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主推进动力装置,第一章 基本知识,一、概念,1、内燃机：燃料在气缸内部燃烧，利用高温高压燃气膨胀，推 动活塞运动，对外做功。如汽油机、柴油机。,2、柴油机：燃料为柴油，用压缩方式使温度、压力达到柴油自燃 条件后自行着火，也称压燃式内燃机。,柴油机的优点：,1）经济性好：有效热效率可达50%以上，可使用价廉的重 油，燃油费低；,2）功率范围广，适用领域广；,3）尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱布置。,（ ）柴油机称为“压燃式内燃机” 。,二、分类,1、按工作循环分：四冲程机、二冲程机。,2、按进气压力分：增压柴油机、非增压柴油机。,3、按燃烧室结构分：直喷式、预燃室式、涡流室式。,4、按活塞结构分：筒状式、十字头式。,5、按速度分：低速机、中速机、高速机。,300r/min 6m/s,300-1000 6-9m/s,1000r/min 9m/s,.活塞的平均速度低于 m/s的柴油机习惯上称为低速柴油机。 A.4 B.6 C.9 D.12,B,三、习惯规定,1、左（右）转机：从飞轮端向自由端看，顺时针转为右转机。C 从飞轮端向自由端看，逆时针转为左转机。Ca、C1,2、气缸编号：国产和大多数进口机都是从自由端开始标为第一缸。,3、型号：大型机12VESDZ 30/55,气缸数,气缸直径（厘米）/活塞行程（厘米）,中小型机6135ZC,气缸数,气缸直径（毫米）,技术特性：V-V型机（大型低速机用） E-有为二冲程机，无为四冲程机 S-十字头机 Z-增压机,( )从柴油机自由端向飞轮端看,顺时针方向转动的称为右转机。,（ ）柴油机型号6135表示：6缸、四冲程、缸径135cm。,（ ）国产柴油机气缸编号一般从自由端开始标为第一缸。,四、常用名词,上止点,压缩室容积 （存气间隙）,总容积,工作容积,下止点,1、缸径D：气缸直径。,2、曲柄半径R：曲柄销轴心与主轴颈轴心的距离。,3、上死点：活塞运动最高点，活塞离曲轴中心线最远处。 4、下死点：活塞运动最低点，活塞离曲轴中心线最近处。,5、行程S：上、下死点之间的距离。S=2R,6、压缩室容积Vc：上死点时，活塞顶、缸盖底与气缸组成的容积。 7、总容积Va：下死点时，活塞顶、缸盖底与气缸组成的容积。 8、工作容积Vs：上、下死点间，活塞扫过的容积。,9、压缩比：总容积与压缩室容积之比。=1VS/VC,一般压缩比为11-20。过大或过小，柴油机的经济性都下降。,非增压高，增压小,压缩比愈大，压缩终点的压力和温度愈高，易于着火起动，但过大，引起最高燃烧压力提高，机件受力增大，影响工作可靠性和使用寿命，且过大时，压缩室容积减小，对混合气形成和燃烧带来困难，机械效率降低。,压缩比愈小，压缩终点的压力和温度下降，燃油不易自燃和燃烧耗油量增加，功率下降，起动困难。,调整：1）缸盖垫片厚度：减薄，压缩比增大。 2）船用连杆大端垫片厚度：减薄，压缩比减小。 异常工作：燃烧室烧蚀，压缩比减小；轴承磨损，压缩比减小。,10、存气间隙（压缩室高度）：活塞在上死点时，活塞顶与缸盖 间垂直高度。,存气间隙大，压缩比小。,测量：1）拆下缸盖，转曲轴使活塞处于上死点前30度左右； 2）取二块铅皮放于活塞最高顶面上前后方向（平行于活 塞销）；（铅皮尺寸为存气间隙的1.5-2倍） 3）按规定力矩和顺序拧紧缸盖，缓慢盘车，越过上死 点后； 4）拆缸盖，取出铅皮，测其值，与出厂规定误差不宜大 于5%。,11、上、下八字：进、排气凸轮顶尖所成形式，称向上为“上八 字”，向下为“下八字”。,下八字：活塞处于压缩末、做功开始的发火上死点,上八字：活塞处于气阀重叠角的上死点,12、压缩压力：压缩终点时压力。,13、爆炸压力：燃烧最高压力；表示机械负荷的大小。,14、额定功率（持续功率）：标准大气状况（45、0.1MPa大气压，相对湿度60%）、额定转速下，柴油机带动本身各辅助设备运转，允许连续运转12小时的有效功率，即铭牌功率。,15、最大功率：在1小时内允许超过额定功率10%的功率，且不冒黑烟和燃油消耗率不超过额定功率时的7%。,若已知柴油机气缸工作容积为Vs，压缩容积为Va，则压缩比（ ） A、=VS/VC B、 =1Va/VC C、 =1VS/VC D、=1VS/VC,D,.( )较长行程的二冲程机应采用横流扫气。,.( )采用横流扫气的柴油机其排气口要高于扫气口。,.( )柴油机的压缩容积越大,压缩比越大。,( )气缸内的燃气压力升高到最大值时，叫压缩压力。 ( )活塞离曲轴中心线最远的位置是上死点。 ( )柴油机气缸严重漏气可导致其理论压缩比变小。,（ ）弯流扫气的柴油机可以不设有配气机构。,（ ）加厚气缸垫片则柴油机的压缩比减小。,五、柴油机的基本结构,运动件：活塞、连杆、曲轴飞轮,固定件：机座、机架、缸套、主轴承、缸盖、贯穿螺栓,系统部分：燃油系统、配气系统、润滑、冷却、操纵、增压,六、工作原理,1、四冲程机（非增压）,A,B,C,D,1）进气过程12：曲轴转角约为220-250。,1A：进气准备阶段：由于气阀不能瞬时全开，开启之初流通面积也小，故需提前开。 AB：主要进气阶段：活塞从上死点向下行，缸内压力低于大气压，新鲜气体进入气缸。 B2：补充进气阶段：气阀不能瞬时全关，可利用惯性多进气。,2）压缩过程23：曲柄 转角约140-160，压缩新鲜气体，压缩末期向气缸内喷油，缸内压力约3-5MPa，温度600-700 。,3）作功过程35：燃油燃烧及膨胀作功，推动活塞向下运动，带动曲轴旋转对外输出功率。燃烧压力达6-8MPa，温度1400-1800，完成两次能量转换：化学能-热能-机械功。,4）排气过程5D：排出废气，为下一循环作准备，约210-240 曲轴转角。,5C自由排气阶段：为减小活塞上行的背压，排气阀提前开。 CA强制排气阶段：活塞上行，赶出废气。 AD惯性排气阶段：利用惯性尽量排尽废气。,2、二冲程机,扫气、压缩,作功、扫气,1）第一冲程：扫气和压缩0C,03扫气：新鲜气体由扫气口进，排气口出。 34过后排气：扫气口关，但排气口仍开，气体由惯性继续排出。 4C压缩阶段：同四冲程机。,2）第二冲程：燃烧作功、扫气过程C0,作功C1：燃烧过程同四冲程机 自由排气12：扫气口没开，排气口先开。 扫气20：扫、排气口都开，利用扫气泵扫气。,3、二冲程机换气形式,1）直流扫气：缸套下部设一圈扫气口，上部设 排气阀。 优点：排气干净，换气质量好，不易混气。适 用于超长行程机；缸套、活塞受热均匀， 不易变形和产生裂缝。 缺点：有排气阀，结构复杂。,2）横流扫气：新气由一侧扫气口进， 同时将废气从对面排气口逐出。,优点：结构简单，管理方便。 缺点：活塞上行，先关扫气口后关排气口， 形成过后排气，损失部分新鲜空气， 扫气有死角，易新、废气混合，且两 侧气缸受热不同，易产生变形，校中 时活塞中心线偏向排气口的对侧。,3）回流扫气：新气由扫气口进，先冲向对缸 壁，折回转向上，驱赶废气， 再回向下，将废气从排气口逐出。,优点：结构简单，扫、排气口位于同侧， 便于增压器管理布置。 缺点：路程长，换气差，新废气易混。,4、二、四冲程机的比较,1）提高作功能力：同样尺寸和转速，二冲程机的功率比四 冲程机大60%-80%。,2）改善动力性：二冲程机运转平稳，可用小飞轮。,3）简化机构：省去进气阀等传动装置。,4）换气质量差：热效率低。,5）热负荷高：相同时间发热（作功次数）多。,5、定时图 1）概念：用曲柄转角位置来表示柴油机的进、排气阀（气口）的打开与关闭时刻以及喷油、起动空气开始进入气缸及停止进入时刻的一种图形。,四冲程机定时图,进气阀开,进气阀关,排气阀开,排气阀关,喷油开始,起动开始,起动结束,2）进、排气阀开闭不能任意提前或迟后。 若进气阀开启过早，废气将通过进气阀冲入进气管，产生废气倒灌；若进气阀关闭过晚，活塞的上行会使部分新鲜空气向外排出，降低压缩压力；若排气阀打开过早，将会使有效功损失增大；若排气阀关闭太迟，会使废气重新吸入。,3）气阀重叠角：定时图中上死点前后附近进、排气阀同时开启 着，这时曲轴转过的角度。,气阀重叠角并不会引起废气倒灌，因为排气快终了时，废气流有惯性，且这种惯性流在燃烧室内造成一定的低压，帮助抽吸新鲜空气充入气缸。,二冲程机进、排气几乎同时进行，具有较大进、排气重叠角但不称为气阀重叠角。,增压时，气阀重叠角加大，即进气提前角和滞后角增大，喷油提前角减小。,关于四冲程柴油机工作特点的不正确说法是（ ） A、用四个冲程完成一个工作循环 B、进、排气过程时间比二冲程的长 C、曲轴转一转，凸轮轴转一转 D、飞轮所贮存的能量可供工作冲程以外其他冲程使用,C,四冲程柴油机排气阀正时通常为（ ） A、下止点前开 下止点后关 B、下止点前开 下止点前关 C、下止点后开 上止点后关 D、下止点前开 上止点后关,D,四冲程柴油机气阀重叠角位置是在（ ） A、上止点前后 B、下止点前后 C、上止点以前D、排气结束后,A,( )二冲程柴油机的换气质量比四冲程机差。,( )四冲程柴油机上死点气阀重叠角大于下死点的气阀重叠角。,( )进气阀开启得过早将会产生废气倒灌。,( )柴油机的定时是用定时图来表示的。,( )喷油提前角过大和过小都会使柴油机经济性下降。,( )采用横流扫气的柴油机其排气口要高于扫气口。,柴油机的工作循环是由进气、压缩、做功、排气四个 组成。 A. 冲程 B.循环 C.过程 D、行程,C,第二章主要部件,柴油机的基本结构,运动件：活塞、连杆、曲轴飞轮,固定件：机座、机架、缸套、主轴承、缸盖、贯穿螺栓,系统部分：燃油系统、配气系统、润滑、冷却、操纵、增压,一、机座,1、作用：是整台机的基础，承受全部重量及运动件的各种力，内 贮润滑油，起支承联接之功用。,2、结构和材料：借助两边凸缘或支撑紧固在船基座上,横隔板上有 主轴承座;前后设齿轮传动空间. 中小型机用HT200或HT250铸造,经回火消除内应力.,3、日常管理,1）常见故障：变形,原因：船体变形：碰撞、搁浅、强度不足、基座刚度不够等； 机座与垫片接触不良；贯穿螺栓扭力不均等； 机座本身的刚度不够或设计不合理； 机座本身的残余应力或长期负荷不均； 安装时地脚螺栓或贯穿螺栓扭力不均。,2）安装：,垫铁：楔形，一般倾斜度为100：1或200：1 当厚度20mm用钢板，当20mm用铸铁,地脚螺栓：15%以上（不少于4个）是紧配螺栓（不可互换的，是螺栓杆部与螺孔精加工逐一配对铰孔，每次拆卸后要重新铰孔配制螺栓） 一般配置在柴油机的输出端或在机座的四个角上。,3）安装技术要求： 机座上平面应平直，与主轴承座孔中心线不平行度=75%的接触 地脚螺栓=15%以上是紧配螺栓； 机座螺栓全部拧紧至预紧力后，曲轴臂距差应合要求。,垫铁,地脚螺栓,基座,机座,机座变形的最大危害在于可能造成曲轴运转中的断裂。 ( ),（ ）干式曲轴箱多用于小型柴油机。,机座铸造后,经 处理消除应力,机加工制成。 A.回火 B.淬火 C.渗碳 D.调质,A,二、气缸,1、机体：用HT250或HT300整体铸造，内放气缸套，经回火消除 内应力，机加工而成，有检查凸轮轴的工作道门，防爆道门。,机体修理要求：上、下平面变形后修理不平行度0.04mm/m。 水压试验0.4-0.6MPa（1.5倍工作压力）历时5分 钟不渗漏。,2、气缸套,1）作用：与缸盖、活塞组件组成燃烧室； 筒状机中导向活塞、承受侧推力； 二冲程机中提供进、排气通道、扫气泵空间等。,2）工作条件及材料： 受安装应力、气体力：机械负荷，热负荷大； 受侧推力，磨损、敲击； 燃烧产物作用，化学腐蚀、冷却水腐蚀,HT250或HT300或合金铸铁、高磷铸铁等。 采用高频淬火，电接触表面淬火，氮化处理，提高表面耐磨耐蚀性。表面硬度HB180-240。,材料：,3）结构： 气缸套呈圆筒状，上部有凸肩，用缸盖螺栓把缸盖、 缸套凸肩和机体紧固在一起，安装时上部固定， 下部与机体无硬性连接，可以因受热而自由膨胀。,缸套下部比上部要薄些，因上部受燃烧压力大，且下薄有利于传热。,按冷却形式分,干式：冷却水布置在机身中，散热差，小型机中用,湿式：外表直接与冷却水接触。,带水套式：冷却水空间布置在气缸套中，便于气口密封，二冲程机中用,4）气缸套管理工作,（1）冷却：为降低缸套温度，减小热应力，防止滑油结焦，保证 正常间隙（缸套上部与机体间隙是缸径的千分之一，下 部间隙在0.2-0.5mm之间）间隙小会胀裂机体；间隙大 有位移。 冷却水由冷却水空间的最低处进入，由最高处排出，以确保冷却水充满整个空间。,（2）密封：气密、水密，上部垫片，下部橡皮圈,二冲程机由于气缸上有气口，所以密封的排气孔两边，除橡皮圈外还加装有耐高温的紫铜环。,（3）润滑：气缸套的润滑有飞溅和注油两种，筒状式活塞机可借用飞溅的油润滑，但十字头式机因有横隔板隔开，必须配备专用的气缸油注油口，有些中速机因燃用重油，除了飞溅润滑外，还辅加注油润滑。,（4）磨损,类型：,正常的磨擦磨损：半干（边界）磨擦状态（滑油因高温，蒸发、变质，故润滑差）。最大磨损部位是活塞处于上死点时第一道环对应的位置。,磨料磨损：由进气、燃油进入，或滑油中微粒引起。,上部严重,下部严重,腐蚀磨损：燃烧酸性产物腐蚀，表面细小孔穴。,低温腐蚀（含S）；高温腐蚀（钒、钠含量）,熔着磨损：油膜受损，局部高热引起，拉缸、咬缸。,缸套的测量,测点：1）活塞在上止点时，第一道环所对应的缸套位置； 2）活塞在行程中，第一道环和最末道环所对应的缸套位置； 3）活塞在下止点时，最末道环所对应的缸套位置。,一般磨损规律,圆度：筒状机：由侧推力形成（左右舷方向磨损较严重） 高速强载小型机：由爆炸力作用（前后方向磨损 较严重） 大型低速机：由供油、对中情况决定。,圆柱度：上部工作条件差，磨损较大。,（5）维护,缸套橡皮圈一经抽出，要换新装回，装时涂润滑油,缸套水压试验：1.5倍工作压力（0.4-0.6MPa）5分钟不渗漏（用手摇泵，易于控制）,套内壁圆度、圆柱度超规定值，搪缸加大尺寸规定每0.5mm为一级。（0.25）,（ ）干式气缸套的散热效果比湿式气缸套好。,X,拉缸时发生的磨损形式主要是 。 A.摩擦磨损 B.磨料磨损 C.腐蚀磨损 D.粘着磨损,D,气缸套磨损最大的位置一般是在（ ） 、气缸套的上部 B、气缸套的中部 C、气缸套的下部 D、活塞在上止点第一道环所对的位置,D,三、气缸盖,1、作用：,与缸套等组成燃烧空间。 承受气体力，紧压缸套。 形成冷却水道、进、排气道（回、横流除外）。 安装附件。如油嘴、气阀机构、起动阀、示功阀、安全阀等。,2、工作条件：受气体力、冷却水腐蚀、结构复杂，易产生铸造 缺陷。,材料：合金铸铁、球铁；内部铸钢、外部铸铁,加工后缸盖经退火处理，消除加工应力,3、缸盖的常见故障,变形,原因：,1）本身残余应力（由于结构厚薄不均，铸造时效处理不够）,2）拆装螺栓扭力不均（左右对称对角分几次）,3）缸头垫破损，长期未予更换，造成受热不均,表现：,贴合面处漏气，气缸盖翘曲，加速时膨胀水箱有大量气气泡出现。,检修：,要求沿周长间隙差不超过0.15mm。拂刮，用着色法检验。,涂红丹或蓝油，平台上拖动后对深斑点拂刮，直到每25*25平方毫米达2-4点为止。,裂纹,原因：,1）本身结构材料的原因造成,2）最主要是长期受高温、高压气体力冲击,3）冷却水腔结垢，造成应力集中,4）使用不当，如冬季冷车起动，爆燃等,常见部位：在进、排气阀孔之间与喷油器孔周围,检查方法：细小不易发觉，热态时，冷却水中有气泡冒出并在增多。,磁探、超声波探伤、着色法。,清理干净后用 汽油红丹调合剂涂抹几分钟后抹干,修理：复板焊接：裂缝两端钻孔，复板钻孔，攻丝紧固,补焊：用铸铁焊条焊补，焊前预热到300-400度，焊好后保温一定时间慢慢冷却，以防变形和裂纹,镶套法：紧配镶套加紫铜垫圈密封之。,环氧树脂胶补法：可胶补砂眼及对强度影响不大的裂缝。,4、管理与维护,1）注意冷却水腔的清洁，防止产生水垢； 2）吊缸时，注意检查喷嘴周围等处有无裂纹、结炭等； 3）拆装时，注意螺栓拆装方法，以防变形；,安装时，从中央向两端左右对称分几次上紧； 拆卸时，从两端向中央左右对称分几次拆。,4）修复后水压试验：燃烧室工作面，最大爆炸压力的1.5倍；非工作面，冷却水压的1.5倍。,运行中缸盖最容易产生的缺陷是（ ） A、腐蚀 B、烧蚀 C、变形 D、裂纹,D,.对组合气缸盖,上紧缸盖螺栓时应 。 A.顺时针方向逐个上紧 B.逆时针方向逐个上紧 C.从中央向两端交替成对地上紧 D.从前向后成对上紧,C,未经充分暖机突然迅速加大负荷,这样容易使气缸盖产生 。 A.裂纹 B.翘曲 C.贴合面漏气 D、腐蚀,A,( )气缸盖的刚度较大，上紧时没有什么特别要求。,X,四、主轴承,1、作用：用来支承曲轴，保证曲轴轴线的正确。,承受气体力及运动部件惯性力,有些最后一道止推轴承：定位作用（厚壁瓦：翻边受力；薄壁瓦：轴承两侧青铜环受力,2、结构,轴承盖：灰铸铁或铸钢,轴承螺栓：45#钢,轴瓦背壳：巴氏合金：8#、10#、15#或铸造青铜，铜基或铝基合金,滚动主轴承：承载能力小，小型高速柴油机用,滑动主轴承,正置式：一般机中，轴承座位于机座横壁中，盖正置其上方。能承受较大扭力，盖受力小；拆检连杆轴颈、轴瓦方便（机体检视窗口）；但拆检主轴承、曲轴时需拆去上部所有部件。,倒挂式：主轴承在机身下横壁中，盖倒挂其下方。,轴瓦：,厚壁瓦：厚度大于6mm，工作面2-5mm巴氏合金，轴 承盖与机座接合面有调整垫片。 厚度不均，冷却不均，疲劳裂纹；中、低速机用。,薄壁瓦：厚度小于6mm，工作面0.5-1.5mm高锡、锑 镁减摩合金，一般无垫片。 浇铸质量好，结晶好，较高硬度和耐磨性，承载能力大；大、中、小型高速机用。,轴承油槽:可贮存杂质，加强润滑、冷却，设在无负荷区或低负 荷区，故主轴承在上瓦，连杆大端在下瓦。,3、轴瓦的常见故障,1）轴瓦白合金裂纹,（1）长期交变负荷，产生疲劳裂纹以至脱铅 （2）轴承间隙过大或轴颈圆度过大，冲击引起 （3）浇铸质量不高，如气孔、砂眼等 （4）操作不当，如长期超负荷或起动时进油量大引起大冲击,2）轴承白合金的烧熔,（1）间隙不当（太小：润滑不足；太大：滑油流失） （2）轴颈有伤痕 （3）滑油变质或断缺（有水乳化、含杂质、燃油）,3）轴承划伤,4）轴承的腐蚀和气蚀（滑油中有机酸、水、空气、燃油、漏电等）,4、日常管理,1）安装注意事项,检查合金有无裂纹及与钢壳的贴合情况 （用色油检查轴颈与轴瓦、瓦背与座孔贴合情况，贴合面大于75%）,上、下轴瓦无垫片者，轴瓦分面应比座孔平面高出0.03-0.05mm,检查轴瓦与轴配合的径向及轴向间隙,薄壁瓦不能修刮,间隙不当时要调整（厚瓦）或换新（薄瓦），换新后要磨合2小时以上,5、轴承间隙：径向和轴向都关系到工作状态，装配质量非常重要。,过大对工作影响：引起敲击。滑油压力下降。,过小对工作影响：滑油不易压入，油膜难以形成,轴承发热，甚至烧熔,增加磨擦阻力，有效功率下降,各间隙不一致，曲轴轴线不对,测量：,1）压铅法：铅丝要钦，直径为1.5-2倍油隙，覆盖150度角。 步骤：拆出轴承盖；用三根要求的铅丝，放在前、中、后 轴向三位置；按要求上紧螺栓；拆出上盖，用千分 尺测量厚度。,2）比较法：轴颈直径与主轴承安装状态下的内孔直径进 行比较。,3）测瓦厚度：原始数据与工作后下瓦厚度比较。,4）塞尺允许插入尺寸加上0.05mm。,6、轴承过热：长期超负荷或油压不足、油质差、轴承间隙 过小或变形等引起。,一旦发热，立即减速，降低负荷，增加润滑，如继续发热应立即停车，用转车机转车，等冷却后检查。,轴承合金出现裂纹及剥落的主要原因是（ ） A、轴承过热 B、交变负荷引起疲劳 C、油中呈酸性 D、磨料磨损,B,推力轴承的作用是（ ） A、支承曲轴 B、连接中间轴 C、止推定位 D、传递动力,C,.轴瓦烧熔的原因是 。 A.滑油中有磨料 B.滑油中有酸 C.滑油压力过高 D.滑油量供应不足,D,.修刮主轴瓦时要求中部 面积内有接触。 A.1/3 B.1/2 C.2/3 D.1/4,C,( )油槽的作用是布油和收集磨粒,故应在下轴瓦开油槽。,X,（ ）轴承的间隙过大或过小都容易引起轴承合金损坏。,五、曲轴飞轮组,1、飞轮：起贮存能量（起动时）和平衡（工作中）的作用。,2、曲轴：,1）作用：承受气体力，将各缸所做的功汇集起来对外输出，同时承受螺旋桨或发电机的反力-扭矩； 2）带动各附件工作，如水泵、油泵等。,3、工作条件及材料： 在工作中承受各缸交变的气体力，往复惯性力和离心力及它们产生的弯矩和扭矩的作用，这些力不仅随曲柄的转角变化，还随着负荷的变化，曲轴在这些力的作用下，要产生弯曲和扭转变形，横向和扭转振动，并产生交变的机械应力。,一般曲轴采用优质碳钢（35、40、45#） 中高速强载：合金钢（40Cr35CrMo18Cr2Ni4WA) 一些强载度不太大中高速:球墨铸铁. 大型低速:主轴颈35#40#45# 曲柄:ZG270-500等,提高曲轴疲劳强度和轴颈耐磨性:滚压氮化及高频淬火等.,3、结构：1）整体式：整根锻造或铸造而成。中高速机多用。,2）组合式：,全组合式（红套）：曲柄销、曲柄 臂、轴颈分 别制造，再红套连接。,半组合式：曲柄臂和曲柄销整体制造，主轴颈分 开制，再红套。,大型低速机多用,红套：曲柄 臂的孔比曲柄销和轴颈的外径略小，将曲柄臂缓慢加热，使柄 臂孔涨大至可以套入，冷却后夹紧。,为保证曲轴轴线良好，一对曲柄臂上、下孔一次镗出。,3）圆盘式：曲柄臂和主轴颈合为一体，主轴颈呈圆盘，如135机它 的主轴颈为与滚动轴承内圈过渡配合的圆盘。,4）平衡块：曲柄臂上配制借助回转惯性力去抵消曲轴的回转 惯性力的作用，一般呈扇形，重心远离轴回转中 心，用螺栓等联接。,4、曲柄排列,1）曲柄圆图：从自由端向飞轮端看，各单位曲柄在飞轮端面上的 投影。,2）排列原则：,柴油机动力输出要均匀，即发火间隔角相等。 两个连续发火气缸的曲柄夹角：360/i;720/i,要避免相临两个缸接连发火，以减轻相邻两缸之间的主轴承的负荷，为此最好首尾轮流发火。,要使柴油机有良好的平衡性，使曲轴振动、扭转减至最小。,1，6,2，5,3，4,1,5,3,6,2,4,3）根据曲柄圆图来定正、倒车发火顺序：,正车：,倒车：1,4,2,6,3,5,1，6,2，5,3，4,排气、压缩,进气、作功,发火上止点,压缩,进气,1,5,3,6,2,4,4）根据曲柄圆图和发火顺序来判断各缸的工作过程：,5)曲轴的常见故障,（1）表面伤痕：由杂质划伤引起，用油石或细纱布打磨。,（2）磨损：由气体力、惯性力或装配不妥引起。,一般情况下，曲柄销比主轴颈磨损快。（因磨料离心力在销上） 四冲程机：曲柄销内侧（离轴线近）磨损大（以惯性力为主） 二冲程机：曲柄销外侧（离轴线远）磨损大（以工作压力为主）,（3）疲劳损坏：产生裂纹或断裂。,多出现在曲柄臂处,多出现在销内侧或主轴颈油孔处，弯曲疲劳裂纹多开始于曲柄销或主轴颈过渡圆角处，向曲柄臂发展，扭转疲劳裂纹则往往从圆角部位开始向曲柄销发展并与轴线呈45度方向（因臂抗弯能力低，销抗扭能力差）,（4）曲轴挠曲：由于安装、加工精度不够、主轴承磨损、机座 变形等引起。,测量：A）桥规检测（测主轴承下沉量）,桥规跨于主轴颈放在轴颈旁的轴承座平面上，厚薄规测量桥规中部下面凸块和轴颈最高点距离，测量时要用与上次同一位置比较。,测量时注意塞尺不易太紧；桥规防受压变形；桥规脚与轴承座接触处要干净。,B）测主轴承下半块轴瓦厚度，与说明书值比较。,C）测臂距差：曲柄 在上、下死点或左右水平位置时，相邻两 曲柄臂间距离变化的差值。 可判断相邻主轴承位的高低情况。,若拐档差与轴颈的下沉量相吻合，则说明轴线挠曲变形是由于主轴承本身中心线不正所致，若二者相矛盾，则说明机座变形了，因机座变形时各轴颈的桥规值是不变的而拐档差变化很大。,当拐档差大于零时,当拐档差小于零时,称为下叉口，塌腰形， 表示相临的轴承位高,称为上叉口，拱腰形， 表示相临的轴承位低,主轴颈,曲柄销,曲柄臂,L1,L2,L1,L2,依据拐档差判断主轴承位的高低,拐档差的规范数值要求：,新造或大修：不超过S/10000mm,航行或营运中： （1.252.5）S/10000mm,最大极限：3S/10000mm,（S+D）/2,拐档表测量位置,主轴颈中心线,曲柄销中心线,拐档差的测量（有连杆时）,1（195度）,2（270度）,4（90度）,5（165度）,3（0度）,拐档差的影响因素,1）船体变形、机座变形,2）船舶装载、飞轮重量影响,3）主轴承磨损不均,4）发动机冷、热态：热态时比冷态时要大,5）轴系安装、环境温度等,飞轮重，负值增大，未装飞轮前可调零或较小正值；中间轴负荷重，可调一定负值；无连杆时调一定负值。,在一般情况下曲轴发生疲劳裂纹的常见原因是（ ） A、扭转力矩 B、扭转振动 C、弯矩 D、AB,C,检查曲轴中心线失中的最好方法常用的有（ ） A、测量主轴承下瓦厚度 B、用桥规检验主轴承下沉量 C、用拐档表检验臂距差 D、用塞尺检验轴承间隙,C,八缸四冲程柴油机相邻发火两缸间隔角为（ ） A、45度 B、60度 C、90度 D、120度,C,一台六缸四冲程柴油机的发火顺序为153624，当第一缸发火时，第二缸处于（ ） A、进气过程 B、压缩过程 C、膨胀过程 D、排气过程,D,某轮测量曲轴桥规值后发现与测量的臂距差不吻合，试判断原因是（ ）A、曲轴异常变形 B、机座变形C、主轴承磨损D、装载影响,B,机舱设在中部的船舶，当装载时曲轴臂距差的变化规律是（ ） A、无变化 B、向负值变化 C、向正值变化 D、B或C,B,曲轴产生裂纹的原因是 。 A.压缩比过小 B.轴承间隙大 C.船体变形 D.中心线不正,D,柴油机曲轴各曲柄排列与什么因素无关 。 A.扫气形式 B.冲程数 C.发火顺序 D.气缸数,A,测得柴油机曲轴拐档差超过规定标准,可用下述哪种方法修正 。 A.磨削曲轴主轴颈 B.调整主轴承紧固螺帽的力矩 C.调整主轴承座高低 D.调整惯穿螺栓紧固力矩,C,( )船上测量拐档差时,应先将活塞连杆组件拆下后进行测量结果才较准确 。 ( )检查曲轴中心线时，桥规测量较测量下轴瓦厚度准确。 ( )曲轴发生裂纹主要是交变载荷引起的。,x,x,六、活塞连杆组,1、活塞组件,1）作用,与缸套、缸盖等共同组成密闭的工作空间；,与连杆、曲轴等零件组成运动机构；,在筒状式机中，承受侧推力，起滑块作用；,在二冲程机中，要启闭气口，控制换气。,2）结构,十字头式：活塞头、活塞裙、连接螺栓、活塞环、 活塞杆、冷却机构等；大型低速二冲程 机中用。安装有减摩环,筒状式：活塞本体、活塞环、活塞销；工作面积大， 最易咬缸（在缺少润滑时），裙部导向，有 侧推力，滑油耗量大，易污染，轴承工作条件差。,（1）活塞本体,铝合金（ZL108，ZL110）：导热、抗磨、加工等方面良好，但温度超过200度时机械性能下降，中高速机用。,铸铁HT250、HT300加CrCuMo等合金铸铁，粗加工后退火，热膨胀系数小，HT180、HT220为铝的冷态间隙一半，中、低速机用。,钢头铝合金：用螺栓连接钢制活塞头。,活塞顶板是平的，中部有一定形状凹凸，以利于换气和自由膨胀。,薄壁强背结构：为了通过冷却来降低顶板的温度和上、下表面的温差，把活塞顶板做成薄壁结构，薄的顶板下方有径向加强筋，以支持顶板承受燃烧压力。,活塞顶头的温度比裙部高，热膨胀比裙部大，故活塞头部的直径比裙部小，裙部成椭圆，短轴在活塞销轴方向（因左右舷向磨损大，销轴方向金属多，受热时膨胀大，另在侧推力作用下变形，轴线方向会伸长，左右舷向缩短）,裙部较长，因承受侧推力，二冲程机为了控制气口的开闭，以免进、排气口同时打开（上死点时），对回流、横流机用长裙活塞。,（2）活塞环,密封环（气环）,防止气体泄漏，要求有一定的弹力；,传递部分热量给气缸套；,布油；,支承活塞，防止活塞顶部与缸壁接触。,刮油环：,刮油、布油：由于活塞与缸套间的飞溅润滑，防止滑油过多进入燃烧室消耗掉，污染燃烧室。,减摩环：专为活塞与缸套的初期跑合而设置的。一般当减摩 环的直径磨到小于活塞裙部直径时，裙部直接承担 活塞导向作用，只要不发生气口处缸壁强烈磨损或 严重单面磨损等异常情况。减摩环即使磨平也不需 换新，但换气缸后，减摩环也要换。,环槽位置要适中，高温条件下，环越下越好，但太低，裙部又太长，影响整机高度，二冲程机第一环比四冲程机要高，因气口排气的二冲程机在接近下死点时排出，越低，排气越早，损失功越大。,为加强密封，装多道环，又由于高速机比低速机用更短的时间来完成一个工作过程，故高速机比低速机环少；一般高速机3-5个（2-3个气环，1-2个油环）低速机5-7个（3-4个气环，1-2个油环）,环“搭口” 间隙：将环置于气缸下部（磨损较小）用塞尺测间隙值。 “天地”间隙：将环放于环槽中，向上或向下，环与环槽的间隙。,环的搭口形式：,环常用HT250、HT300、HT280灰铁、球铁或合金铸铁经淬火、回火处理，硬度比缸套稍高HB10-20。,活塞环利用天地间隙泵油的工作原理,活塞,活塞环,环的安装注意事项,1、上、下环搭口应互错开 2、相邻的斜搭口方向相反 3、刮油环刃口应向下，不能朝上 4、修刮环时只能刮上、下其中一面或内侧，并修整圆角,5、环的检测 搭口、天地间隙测量； 弹力检查（塑性变形量不大于原开口10%） 漏光检查（搭口处、每处漏光不超30度，总漏光不超90度）,正确安装,不正确安装,（4）活塞销：用15#、20#低碳钢或45#中碳钢或合金钢，表面渗碳 +淬火+低温回火，使表面硬、耐磨、内具韧性。,浮动式：在销座与连杆小端上都可转动，用卡簧轴向定位。,固定式：固定在销座上，活塞销与连杆小端间可转动。,半浮动式：固定在连杆小端，销与销座间可转动。,拆装：红套方式，铝合金活塞加热到90度左右，孔径增大，冷态的销放入，冷却后，孔收缩。,销与之配轴承是柴油机中工作条件最恶劣的磨擦副之一。（十字头工作条件最恶劣）,3）活塞组件管理要点,（1）常见故障：,裂纹：在热负荷的作用下产生，常出现在活塞顶、吊孔周围、 第一环槽、冷却侧、加强筋根部、长裙活塞裙部等。,环由于受热、表面积炭、撞击环槽等易扭曲，出现裂纹甚至断裂。,磨损：环与环槽、活塞与缸套、销与销轴承间易出现； 环磨耗过多，失去密封作用，会漏气、压力下降、影响 燃烧和起动、更甚气体泄入曲轴箱引起爆炸。,（2）维护,定期吊缸检查：一般2000-3000小时吊缸检查，不正常响声、燃烧情况也要进行检查。,低速机,高速机,保证正常对中间隙,活塞与缸套：过大：漏气，撞击；过小：热胀、咬死,环与环槽：过大：撞击，泵油严重，磨损增大，环易断； 过小：磨损增大，布油差。,搭口：过大：漏气；过小：磨损增大，环易断，拉缸、咬缸。,保证正常的冷却和润滑条件,按冷却液供应机构分：,喷射式：用滑油的压力喷射到活塞顶部内表面吸热；,套管式：单独冷却水（油）系统，出水管口高于进水管口，以 便冷却空间保持一定的水（油）位；,铰链式：一整套管子、空心轴、轴承铰链组成，要求密封好， 机构摆动灵活，只用冷却油，较高速机中已不用。,冷却液有水和滑油，要求冷却液在停车后继续运行半小时，如立即停止冷却，易产生热应力、水垢、结炭。,水：热容量大，冷却效果好，但密封要求高，易生水垢； 滑油：密封要求低，结构简单。,2、连杆组件,1）作用：把活塞或十字头与曲轴连起来，将活塞往复运动变成曲 轴回转运动。,2）工作条件及材料：杆身在小端和大端运动合成作用下摆动， 受冲击性交变负荷作用，四冲程机有时受压（进 气上死点，往复惯性力拉伸负荷最大）有时受压 （膨胀上死点，压载最大）；二冲程机始终受压。 一般大型中、低速机用35#、40#、45#钢及40Cr、35CrMoA等 高速大功率用40CrNi、42CrMo等合金钢； 材料经正火处理，粗加工后退火，最后均经调质处理。,3）结构：,主杆中心有油孔（减重、装滑油），杆身为工字形（截面模 量大，惯性矩大）和圆形（简便），从上到下截面渐大，传力均匀，大小端圆弧过渡；,平切口和斜切口（切口角约40度）,刚性好，但水平尺寸大,水平尺寸小，但有剪切力，采用止口、销套、锯齿等定位,船用、车用大端,锻成一体,大端轴承剖分，可调压缩比,连杆螺栓：受冲击性拉应力，用40Cr、35CrMoA等合金刚经调质处理，螺母用35#、40#、45#钢。,4）管理工作,正常情况下，连杆螺栓用5年应换新；下列情况也要换：,有裂纹； 螺纹严重撞伤，螺母拧到螺栓上松动或滑牙，镀层脱落； 发生咬缸、咬轴，遇飞车，换全部的螺栓； 变形、伸长每100MMmm伸长5%以上。,用过但无损伤的开口销也不能用，每次换新。,安装后要检查间隙，运转是否灵活等。,活塞常见的裂纹及裂缝缺陷，多数出现在（ ） A、活塞顶部 B、活塞裙部 C、销孔和环槽 D、A+C,D,、气环的主要作用有（ ） A、减摩 B、导向 C、刮油 D、密封 、活塞环做漏光检查时要求每处漏光弧长不超过（ ） A、15-20度 B、20-25度 C、25-30度 D、30-35度,D,C,四冲程柴油机连杆受拉力发生在（ ） A、排气冲程之末 B、进气冲程之初 C、压缩冲程 D、AB,D,柴油机在运转中,检查活塞环漏气的最有效方法是 。 A.测爆发压力 B.测压缩压力 C.测排气温度 D.观察排烟颜色,B,.同一台柴油机各连杆质量允差 。 A.+1% B.+2% C.+3% D.+4%,B,对活塞环进行测量时,发现搭口间隙增大,说明 。 A.搭口磨损B.活塞环工作面磨损 C.活塞环平面磨损 D.活塞环槽平面磨损,C,.活塞环的硬度应比缸壁的硬度 。 A.稍低 B.稍高 C.相同 D.无所谓,B,( )活塞销进行热处理的目的是:提高其硬度。,( )减摩环磨到与裙部相平,则需要更新。 ( )活塞环的搭口间隙是指自由状态下的开口间隙。,x,x,( )活塞环的泵油作用主要是因为搭口间隙的存在。,x,（ ）活塞环的搭口是阶梯搭口时密封性最好。,（ ）活塞环镀珞是为了提高其耐磨性。 （ ）连杆在摆动平面内弯曲，会使柴油机的压缩比降低。 （ ）圆形截面杆身加工方便，从受力角度看也最合理。 （ ）连杆螺栓受力较大，一般采用刚性结构。,x,第三章 配气系统,一、作用：按照柴油机工作循环规定时间，把上一循环的废气排出 并充入新鲜空气，以保证柴油机能顺利地完成换气过程， 保持连续工作。,二、结构组成： 型式：气阀式（四冲程机）；气口气阀式（二冲程直流式） 气口气口式（二冲程横流、回流式）,进气系统：空气滤清器、进气管、进气阀组等（增压器、中 冷器、扫气泵）,排气系统：排气阀组、排气管、消音器等（废气涡炉）,1、空气滤清器：清除空气中的灰尘和杂质。,惯性式：（利用离心力）使尘埃在惯性力作用下冲入油池，然后当空气通过经油湿润的滤芯时，再由油料粘住其细小灰尘，多用于高速柴油机。,过滤式： （通过滤芯）干式，滤纸或毛毡。,综合式：经惯性，再经过滤。,2、消声器：使排气阻力增大，主机效率下降。,防止废气中火星直接进入大气，易燃,引起火灾；,消除高压燃气急剧膨胀发出噪音；,采用膨胀、共鸣、吸收方式：用直径较大圆管，使废气充分膨胀，脉冲动能变为压力能，火星、碳粒停留，再通过有小管或小孔隔板，使废气弯曲地节流。,3、气阀机构,气阀部分：气阀、阀座、气阀导管、气阀弹簧、弹簧承盘等；,气阀传动部分：气阀凸轮、顶头、顶杆、摇臂轴承等。,1）气阀,进气阀用40Cr、35CrMo、40CrNi等合金钢； 排气阀用40Cr10Si2Mo等耐热合金钢。,气阀导管用铁基粉末冶金；气阀座圈用优质耐磨合金铸铁。,气阀与阀座圈的接触环宽一般为1.5-2.5mm，太宽：接触不良，漏气；太窄：易磨损和烧蚀。 接触环带应位于气阀斜面中部，用400#研磨膏，再用滑油研磨5-10分钟，研磨前在阀杆处套上一胶圈，防磨料漏进。,密封性检查,倒置缸盖，在气阀与阀座处注柴油，经5分钟不渗漏；,软铅笔在环带上等距离划6-8条径向线，装上气阀加压转动1/4，取出气阀，线条被切断，密封性好。,阀面锥角30度：较好流通性，磨损大，进气阀用； 45度：较好自动定位，较大压紧力，排气阀用。,阀盘直径大的一般为进气阀，可多进气。,阀头形状,平底：结构简单，受热面积小，广泛应用。,凸底型：流动性能好，排气阀多用；,凹底型：重量轻，受热面积大，小型高速机进气阀多用,全接触式：接触面大、耐磨、传热好，但易结炭、敲击易生麻点，小型高速机用。阀线1.5-2.5mm。,外接触式：接触面小，密封性好，阀面与座面内侧不与燃烧时的气体接触。强载中速机用。,内接触式：接触面小，密封性好，接触面因离燃烧室远些，温度低，钒钠的腐蚀小，长行程低速机用。,阀与阀座的配合,气阀向内开：使气缸内工作的高压气体易于保持气密，若朝外开，要用很强机构来控制。,2）气阀旋转机构：使气阀温度均匀；将阀锥面和阀杆积炭擦除。,3）气阀弹簧：当摇臂不压阀杆时，靠弹簧张力使气阀关闭；一般采用两根旋向相反的弹簧，可降低长度，提高稳性，又避免共振、卡住。,4）气阀导管:阀杆与导管配合间隙：排气阀为阀杆径的0.6%-0.9% 进气阀为阀杆径的0.3%-0.6%,5)摇臂：一长一短，可使较小凸轮升程，得到较大的气阀开度。,4、凸轮轴及传动机构：,1）凸轮轴是用曲轴来带动，故四冲程机凸轮轴与曲轴转速比为1：2 二冲程机凸轮轴与曲轴转速比为1：1,2）传动方式,齿轮传动：传动平稳，可靠、耐久，但结构复杂， 要求严格。,链条传动：结构简单，但链条加工要求高，易断裂、 松动，不可靠。,三、管理要点,1、注意测量、调整气阀间隙（阀杆顶与摇臂端的间隙，热胀间隙）,注意在冷态，进、排气阀处于关闭状态下测；,过大、过小对工作影响：,太小：气阀向下膨胀，关闭不严，压力不足；,太大：气阀迟开早关，气阀开度不足。,当配气定时有微小误差时，可调整气阀间隙作微量补偿；,排气阀气阀间隙比进气阀大。,2、注意测量调整气阀定时：在正确的气阀间隙条件下测。,凸轮相对凸轮轴正车方向转，提前角增大，反之下降。,配气定时误差大，可能是定时齿轮安装错误，需重装； 误差小，可能是推杆弯曲，凸轮磨损，轴承磨损，气阀间隙不符，齿隙过大等。,如何最少盘车调完气阀间隙；,发火顺序为153624的柴油机气阀间隙调整方法 当第一缸为发火上止点时,1,2,3,4,5,6,压缩,排气,进气,作功,气阀重叠角,进,进,进,进,进,进,排,排,排,排,排,排,发火上止点,转过360度之后,如果啮合记号不清或无记号时，如何安装定时齿轮,当已知定时要求,盘车，使第一缸处于上死点，装上进气阀，挺杆，使气阀关闭；,反工作方向盘车，把曲轴转到进气阀开始打开位置（按定时）；,按凸轮轴工作方向转动凸轮轴，当第一缸进气阀开始工作时停止，装上中间齿轮，作记号，检查。,挺杆开始被压紧，手指转不动,当不知定时要求时：,转曲轴，将第一缸转到上死点；,转凸轮轴，使第一缸进、排气阀成“上八字”或“下八字”；,在凸轮轴和曲轴分别保持上述位置时，装上中间齿轮；,检查是否正确。 方法如下：先使第一缸转到上死点，将飞轮来回转动各方向分别为150mm弧长左右，观察气阀动作，然后再将飞轮转过360度，在上死点左右来回转动飞轮，观察气阀动作情况，上述两个上死点位置应该有一次进、排气阀都动，另一次都不动，即正确。,如何找出飞轮上零刻度：,转曲轴上死点前A，测活塞顶与缸顶距离X；,越过上死点后B，测活塞顶与缸顶距离X；,AB垂直平分线O即为上死点。,A,B,X,3、注意气阀机构的润滑和冷却；,常见故障,阀头与阀座的磨损、烧蚀、腐蚀：故障表现在阀头和阀座的密封面有伤痕和麻点，是由于燃气中的碳粒或其它杂质在接合面上产生的腐蚀和烧蚀。,阀杆卡紧、断裂：阀杆在导管中运动时，因滑油受高温、结炭或因阀杆不正，产生卡紧或断裂。,排气阀在开启状态下咬死：阀杆弯曲或阀面被活塞撞伤，在进气冲程，废气又会被吸入，压缩压力下降； 排气阀在关闭状态下咬死，凸轮转动通过滚轮，挺杆和摇臂强行打开气阀，产生故障。,阀壳裂纹：由于安装时固定螺钉拧得太紧，工作时热胀引起；,气阀变形：气阀的阀头、阀杆产生翘曲和扭弯；,气阀弹簧和弹簧盘断裂：由剧烈振动造成。,常见的阀面锥角有（ ） A、 10度和15度 B、15度和20度 C、25度和30度 D、30度和45度,D,下列哪种现象将导致气阀升程变大（ ） A、挺杆弯曲 B、凸轮工作面磨损 A、 凸轮轴向下弯曲 D、凸轮轴向上弯曲,D,气阀和阀座的工作条件中哪一项说法是错误的（ ） A、高温 B、腐蚀 C、穴蚀 D、撞击,C,柴油机气阀间隙减少将会引起进排