船舶柴油机的结构

第二章柴油机的结构及主要部件第一节柴油机的总体结构固定件运动件换气系统燃油系统润滑系统冷却系统起动和控制系统第二节活塞(piston)1、活塞的作用和工作条件2、活塞的构造3、活塞销4、活塞的冷却5、活塞环1活塞的作用和工作条件作用：作用：在保证密封的情况下，完成压缩和膨胀过程组成运动机构，将力经连杆传递给曲轴；筒型机中承受侧推力，起滑块作用在二冲程机中，启闭气口,起滑块作用。工作条件：工作条件：受燃气高温、高压、腐蚀、烧蚀作用热负荷和机械负荷很高，容易发生裂纹和变形磨擦与撞击，润滑困难，磨损严重具有较大的惯性力，柴油机产生振动要求：活塞的作用和工作条件要求：强度高、刚度大;密封可靠;散热性好、冷却效果好;摩擦损失小、耐磨损;中、高速柴油机还要求活塞重量轻。十字头式柴油机活塞-活塞头：耐热合金钢-活塞裙：耐磨铸铁-头和裙组装于活塞杆上-活塞杆由段钢制造-有四道活塞环-活塞内有冷却腔，振荡冷却-活塞杆内有插管-短裙S-MC-C活塞2、活塞的构造筒形活塞式柴油机活塞-由活塞头、活塞裙、活塞环和活塞销组成（小机器头、裙一体制造）-头部用铸钢，裙部用球墨铸铁-头部有冷却腔-有两道压缩环和一道刮油环-裙部造得坚韧以承受侧推力-销孔两端切槽以适应变形3、活塞销作用：筒形活塞中连接活塞和连杆小端传递气体力和惯性力工作条件：尺寸小、润滑条件也较差、受摩擦和磨损要求：足够的耐疲劳强度、抗冲击，耐磨损和重量轻材料：优质碳钢或低碳合金钢，表面渗碳淬火结构形式：浮动式、固定式和半浮动式。4、活塞的冷却冷却液的输送方式：筒形机在曲轴连杆机构中开通道十字头机有套管式和铰链式机构非冷却式活塞(径向散热型)热量主要通过活塞环传自气缸套并通过冷却水带走冷却式活塞(轴向散热型)使用冷却介质(如淡水、滑油)对活塞顶内腔进行强制冷却5、活塞环（压缩环(气环)、刮油环）活塞环的工作条件和要求活塞环的工作条件：受到高温高压燃气的作用十分复杂的运动严重的摩擦和磨损润滑条件较差可能产生裂纹或折断要求:良好的密封性能，耐磨，特别是抗熔着磨损的性能要高；要有适当的弹性，足够的强度和热稳定性。作用：密封、传热气环•密封原理：本身弹性和气体压力–高速柴油机装3道～5道，–低速柴油机装4道～6道气环断面形式：a为矩形环b为梯形环c为倒角环d扭曲环搭口形式直搭口斜搭口重叠搭口气环的泵油作用飞溅润滑做回转运动的曲柄销轴承把润滑油甩到气缸壁上油环油环的结构、原理单刃油环、双刃刮油环Chrome-CeramicChromeChrome第三节气缸(cylinder)作用、工作条件气缸的构造气缸套的磨损和穴蚀材料：灰铸铁（体）灰铸铁、耐磨合金铸铁或球墨铸铁（套）气缸的构造气缸体气缸套AntipolishingRingWaterDistributionRingChrome-CeramicPistonRingPressurizedSkirtLubricationNodularIronSkirtLowFrictionDesign气缸套的磨损和穴蚀气缸套的磨损熔着磨损磨料磨损腐蚀磨损气缸套的穴蚀在气缸套外表面冷却壁上出现光亮无沉淀物的蜂窝状小孔群损伤现象称为穴蚀防止穴蚀的措施：降低缸套振动提高缸套抗穴蚀能力冷却水腔结构合理，水流平顺进行水处理以提高其消振性能等管理中应控制冷却水温水压气缸盖的材料和构造气缸盖的构造大型低速柴油机气缸盖中速柴油机气缸盖•材料:铸铁、铸钢和锻钢第四节气缸盖(cylinderhead)作用、工作条件第五节连杆(connectingrod)１．连杆的作用、工作条件和要求２．连杆的构造３．连杆螺栓连杆的作用、工作条件和要求１）作用将活塞上的气体压力和惯性力传给曲轴，连接曲轴与活塞或十字头，将活塞的往复运动变成曲轴的回转运动。２）工作条件运动复杂：小端随活塞作往复运动大端随曲柄销作回转运动杆身活塞销或十字头销摆动受力复杂：气体力、惯性力、有冲击性轴承摩擦和磨损连杆的作用、工作条件和要求３）要求和材料要求：耐疲劳、抗冲击，有足够的强度和刚度连杆长度应尽量短连杆轴承工作可靠、寿命长加工容易，拆装维修方便材料：中碳钢，优质碳钢或合金钢2连杆的构造平切口式连杆斜切口式连杆主副连杆式连杆船用大端连杆4.连杆螺栓(1)工作条件二冲程柴油机：只受到预紧力的作用（压）四冲程柴油机：预紧力和惯性力的作用（拉压）附加弯矩(2)材料：韧性好，强度高的优质碳钢或合金钢(3)结构：柔性结构、采用精细加工螺纹；断面变化处以及螺纹部采用大圆角过渡(4)安装必须严格按照说明书规定（安装预紧力的大小、预紧方法、预紧次序）第六节曲轴(crankshaft)1曲轴的作用、工作条件和要求2曲轴的构造3曲柄的排列曲轴的作用和工作条件1)曲轴的作用把活塞的往复运动变成回转运动；汇集各缸动力向外输出；带动柴油机的附属设备。2)曲轴的工作条件受力复杂应力集中严重附加应力很大轴颈磨损3)对曲轴的要求疲劳强度高，工作安全可靠；足够的刚性，变形小，轴承负荷均匀；有足够的承压面积，保证轴承比压；轴颈有良好的耐磨性，允许多次车削修复；曲柄的布置要兼顾动力均匀、主轴承负荷低、平衡性好、扭转振动小、有利于增压系统的布置。曲轴的构造曲柄的排列曲柄排列顺序：由自由端排起曲柄的排列的原则：(1)动力输出要均匀(2)要避免相邻的两个缸连续发火：插入式发火(3)要使柴油机有良好的平衡性(4)要注意发火顺序对轴系扭转振动的影响。(5)在脉冲增压柴油机应防止排气互相干扰。第七节主要固定件1.主要固定件的作用2.二冲程柴油机的主要固定件3.四冲程柴油机的主要固定件4.主轴承1.主要固定件的作用构成了柴油机的主体，固定柴油机安装运动部件的导承和支承——气缸套、导板、主轴承等，形成运动部件和传动部件的运行空间，布置冷却、润滑和扫气的水、油、气空间外部安装各种设备、系统2.二冲程柴油机主要固定件机架机座贯穿螺栓作用：把气缸体、机架和机座连在一起改善受力状况准确计算受力提高了柴油机整体的刚度机座（bedplate)机架（frame)3.四冲程柴油机的主要固定件主轴承(mainbearing)主轴承的工作条件和要求作用：支承曲轴，保证曲轴的工作轴线第一道主轴承起着曲轴轴向定位作用工作条件:轴承负荷较大、摩擦磨损、滑油腐蚀主轴承的构造正置式主轴承倒挂式主轴承轴瓦