固定部件三角形導(dǎo)板結(jié)構(gòu)的機(jī)架第四節(jié)固定部件二、十字頭式柴油機(jī)的機(jī)座、機(jī)架和貫穿螺栓3.貫穿螺栓:在十字頭式柴油機(jī)中,都采用貫穿螺栓把氣缸體、機(jī)架和機(jī)座連在一起。大功率筒形柴油機(jī)也采用貫穿螺栓結(jié)構(gòu)。
采用貫穿螺栓后,貫穿螺栓承擔(dān)拉力,使得氣缸體、機(jī)架和機(jī)座只受壓力不受拉力。既合理地利用材料抗壓不抗拉的性能,又提高了柴油機(jī)整體的剛度。
第四節(jié)固定部件
S-MC-C型柴油機(jī)的雙貫穿螺栓
雙貫穿螺栓不再一直插到基座底部,而是擰到機(jī)座頂部的螺栓孔中。進(jìn)而縮短了貫穿螺栓的長度。第四節(jié)固定部件雙貫穿螺栓的使用:
減小主軸承座孔由于貫穿螺栓上緊所引起的變形,保證十字頭導(dǎo)板的變形減少,并可改善滑塊的滑動狀態(tài),簡化機(jī)座和主軸承座的焊接過程。第四節(jié)固定部件
貫穿螺栓在柴油機(jī)總裝時按規(guī)定的預(yù)緊力緊固。緊固貫穿螺栓時均用專門的液壓工具將其拉伸至一定的伸長量,然后將螺帽擰緊到位。不準(zhǔn)單根上緊和放松,一定要成對分批進(jìn)行。為了防止貫穿螺栓受到附加彎曲應(yīng)力,貫穿螺栓要與螺栓孔同心,兩端螺母不能偏斜。第四節(jié)固定部件三、筒形柴油機(jī)的機(jī)體及油底殼氣缸體機(jī)架機(jī)座①三者分開制造用貫穿螺栓連接的結(jié)構(gòu);②機(jī)架與機(jī)座造在一起,氣缸體單獨(dú)制造的結(jié)構(gòu);③氣缸體與機(jī)架造在一起(機(jī)體),采用輕便油底殼的結(jié)構(gòu)。前兩種采用正置式主軸承結(jié)構(gòu),第三種則采用倒掛主軸承結(jié)構(gòu)。第四節(jié)固定部件機(jī)體+油底殼氣缸體+機(jī)架=機(jī)體特點(diǎn):機(jī)體結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、剛性好等優(yōu)點(diǎn),但對于鑄造和加工的要求較高。第四節(jié)固定部件
常用于尺寸較小的中、高速柴油機(jī)?,F(xiàn)代新型中速船用柴油也普遍采用該結(jié)構(gòu)。適用范圍:V型機(jī)機(jī)體第四節(jié)固定部件W?rtsil?32型中速柴油機(jī)機(jī)體第四節(jié)固定部件W?rtsil?32型中速柴油機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)特點(diǎn):外部光潔,真正無管路發(fā)動機(jī)。采用倒掛式主軸承,側(cè)面有兩根水平螺栓,提高主軸承蓋的剛度,底部是薄板焊接的油底殼(濕、干),主軸承下方有液壓撐桿(支撐、輸送潤滑油)、彈性支撐。三、筒形柴油機(jī)的機(jī)體及油底殼第四節(jié)固定部件四、主軸承和推力軸承主軸承:1)主軸承的工作條件和要求:
作用:支撐曲軸(徑向定位),保證工作軸線、減磨、軸向定位(止推軸承,最后一道主軸承)
工作條件:
承受氣體力、慣性力;摩擦和磨損;硬度小于軸頸;軸承發(fā)熱使滑油氧化變質(zhì),軸承遭到腐蝕。主軸承的中心線決定曲軸、連桿、活塞、氣缸之間的相對位置。(拉缸敲缸曲軸折斷)。
第四節(jié)固定部件四、主軸承和推力軸承主軸承:1)主軸承的工作條件和要求:
要求:足夠的剛度和強(qiáng)度、足夠的熱強(qiáng)度和熱硬度、較好的耐磨和抗腐蝕性、維護(hù)管理方便等。
軸承材料:巴氏合金或高錫鋁合金Sn40Al,薄壁軸瓦結(jié)構(gòu)。
除個別高速柴油機(jī)采用滾動式主軸承外,船舶柴油機(jī)的主軸承幾乎都是滑動式軸承。第四節(jié)固定部件四、主軸承和推力軸承主軸承:2)主軸承的構(gòu)造:主軸承結(jié)構(gòu):
滾動軸承&滑動軸承正置式主軸承---普通連接螺栓&撐桿螺栓倒掛式主軸承軸瓦結(jié)構(gòu):
厚壁軸瓦、薄壁軸瓦軸承合金:
錫基巴氏合金、鉛基巴氏合金、鉛青銅、錫青銅、錫鋁合金、鋁銻鎂合金第四節(jié)固定部件正置式主軸承構(gòu)造(1)正置式主軸承:第四節(jié)固定部件(1)正置式主軸承:(機(jī)座橫梁)撐桿螺栓緊固和彈性壓緊螺栓減小貫穿螺栓的間距和柴油機(jī)的橫向尺寸第四節(jié)固定部件倒掛式主軸承:(2)倒掛式主軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)現(xiàn)代筒形柴油機(jī)為了減輕重量,在結(jié)構(gòu)上普遍采用無機(jī)座結(jié)構(gòu)。即將氣缸體和機(jī)架做成一體,將軸承座布置在機(jī)體的橫梁上,用螺栓把軸承蓋倒掛在機(jī)體上以支承曲軸,這種結(jié)構(gòu)稱之為倒掛式主軸承。采用倒掛式主軸承可以省去機(jī)座,機(jī)體底部只需裝一個輕便的油底殼。
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