831第二章柴油机的结构和主要部件第五节(精)

1、第二章柴油机的结构和主要部件 414第五节燃烧室部件承受的负荷 661热负荷柴油机的热负荷是指燃烧室等接触高温的部件因承受高温而降低或丧失其工作 能力，或零部件各部分之间的温度分布不均匀，存在着温度差，引起热应力和热变 形。热负荷是指受热部件所受热应力、热流量等的强烈程度。柴油机热应力随热流密度 q、壁面厚度$材料的线性膨胀系数a材料的弹 性系数 E 的增大而增大。当 q 定时，柴油机受热部件壁面越厚，其部件的热应力越 大;而对于一定的壁厚$柴油机受热部件热应力与受热部件的热流密度 q 成正比。在船舶上,轮机管理人员根据柴油机的排气温度来判断柴油机热负荷的高低，这 是最实用和直接的方法。因为在

2、正常情况下，当柴油机循环喷油量增加（热负荷相应 也提高时，燃烧室部件的 温度和排气温度都增加。燃烧室部件在交变的热应力作用下产生的疲劳叫热疲劳。这种疲劳均产生于燃 烧室高温表面压、拉应力的交替变化。如果局部在高温下产生蠕变”继而产生塑性变形，当停车或负荷降低壁面温度降低时，因塑性变形处无法恢复原状而产生残 余拉应力。由此，形成了压、拉应力的交替。由于该交变应力的变化周期与转速无关而只取决于启动-停车或负荷变化周期，因而此种交变应力亦称低频应力。由热疲劳引起的裂纹，通常从高温触火面开始，逐渐发展形成疲劳破坏。 如:柴 油机气缸盖底 座孔之间、气缸盖与气缸套接合的圆角处、气口边缘、喷油孔边缘 等触

3、火面处的裂纹。2.机械负荷柴油机的机械负荷是指柴油机零部件在各种情况下承受的机械应力(拉、压、弯、扭及复合应 力。柴油机的机械负荷主要来自气体压力、惯性力、装配预紧力，以及由振动、变形引起的附加应力等。柴油机的机械负荷有两大特点：其一为周期交变；其二为具有冲击性。(1 气体力柴油机工作中气缸内的气体压力是周期变化的，其最大值为最高爆发压力，变化 频率与单位时 间内的循环次数有关，即与转速有关，因而由气体力产生的机械应力 亦称高频应力。由高频应力产生的疲劳又称高频疲劳损坏或脉动应力疲劳。零件的机械应力与爆发压力 p z 值成正比，因此在船舶上，轮机管理人员以最实 用和直接的方法 即以柴油机的最大

4、爆发压力 pz 值来判断柴油机的机械负荷的大 小。对柴油机的 pz 值必须加以限制，使其控制在允许的范围内。由气体力在燃烧室各部件内产生的机械应力具有下述不同性质。1活塞顶:触火面为压应力；冷却面为拉应力。2气缸盖:触火面为压应力；冷却面为拉应力。气缸套:在内、外表面产生切向应力与径向应力。其中，触火面切向应力最大，冷却面切向 应力最小,但均为拉应力。触火面径向应力最大为压应力，冷却面径向应 力为零。研究指出，机械应力与部件壁厚成反比，即壁厚S越大，机械应力越小。(2 运动机件的惯性力活塞组件在缸内的运动是一种变速往复运动，因而必然产生往复惯性力 P j。研究指出，活塞组件的往复惯性力也是一种

5、周期交变的机械力，其大小与活塞组 件的质量和曲 轴转速的平方成正比。显然，由往复惯性力 P j 产生的机械应力也称为高频应力。对于中、高速四冲 程柴油机,活塞组件的往复惯性力是一种不可忽视 的机械负荷，有关部件的损坏多与此负荷有关。（3 安装应力作用在气缸盖和气缸套上的安装应力均与预紧力成正比，与零件壁厚成反比。因而在安装工作 中,安装预紧力不要过大，否则将产生过大的安装应力。作用在燃烧室壁面上的机械应力是一种高频应力。其数值大小均与部件壁厚S成反比，即壁厚S越大，机械应力越小。因而从降低机械应力的观点看，应力求增大 壁厚，但由此将使壁面的热应力增大，所以对燃烧室部件不能采取厚壁结构，合理解决

6、 这一技术难题的措施是采用 薄壁强背”结构。所谓薄壁就是燃烧室部件的受热面要薄，以减少壁面热应力，而强背就 是在薄壁的背面设置 强有力的支撑，以降低其机械应力。 现代新型柴油机采用的钻 孔冷却结构是 薄壁强背”结构的一种 最好形式。A1.关于燃烧室部件的机械负荷，论述不当的是（。A .气缸套和气缸盖的机械负荷主要来自气体力和摩擦力B .活塞的机械负荷主要来自气体力和惯性力C .高频气体力的变化周期为一个工作循环的时间D .惯性力变化的周期为曲轴一转的时间A2.会使燃烧室部件超热负荷的是（。A .柴油机加负荷过快B .启动操作瞬时给油过大C .柴油机超速D .安全阀不能按要求开启B3.会使燃烧室

7、部件机械负荷过大的是（。A 排气温度过高B 喷油提前角过大C .喷油器雾化不良D 启动定时提前B4.柴油机的机械负荷主要来源于（。A .气体压力B .气体压力和惯性力C .惯性力预紧力D .往复惯性力D5.柴油机运转时承受的机械负荷主要来自于（A .气缸内燃气压力产生的作用力B .零部件质量在运动时产生的惯性力C .由振动不变形引起的附加应力D . A 和 BA6.直接反映柴油机机械负荷的是（。A .最高爆发压力B .进气压力C .排气压力D 安装预紧力C7.直接反映柴油机机械负荷的是（。A .活塞组件的惯性力B 侧推力C .最高爆发压力D 活塞与缸套摩擦力A8.在船舶上，轮机管理人员判断受热

8、部件热负荷高低最实用的方法是（A 柴油机的排气温度B 燃烧室部件温度C .喷油量D 滑油温度C9.船舶轮机人员判断热负荷高低所使用的方法是（。A .热应力B 温度场C .排气温度D 热流密度D10.从柴油机热负荷的定义出发，准确表示受热部件热负荷的方法是（。A .热流密度B 热应力C 排气温度D 温度场A11.温度场是表示受热部件热负荷高低的方法之一A 受热件的温度分布图B 受热部件的最高温度C .受热件的温度均布图D 受热件的平均温度场D12.柴油机受热部件壁面（，其部件的热应力（。A 温度越高/越大B 温度越低/越大C .温差越大/越小D .温差越大/越大B13.柴油机受热部件壁面（，其部

9、件的热应力（。A 越薄/越大B 越厚/越大C 厚或薄/不变D .增厚/先降后增，它表示（0C14.柴油机受热部件的热应力与（。A 受热件的热应变成反比B .受热件壁厚成反比C .受热件的热流密度成正比D .受热件壁面温差成反比A15.柴油机燃烧室部件壁面（，其机械负荷（。A .越厚/越小B 越薄/越小C .厚或薄/不变D .厚度增加/先增后减A16.燃烧室部件由气体力产生的机械应力，按其变化属性而言，称为（。A .高频应力B .中频应力C .低频应力D .定常应力A17.柴油机部件由气体力产生的机械应力，其变化频率与下述哪项因素有关（A .柴油机转速B .柴油机负荷变化频率C .柴油机启动停车

10、频率D .柴油机振动C18.下列不能表示柴油机热负荷的是（。A .热应力B .温度场C .冷却水温度D .热流密度A19.作用在活塞顶面上的高频应力的性质是（。A .上表面为压应力，下表面为拉应力B .上、下表面均为压应力C .上、下表面均为拉应力D .上表面为拉应力，下表面为压应力A20.气缸盖底面上的脉动应力其性质是（。A .上表面为拉，下表面为压B .上、下表面均为压C .上表面为压，下表面为拉D .上、下表面均为拉C21.引起燃烧室部件热疲劳破坏的主要原因是（A .温差大B .转速高C .启、停频繁D 高负荷运转D22.现代大型柴油机的燃烧室部件多采用钻孔冷却，其原因在于（A .加强冷

11、却B 提高机械强度C 便于加工D .形成薄壁强背结构A23.燃烧室壁面产生的热应力，其规律是（。A .触火面为压应力，水冷面为拉应力B .两表面均为压应力C .触火面为拉应力，水冷面为压应力D .两表面均为压应力C24.气缸盖在机械应力和热应力的作用下，拉伸应力出现在（。A .顶板处B .阀孔间C .冷却水侧D .触火面侧C25.在下列缸套表面承受的机械应力分析中，正确的是（。A .内表面承受的切向应力最大，径向应力最小B .内表面承受的切向应力最小，径向应力最大C 内表面承受的切向应力最大，径向应力最大D 内表面承受的切向应力最小，径向应力最小C26 热疲劳现象多出现在燃烧室触火面，这主要是

12、由于在触火面发生了（A .高温腐蚀B 高温烧损C .咼温蠕变D 高温下材料强度下降B27.柴油机气缸盖底座孔之间出现裂纹的主要是因为（。A .热应力过大B .热疲劳C .脉动应力疲劳D .机械应力过大C28.直接反映柴油机热负荷的是（。A .缸盖冷却水出口温度B .活塞冷却液出口温度C .排气温度D .进气温度D29.承受柴油机热负荷的部件是（。A .主轴承B 十字头销C .导板D .气缸盖A30.气缸盖触火面产生裂纹的主要原因是（。A .低频热应力B .高频热应力C .机械应力D .冷却不良B31.气缸套内表面在最大燃烧压力作用下，承受的机械应力是（A .切向压应力，径向压应力B .切向拉应

13、力，径向压应力C .切向压应力，径向拉应力D .切向拉应力，径向拉应力B32.关于燃烧室部件热疲劳错误的说法是（。A .热疲劳裂纹一般出现在触火面B .热疲劳裂纹出现主要取决于柴油机累计转数C .长时间超负荷工作D .突加、突卸负荷过于频繁C33.为了提高燃烧室部件承受机械负荷与热负荷的能力，在结构上应该采用（A .厚壁结构B .薄壁结构C .薄壁强背结构D 整体式结构A34.关于燃烧室薄壁强背结构正确的说法是（。A .薄壁可以增强冷却作用B 强烈的冷却使其热应力较一般结构的大C .强背可以降低其热应力D .钻孔的发明，薄壁强背才得以实现D35.柴油机气缸盖与活塞顶受力正确分析如下（。A .缸

14、盖触火面受拉应力B .缸盖水冷面受压应力C 活塞顶触火面受拉应力D .活塞顶触火面受压应力B36.气缸盖在高频应力作用下引起的疲劳裂纹出现在（A .气缸盖触火面B .气缸盖底面冷却水面C .气缸盖周缘D .气缸盖底面气阀孔周围D37.气缸盖触火面产生低频应力时其交变热应力的性质是A .停车时为压应力，运转时为拉应力B .停车时为压应力大于运转时压应力C .停车时压应力小于运转时压应力D .停车时为拉应力运转时为压应力C38.柴油机工作时缸套内表面机械应力哪种讲法是不正确的（。A .内表面切向应力最大，外表面切向应力最小B .内表面径向应力最大，外表面径向应力为零C .内表面为压应力，外表面为拉

15、应力D .切向应力为拉，径向应力为压A39 燃烧室部件水冷面出现一条主裂纹的可能原因大多是（。A .高频应力B .低频应力C .应力腐蚀D .腐蚀疲劳D40.在燃烧室部件的水冷面产生两条以上裂纹且无分支其可能原因是（A .高频应力B .机械应力C .应力腐蚀D 腐蚀疲劳B41.活塞在工作时活塞顶上下表面因温差而在上表面产生的热应力是（A 拉应力B 压应力C .交变应力D .剪应力D42.活塞顶面出现龟裂的主要原因是（。A .由切向机械应力产生径向裂纹B .由径向热应力产生圆周裂纹C .冷却效果不良D . A +BD43.柴油机高频应力引起的疲劳破坏与（有关。A .启动次数B .停车次数C .负

16、荷大小D .累计转数B44.柴油机燃烧室部件产生热疲劳通常会引起（。A .冷却水的裂纹B .触火面上的裂纹C 触火面上的高温烧熔D .气缸壁的拉缸现象B45.气缸盖承受的机械应力和热应力与壁厚的关系是（。A .机械应力和热应力均与壁厚成反比B .机械应力与壁厚成反比，热应力与壁厚成正比C .机械应力与壁厚成正比，热应力与壁厚成反比D .机械应力和热应力均与壁厚成正比B46.下列关于柴油机运转时缸套的机械应力，不正确的是（A .内表面切应力最大B .内表面切向应力为压应力C .内表面径向应力最大D .外表面径向应力为零A47.缸套内表面常见的腐蚀形式是（。A .低温腐蚀B .高温腐蚀C .烧蚀D

17、 .穴蚀A48.气缸盖冷却水腔裂纹呈现一条线时，其原因是（。A .机械疲劳B 低频应力疲劳C 腐蚀疲劳D 应力腐蚀D49.引起柴油机燃烧室部件热疲劳的低频应力的交替变化周期与（有关。A .累计转速B .频繁的启停C .负荷变化周期D . B +CA50.柴油机缸套受力分析时，受到最大拉力是（。A .触火面的切向应力B .触火面的径向应力C .冷却面的切向应力D .冷却面的径向应力C51.关于活塞组件的往复惯性力，不正确论述是（。A .它是一种周期多变的机械力B .它的大小与活塞组件质量成正比C .它的大小与曲轴转速立方成正比D .由往复惯性力产生的机械应力是高频性质的B52.柴油机燃烧室部件的

18、冷却液温度（，部件的热应力（A .越低/越小B 越低/越大C 越高/越大D .高低/不变B53.活塞在工作中活塞顶板下表面（冷却侧的热应力是（。A .压应力B .拉应力C .交变应力D .剪应力C54.下述哪一项因素使燃烧室部件的热应力降低（。A .壁厚增加B .温差增加C .壁面热阻减小D .热传导系数减小D55.柴油机的机械负荷主要来自（。I.气体力n.往复惯性力 川.离心惯性力iv.安装预紧力v.振动产生的附 加力切.变形产生的附加力A.I+m+vB.n+m+vD.i+n+m+w+v+wD56.柴油机机械负荷有以下特点（。i.数值大小周期变化n.变化周期与转速有关 川.冲击性iv.缓慢性

19、v.受 力方向周期变化切.负荷大小与部件结构有关A.i+n+m+v+vB.n+m+v+vC .i+n+v+v+wD.i+n+m+v+wB57.通常,表示柴油机热负荷大小的方法有（。i.热流量n.热应力川.温度场v.热流密度v.排气温度切.单位活塞面 积指示功率A.i+m+v+vB.n+m+v+vC .n+m+v+wD.i+m+v+wD58.柴油机热负荷过高对燃烧室部件的危害主要有（。i.承载能力下降n.改变原正常工作间隙 川.烧蚀v.滑油蒸发结焦v.高 温蠕变w.热应力增大A.i+n+m+v+vB.n+m+iv+vC .i+n+v+v+wD.i+n+m+v+v+mC59.在柴油机中承受热负荷的部件主要有（。i.气缸盖n.活塞杆川.进、排气阀v.气缸套v.连杆w.活塞A.i+m+v+wB.n+m+vC .i+m+v+wD.川 +v+wA60.根据传热学理论 燃烧室部件的热应力随下哪些参数的增大而增大（。i.热流密度n.热传导系数 川.壁面厚度v.材料的膨胀系数v.材料的弹性系数w.最高爆发压力A .i+m+v+vB .n+m+v+wC .n+m+v+wD .i+m+v+wB61.为了降低活塞在工作中的热应力，应采取的措施有（。i增加活塞壁厚n.材料的热传导系数大 川.材料的热膨胀系数小v.材料的弹性系