柴油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及主要零部

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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 箱運(yùn) 動(dòng) 部 件 (Moving parts)活 塞 組 件連 桿 組 件曲 軸第 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

2、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 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 ： l在 保 證 密 封 的 情 況 下 ， 完 成 壓 縮 和 膨

3、脹 過 程l組 成 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) ， 將 力 經(jīng) 連 桿 傳 遞 給 曲 軸 ；l筒 型 機(jī) 中 承 受 側(cè) 推 力 ， 起 滑 塊 作 用l在 二 沖 程 機(jī) 中 ， 啟 閉 氣 口 ,起 滑 塊 作 用 。工 作 條 件 ：l受 燃 氣 高 溫 、 高 壓 、 腐 蝕 、 燒 蝕 作 用l熱 負(fù) 荷 和 機(jī) 械 負(fù) 荷 很 高 ， 容 易 發(fā) 生 裂 紋 和 變 形l磨 擦 與 撞 擊 ， 潤 滑 困 難 ， 磨 損 嚴(yán) 重l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

4、損 失 小 、 耐 磨 損 ;中 、 高 速 柴 油 機(jī) 還要 求 活 塞 重 量 輕 。要 求 ： 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

5、 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l活 塞 環(huán) 的 工 作 條 件 ：受 到 高 溫 高 壓 燃 氣 的 作用十 分 復(fù) 雜 的 運(yùn) 動(dòng)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 l要 求 :良 好 的 密 封 性 能 ，耐 磨 ，

6、 特 別 是 抗 熔 著 磨損 的 性 能 要 高 ；要 有 適 當(dāng) 的 彈 性 ，足 夠 的 強(qiáng) 度 和 熱 穩(wěn) 定 性 。 第 二 節(jié) 燃 燒 室 部 件l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l材 料 要 求 ：彈 性

7、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l制 造 工 藝 ：表 面 鍍 鉻 ； 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)l 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)

8、 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l 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l作 用 ： 筒

9、形 活 塞 中 連 接 活 塞 和 連 桿 小 端 傳 遞 氣 體 力 和 慣 性 力l工 作 條 件 ： 尺 寸 小 、 潤 滑 條 件 也 較 差 、 受 摩 擦 和 磨 損l要 求 ： 足 夠 的 耐 疲 勞 強(qiáng) 度 、 抗 沖 擊 ， 耐 磨 損 和 重 量 輕l材 料 ： 優(yōu) 質(zhì) 碳 鋼 或 低 碳 合 金 鋼 ， 表 面 滲 碳 淬 火l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l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

10、 鉸 鏈 式 機(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(duì) 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 工 作 條 件 ：氣 缸 是

11、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 氣 高溫 、 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

12、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 （ 大 尺 寸 柴 油 機(jī) ） ； 分 組 式 （ 大尺 寸 柴 油 機(jī) ） ； 整 體 式 （

13、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 l 曲 軸 主 要 由 若

14、 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 。l 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 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

15、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l二 沖 程 柴 油 機(jī) 為 360 /i，l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 對(duì) 軸 系 扭 轉(zhuǎn) 振 動(dòng)

16、的 影 響 l 1） 直 列 四 沖 程 四 缸 發(fā) 動(dòng) 機(jī)l 曲 拐 對(duì) 稱 布 置 于 同 一 平 面 內(nèi) 。l 相 鄰 作 功 氣 缸 的 曲 拐 夾 角 為720/4=180。l 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 工 作 順 序 有l(wèi) 1 3 4 2l 1 2 4 3 2)直 列 四 沖 程 六 缸 發(fā) 動(dòng) 機(jī)l 曲 拐 對(duì) 稱 布 置于 三 個(gè) 平 面 內(nèi) 。l 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 發(fā) 火 順 序 為 1-5-3-6-2-4發(fā) 動(dòng) 機(jī) 工 作 循 環(huán) 表 。 1.63.4 2.51-4-2-6-3-5

17、 3)四 行 程 V型 八 缸 發(fā) 動(dòng) 機(jī) l曲 拐 對(duì) 稱 布 置 于 四個(gè) 平 面 內(nèi) （ 或 1個(gè) ） 。l相 鄰 作 功 氣 缸 的 曲拐 夾 角 為 720/8=90。l 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 工 作 順 序 有 18436572l 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l漸 斷 區(qū) 的 紋 理 ：波 浪 線 狀 的 ； 有 螺 旋 線 狀

18、的 ； 兩 者 兼 備 。 疲 勞 斷 面 的 三 個(gè) 區(qū) 域初 始 裂 紋 區(qū) 、 漸 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

19、和 曲 軸 軸 頸l 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) ）l 偏 磨 （ 裝 配 ）l 變 成 銀 白 色 （ 軸 承 燒 熔 ） l 紅 套 滑 移 連 桿 l 十 字 頭 式 柴 油 機(jī) 連 桿 很 少 出 現(xiàn) 故 障 （ 軸 承 易 故 障 ）l 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 小各 種 螺 栓 的 固 緊 情 況油 流

20、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

21、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 ： l 足 夠 的 剛 度 、 足 夠 的 強(qiáng) 度 ；l 尺 寸 小 、 重 量 輕l 便 于 內(nèi) 部 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 件 的 拆 裝 和 檢 修l 各 結(jié) 合 面 、 檢 修 道 門 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)

22、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(duì) 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)

23、 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l(wèi)作 用 ： 承 受 槳 推 力 、 軸 向 定 位l推 力 軸 承 的 構(gòu) 造 l推 力 軸 承 的 調(diào) 整 1、 主 軸 承 常 見 損 壞 形 式 及 原 因l腐 蝕 化 學(xué) 腐 蝕 、 電 化 學(xué) 腐 蝕 和 火 花 腐 蝕六 、 主 要 固 定 件 的 故 障 及 其 管 理劃 傷 硬 質(zhì) 外 來 物擦 傷 軸 頸 表 面 太 粗 糙 ， 裝 軸 時(shí) 對(duì) 中 不 良 ， 滑 油 失 壓 或 變 質(zhì) ， 軸 承 間 隙 過 大 或 過 小 ， 以 及 柴 油 機(jī) 超 負(fù) 荷 運(yùn) 轉(zhuǎn)裂 紋 軸 承 受 到 周 期 性 的 交 變 負(fù) 荷 反 復(fù) 作 用穴 蝕 氣 泡 破 裂 2、 主 要 固 定 件 的 管 理l嚴(yán) 防 曲 軸 箱 爆 炸l注 意 各 密 封 處 ， 防 止 漏 泄 引 起 事 故l定 期 檢 查 機(jī) 座 內(nèi) 外 表 面 的 裂 紋l定 期 檢 查 貫 穿 螺 栓 固 緊 情 況