1、船舶柴油機(jī),第二章 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,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),潤滑系統(tǒng) (L.O sys),冷卻系統(tǒng) (Cooling sys.),操縱和控制

2、系統(tǒng),第一節(jié) 柴油機(jī)的概述,換氣系統(tǒng), 4 ,曼/曼恩 B 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。,第二節(jié) 燃燒室部件,活塞的構(gòu)造,作用：,在保證密封的情況下，完成壓縮和膨脹過程 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)/,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

3、：,第二節(jié) 燃燒室部件,十字頭式柴油機(jī)活塞 -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 -銷孔兩端切槽以適應(yīng)變形,第二節(jié) 燃燒室部件,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,活塞環(huán)的工作條件： 受到高溫高壓燃?xì)獾淖饔?十分復(fù)雜的運(yùn)動(dòng) 嚴(yán)重的

4、摩擦和磨損 潤滑條件較差 可能產(chǎn)生裂紋或折斷,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)膹椥裕?足夠的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。,第二節(jié) 燃燒室部件,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,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 制造工藝： 表面鍍鉻

5、； 內(nèi)表面刻紋以提高彈性； 松孔鍍鉻； 外表面開設(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) 燃燒室部件,油 環(huán),油環(huán)的結(jié)構(gòu)、原理 單刃油環(huán)、雙刃刮油環(huán),飛濺潤滑 做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的曲柄銷軸承 把潤滑油甩到氣缸壁上。,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,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,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 工作條件：尺寸小、潤

6、滑條件也較差、受摩擦 和磨損 要求：足夠的耐疲勞強(qiáng)度、抗沖擊，耐磨損和 重量輕 材料：優(yōu)質(zhì)碳鋼或低碳合金鋼，表面滲碳淬火 結(jié)構(gòu)形式：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,冷卻液的輸送方式：筒形機(jī)在曲軸連桿機(jī)構(gòu)中開通道 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) 熱量主要通過活塞環(huán)傳自氣缸套并通過冷卻水帶走,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,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

7、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)。,主要作用：組成燃燒室；起導(dǎo)承作用并承受側(cè)推力（筒形機(jī)；在其上開氣口布置氣道（十字頭機(jī)。,工作條件：上部受氣缸蓋安裝預(yù)緊力，內(nèi)壁受燃?xì)飧邷?、高壓和低溫腐蝕作用以及活塞的摩擦、敲 擊、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)構(gòu)中受拉。,第二節(jié) 燃燒室部件,要求：足夠的強(qiáng)度和剛度；良好的耐磨性 和抗腐蝕性；良好的潤滑和冷卻；可靠 的氣封和水封。,材料：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。,氣缸體類型：單體式

8、（大尺寸柴油機(jī)） ；分組式（大尺寸柴油機(jī)）；整體式（中小型機(jī)用）。,氣缸套類型：濕式缸套，外表面與冷卻水直接接觸，易產(chǎn)生穴蝕、腐蝕，散熱性好；干式缸套，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 B2-軸向減震器活塞;3-單位曲柄;4-推力環(huán);5-功率輸出端,曲軸的構(gòu)造 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。 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，為了平衡曲柄不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，有的還在曲軸上裝有平衡重；為了減輕曲軸的重量和減小慣性力,曲

9、柄銷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渡圓角處由于截面急劇，應(yīng)采用足夠大的過渡圓弧.,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 二沖程柴油機(jī)為360/i， 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,1） 直列四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī) 曲拐對稱布置于同一平面內(nèi)。 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為720/4=180。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有 134

10、2 1243,2)直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī),曲拐對稱布置于三個(gè)平面內(nèi)。 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 ; 142635,1.6,3.4,2.5,1-4-2-6-3-5,3)四行程V型八缸發(fā)動(dòng)機(jī),曲拐對稱布置于四個(gè)平面內(nèi)（或1個(gè)）。 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為720/8=90。,發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序有18436572,3.曲軸的疲勞損壞,疲勞損壞是機(jī)件在交變負(fù)荷作用下產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，隨著裂紋的逐漸發(fā)展，截面逐漸減小，最后因截面尺寸不足而發(fā)生突然斷裂,疲勞損壞的斷面特征,漸斷區(qū)的紋理： 波浪線狀的；有螺旋線狀的；兩者兼?zhèn)洹?疲勞斷面的三個(gè)區(qū)域 初始裂紋區(qū)、漸

11、斷區(qū)、突斷區(qū),彎曲疲勞損壞和扭轉(zhuǎn)疲勞損壞的原因,（1）彎曲疲勞損壞 軸承不均勻磨損引起；多發(fā)生長期使用后 (2)扭轉(zhuǎn)疲勞損壞 過大的附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力引起；一般是出現(xiàn)在運(yùn)轉(zhuǎn)初期,四、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的故障及管理,十字頭滑塊和導(dǎo)板,滑塊和導(dǎo)板壽命較長，故障較少（白合金偏磨，疲勞碎裂）,十字頭銷頸和曲軸軸頸,軸頸變粗糙（滑油中有硬質(zhì)雜質(zhì)、酸腐蝕、電火花放電在表面產(chǎn)生麻點(diǎn)） 偏磨（裝配） 變成銀白色（軸承燒熔） 紅套滑移,連桿,十字頭式柴油機(jī)連桿 很少出現(xiàn)故障（軸承易故障） 筒形活塞式柴油機(jī)連桿疲勞裂紋和彎曲,1、故障,2. 管理注意事項(xiàng),(1)軸承換新后要經(jīng)過2 h磨合 (2)要定期進(jìn)行曲軸箱檢查 間隙大小

12、 各種螺栓的固緊情況 油流情況 柴油機(jī)運(yùn)行中要注意觸摸曲軸箱的溫度情況和傾聽運(yùn)轉(zhuǎn)聲音， 認(rèn)真監(jiān)視滑油壓力和溫度，定期化驗(yàn)滑油。,第四節(jié) 柴油機(jī)的主要固定件,一、工作條件和要求,二、 十字頭式柴油機(jī)的機(jī)架、機(jī)座和貫穿螺栓,三、筒形活塞式柴油機(jī)的機(jī)體,四、主軸承,五、推力軸承,六、主要固定件的故障及其管理,一、工作條件和要求,作用：,構(gòu)成柴油機(jī)的主體；安裝運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)承和支承；形成運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)行空間；布置水、油、氣空間；安裝附屬設(shè)備,工作條件：,承受氣體力和慣性力；安裝應(yīng)力； 熱應(yīng)力；水、油、氣的腐蝕,要求：,足夠的剛度、足夠的強(qiáng)度； 尺寸小、重量輕 便于內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)件的拆裝和檢修 各結(jié)合面、檢修道門

13、要密封性好,二、 十字頭式柴油機(jī)的機(jī)架、機(jī)座和貫穿螺栓,貫穿螺栓 作用：把氣缸體、機(jī)架和機(jī) 座連在一起 改善受力狀況 準(zhǔn)確計(jì)算受力 提高了柴油機(jī)整體的剛度,機(jī)架（L-MC）,機(jī)座（L-MC/MCE）,40,三、筒形活塞式柴油機(jī)的機(jī)體,四、主軸承,1) 主軸承的工作條件和要求,作用： 支承曲軸，保證曲軸的工作軸線；對曲軸起軸向定位作用 工作條件: 軸承負(fù)荷較大；摩擦磨損；滑油腐蝕,要求: 有正確而且固定的位置；足夠的剛度；有較高的承載能力和疲 勞強(qiáng)度；有足夠的熱強(qiáng)度和熱硬度；有較好的抗腐蝕能力；有 減磨性和耐磨性；能均布滑油和散走摩擦熱量,2) 主軸承的構(gòu)造,五、推力軸承,作用：承受槳推力、軸向定位 推力軸承的構(gòu)造 推