Chapter2柴油机结构、结构分析及主要部件

1、1234一、连杆的作用和工作条件一、连杆的作用和工作条件1.1.作用作用: : （1 1）传递气体力和惯性力；（）传递气体力和惯性力；（2 2）连接活塞或十字头与曲轴；（连接活塞或十字头与曲轴；（3 3）将活塞）将活塞的往复运动转变成曲轴的回转运动（连的往复运动转变成曲轴的回转运动（连杆小端往复，杆身摆动，大端回转，杆杆小端往复，杆身摆动，大端回转，杆身任一点轨迹为椭圆）身任一点轨迹为椭圆）2.2.工作条件：（工作条件：（1 1）受周期性变化的气体力）受周期性变化的气体力和活塞连杆惯性力和活塞连杆惯性力, ,变形时也受弯矩作用；变形时也受弯矩作用；（2 2）小、大端轴承产生摩擦、磨损；）小、大

2、端轴承产生摩擦、磨损；（）二冲程机连杆大部分时间受压，（）二冲程机连杆大部分时间受压，四冲程机连杆拉、压交替（换气上止点四冲程机连杆拉、压交替（换气上止点附近受拉）附近受拉）5P PP PN NP PT TP PT TN NT TF FR RT TT TN NP PT TP PN NP PH HF FF Fb bM ML L6二、连杆的要求和材料二、连杆的要求和材料1.1.要求：耐疲劳、抗冲击，具有足够刚度要求：耐疲劳、抗冲击，具有足够刚度和强度；长度短、重量轻、便于拆装，和强度；长度短、重量轻、便于拆装，工作可靠，寿命长，杆身表面不能有细工作可靠，寿命长，杆身表面不能有细小裂纹小裂纹2.2.

3、材料：大型低速机多用中碳钢；中高速材料：大型低速机多用中碳钢；中高速强载机用优质碳钢或合金钢，圆形断面强载机用优质碳钢或合金钢，圆形断面或工字形断面（减轻重量，增大抗弯能或工字形断面（减轻重量，增大抗弯能力，材料利用充分，多用）力，材料利用充分，多用）注：不能用高碳钢注：不能用高碳钢7三、三、 筒形活塞式柴油机连杆和连杆轴承的筒形活塞式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点（包括连杆螺栓）结构特点（包括连杆螺栓）（a） (b)图2.2-46 连杆81. 筒形活塞式柴油机连杆的构造筒形活塞式柴油机连杆的构造（1）由连杆小端、杆身和大端组成 （2）中速强载柴油机，通常采用锥形或阶梯形的连杆小端，以增大连杆

4、小端下部主要承压面的面积 9（3）连杆杆身的截面形状通常有圆形截面和工字形截面两种 （4）连杆大端有平切口、斜切口和阶梯切口以及船用大端等各种结构 10连杆的大端剖分面与连杆轴线垂直，称平切口连杆的大端剖分面与连杆轴线垂直，称平切口式连杆式连杆 斜切口式（斜切口式（WARTSILA20WARTSILA20）a a优点：便于吊缸，增大曲柄销直径（提高刚优点：便于吊缸，增大曲柄销直径（提高刚性），降低轴承比压性），降低轴承比压b b缺点：结合面产生较大切应力，使连杆螺栓受缺点：结合面产生较大切应力，使连杆螺栓受剪切剪切c c改善措施：锯齿形啮合面（吊缸检修装复前应改善措施：锯齿形啮合面（吊缸检修装

5、复前应特别检查锯齿有否损伤变形）特别检查锯齿有否损伤变形）d d连杆工字形断面连杆工字形断面e e阶梯形切口是斜切口的一种变形，可以在满足阶梯形切口是斜切口的一种变形，可以在满足连杆的拆装的前提下使曲柄销轴承更粗，以减连杆的拆装的前提下使曲柄销轴承更粗，以减小轴承负荷和保证曲轴的刚度小轴承负荷和保证曲轴的刚度11车用大端与船用大端车用大端与船用大端a a车用大端车用大端 连杆大端杆身与连杆大端做成一体。连杆大端杆身与连杆大端做成一体。在中、高速柴油机中得到广泛应用在中、高速柴油机中得到广泛应用 b b船用大端船用大端 连杆大端与杆身分开制造连杆大端与杆身分开制造 。采用船。采用船用大端结构，可

6、以在不打开大端轴承的用大端结构，可以在不打开大端轴承的情况下进行吊缸，并使吊缸高度达到最情况下进行吊缸，并使吊缸高度达到最小小 。还可以保证曲轴的刚度和轴承的承。还可以保证曲轴的刚度和轴承的承载能力载能力 。有些大功率中速柴油机。有些大功率中速柴油机 使用，使用，如如W Wrtsilrtsil 38 38型柴油机型柴油机 12（5 5）曲柄销轴承、活塞销、连杆小端滑油）曲柄销轴承、活塞销、连杆小端滑油来自曲轴来自曲轴（6 6）连杆大端轴承上瓦受气体力、惯性力，连杆大端轴承上瓦受气体力、惯性力，下瓦受惯性力，上瓦不许开油槽下瓦受惯性力，上瓦不许开油槽132.气缸单元 1起吊工具，2-气缸单元，3

7、-连杆固定夹具图2.2-49 气缸单元14 筒形柴油机目前主要向模块化方向发展，许多柴油机制造商将柴油机的气缸盖、气缸套、冷却水套以及气缸里的活塞、连杆作为一个整体进行拆装和更换 。 由于连杆是随气缸套从机体直接吊出，机体内安装气缸套的孔比缸套的内径大的多，这对连杆大端尺寸的要求就宽松了许多，连杆大端可以采用车用大端结构，也可以采用船用大端结构 。153. V型柴油机的连杆 采用并列连杆、叉形连杆和主副连杆(又称关节式连杆)等不同形式。并列式连杆在V型机中得到了广泛应用。近年来生产的新机型几乎全部采用并列连杆 164.4.连杆螺栓连杆螺栓 1 1）工作条件：（）工作条件：（1 1）二冲程机连杆

8、螺栓工作中只二冲程机连杆螺栓工作中只受预紧拉力作用；（受预紧拉力作用；（2 2）四冲程机连杆螺栓工）四冲程机连杆螺栓工作中受预紧拉力、惯性拉力（换气上止点附近作中受预紧拉力、惯性拉力（换气上止点附近受力）、附加弯矩受力）、附加弯矩2 2）断裂多发生于四冲程高速机，且多发于螺纹）断裂多发生于四冲程高速机，且多发于螺纹部分，轮机员应特别重视部分，轮机员应特别重视3 3）改善措施：用韧性好、强度高的优质碳钢或）改善措施：用韧性好、强度高的优质碳钢或合金钢制造；采用柔性结构提高抗疲劳强度合金钢制造；采用柔性结构提高抗疲劳强度（增加长度，减小杆部直径，采用细螺纹；大（增加长度，减小杆部直径，采用细螺纹；

9、大圆角过渡减小应力集中；螺栓与支撑面垂直减圆角过渡减小应力集中；螺栓与支撑面垂直减小附加弯曲应力）小附加弯曲应力）17图2.2-51 RTA柴油机连杆1-小端轴承盖；2-小端轴承座；3-小端轴承螺栓；4-杆身；5-大端轴承螺栓；6-垫片；7-大端轴承座；8-大端轴承盖；18四、十字头式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点四、十字头式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点 十字头式柴油机连杆也是由小端、杆身和十字头式柴油机连杆也是由小端、杆身和大端三部分组成。连杆杆身中部设有油孔，用大端三部分组成。连杆杆身中部设有油孔，用来将滑油从连杆小端轴承送至大端轴承润滑。来将滑油从连杆小端轴承送至大端轴承润滑。对应于不

10、同类形的十字头，连杆小端也有两种对应于不同类形的十字头，连杆小端也有两种结构，一种是分岔式连杆小端（已淘汰），另结构，一种是分岔式连杆小端（已淘汰），另一种是全支撑式连杆小端（多用）。根据杆身一种是全支撑式连杆小端（多用）。根据杆身与大端轴承座是否分开分为车用大端和船用大与大端轴承座是否分开分为车用大端和船用大端端 。车用大端结构简单、紧凑，目前在大型。车用大端结构简单、紧凑，目前在大型船用低速柴油机中得到了广泛的应用船用低速柴油机中得到了广泛的应用 1920（1 1）RTA-T-B型柴油机连杆的构造型柴油机连杆的构造 小端为十字头端，轴承下瓦机械负荷内小端为十字头端，轴承下瓦机械负荷内侧比外

11、侧大；大端为曲柄销轴承侧比外侧大；大端为曲柄销轴承小端轴承座上设薄壁轴瓦以提高耐疲劳小端轴承座上设薄壁轴瓦以提高耐疲劳性能；大端没有单独的下轴瓦（白合金性能；大端没有单独的下轴瓦（白合金直接浇铸）以增大轴径且利于轴承散热；直接浇铸）以增大轴径且利于轴承散热；白合金用燕尾槽加固白合金用燕尾槽加固21 采用车用大端（连杆杆身与连杆大端轴采用车用大端（连杆杆身与连杆大端轴承座不分开）优点：连杆较短，可减小承座不分开）优点：连杆较短，可减小整机高度，还可增大十字头轴承摆角以整机高度，还可增大十字头轴承摆角以改善轴承润滑改善轴承润滑注：船用大端（连杆杆身与连杆大端轴承注：船用大端（连杆杆身与连杆大端轴承

12、座分开）优点：利于吊缸并可调压缩比，座分开）优点：利于吊缸并可调压缩比，利于加粗曲柄销加强连杆大端刚度利于加粗曲柄销加强连杆大端刚度22（2 2）MC系列柴油机连杆系列柴油机连杆车用大端车用大端十字头销短而粗，连杆小端采用全支撑十字头销短而粗，连杆小端采用全支撑式（称刚性十字头轴承）增加承载能力式（称刚性十字头轴承）增加承载能力和可靠性和可靠性23五、连杆的故障分析和处理五、连杆的故障分析和处理1.连杆小端轴承（十字头轴承）连杆小端轴承（十字头轴承） 无论筒形活塞式柴油机还是十字头式无论筒形活塞式柴油机还是十字头式柴油机，连杆小端轴承由于负荷大、润柴油机，连杆小端轴承由于负荷大、润滑条件差等原因，它们在运行中易出现滑条件差等原因，它们在运行中易出现故障。在维护管理中，要特别注意它们故障。在维护管理中，要特别注意它们的润滑状况，确保滑油的正常供应（油的润滑状况，确保滑油的正常供应（油压、油量等）。在检修时要仔细检查轴压、油量等）。在检修时要仔细检查轴承和轴颈的表面状况和进行必要的测量，承和轴颈的表面状况和进行必要的测量，以检查是否有偏磨、表面变粗糙等状况以检查是否有偏磨、表面变粗糙等状况 242.连杆杆身连杆杆身 杆身裂纹甚至折断主要是由于材料疲劳或机损事故而产生的。十字头式柴油机连杆杆身一般很少出现故障。筒形活塞式柴油机连杆受拉、压交变力，连杆杆身易出现疲劳裂纹