第二章柴油机结构和零部件╲t第十一节 十字头组
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。
第二章柴油机的总体结构及主要零部件
•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
第二节 燃烧室部件
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 口 斜搭口 重叠搭
第二节 燃烧室部件
活塞环材料要求及制造工艺
材料要求： 弹性较好，摩擦系数小，耐磨、耐高温；有良好的 初期磨合性、贮油性和耐酸腐蚀。 一般采用合金铸铁(加硼、高硅)、可锻铸铁、球墨 铸铁 制造工艺： 表面镀铬； 内表面刻纹以提高弹性； 松孔镀铬； 外表面开设蓄油沟槽。 环外表面镀铜以利磨合； 喷镀钼以防止粘着磨损等。
船舶柴油机
第二章 柴油机的总体结构及主要零部件
柴油机的主 要零部件及 系统
[2]
第一节 柴油机的概述
固定部件 (Fixed parts) 气缸盖 气缸 机体 机座、曲轴箱 运动部件 (Moving parts) 活塞组件 连杆组件 曲轴
注：大型低速柴油机还有十字头组件
第一节 柴油机的概述
燃烧室组件 气缸盖 (Cylinder cover) 气缸 (Cylinder) 活塞 (Piston) 活塞 (Piston) 连杆 (Connecting rod) 曲轴 (Crankshaft) 起动系统 (Starting sys.) 换气系统 燃油系统 (F.O sys) 润滑系统 (L.O sys) 冷却系统 (Cooling sys.) 操纵和控制系统
燃烧室部 件承受的 负荷
第二节 燃烧室部件
燃烧室：
当活塞处在上止点时，由气缸 盖底面、气缸套内表面及活塞 顶共同组成的燃料与空气混合 和燃烧的空间
1、机械负荷
2 3、结构特点
第二节 燃烧室部件
1、机械负荷
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。
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
第二章柴油机的结构和主要零部件1
第二章柴油机的结构和主要零部件1第二章柴油机的结构和主要零部件1柴油机是一种利用柴油燃料进行内燃机燃烧的发动机，具有高效率、高可靠性和长寿命等特点，广泛应用于各种车辆、船舶和发电等领域。
了解柴油机的结构和主要零部件对于掌握其工作原理和维护保养十分重要。
本文将详细介绍柴油机的结构和主要零部件。
一、柴油机的结构柴油机主要由缸体、缸盖、曲轴箱、气门机构、燃油系统和润滑系统等组成。
1.缸体和缸盖：缸体是柴油机的主体部分，用于承受气缸内部的高压力和高温。
缸盖则位于缸体的顶部，用于固定气缸盖垫片和气缸盖螺栓，并密封气缸。
2.曲轴箱：曲轴箱是柴油机的底部部分，用于安装和支撑曲轴、连杆和活塞等零件。
曲轴箱内还包括曲轴箱盖、曲轴、连杆轴承和主轴承等重要部件。
3.气门机构：气门机构用于控制进气门和排气门的开闭，调节柴油机的进排气过程。
气门机构包括进气门、排气门、气门座、气门杆和气门弹簧等零部件。
4.燃油系统：燃油系统用于将燃油喷入气缸进行燃烧，包括燃油箱、供油泵、喷油器、燃油滤清器和燃油管路等。
燃油系统的正常工作对于柴油机的性能和经济性具有重要影响。
5.润滑系统：润滑系统用于给柴油机各个零部件提供润滑油，减少摩擦和磨损，延长使用寿命。
润滑系统包括油箱、油泵、滤清器、油冷器和润滑管路等。
二、柴油机的主要零部件1.活塞和活塞环：活塞是柴油机中作用于气体的关键部件，通过活塞杆与连杆相连接，与曲轴形成往复运动。
活塞环用于密封活塞与气缸之间的空隙，减少燃气泄漏和机油进入气缸。
2.缸套：缸套是套在气缸内部的圆筒形零件，用于保护气缸内壁和提供活塞运动的密封和导向。
3.曲轴：曲轴是柴油机的动力输出轴，将活塞的往复运动转化为旋转运动。
曲轴通常由多个连杆连接片组成。
4.连杆：连杆将活塞与曲轴相连，将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。
5.气门：柴油机的气门用于控制进气和排气过程，包括进气门和排气门。
气门的开闭由于凸轮轴的驱动。
6.活塞销和连杆轴承：活塞销连接活塞和连杆，通过销孔固定。
模块二柴油机的结构和主要零部件2ppt课件(共74张PPT)
①按说明书规定的预紧力上紧。
②按工艺要求装配轴承间隙。
③不得扭伤、碰伤螺纹和螺栓。
④注意防松。
7．十字头轴承工作条件分析和提高可靠性措施
a)6ESCZ76/160型柴油机的十字头 1-十字头销；2-十字头滑块；3-十字头端盖 板；4-固定块；5-活塞杆螺母；6-十字头轴
连杆螺栓的固紧：一般用专用工具上紧，并在柴油机说明 书中明确规定了紧固时的预紧度〔一般用螺栓的伸长量、 液压拉伸器的油压、扭力扳手的扭矩或螺帽的旋转角度来 衡量，这些方法也用于其它重要螺栓预紧力的控制）。
（4〕连杆螺栓断裂的原因 ①没按照工艺要求装配，预紧力过大或过小。 ②螺纹配合过紧或过松。 ③轴承配合间隙过大产生很大的冲击载荷。 ④材料不符合要求或有缺陷。 ⑤拆装时扭伤螺纹。 连杆螺栓的断裂多发生在四冲程高速机中，主要是往复惯性 力使连杆螺栓产生了很大的交变拉应力引起的。
图 MAN B&W L-MC系列柴油机焊接式曲轴
1-自由端法兰；2-轴向减振器；3-单位曲柄；4-推力环；5-功率输出端法兰
（2〕曲轴的构造
曲轴主要由若干个单位曲柄和自由端、功率输出端，以及平衡重块 等组成。单位曲柄是曲轴的基本组成部分，由主轴颈，曲柄销和曲 柄臂组成。曲柄臂上装有平衡重块用以平衡离心惯性力。推力环用 以传递轴向推力。自由端法兰安装扭振减振器。输出端法兰用以连 接中间轴。 普通圆角：将引起轴颈有效长度的缩短。 车入式圆角：不但可增大过渡圆角半径，而且轴颈的有效工作长度 也不用缩短。
②爆炸压力影响：爆炸压力使臂距差朝正值方向变化。 4．要防“三漏”，各结合面、检修道门要密封性好。
连杆小端轴承
连0〕杆δ螺栓4．的断光裂多滑发生：在四铰冲程链高速机机构中，来主要的是往滑复惯油性力使连十杆螺字栓产头生了销很大的交变活拉应塞力引起的。曲柄箱
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；
第二章第二节柴油机的类型结构
3
气缸布置型式符号
用途特征符号
结构特征符号
4
二、船舶柴油机的主要型号--特定的代号
（一）国产船用 （1）中小型柴油机：如SE350ZDC柴油机； （2）大型低速机：如12VESDZ30／55B柴油机；
型号示例 1）8E150C-1: 8缸 直列 二冲程 缸径150mm 冷却液冷却 船用主机 右机基本型 （1为区分符号）
第一部分 第二部分 由气缸数、气缸布置型式符号、冲程型式符号、缸径符号组成， 汽缸数用1～2位数字表示，气缸布置型式符号按规定， 冲程型式为四冲程时符号省略，二冲程用E表示， 缸径符号一般用缸径/行程数字表示，单位由制造商自定。 第三部分 第四部分 由结构特征符号和用途特征符号组成 是区分符号
由制造商代号和系列符号组成，代号由制造商根据需要选择1～3位字母表示。
2）JC12V26/32ZLC：
12缸 V型 四冲程 缸径260mm 行程320mm 冷却液冷却 增压中冷 船用主机 右机基本型 （JC为济南柴油机 股份有限公司代号） 3）G8300/380ZDZC： 8缸 直列 四冲程 缸径300mm 行程380mm 冷却液冷却 增压可倒转 船用主机 右机基本型 5 （G为系列代码）
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
第二章 船舶柴油机动力装置
第二节
柴油机主要类型和结构
按工作循环分 可逆转 按结构形式分
四冲程
二冲程 按进气方式分 增压 非增压 按气缸排列 直列
不可逆转
筒状活塞
十字头式 按曲轴转速分 高速 中速 低速 按转向分 左旋
V型
主要类型
7
MAN
创建于1758年 【MAN 字母含义】 MAN 可靠性、创新力、动力和开放； 能力强大、国际化以及可持续性发展。
第二章柴油机结构和零部件╲t第十一节 十字头组
①十字头销有足够的强度、刚度、耐冲击性、 耐磨性、加工精度高；
②滑快、导板有足够的强度、刚度、耐磨性。
• 4.材料
• 十字头销－40、45号钢锻造，有时合金钢； • 滑快－铸钢； • 导板－铸铁
• 二、钢头（本40要体、求（4：十5号字字 头 销钢头）销锻）造，合金快钢
正车导板
(正车时受力)
倒车导板
(倒车时受力)
• 十字头滑块 材料：锻钢 双滑块特点： ①滑块的承压面一样的，工作可靠； ②连杆运动平面没有障碍，检修方便； ③四个面都和气缸中心线平行，制造、安装和校
中要求高，总重量较大。 单滑块特点： ①布置较紧凑，受力合理； ②曲轴箱空间较小，维修拆装不便。
粗而短提高刚度，增加线速度便于油膜形成；
表面采用滚压或镀铬提高其耐磨性
表面粗糙度的要求高，保证工作可靠性
十字头销与连杆的连接方式
海底螺帽（forked type）
全支承（continuous type )
2.十字头组件结构
• 3.结构类型 （1） 双导板结构 （2） 单导板结构 （3） 圆导板式
三、十字头轴承工作及可靠性提高
• 工作特点：
1、单向受力 1、轴承2、比连压杆大摆动角速度小
1）润滑条件很差，难以形1、成23限、、制良周轴最期向好高性受爆气力的发体 不压力均润力冲滑击 油膜； 2）轴承的负荷很重； 2、增大承压面积(增大轴颈；全支承；
提高十字头轴承可靠性的措3、使施增轴大：承贴轴合向面负积荷)分布均匀
1. 降低轴承比压
1、采用弹性结构 2、采用刚性结构
2.使轴承负荷分布均匀
31、、采改用变反供变油形路法线（滑油先至 轴承，再到连杆大端）
3.保证良好的润滑和冷却 2、提高滑油供油压力 3、合理开设油槽
2-3柴油机结构及主要部件解读
15
3.1 筒形活塞式柴油机的连杆杆身
连杆杆身截面形状：
比a略好 杆身质量大和材料 利用不合理，小批 量生产的大中型机 在其摆动的平面内有较大的截面惯性矩，压杆的稳定性 与其垂直平面相同，质量小，材料利用合理，适用于大 批量生产的中、高速柴油机。 连杆杆身中常钻有油孔（d、e所示），作为把润滑油从 大端输送到小端、润滑连杆小端轴承和冷却活塞的通道
重庆交通大学航海学院
2018年12月27日06:27
船舶柴油机
ChongQing JiaoTong University
一、连杆（connecting rod）组
1.连杆的功用及工作条件
13
2.连杆的要求与材料
3.筒形活塞式连杆结构
4.十字头式柴油机连杆结构 5.V型柴油机连杆
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Chapter 2 柴油机的结构和主要部件
主要固定件 主要运动件 燃烧室部件 (活塞、气缸、气缸盖 )
3
柴 油 机 结 构
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
主 要 部 件
曲柄连杆机构 (连杆组件和曲轴组件 )
支承联接组件 (机座、主轴承、机体 )
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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 • §2-2 燃烧室部件的构造 • §2-3 曲柄连杆机构 • §2-4 柴油机的主要固定件
4
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b）斜切口连杆大端
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。
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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。
柴油机主要机件
第二章柴油机主要机件第一节柴油机主要机件及其工作条件柴油机主要机件是指构成柴油机主体结构的零，部件。
主要机件是柴油机完成两次能量转换的依靠。
主要机件的技术状态对柴油机寿命和工作性能起决定性影响。
一、主要机件柴油机的主要机件组成如图1-1所示。
按各机件在工作中的功用，主要机件可分为燃烧室组件，曲柄连杆机构和支承联接组件。
它们各自作用与工作条件不一样，对维护管理要求也不同。
（一）燃烧室组件燃烧室组件包括气缸套，气缸盖和活塞组件。
它们共同构成密闭的气缸工作空间，是柴油机工质更换、燃气形成和膨胀作功的空间。
它们都承受高温、高压和腐蚀性燃气的直接、反复作用。
高压和高温对燃烧室各组件造成的危害较严重。
其中高温的作用较复杂，影响因素也多，故在实际管理中更应引起注意。
（二）曲柄连杆机构曲柄连杆机构包括连杆组件和曲轴组件，它们将活塞往复运动转变为曲轴回转运动，将作用于活塞的燃气压力转为转矩并由曲轴向外输出。
工作中，曲柄连杆机构的机件主要承受气体力及运动惯力所形成的机械负荷。
（三）支承联接组件。
支承联接组件主要有机座、主轴承、机体等。
它们形成柴油机的骨架、支承和安装运动机件、燃烧室组件以及柴油机各种系统设备。
机座为柴油机基础，曲轴通过主轴承安装于机座上。
机体、气缸套和缸盖都以机座作为安装基础。
机座通过垫块等将柴油机紧固于船体基座上。
机体下部与机座共同形成曲轴回转空间，上部安装气缸套、气缸盖。
两侧布置凸轮轴等各种设备。
支承联接组件中各机件，主要承受曲柄连杆机构传递的气体力、运动惯性力作用。
要保证其支承和联接机件的相互位置正确，管理中，要防止它们变形以及联接松动。
柴油机的主要机件也可以按工作时运动状态不同分为固定部件和运动部件两大类。
固定部件包括气缸盖、机体、机座和主轴承等不动的主要机件和它们的联接紧固件。
它们组成柴油机固定整体。
它们确定了柴油机外形轮廓。
它们的质量占柴油机总质量的70％左右。
为能在气体作用力、运动惯性力及联接紧固力等机械负荷作用下不变形、保证正确的支承与导程作用，它们应有足够刚度和强度。
第二章 柴油机固定部件
2、机座（Bedplate）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。
作用： （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。 要求：对机座的最基本的要求是要有足够的刚 度。
穿螺栓孔；5-横向隔板；6-链条箱；7-检修通道；8-
侧板；9-底板
柴油机的机架
1-链条传动箱;2-横向隔板;3-滑块导板;4-贯穿螺栓;5上面板;6-底板;7-侧板;8-道门
1-上面板；2-导板；3- 活塞冷却油管插入孔； 4-贯穿螺栓孔；5-横向隔板；6-链条箱；7-检修 通道；8-侧板；9-底板
横向隔板 贯穿螺栓孔
活塞冷却油管插入孔 导板
上面板
它由上面板 1、底板 9、横
向隔板 5及左右侧板 8焊接
检修通道
而成，在隔板上 设有导板2，
在侧板上设有检修道门7。 由于箱形机架是刚性整体， 故安装方便，找正定位容易，
侧板
底板
结合面少，曲轴箱密封较好。
L-MC型柴油机机架
1-上面板；2-导板；3- 活塞冷却油管插入孔；4-贯
要求 刚度、强度足够；
重量轻； 尺寸紧凑，便于拆装检修； 密封性好，防止漏水漏油和漏气； 工艺性好；结构简单便于制造。
一、主要固定件的功能和结构特点
1.机架frame的功能和结构特点
机架作用：
支撑气缸体
与机座组成曲柄箱
在十字头式柴油机中承受侧推力，为十字头导向 （安装导板）。
• 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。
柴油机介绍
机在运转中的任何工况下，气缸盖不与气缸套脱开。
精品资料
精品资料
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气体力引起的机械(jīxiè)应力
气体(qìtǐ)力是周期变化的，最大值为pz，频率与转速n有关，亦 称为高频应力，由此产生的疲劳称为脉动应力疲劳。比安装应力大， 都和最高爆发压力成正比，与部件壁厚成反比。
气缸盖
水冷面（上表面）—拉应力
16) 材料：灰口铸铁（气缸体）、耐磨合金铸铁或球墨铸铁
精品资料
活塞的作用(zuòyòng)、工作条件、要求、材料
1)
作用：
2) 与连杆、曲轴等部件组成运动机构，将气体力经连杆传给曲轴；
3) 在筒形活塞式柴油机中，承受侧推力，起滑块的作用；
4)
在二冲程柴油机中，启闭气口，控制换气。
5)
工作条件：
6)
形式 钻孔冷却结构形式
精品资料
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小结(xiǎojié)
① 气体力
⒈机械负荷
为 主
测 量 p
机械应力 ② 惯性力
z
是
⑴温度场
①t＝c，恒热应
力
⑵热流密度
⒉
KJ／m2h
触火面：压
热
水冷面：拉
测 量 平 均 排
高频应力 ③ 安装予紧力 实
负
②t交变—热疲
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1. 降低轴承比压
1、采用弹性结构 2、采用刚性结构
2.使轴承负荷分布均匀
31、、采改用变反供变油形路法线（滑油先至 轴承，再到连杆大端）
3.保证良好的润滑和冷却 2、提高滑油供油压力 3、合理开设油槽
4.提高轴承合金的承载能力 4、保证合适的轴承间隙
5.确保十字头销颈表面光滑程度12、、采采用用高薄锡壁铝轴合瓦金
正车导板
(正车时受力)
倒车导板
(倒车时受力)
• 十字头滑块 材料：锻钢 双滑块特点： ①滑块的承压面一样的，工作可靠； ②连杆运动平面没有障碍，检修方便； ③四个面都和气缸中心线平行，制造、安装和校
中要求高，总重量较大。 单滑块特点： ①布置较紧凑，受力合理； ②曲轴箱空间较小，维修拆装不便。
三、十字头轴承工作及可靠性提高
• 工作特点：
1、单向受力 1、轴承2、比连压杆大摆动角速度小
1）润滑条件很差，难以形1、成23限、、制良周轴最期向好高性受爆气力的发体 不压力均润力冲滑击 油膜； 2）轴承的负荷很重； 2、增大承压面积(增大轴颈；全支承；
提高十字头轴承可靠性的措3、使施增轴大：承贴轴合向面负积荷)分布均匀
粗而短提高刚度，增加线速度便于油膜形成；
表面采用滚压或镀铬提高其耐磨性
表面粗糙度的要求高，保证工作可靠性
十字头销与连杆的连接方式
海底螺帽（forked type）
Hale Waihona Puke 全支承（continuous type )
2.十字头组件结构
• 3.结构类型 （1） 双导板结构 （2） 单导板结构 （3） 圆导板式
第十一节 十字头组
• 一、十字头的作用、工作条件和要求、材料 • 1.作用：
①连接活塞和连杆并传递力； ②承受侧推力、运动导向； • 2.工作条件： ①周期性的冲击负荷、滑块承受侧推力的作用； ②承压面小，比压大； ③负荷分布不均（叉形小端）
④ 润滑条件差（运动条件和受力形式）； ⑤存在摩擦磨损。
• 3.要求
①十字头销有足够的强度、刚度、耐冲击性、 耐磨性、加工精度高；
②滑快、导板有足够的强度、刚度、耐磨性。
• 4.材料
• 十字头销－40、45号钢锻造，有时合金钢； • 滑快－铸钢； • 导板－铸铁
• 二、十字头的结构
十
滑
• 材1.料组：成优质十碳字钢头（本40要体、求（4：十5号字字 头 销钢头）销锻）造，合金快钢