831第二章 柴油机的结构和主要部件 第十二节
第二章柴油机结构及主要部件
第二章柴油机结构及主要部件柴油机是一种内燃机，将柴油燃料转化为机械能。
它由许多不同的组成部分组成，每个部分都承担着特定的功能。
在这篇文章中，我们将重点介绍柴油机的结构及其主要部件。
一、柴油机的结构柴油机的主要结构主要包括以下几个方面：1.缸体和缸盖：缸体是柴油机的外壳，用来固定各个部件。
缸盖则是位于缸体顶部的覆盖物，它与缸体紧密密封，形成燃烧室。
2.活塞和活塞环：活塞是柴油机中最重要的部件之一、它在缸内的上下往复运动产生压力，将热能转化为机械能。
活塞环则是用来密封缸内和活塞之间的间隙，并防止润滑油进入燃烧室。
3.活塞连杆和曲轴：活塞连杆连接活塞和曲轴，将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。
曲轴则是柴油机功率输出的主要部件，它将活塞的运动转化为旋转力来驱动机器。
4.进气和排气系统：进气系统将空气引入燃烧室，而排气系统将燃烧产物排出机器。
进气系统通常包括进气管、增压器、空气滤清器和进气门等部件。
排气系统通常包括排气管、消音器和排气门等部件。
5.燃油系统：燃油系统将柴油燃料从燃油箱送入燃烧室，使其燃烧。
燃油系统通常包括燃油泵、喷油嘴和燃油滤清器等部件。
6.冷却系统：冷却系统用于控制柴油机的温度，防止过热。
它通常由水泵、散热器和风扇等部件组成。
7.润滑系统：润滑系统用于减少摩擦并降低部件之间的磨损。
它通常包括油泵、滤清器和油冷却器等部件。
二、柴油机的主要部件1.缸套：缸套是安装在缸体中的零件，用于提供活塞与缸体之间的密封。
它通常由耐磨材料制成，以承受极高的压力和摩擦。
2.调速器：调速器是用于控制柴油机运行速度的部件。
它通过调整柴油机燃料供给量来控制机器的转速。
3.凸轮轴：凸轮轴是柴油机中的重要部件之一，它用来控制气门的开启和关闭。
凸轮轴的形状决定了气门的开闭时间和程度。
4.滑动轴承：滑动轴承用于支撑曲轴和凸轮轴的旋转运动。
它通常由润滑油来减少摩擦和磨损。
5.节气门：节气门用于控制柴油机进气量的大小。
它通常由踏板或电子系统控制。
船舶柴油机的结构
气缸的构造
气缸体 气缸套
Antip o lishing Ring
Water Distribution Ring
Chrome - Ceramic Piston Ring
Pressurized Skirt Lubric ation
Nodular Iron Skirt Low Fric tion Design
作用、工作条件 气缸大型低速柴油机气缸盖 中速柴油机气缸盖
第五节 连杆(connecting rod)
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
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
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
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
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
柴油机的结构和主要部件
柴油机的结构和主要部件：柴油机主要部件包括燃烧室部件(活塞、气缸、气缸盖)、曲柄连杆机构(十字头、连杆、曲轴、飞轮及轴承)、机架、机座和贯穿螺栓等。
这些部件构成柴油机的主体，统计表明，船用柴油机主要部件发生的故障占柴油机故障总数的90％左右，其中燃烧室部件故障约占故障总数的50％。
活塞、连杆、曲轴等组成柴油机的运动件，其作用是把气缸内燃气所作的功以曲轴回转运动的形式输出。
气缸、气缸盖、机架、机座以及主轴承等组成柴油机的固定件，它们构成柴油机的工作循环空间和曲轴箱空间，并支承柴油机的所有其他机件和附属设备。
1．活塞1)活塞的作用活塞的主要功用是与气缸、气缸盖等组成封闭的燃烧室空间；承受气缸内气体压力，并将其通过连杆传递到曲轴；在筒形活塞式柴油机中，还要承受连杆倾斜时产生的侧推力，起往复运动的导向作用；在二冲程柴油机中，还启闭气口，控制换气，活塞下部有时还用作扫气泵。
2)活塞的工作条件活塞的工作条件极为恶劣，它受到燃气高温、高压、烧蚀和腐蚀的作用，又是在高速运动、润滑不良并且冷却困难等情况下工作的。
它的热负荷和机械负荷很高，而活塞材料在高丑下力学性能又有所降低，故活塞在工作中易发生裂纹和变形。
(1)活塞受燃气压力、运动质量的往复惯性力以及连杆倾斜时产生的侧推力的周期性作用，并且这些机械负荷都具有冲击性。
(2)活塞顶部受到高温燃气的周期加热，热负荷很高，不仅使材料的强度降低，并产生较大的热变形和热应力，而且还受到燃气的化学侵蚀。
(3)活塞在侧推力作用和润滑不良的状态下作往复运动，摩擦损失功大，磨损严重。
周期性改变方向的侧推力使活塞在运动中撞击气缸套，引起活塞变形及气缸和气缸套振动。
(4)中高速柴油机中由于活塞的往复惯性力较大，会使柴油机振动加剧。
3)对活塞的要求根据活塞的作用和工作条件，要求活塞具有足够的强度和刚度、密封可靠、散热和冷却效果好、摩擦损失小、有良好的耐磨性和小的线膨胀系数。
对中、高速柴油机还要求重量轻。
柴油机发动机的结构
柴油机发动机的结构
柴油机由机体、曲轴连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、启动系统等组成。
1．机体组件：包括机体（气缸—曲轴盖）、气缸套、气缸盖和油底壳等。
这些零件构成了柴油机骨架，所有运动件和辅助系统都支承在它上面。
2、曲轴连杆机构：气缸内燃烧气体的压力推动曲轴连杆机构，并将活塞的直线运动变为曲轴的旋转动力。
主要部件有：气缸曲轴箱、气缸盖、活塞、连杆、曲轴、飞轮等
3、配气机构：适时向气缸内提供新鲜空气，并适时的排出气缸中燃料燃烧后的废气。
它由进气门、排气门、凸轮轴及其传动零件组成。
4、燃油系统：燃料供给系统是按照内燃机工作是所要求的时间，供给气缸适量的燃料。
它由燃油箱、燃油滤清器、油泵、喷油器等组成。
5、润滑系统：润滑系统是向柴油机各运动机件的摩擦表面，不断提供适量的润滑油。
它由机油泵、机油滤清器、机油散热器等组成。
6、冷却系统：适当冷却在高温下工作的机件，使柴油机保持正常的工作温度。
它由水泵、散热器、水套、节温器、风扇等组成。
7、启动系统：以外力转动内燃机曲轴，使内燃机由静止状态转入工作状态的装置。
由蓄电池、启动马达等组成。
第二章柴油机的结构和主要零部件
5．构造 1）大型低速柴油机气缸盖的构造
图 MAN-B&W S-MC-C型柴油机气缸盖 1-排气阀孔；2-冷却钻孔；3-垂直孔；4-喷油器孔；5-起动阀孔；6-安全阀 于示功阀孔；7-气缸盖螺栓孔；8-冷却水腔；9-冷却水套
（1）冷却水孔离燃烧室却很近，构成“薄壁强背”， 可降低热负荷和机械负荷。
1-活塞杆；2-冷 却油管；3-活 塞裙；4-活塞 环；5-活塞头
（1）活塞尺寸大，单位容积的散热面积小，采用强制冷 却。
（2）头部和裙部分开制造，头部承受高温高压燃气作用， 用耐热合金钢制造；裙部与缸套接触，产生摩擦，采用 耐磨铸铁制成，两者用柔性螺栓连接。
（3）顶部制成凹形：有利于扫气，有利于自由膨胀，有 利于燃油与空气的混合。
（6）缸盖螺栓在圆周上均匀分布，保证缸盖、缸套 受力均布。
2）中速柴油机气缸盖的构造
（1）进、排气道左右布置，减少高温排气对低温进气的加 热作用。
（2）进气阀孔比排气阀孔大，以提高充气量。
（3）缸盖底板上设有水平中隔板，可把底板减薄，提高冷 却效果，减少热应力。
（4）中隔板通过气道、喷油器道与底板相连，使底板得到 强有力的支承，提高底板的机械应力。
③磨料磨损：
（2）过度磨损
正常磨损：铸铁缸套的磨损量＜0.1mm/kh 套的磨损量＜0.01--0.03mm/kh
原因：
镀铬缸
（3）缸套磨损的最大位置
大多数柴油机缸套磨损的最大位置是在活塞位于上止 点时第一道活塞环所对应的缸套位置：
原因：①活塞在上部运动速度较低，不易形成液体动 力润滑和油膜；
②缸套上部温度高，气缸油易氧化变质、蒸发烧结；
③缸套上部压力高，作用在环背上的气体力大，摩擦 力大；
柴油发动机的基本结构
柴油发动机的基本结构1.缸体和缸盖：缸体是柴油机的主要部件，负责容纳气缸和活塞等重要零件。
缸体通常由铸铁或铝合金制成，具有高强度和耐磨性。
缸盖位于缸体的顶部，用于封闭每个气缸的顶部，并提供进气和排气门的安装位置。
2.活塞和连杆：活塞是柴油机中的关键部件之一，用于将气缸内的燃油推向活塞顶部。
活塞通过连杆与曲轴相连，将上下往复运动转化为旋转运动。
3.燃油系统：柴油发动机的燃油系统主要包括燃油箱、燃油泵、喷油器和燃油滤清器等组成部分。
燃油泵负责将燃油从燃油箱中提升到喷油器，并按照一定的时间和压力将燃油喷入气缸内。
4.曲轴和凸轮轴：曲轴位于发动机的底部，由多个连杆组成，负责将活塞上下的运动转化为旋转运动。
凸轮轴位于缸体内部，用于驱动进气和排气门的开启和关闭。
5.气门和气门机构：柴油发动机的气门机构负责控制气门的开启和关闭。
进气门负责将新鲜空气引入气缸，而排气门负责将燃烧产生的废气排出。
气门通常由弹簧、凸轮轴和柱塞等组成。
6.冷却系统：由于柴油发动机的工作温度较高，冷却系统用于排除发动机产生的余热，并保持发动机在适宜的工作温度范围内。
冷却系统通常包括水泵、散热器和风扇等组成部分。
7.排气系统：排气系统用于将燃烧产生的废气排出发动机。
它通常由排气管、消声器和尾管等组成，其中消声器负责减少排气噪音。
此外，柴油发动机还包括传动系统、启动系统、润滑系统和点火系统等辅助部件。
传动系统将发动机产生的动力传递给相应的机械设备，启动系统用于启动发动机，润滑系统用于保持零部件的润滑性能，而点火系统用于点燃柴油开始燃烧。
综上所述，柴油发动机的基本结构包括缸体和缸盖、活塞和连杆、燃油系统、曲轴和凸轮轴、气门和气门机构、冷却系统、排气系统以及各种辅助部件。
这些部件相互配合，使柴油发动机能够高效地完成燃油燃烧和动力输出的过程。
2 柴油机的结构和主要部件.
2.2 柴油机的主要部件及检修2.2.1柴油机的结构特点2.2.1.1现代船用柴油机的结构特点1．气缸尺寸采用长行程或超长行程 S/D对二冲程柴油机的换气品质影响较大，在弯流扫气的二冲程柴油机上，S/D过大则换气品质恶化，S/D较小则换气品质较好。
2．燃烧室部件普遍采用钻孔冷却结构现代超长行程柴油机燃烧室部件的热负荷和机械负荷已达到相当高的程度，成为限制柴油机继续提高增压度的主要因素。
为了合理解决这一技术难题，普遍采用了钻孔冷却结构，这是一种最佳的“薄壁强背”结构形式。
3．采用旋转式排气阀及液压式气阀传动机构旋转式排气阀可使排气阀在启闭时有微小的圆周运动，可保证气阀密封面磨损均匀、贴合严密，提高了排气阀的可靠性。
液压式气阀传动机构改变了沿用几十年的机械式气阀传动机构，延长了气阀机构的使用寿命、减轻了排气阀的噪声，成为现代直流换气柴油机广泛采用的气阀及气阀传动机构。
4．喷油泵采用可变喷油定时（VIT）机构小缸径柴油机的VIT机构采用曲线斜槽柱塞，其喷油定时与喷油量的关系是固定的；大缸径柴油机的VIT机构采用升降套筒法调节喷油定时，而喷油量的调节则采用旋转柱塞法，其喷油定时与喷油量的关系是可变的。
5．采用薄壁轴瓦超长行程柴油机的十字头轴承和曲柄销轴承均承受着巨大的单向冲击性负荷，为了提高它们的可靠性，广泛使用了薄壁轴瓦。
6．独立的气缸润滑系统气缸注油量随负荷自动调整，注油定时电子控制，以保证气缸套可靠的润滑。
7．曲轴上增设轴向减振器超长行程柴油机的发展使曲轴轴向刚度变弱，容易产生轴向振动。
因而现代超长行程柴油机常在曲轴前端增设轴向减振器，以有效地消减曲轴的轴向振动。
8．焊接曲轴焊接曲轴是把单位曲柄通过焊接而组成一个整体的焊接型曲轴。
这是现代曲轴制造工艺中的一项重要成就。
目前这种曲轴已在长冲程大型低速机中应用。
典型题目:1.下面对现代低速柴油机结构特点的叙述中，（）不正确。
A．燃烧室部件钻孔冷却B．采用薄壁轴瓦C．曲轴上装轴向减振器D．采用铸造曲轴2. 采用（）来提高现代船用柴油机的经济性已不可取。
5第二章 柴油机的结构和主要部件
第二章柴油机的结构和主要部件柴油机的主要部件是指燃烧室部件（活塞、气缸、气缸盖）、曲柄连杆机构（十字头、连杆、曲轴和轴承）、机架、机座和贯穿螺栓等部件。
这些部件构成柴油机的主体，它们工作的好坏不但直接影响柴油机的技术性能指标，而且还和安全航行密切相关。
统计表明，船用柴油机主要部件发生的故障占柴油机故障总数的90%左右，其中燃烧室部件故障约占故障总数的50%。
在柴油机故障中，由于管理人员的技术水平低，保养维修不良，违章操作，粗心大意和玩忽职守等原因造成的故障，占柴油机故障总数的80%以上。
由此可见，轮机管理人员应该深入了解主要部件并提高工作责任心，这是降低柴油机故障发生率的重要一环。
第一节柴油机的结构一、柴油机的基本组成船舶柴油机的结构是由许多机构和系统组成的。
尽管各种柴油机的结构和系统、型号各异，但从工作原理和总体结构上则有很多共同之处。
柴油机主要由以下机构和系统所组成：1．主要固定件柴油机的主要固定件由机座、机架、气缸和气缸盖等组成。
对于中小型柴油机常将气缸体和机架做成一体称为机体，并由轻便的油底壳代替机座。
这些构成了柴油机的骨架，支撑运动件及其辅助系统。
2．主要运动件柴油机的主要运动件由活塞、连杆组件及曲轴组成，对于大型低速二冲程柴油机还有十字头组件。
活塞与气缸及气缸盖构成燃烧室，保证柴油机工作过程的进行，同时通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的回转运动，使燃气推动活塞的动力通过曲轴以回转的方式向外输出。
3．配气机构及换气系统配气机构由进排气阀、气阀传动机构、凸轮轴及凸轮轴传动机构组成。
进排气系统由空气滤器、进排气管和消音器组成，对于增压柴油机还有增压器及空冷器。
它们的作用是按照工作循环的需要，定时地向气缸内供应充足、清洁的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出气缸。
4．燃油系统燃油系统由燃油供应系统和燃油喷射系统组成。
燃油供应系统是把符合使用要求的燃油畅通无阻地输送到喷油泵入口端。
该系统通常由加装和测量、贮存、驳运、净化处理、供给5个基本环节组成。
柴油机结构结构分析与主要部件
4.连杆螺栓
1）工作条件：（1）二冲程机连杆螺栓工作中只 受预紧拉力作用；（2）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 受力）、附加弯矩
2）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
3）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 （增加长度，减小杆部直径，采用细螺纹；大 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）
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；
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 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。 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 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 端 。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
PN
PT
H
P
ML
β
T Nα
ω
PT FR
PN＇ T〃
T＇ N
PT＇ P＇
F
F
b
二、连杆的要求和材料
1.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， 工作可靠，寿命长，杆身表面不能有细 小裂纹
2.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 或工字形断面（减轻重量，增大抗弯能 力，材料利用充分，多用）
d连杆工字形断面
e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 小轴承负荷和保证曲轴的刚度
2-3柴油机结构及主要部件
23
•
• • • •
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连杆大端轴瓦
•
•
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薄壁轴瓦：
由浇铸或轧制轴承合金的钢带制 成,t/D=0.2~0.65,合金层0.2~0.4mm。
•
•
• • •
壁薄，疲劳强度提高，寿命长，应用广 泛 富有弹性，配合靠加工精度以及壁厚精 度保证 具有制造精度高，互换性好； 薄壁轴瓦常用定位唇（定位销）定位， 装配瓦背紧贴座孔，以保证良好的导热 性能和防止相对移动。 不允许刮削，也没有调整垫片,只能更换
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14
3.筒形活塞式柴油机的连杆
连杆小端（活塞销轴承）
组成
杆身 连杆大端（曲柄销轴承）
过渡平缓
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2014年3月23日17:11
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15
3.1 筒形活塞式柴油机的连杆杆身
5
作用： 将活塞往复运动转变为回 转运动；将活塞的推力传 给曲轴，输出扭矩。
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2014年3月23日17:11
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§2-3 曲柄连杆机构
6
一、连杆组
二、十字头组 三、曲轴组 四、故障管理及维护
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b）斜切口连杆大端
• 采用斜切口使连杆螺栓，在剖分面上 受切向力FCT的剪切。连杆大端必须 采用能够承受切向力的定位方式。通 常采用舌榫和锯齿的定位方式
2-1、2柴油机结构及主要部件解析
2 燃烧室部件承受的负荷
2.1 机械负荷
32
定义：机械负荷指柴油机部件承受气体压力（最大的为爆炸压 力）、安装预紧力、惯性力等的强烈程度。用承受的机械应 力（拉、压、弯、扭及复合应力）表示。 特点：周期交变性和冲击性 预紧力（安装应力）
气缸盖 气缸套
气体压力
往复惯性力
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2017年12月27日20:34
起动及控制系统
为了满足船舶机动操作的要求，设置 的使起动、换向和调速装置各种装置 联合动作的操纵机构。
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Chapter 2 柴油机的结构和主要部件
• §2-1 燃烧室部件的工作条件和负荷
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主要 机座 主轴承 贯穿螺栓 大型低速柴油机
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机体 机座/油底壳 主轴承 贯穿螺栓 中小型柴油机
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柴油机的结构
主要固定件 主要运动件 配气机构及换气系统 燃油系统 润滑系统 冷却系统 起动及控制系统
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柴油机基本组成
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船舶柴油机
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配气机构及换气系统
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作用：定时向气缸内供应充 足、清洁的新鲜空气，并将 燃烧后的废气排出气缸。
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第2章 柴油机的总体结构及主要零部件
第二章 柴油机的总体结构及主要零部件因柴油机是一种往复式压缩发火的内燃机，所以其总体结构及主要零部件都是围绕完成此功能而设置的。
柴油机是推动船舶前进的根本动力设备，了解其结构组成及功能，做好维护管理工作是极其重要的。
统计表明，船用柴油机主要零部件发生的故障占柴油机故障总数的90％左右，而其中近一半的故障又集中发生在燃烧室部件上。
这些故障直接影响柴油机的技术性能指标，与航行安全密切相关。
第一节 柴油机的总体结构概述一、总体结构示意图，如图2-1所示。
二、柴油机的基本组成船用柴油机结构比较复杂，它由许多零件、机构和系统组成。
尽管各柴油机厂商制造的柴油机结构、型号各不相同，但他们在工作原理和总体结构上有很多共同之处。
柴油机主要由以下部件和系统组成：1．主要固定件柴油机的主要固定件由机座、机架、气缸体和气缸盖等组成。
中小型柴油机常将气缸空冷器机座曲轴 机架 十字头 缸套 活塞 活塞杆连杆大端轴承 图2-1 船用柴油机总体结构示意图体和机架做成一体称为机体，并用轻便的油底壳代替机座。
它们构成了柴油机的骨架，支撑着运动件和辅助系统。
2．主要运动件柴油机的主要运动件由活塞、连杆组件及曲轴组成，对于大型低速柴油机还有十字头组件。
活塞的顶部、气缸套的内壁以及气缸盖的底部共同组成了燃烧室空间，既保证了柴油机工作过程的顺利进行，又将活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的回转运动，从而将燃气推动活塞的动力通过曲轴以回转的方式向外传递。
3．动力和辅助系统（1）起动系统起动系统是借助于外力带动曲轴回转，并使其达到一定的转速，由活塞压缩气缸内气体使其具有足够的温度和压力，以实现柴油机的第一次发火燃烧，由静止转入工作状态。
柴油机起动的方式大致有两种：一种是借助于外力矩使曲轴转动起来，如人力手摇起动、电机起动和气马达起动等；另一种是借助于加在活塞上的外力推动活塞使曲轴旋转起来，如压缩空气起动。
目前远洋船舶上的柴油机起动系统普遍采用压缩空气起动系统，它由空气压缩机、主空气瓶、主起动阀、空气分配器、起动控制阀和气缸起动阀组成。
柴油机的结构及主要部件
二、柴油机的典型结构
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B&W公司的 50MC- 柴油机( 公司的S 1.MAN B&W公司的S 50MC-C柴油机(市场份额 最大） 最大） 属紧凑型（长度缩短10％，功率上升10％， 10％，功率上升10 1）属紧凑型（长度缩短10％，功率上升10％， 重量下降10 10％） 重量下降10％） 2）双贯穿螺栓 气缸结构紧凑（ 3）气缸结构紧凑（气缸体与气缸套间取消冷 却水腔） 却水腔）
4）凸轮轴和气缸体成一体 薄壁轴瓦（高锡铝合金，抗疲劳强度高） 5）薄壁轴瓦（高锡铝合金，抗疲劳强度高） 6）主轴颈和曲柄销直径加大（增强曲轴刚度、 主轴颈和曲柄销直径加大（增强曲轴刚度、 增大轴承承载面积、缩短长度） 增大轴承承载面积、缩短长度） 7）短连杆（降低高度，改善十字头润滑条件） 短连杆（降低高度，改善十字头润滑条件） 8）低置活塞环组（活塞顶岸高度提高，改善环 低置活塞环组（活塞顶岸高度提高， 工作性能，减轻磨损， 工作性能，减轻磨损，降低气缸套与气缸盖结 合面） 合面） 9）S/D达到4，pmax达到15MPa S/D达到4 达到 达到15MPa
3.配气机构及换气系统 3.配气机构及换气系统 组成：进排气阀、气阀传动机构、 1）组成：进排气阀、气阀传动机构、 凸轮轴、 凸轮轴、凸轮轴传动机构 作用：定时供新鲜空气， 2）作用：定时供新鲜空气，排出废气 4．燃油系统 组成：燃油供给系统、 1）组成：燃油供给系统、燃油喷射系 统 2）燃油喷射系统作用：定时、定质、 燃油喷射系统作用：定时、定质、 定量地向燃烧室内喷入雾化良好的燃油
6）缸套的上部加高加厚，提高强度和刚度以 缸套的上部加高加厚， 承受高的机械负荷和热负荷 缸套内上端装防磨环(anti (anti7）缸套内上端装防磨环(anti-polish ring, 除去积炭，减轻磨损) 除去积炭，减轻磨损) 船用连杆大端（便于拆卸） 8）船用连杆大端（便于拆卸） 9）气缸盖多管道元件完成多项功能 10）脉冲增压和单管脉冲增压 10） 11）冷却水系统分高温水和低温水， 11）冷却水系统分高温水和低温水，高温水 冷却气缸套、气缸盖、 冷却气缸套、气缸盖、增压空气冷却器的 高温部分， 高温部分，低温水冷却增压空气冷却器的 低温部分及滑油冷却器
第二章 柴油机结构及主要部件
气体压力引起的机械负荷
气缸盖 气缸套 活塞
惯性力引起的机械负荷 活塞
结论：
燃烧室部件由气体压力而产生的机械应力，都与 最高爆发压力成正比，因此柴油机在运转中不要 使燃烧压力过高，以免机械应力过大。 为抵御机械负荷影响，部件应有一定的厚度。
通常将最高(爆发)压力Pmax作为柴油机机械负荷的主要标志。
• 气缸盖底板的热应力：
• 气缸盖底板触火面受压，出水面受拉应力。
50
船舶柴油机
热负荷分析-高温蠕变与热疲劳
几个概念：
受高温蠕变影响，压应力逐渐减小，
①蠕变：
最后出现拉应力，产生疲劳裂纹
• 金属材料在高温、高应力作用下，金属晶粒发生挤压 （或拉伸），产生的塑性变形。
②热疲劳：
• 燃烧室部件在交变的热应力作用下出现的破坏现象称 热疲劳。
温度场：利用受热部件中温度分布图，准确地表 示和评定热负荷，如右图所示。
船上轮机管理人员通常用柴油机排气温度，来判断热负荷的高低
船舶柴油机
热负荷过大的影响
48
1）使材料的机械性能降低，承载能力下降； 2）使受热部件膨胀、变形，改变了原来正常工作间隙； 3）使润滑表面的滑油迅速变质、结焦、蒸发乃至被烧掉； 4）使有些部件（如活塞顶）受热面被烧蚀； 5）使受热部件承受的热应力过大，产生疲劳破坏等。
热疲劳裂纹：
• 柴油机运行时，触火面在高温下长期受压，产生了塑 性变形。当停车冷却后，已变形的触火面收缩受限，
产生拉应力。在长期启动、停车或负荷变化过程中，
应力交替变化，在触火面产生疲劳裂纹。
交变频率由启动－运转－停车的循环次数决定，频率
较低。——热疲劳裂纹由低频热应力引起。
模块二柴油机的结构和主要零部件
详细描述
燃烧室通常由气缸盖、气缸垫和活塞顶部组成。它的主要功 能是提供足够的空间，使燃油与空气混合并充分燃烧，释放 出能量。燃烧室的设计对柴油机的性能和效率有着重要影响 。
气缸盖
总结词
气缸盖是柴油机的关键部件之一，它封闭了气缸的上部，为燃烧室提供结构支 持。
详细描述
气缸盖通常由耐热和耐压的材料制成，如铸铁或铝合金。它上面安装有进气门、 排气门和喷油器。气缸盖的设计和制造质量直接影响柴油机的性能和寿命。
车辆中特别受欢迎。
燃油效率
由于柴油机的燃烧效率较高，燃油 消耗相对较低，这使得它在能源效 率和运行成本方面具有优势。
可靠性
柴油机设计坚固，结构简单， 这使得它在各种恶劣环境下都 能保持较高的可靠性。
排放性能
随着技术的进步，现代柴油机 在排放控制方面有了显著改善
，符合严格的环保标准。
柴油机的优势
01
模块二柴油机的结构和主要零部件
contents
目录
• 引言 • 柴油机的基本结构 • 主要零部件介绍 • 工作原理 • 柴油机的特点与优势 • 柴油机的应用与发展趋势
01 引言
目的和背景
了解柴油机的基本结构和主要零部件 ，对于掌握柴油机的性能、维护和故 障排除至关重要。
随着能源需求的不断增长，柴油机在 工业、交通和能源等领域的应用越来 越广泛，因此对柴油机结构和主要零 部件的深入了解具有重要意义。
详细描述
曲轴箱通常由铸铁或钢板制成，具有良好的密封性和耐压性。曲轴箱内部通常装有润滑油，以减少运动部件的摩 擦和磨损。曲轴箱的维护和清洁对于确保柴油机的正常运行至关重要。
气缸套
总结词
气缸套位于气缸体内，与活塞一起工作，是柴油机中的重要运动部件。
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第十二节柴油机固定部件34题考点1：主要固定件的结构特点、功能和工作条件21题1．机架的功能和结构特点机架作为柴油机的固定件之一，起到支撑气缸体、与机座组成曲柄箱以及在十字头式柴油机中承受侧推力，为十字头导向（安装导板）等作用。
中小型柴油机主要采用箱形机架，箱形机架是一种呈箱形结构的整体式机架，一般为铸铁整体铸造或焊接结构。
其主要优点是：刚性好、拆装维修方便。
为提高刚性、简化加工手续、减少重量和外形尺寸，大多将气缸体与机架制成一体，常称为“机体”，甚至有些中型柴油机为进一步简化制造工艺、提高机架刚度，将机座、机架和气缸体三者制成一体。
2．机座的功能和结构特点大中型柴油机，特别是大型柴油机，都有单独的机座。
小型柴油机的机座常与机架制成一体。
机座的作用有：（1）承担全机重量；（2）承受气体力、惯性力与安装预紧力；（3）集中与储存滑油并形成密闭空间；（4）安放曲轴，并留有曲柄回转空间。
机座除承重、气体力、惯性力与安装预紧力的作用外，当遇到风浪颠簸，还要受到额外的扭转、拉伸和弯曲变形等作用力。
所以对机座的最基本的要求是要有足够的刚度。
一般中小型柴油机广泛采用铸铁浇铸成一长方形整体式的机座。
3.贯穿螺栓的功能和结构特点贯穿螺栓是柴油机最长最重要的螺栓，主要用于大、中型柴油机，它的作用是将机座、机架和气缸体三者或其中二者连成一个刚性整体，使这些固定机件只承受压应力而不承受由气体力产生的拉应力。
它并不起定位作用，在被连接的各固定件之间仍有定位销或紧固螺栓，以便装配时对中和防止柴油机运转时这些机件之间产生横向移动。
C1.对机架、机座要求不正确的是（）。
A．足够的强度、刚度B．尺寸小、重量轻C．耐磨、耐高温D．密封性好C2.低速柴油机采用贯穿螺栓结构将下列部件连在一起（）。
A．气缸盖、气缸体、机架和机座B．气缸盖、气缸体和机架C．气缸体、机架和机座D．机架和机座D3.低速柴油机采用贯穿螺栓结构承受气体拉力的部件是（）。
A．气缸体B．机架C．机座D．贯穿螺栓C4.对于十字头式柴油机，其气缸体、机架和机座的制造是（）。
A．气缸体与机架制成一体再用贯穿螺栓同机座连成一个整体B．机架与机座制成一体再用贯穿螺栓同气缸体连成一个整体C．气缸体、机架和机座分开制造然后用贯穿螺栓连成一个整体D．气缸体与机架制成一体，用轻便油底壳代替机座C5.不是中小型柴油机采用机体结构的优点的是（）。
A．刚度高B．重量轻C．易于加工D．结构简单B6.根据机座的作用与工作条件分析，对它的最基本要求是（）。
A．足够的强度B．足够的刚度C．重量轻，尺寸小D．密封性好，便于维修C7.中、小型柴油机机座通常多采用的形式是（）。
A．钢板焊接的整体结构B．钢板焊接的分组式结构C．铸铁浇铸的整体结构D．铸铁浇铸的分体式结构B8.气缸体与机架一体组成机身的这种结构形式多用于（）。
A．大型柴油机B．中小型柴油机C．四冲程柴油机D．二冲程柴油机C9.下述关于柴油机机座的功用上不正确的是（）。
A．承担全机重量B．承受气体力、惯性力与安装预紧力C．承受曲轴回转时的扭转应力D．集中与储存滑油并形成密封空间C10.关于柴油机固定件作用的正确说法是（）。
Ⅰ.防止动力转矩输出引起的倾覆Ⅱ.防止惯性力作用产生的激振力起作用Ⅲ.承担整机重量Ⅳ.承受紧固件的安装应力Ⅴ.承受气体力Ⅵ.承受运动机件的惯性力A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅵ＋ⅤB．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ＋ⅥC．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ＋ⅥD．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅴ＋ⅥA11.现代大型低速柴油机多采用深型焊接单壁机座，其主要目的是（）。
A．提高刚性B．提高强度C．保证曲柄箱密封性D．形成曲轴回转空间A12.现代大型低速柴油机的机座多采用的形式是（）。
A．钢板焊接深型的分组式整体结构B．钢板焊接的浅型分组式结构C．铸铁浇铸的深型整体结构D．铸铁浇铸的整体式分组式结构C13.现代大型超长行程柴油机的焊接式机座其主轴承座处均采用铸钢构件的主要目的是（）。
A．节约材料B．便于加工C．提高刚性D．提高强度D14.大型柴油机所使用的箱形机架与A形机架相比其主要优点是（）。
A．节省材料B．加工简单C．强度好D．刚性好A15.在柴油机中贯穿螺栓的主要作用是（）。
A．使固定件只承受压应力而不承受由气体力产生的拉应力B．减少机件振动C．使固定件抵抗由气体力而产生的压应力D．提高机件的疲劳强度A16.在大型柴油机中均采用贯穿螺栓把固定件连接在一起的主要目的是（）。
A．使被连接部件由受拉状态变为受压状态，提高机件承受机械负荷能力B．使被连接部件由受压状态变为受拉状态，提高机件承受机械负荷能力C．提高机件抗疲劳强度D．防止被连接件松动，保持其相对位置D17.关于机架类型、材料与用途的正确组合是（）。
A．组合式、钢板、中小型柴油机B．组合式、铸铁、大型低速柴油机C．整体式、钢板、小型高速柴油机D．整体式、铸铁、中小型柴油机C18.关于机架作用的错误认识是（）。
A．支撑气缸组B．与机座组成曲柄箱C．筒形活塞式柴油机的机架还有导向作用D．十字头式柴油机的机架还有导向作用D19.焊接箱形机架的特点是（）。
A．采用铸铁整铸结构B．制造加工容易C．重量重D．刚性好B20. A字形机架的特点是（）。
A．采用铸铁整铸结构B．制造加工容易C．重量轻D．刚性好B21.柴油机机体通常由下列哪些部件制成一体而构成（）。
A．气缸、机座B．机架、机座C．缸盖、机座D．气缸、机座考点2：主要固定件的故障及管理13题（1）严防曲轴箱爆炸。
曲轴箱上的防爆门（安全释放阀）要定期进行功能试验，运转中经常触摸曲轴箱，若发现过热要及时查找原因。
（2）曲轴箱各壁面道门和密封盖板很多，要及时处理各种漏泄现象，以免造成严重事故。
（3）机座是整台柴油机的基础，承受很复杂的应力、容易出现疲劳裂纹。
（4）贯穿螺栓断裂的事例并不罕见，除和制造质量有关外，还与安装时预紧力是否均匀有密切关系。
贯穿螺栓都是用液压专用工具紧固的。
为了防止贯穿螺栓受到附加弯曲应力，贯穿螺栓要与螺栓孔同心，两端螺母不能偏斜。
上紧时要严格按所示顺序进行，不准单根上紧和放松，一定要成对进行。
紧固时要分两个阶段，每个阶段应达到的螺栓伸长量或液压专用工具的泵油压力要符合说明书的规定。
C1.固定件的日常检查不包括（）。
A．螺栓紧固情况B．腐蚀和裂纹C．校中情况D．密封A2.在日常对柴油机的固定件的管理过程中，主要应注意检查（），如发现问题，要及时查找原因进行处理。
A．各结合面在运转中有否张合现象B．固定件失中的程度C．蠕变与磨损的程度D．振动与变形的程度C3.大型低速柴油机的贯穿螺栓上紧方法是（）。
A．人力扳手锤击上紧B．风动冲击扳手上紧C．液压拉伸器上紧D．上述三种任一种C4.下列不是贯穿螺栓断裂的原因的是（）。
A．各缸最大爆发压力严重不均B．机座、机架严重变形C．贯穿螺栓发生纵向震动D．上紧力不均或过大C5.下述关于贯穿螺栓的说法中，不正确的是（）。
A．贯穿螺栓上紧后使气缸体机架与机座三者承受压应力B．贯穿螺栓上紧或松开前必须把主轴承盖上的撑杆螺栓松开C．贯穿螺栓的中间支撑起定位和防止产生纵向振动的作用D．贯穿螺栓的预紧力应定期检查，一般每四年检查一次C6.十字头式柴油机贯穿螺栓的上紧顺序应是（）。
A．顺时针方向逐个上紧B．逆时针方向逐个上紧C．从中央到两端交替成对地上紧D．从前向后成对依次上紧C7.大型低速柴油机贯穿螺栓的中部加装横向支头螺钉，其目的是（）。
A．提高贯穿螺栓的抗拉能力B．防止贯穿螺栓上紧后松动C．改变贯穿螺栓振动动频率，防止发生共振D．防止被连接部件相对位移C8.通常，贯穿螺栓多用液压拉伸器上紧，其时衡量其预紧度的是（）。
A．泵油的次数B．螺母的扭转角C．螺栓的伸长量D．扭转力矩C9.船舶柴油主机的地脚螺栓中必须装设一部分紧配螺栓，数量不应少于总数的（），且任何情况下不应少于（）。
A．25%/4个B．20%/8个C．15%/4个D．10%/4个A10.按照我国《钢质海船入级规范》的规定，船用主柴油机曲柄箱必须装设防爆门，其主要作用是（）。
A．防止曲轴箱内压力过高而爆炸B．爆炸前释放曲柄箱内气体C．避免曲柄箱气体达到着火极限D．曲柄箱透气C11.按我国规定，柴油机曲轴箱的防爆门自动弹开时，箱内表压力必须（）。
A．＞0.05 MPaB．＞0.2 MPaC．＜0.02 MPaD．＜0.5 MPaA12.正确的贯穿螺栓安装方法是（）。
Ⅰ.一次上紧Ⅱ.二次上紧Ⅲ.从前向后Ⅳ.由中央向两端Ⅴ.控制螺栓伸长量Ⅵ.控制泵油的次数A．Ⅱ＋Ⅳ＋ⅤB．Ⅰ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅱ＋ⅤD．Ⅰ＋Ⅳ＋ⅥB13.机架、机座和贯穿螺栓的主要故障有（）。
Ⅰ.弯曲疲劳Ⅱ.曲柄箱爆炸Ⅲ.机座疲劳裂纹Ⅳ.贯穿螺栓断裂Ⅴ.滑油泄漏Ⅵ.扭转疲劳A．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅥB．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ＋ⅥD．Ⅰ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ第三章燃油的喷射与燃烧。