柴油机结构及主要部件课件

船舶柴油机重庆交通大学航海学院1ChongQing JiaoTong University 第二章第二章 柴油机结构及主要部件柴油机结构及主要部件2024年6月18日*第二章 柴油机结构及主要部件2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院2ChongQing JiaoTong University柴油机基本组成柴油机基本组成2024年6月18日*柴油机基本组成2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院3ChongQing JiaoTong University燃烧室部件(活塞、气缸、气缸盖)支承联接组件(机座、主轴承、机体)曲柄连杆机构(连杆组件和曲轴组件)主主要要部部件件主要固定件 燃油系统 主要运动件 配气机构及换气系统 润滑系统 冷却系统 起动及控制系统 柴柴油油机机结结构构Chapter 2 柴油机的结构和主要部件柴油机的结构和主要部件2024年6月18日*燃烧室部件支承联接组件 曲柄连杆机构 主主要固定件 燃油系统船舶柴油机重庆交通大学航海学院4ChongQing JiaoTong UniversityChapter 2 柴油机的结构和主要部件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2024年6月18日*Chapter 2 柴油机的结构和主要部件2-1 燃烧室船舶柴油机重庆交通大学航海学院5ChongQing JiaoTong University2-3 曲柄连杆机构作用：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。2024年6月18日*2-3 曲柄连杆机构作用：2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院6ChongQing JiaoTong University2-3 曲柄连杆机构一、连杆组一、连杆组二、十字头组三、曲轴组四、故障管理及维护2024年6月18日*2-3 曲柄连杆机构一、连杆组2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院7ChongQing JiaoTong University一、连杆一、连杆（connecting rod）12024年6月18日*一、连杆（connecting rod）12023年8月10船舶柴油机重庆交通大学航海学院8ChongQing JiaoTong University一、连杆一、连杆（connecting rod）小端接十字头，大端接曲柄销。2024年6月18日*一、连杆（connecting rod）小端接十字头，202船舶柴油机重庆交通大学航海学院9ChongQing JiaoTong University一、连杆一、连杆（connecting rod）组组1.连杆的功用及工作条件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2024年6月18日*一、连杆（connecting rod）组1.连杆的功用及工船舶柴油机重庆交通大学航海学院10ChongQing JiaoTong University1.连杆的功用及工作条件1）作用作用：连接和传递作用，是活塞（或十字头）与曲轴之间的连接件，把作用于活塞上的气体压力传递给曲轴，并把活塞的往复运动转变为曲轴的回转运动。2）连杆的工作条件连杆的工作条件承受并传递气体爆发力和活塞连杆小端等往复运动惯性力；这些力周期性变化形成疲劳损害。二冲程连杆始终受压始终受压，四冲程连杆在排气冲程上死点附近受拉，其它时刻受压；在摆动平面，惯性力引起的交变弯曲应力。大小端与活塞销（或十字头销）及曲柄销摩擦磨损。2024年6月18日*1.连杆的功用及工作条件1）作用：2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院11ChongQing JiaoTong University一、连杆一、连杆（connecting rod）组组1.连杆的功用及工作条件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2024年6月18日*一、连杆（connecting rod）组1.连杆的功用及工船舶柴油机重庆交通大学航海学院12ChongQing JiaoTong University2.连杆的要求与材料连杆的要求与材料具备足够的刚度和抗冲击疲劳强度；质量尽可能轻，惯性小；连杆轴承应耐磨可靠；连杆螺栓应有较高疲劳强度和联接可靠。都用优质钢材模锻模锻后加工制造，材料有35、45、35CrMn、40Cr等，并采用正火或调质等热处理。2024年6月18日*2.连杆的要求与材料具备足够的刚度和抗冲击疲劳强度；202船舶柴油机重庆交通大学航海学院13ChongQing JiaoTong University一、连杆一、连杆（connecting rod）组组1.连杆的功用及工作条件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2024年6月18日*一、连杆（connecting rod）组1.连杆的功用及工船舶柴油机重庆交通大学航海学院14ChongQing JiaoTong University3.筒形活塞式柴油机的连杆筒形活塞式柴油机的连杆过渡平缓组成连杆小端（活塞销轴承）杆身连杆大端（曲柄销轴承）2024年6月18日*3.筒形活塞式柴油机的连杆过渡平缓组成连杆小端（活塞销轴承）船舶柴油机重庆交通大学航海学院15ChongQing JiaoTong University3.1 筒形活塞式柴油机的连杆杆身连杆杆身截面形状：杆身质量大和材料利用不合理，小批量生产的大中型机比a略好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 2024年6月18日*3.1 筒形活塞式柴油机的连杆杆身连杆杆身截面形状：杆身质量船舶柴油机重庆交通大学航海学院16ChongQing JiaoTong University3.2 筒形活塞式机连杆小端图a）圆柱形小端用于工字形杆身。图b）球形连杆小端用于圆形杆身。图c）偏心圆弧小端，用来增加顶部中央截面抗弯能力，承受四冲程柴油机往复惯性力的拉伸作用。图d）和e）采用锥形或阶梯形活塞销座时相适应的连杆小端结构形式，其增大小端下部主要承压面。图f），衬套内表面制有许多布油槽，以保证轴承内有充裕的润滑油。用于二冲程柴油机中。2024年6月18日*3.2 筒形活塞式机连杆小端图a）圆柱形小端用于工字形杆身。船舶柴油机重庆交通大学航海学院17ChongQing JiaoTong University3.3 筒形机的连杆大端是曲柄销的轴承根据拆装条件，制成上、下两半的剖分式结构，用螺栓连接而成。（如右图RTA-T-B十字头机连杆）船用式连杆大端车用式连杆大端连杆大端定位形式平切口斜切口2024年6月18日*3.3 筒形机的连杆大端是曲柄销的轴承船用式连杆大端车用船舶柴油机重庆交通大学航海学院18ChongQing JiaoTong University1）船用式连杆大端连杆大端与杆身分开，用连杆螺栓紧固于连杆杆身下端凸缘上。可通过改变杆身与大端之间的垫片厚度1调整连杆长度（大、小端中心距），调整压缩比，以保证各缸压缩比相同或改变压缩比。该结构因其尺寸与重量大，多用于中、大型柴油机中。在大端轴承采用厚壁轴瓦或将轴承合金直接浇铸在大端孔内的情况下，通过调整垫片的厚度2，可在一定范围内调整垂直方向的轴承间隙。2024年6月18日*1）船用式连杆大端连杆大端与杆身分开，用连杆螺栓紧固于连杆杆船舶柴油机重庆交通大学航海学院19ChongQing JiaoTong University2）车用式大端a）平切口连杆大端 连杆大端分为两半，剖分面与连杆中心线垂直，上半部分与连杆杆身为一体。该结构质量轻，加工方便，（曲柄销直径与气缸直径之比在0.72以下）。常用于中、小型柴油机中。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2024年6月18日*2）车用式大端a）平切口连杆大端 b）斜切口连杆大端 202船舶柴油机重庆交通大学航海学院20ChongQing JiaoTong University连杆大端定位形式舌榫式锯齿式2024年6月18日*连杆大端定位形式舌榫式锯齿式2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院21ChongQing JiaoTong University为什么采用斜切口？为什么采用斜切口？采用斜切口连杆大端即使将曲柄销直径增大到气缸直径的0.85倍，仍然可以保证活塞连杆组通过气缸进行装拆。2024年6月18日*为什么采用斜切口？采用斜切口连杆大端即使将曲柄销直径增大到气船舶柴油机重庆交通大学航海学院22ChongQing JiaoTong University选择选择随着强化程度的提高，随着强化程度的提高，曲柄销直径与气缸直曲柄销直径与气缸直径之比还必须增大，径之比还必须增大，所以所以新型筒状活塞式新型筒状活塞式柴油机广泛采用船用柴油机广泛采用船用式大端。式大端。2024年6月18日*选择随着强化程度的提高，曲柄销直径与气缸直径之比还必须增大，船舶柴油机重庆交通大学航海学院23ChongQing JiaoTong University连杆大端的轴瓦连杆大端的轴瓦厚壁轴瓦：厚壁轴瓦：低碳钢或青铜瓦背，t/D0.065,合金0.752mm刚性好，轴瓦本身保证孔精度，对座对座孔要求低孔要求低；单件刮配单件刮配，小批量生产,仅主轴承中应用。轴瓦磨损过大时，可抽去调隙垫片再刮配。为了防止轴瓦在座孔内移动，可用销钉定位。易疲劳易疲劳损坏2024年6月18日*连杆大端的轴瓦厚壁轴瓦：2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院24ChongQing JiaoTong University连杆大端轴瓦连杆大端轴瓦薄壁轴瓦：薄壁轴瓦：由浇铸或轧制轴承合金的钢带制成,t/D=0.20.65,合金层0.20.4mm。壁薄，疲劳强度提高疲劳强度提高，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,只能更换只能更换2024年6月18日*连杆大端轴瓦薄壁轴瓦：2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院25ChongQing JiaoTong University连杆大端轴瓦连杆大端轴瓦轴承合金性能比较(表面性能和机械性)轴承合金抗咬抗咬合性合性 顺应性顺应性 磨合性磨合性嵌藏性嵌藏性耐腐耐腐蚀性性损伤敏敏感性感性 机械性机械性白(巴氏)合金 高锡铝合金铜铅合金 三层金属轴瓦已在强化柴油机中广泛应用2024年6月18日*连杆大端轴瓦轴承合金性能比较(表面性能和机械性)轴承合金船舶柴油机重庆交通大学航海学院26ChongQing JiaoTong University连杆螺栓连杆螺栓 是连接连杆大端和连杆盖的承载较高的重要连接螺栓。工作条件工作条件预紧力、往复惯性力的拉伸（四冲程机）；附加应力：变形引起尺寸受限要求要求韧性好、强度高材料材料：优质合金钢材料，低速柴油机中才用优质碳钢材料。结构形式结构形式：（柔性结构，提高抗疲劳强度）船用式大端，杆身有两段定位凸肩；高速机仅一段或无凸肩。2024年6月18日*连杆螺栓 是连接连杆大端和连杆盖的承载较高的重要连接螺栓船舶柴油机重庆交通大学航海学院27ChongQing JiaoTong University连杆螺栓的安装连杆螺栓的安装用专用工具上紧，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）。预紧度过大会引起轴承变形、螺栓受力过大甚至损伤，过小则会发生轴承松动。第一次上紧连杆螺栓或更换轴承备件时，由于各承压部分会产生永久变形，使一部分预紧力丧失。在这种情况下，要在正式上紧之前把螺栓先紧一下，以便把各承压部分压实，然后再放松，最后按规定正式上紧。正确固紧是避免连杆螺栓疲劳断裂这类事故发生的最重要措施之一。2024年6月18日*连杆螺栓的安装用专用工具上紧，并在柴油机说明书中明确规定了紧船舶柴油机重庆交通大学航海学院28ChongQing JiaoTong University一、连杆一、连杆（connecting rod）组组1.连杆的功用及工作条件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2024年6月18日*一、连杆（connecting rod）组1.连杆的功用及工船舶柴油机重庆交通大学航海学院29ChongQing JiaoTong University4.十字头式柴油机连杆结构十字头式柴油机连杆结构1-小端轴承盖；2-小端轴承座；3-薄壁轴瓦；4、10-连杆螺栓；5-杆身；6-垫片；7-大端轴承座；8-大端轴承盖；9-锁紧装置；9-定位环带；12-固定螺栓；13-输油槽L-MC/MCEL-MC/MCE柴油机连杆柴油机连杆1-连杆小端轴承盖；2-连杆小端上瓦；3-滑块；4-导轨；5-耳轴；6-十字头销；7-调整垫片；8、14-连杆螺栓；9-连杆小端下瓦；10-连杆小端轴承座；11-杆身；12-连杆大端轴承座；13、15-连杆大端轴瓦；16-连杆大端轴承盖2024年6月18日*4.十字头式柴油机连杆结构1-小端轴承盖；2-小端轴承座；3船舶柴油机重庆交通大学航海学院30ChongQing JiaoTong University一、连杆一、连杆（connecting rod）组组1.连杆的功用及工作条件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2024年6月18日*一、连杆（connecting rod）组1.连杆的功用及工船舶柴油机重庆交通大学航海学院31ChongQing JiaoTong University5.V型柴油机连杆1）特点：）特点：每一曲轴柄销上安装两根连杆2）型式）型式并列式连杆-并列安装简单可互换 曲柄销和柴油机长度也增加，刚性小 主副连杆副连杆销的连接螺栓底部容易发生裂纹叉骑式连杆（使用少）结构较复杂，轴承润滑条件差，维护不便图图2-48 2-48 主副连杆式连杆主副连杆式连杆（MAN VV40/54）1、4、8-螺栓；2-定位销；3-大端轴承体；5-主连杆；6、10-套筒；7-副连杆；9-副连杆销；11-大端轴瓦；12-大端轴承盖图图2-49 2-49 叉骑式连杆叉骑式连杆2024年6月18日*5.V型柴油机连杆1）特点：图2-48 主副连杆式连杆船舶柴油机重庆交通大学航海学院32ChongQing JiaoTong University2-3 曲柄连杆机构一、连杆组二、十字头组二、十字头组三、曲轴组四、故障管理及维护2024年6月18日*2-3 曲柄连杆机构一、连杆组2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院33ChongQing JiaoTong University二、十字头组二、十字头组（参考）2024年6月18日*二、十字头组（参考）2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院34ChongQing JiaoTong University二、十字头组二、十字头组（参考）1.作用作用 连接（连接活塞和连杆）、传递作用力和导向。2.十字头组件的工作条件十字头组件的工作条件周期性的气体爆发压力；滑块承受侧推力的作用；零件尺寸受限制，受力严重，特别是十字头轴承；轴承内不易形成良好的油膜；十字头销和轴承座变形后，负荷不均工作条件恶化。3.组成组成 十字头本体、十字头滑块和十字头轴承4.构造构造 双滑块、单滑块和圆筒形滑块（双滑块）2024年6月18日*二、十字头组（参考）1.作用2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院35ChongQing JiaoTong University十字头组件结构十字头组件结构2024年6月18日*十字头组件结构2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院36ChongQing JiaoTong University十字头的结构2024年6月18日*十字头的结构2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院37ChongQing JiaoTong University十字头组件结构十字头组件结构十字头双滑块结构单滑块结构十字头滑块十字头滑块 材料：锻钢锻钢2024年6月18日*十字头组件结构十字头双滑块结构单滑块结构十字头滑块 2023船舶柴油机重庆交通大学航海学院38ChongQing JiaoTong University5.十字头轴承工作特点十字头轴承是故障率最高故障率最高的轴承1）轴承比压大（体积小）；2）难以形成足够的油膜（摆动、难以形成动压润滑）；3）单向受力（始终受压）；4）受力不均（十字头销变形）。6.提高十字头轴承可靠性的措施提高十字头轴承可靠性的措施1）降低比压2）使轴承负荷分配均匀3）保证良好的润滑和冷却4）采用薄壁轴瓦薄壁轴瓦5）提高十字头销颈表面光滑程度2024年6月18日*5.十字头轴承工作特点十字头轴承是故障率最高的轴承2023年船舶柴油机重庆交通大学航海学院39ChongQing JiaoTong University2-3 曲柄连杆机构曲柄连杆机构一、连杆组件二、十字头组件三、曲轴组件三、曲轴组件四、故障管理及维护2024年6月18日*2-3 曲柄连杆机构一、连杆组件2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院40ChongQing JiaoTong University三、曲轴组件三、曲轴组件曲轴曲轴 (crankshaft)主轴承(main bearing)推力轴承(thrust bearing)飞轮 (flywheel)2024年6月18日*三、曲轴组件曲轴 (crankshaft)2023年8月1船舶柴油机重庆交通大学航海学院41ChongQing JiaoTong University一）曲轴一）曲轴1.曲轴的功用及工作条件曲轴的功用及工作条件2.曲轴的要求及材料3.曲轴的结构4.曲柄的排列2024年6月18日*一）曲轴1.曲轴的功用及工作条件2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院42ChongQing JiaoTong University1.曲轴组件的作用及工作条件1.1 作用作用：将往运动转变为回转运动。汇总各缸作功并输出扭矩驱动附属设备 1.2 工作条件工作条件：气体力及惯性力所产生的拉、压、弯、扭的复合载荷；应力集中严重：形状复杂，弯头多，钻有油孔，使应力集中严重。曲柄臂与曲柄销过渡圆角处最危险曲柄臂与曲柄销过渡圆角处最危险。附加应力大：横向振动、扭转振动引起。轴颈的摩擦磨损：曲轴轴颈表面在高比压下高速运动，而且载荷是冲击性的，不容易建立稳定的油膜。易引起轴颈和轴承的严重磨损。2024年6月18日*1.曲轴组件的作用及工作条件1.1 作用：2023年8月1船舶柴油机重庆交通大学航海学院43ChongQing JiaoTong University一）曲轴一）曲轴1.曲轴的功用及工作条件2.曲轴的要求及材料曲轴的要求及材料3.曲轴的结构4.曲柄的排列2024年6月18日*一）曲轴1.曲轴的功用及工作条件2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院44ChongQing JiaoTong University2.曲轴的要求及材料曲轴的要求及材料2.1 要求要求：足够的抗弯、抗扭的疲劳强度和刚度（轴颈大、长度短）；足够的承压面积和较高的耐磨性，可多次车削修复；（加工复杂，造价最贵）。合理的曲柄排列和发火顺序。2.2 材料及处理：材料及处理：优质碳钢和碳素钢锻造而成。（35、40、45、ZG35）球墨铸铁，用于强度不太高的中，高速机中广泛采用。优点：a.铸造，不用大型锻造设备，造价低；b.对应力集中不敏感，疲劳强度接近中碳钢；c.耐磨性好，对扭转振动阻尼作用远胜于 钢。缺点：韧性较低。为提高耐磨性，球墨铸铁进行正火和高频淬火；钢需进行调质处理，高频淬火和氮化。轴颈表面要精磨，抛光，以防出现裂缝。2024年6月18日*2.曲轴的要求及材料2.1 要求：2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院45ChongQing JiaoTong University一）曲轴一）曲轴1.曲轴的功用及工作条件2.曲轴的要求及材料3.曲轴的结构曲轴的结构4.曲柄的排列2024年6月18日*一）曲轴1.曲轴的功用及工作条件2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院46ChongQing JiaoTong University3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状曲轴的结构特点2024年6月18日*3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状船舶柴油机重庆交通大学航海学院47ChongQing JiaoTong University3.1曲轴的构造曲轴的构造自由端单位曲柄飞轮端主轴颈曲柄销曲柄臂曲轴平衡重2024年6月18日*3.1曲轴的构造自由端单位曲柄飞轮端主轴颈曲柄销曲柄臂曲轴平船舶柴油机重庆交通大学航海学院48ChongQing JiaoTong University3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲轴类型曲柄臂的形状曲轴的结构特点2024年6月18日*3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状船舶柴油机重庆交通大学航海学院49ChongQing JiaoTong University3.2 曲轴的类型整体式：整体式：用于中、高速机，主轴颈、曲柄销和曲柄臂一体。如图(a)套合式曲轴套合式曲轴a.全套式：曲柄销、曲臂、主轴颈都分别制造，然后套合为一体，如图(b)。b.半套合式：曲柄销与曲臂为一体，如图(c)。套合方法：红套或液压套红套或液压套。用于大型低速柴油机，消除了大件锻造困难。分段式曲轴也同理。圆盘式曲轴圆盘式曲轴主轴颈和曲臂合成一个圆盘。圆盘外面多半是同时装有短滚柱式主轴承，轴向尺寸紧凑，曲柄销长度可加大，刚度较大，承载能力强，但成本高，噪声大，重量大。（a）（b）（c）（d）2024年6月18日*3.2 曲轴的类型整体式：用于中、高速机，主轴颈、曲柄销和曲船舶柴油机重庆交通大学航海学院50ChongQing JiaoTong University全套合式曲轴全套合式曲轴2024年6月18日*全套合式曲轴2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院51ChongQing JiaoTong University3.曲轴的结构油孔和油道的布置油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状曲轴的结构特点2024年6月18日*3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状船舶柴油机重庆交通大学航海学院52ChongQing JiaoTong University3.3 油孔和油道的布置油孔和油道的布置1）实心曲轴油道2024年6月18日*3.3 油孔和油道的布置1）实心曲轴油道2023年8月10日船舶柴油机重庆交通大学航海学院53ChongQing JiaoTong University3.3 油孔和油道的布置油孔和油道的布置2）空心曲轴油道2024年6月18日*3.3 油孔和油道的布置2）空心曲轴油道2023年8月10日船舶柴油机重庆交通大学航海学院54ChongQing JiaoTong University3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状曲轴的结构特点曲轴的结构特点2024年6月18日*3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状船舶柴油机重庆交通大学航海学院55ChongQing JiaoTong University3.4 曲轴的结构特点曲轴的结构特点1）空心结构改善应力；减轻重量2）轴颈与曲柄臂相连接的过渡圆角：车入式较好3）平衡重与曲柄臂的连接（铸造、螺栓、凸肩）4）油通布置直线孔：对提高曲轴的疲劳强度有利斜线孔：加工方便，削弱疲劳强度，混入润滑油中的杂质引起偏磨利用内空腔：有离心净化作用油孔要求有较大的圆弧和倒角，并仔细抛光。2024年6月18日*3.4 曲轴的结构特点1）空心结构改善应力；减轻重量202船舶柴油机重庆交通大学航海学院56ChongQing JiaoTong University3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状曲柄臂的形状曲轴的结构特点2024年6月18日*3.曲轴的结构油孔和油道的布置曲轴构造曲轴类型曲柄臂的形状船舶柴油机重庆交通大学航海学院57ChongQing JiaoTong University3.5 曲柄臂的形状曲柄臂的形状a.矩形，易于加工，但应力集中较大，重量也较大，多用于锻造曲轴。b.椭圆形，模锻和铸造曲轴，最合理，加工困难。c.圆形，便于加工，但重量较大2024年6月18日*3.5 曲柄臂的形状a.矩形，易于加工，但应力集中较大，重量船舶柴油机重庆交通大学航海学院58ChongQing JiaoTong University一）曲轴一）曲轴1.曲轴的功用及工作条件2.曲轴的要求及材料3.曲轴的结构4.曲柄的排列曲柄的排列2024年6月18日*一）曲轴1.曲轴的功用及工作条件2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院59ChongQing JiaoTong University4.曲柄的排列曲柄的排列1）气缸排号的两种方法：）气缸排号的两种方法：从自由端起算：我国采用。从飞轮端起算：部分国家采用（便于检查）。2）曲柄排列原则：）曲柄排列原则：各缸依次发火的间隔相等；四冲程：A=720/i 二冲程：A=360/i 避免相邻气缸连续发火 发火顺序发火顺序：依次发火缸的顺序。例：某六缸四冲程柴油机发火顺序：1-5-3-6-2-4 便于柴油机平衡 便于脉冲增压排气管分支 2024年6月18日*4.曲柄的排列1）气缸排号的两种方法：2023年8月10日船舶柴油机重庆交通大学航海学院60ChongQing JiaoTong University4.曲柄的排列曲柄的排列3）曲柄排列图从飞轮端向自由端看，各单位曲柄在端面上的投影。曲柄排列图的意义：判断各缸的状态2024年6月18日*4.曲柄的排列3）曲柄排列图2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院61ChongQing JiaoTong University4.曲柄的排列曲柄的排列例：例：某四冲程柴油机，正车转向为右旋，发火顺序为1-5-3-6-2-4，已知1缸处于发火上止点，问其它各缸所处的状态。解：由已知：A=720/6=120。1TDC 发火上止点 5 压缩冲程 3 进气冲程 6 TDC进排气上止点 2 排气冲程 4 膨胀冲程2024年6月18日*4.曲柄的排列例：某四冲程柴油机，正车转向为右旋，发火顺序船舶柴油机重庆交通大学航海学院62ChongQing JiaoTong University4.曲柄的排列曲柄的排列V型柴油机的曲柄排列略2024年6月18日*4.曲柄的排列V型柴油机的曲柄排列略2023年8月10船舶柴油机重庆交通大学航海学院63ChongQing JiaoTong University三、曲轴组件三、曲轴组件曲轴 (crankshaft)主轴承(main bearing)推力轴承(thrust bearing)飞轮 (flywheel)2024年6月18日*三、曲轴组件曲轴 (crankshaft)2023年8月1船舶柴油机重庆交通大学航海学院64ChongQing JiaoTong University小贴士小贴士柴油机中的主要滑动轴承(journal bearing)主轴承连杆大、小端轴承十字头轴承凸轮轴轴承判断哪个轴承工作条件最差？判断各个轴承主要承受负荷的方向？2024年6月18日*小贴士柴油机中的主要滑动轴承(journal bearing船舶柴油机重庆交通大学航海学院65ChongQing JiaoTong University二）主轴承二）主轴承 (main bearing)图图2-70 2-70 正置式主轴承正置式主轴承1-主轴承座；2-主轴承盖；3-上轴瓦；4-下轴瓦；5-减磨合金；6-垫片；7-螺栓；8-滑油管轴承座轴承盖轴瓦轴承螺栓油孔开在上方其中轴瓦和螺栓结构与连杆中类似2024年6月18日*二）主轴承 (main bearing)图2-70 正置船舶柴油机重庆交通大学航海学院66ChongQing JiaoTong University二）主轴承二）主轴承 (main bearing)1.主轴承的功用及工作条件主轴承的功用及工作条件2.对主轴承的要求3.主轴承的工作条4.轴承盖的紧固方式2024年6月18日*二）主轴承 (main bearing)1.主轴承的功用船舶柴油机重庆交通大学航海学院67ChongQing JiaoTong University1.主轴承的功用及工作条件1.1 功用功用1）支承曲轴，保证曲轴的工作轴线；2）曲轴轴向定位作用（中、高速机止推轴承）1.2 工作条件工作条件1）承受气体力和运动件的惯性力，负荷较重；2）与主轴颈产生摩擦、磨损并发热；3）因滑油氧化变质使轴承腐蚀；4）主轴承刚性不足，将引起曲轴变形，造成损坏。2024年6月18日*1.主轴承的功用及工作条件1.1 功用2023年8月10日船舶柴油机重庆交通大学航海学院68ChongQing JiaoTong University二）主轴承二）主轴承 (main bearing)1.主轴承的功用及工作条件2.对主轴承的要求对主轴承的要求3.主轴承的结构特点4.轴承盖的紧固方式2024年6月18日*二）主轴承 (main bearing)1.主轴承的功用船舶柴油机重庆交通大学航海学院69ChongQing JiaoTong University2.对主轴承的要求1）正确的位置；2）足够的刚度，较高的承载能力和疲劳强度；3）有较好的抗腐蚀能力，抗咬合性和耐磨性；4）能散走摩擦热量。是主要运动部件的支撑部件，位置丧失对运动件不利。2024年6月18日*2.对主轴承的要求1）正确的位置；是主要运动部件的支撑部件船舶柴油机重庆交通大学航海学院70ChongQing JiaoTong University二）主轴承二）主轴承 (main bearing)1.主轴承的功用及工作条件2.对主轴承的要求3.主轴承的结构特点主轴承的结构特点4.轴承盖的紧固方式2024年6月18日*二）主轴承 (main bearing)1.主轴承的功用船舶柴油机重庆交通大学航海学院71ChongQing JiaoTong University3.主轴承的结构特点普通主轴承 图图2-70 2-70 正置式主轴承正置式主轴承1-主轴承座；2-主轴承盖；3-上轴瓦；4-下轴瓦；5-减磨合金；6-垫片；7-螺栓；8-滑油管图图2-71 2-71 止推主轴承止推主轴承a):1-轴承盖；2-上轴瓦；3-下轴瓦；4-轴承座（机座）b):1-上止推片；2-平轴瓦；3-下止推片；4-定位销径向支承，保证轴线 止推主轴承径向支承,保证轴线;轴向定位,防止窜动注意油槽开设的位置,与连杆大端相反2024年6月18日*3.主轴承的结构特点普通主轴承 图2-70 正置式主轴承船舶柴油机重庆交通大学航海学院72ChongQing JiaoTong University3.主轴承的结构特点正置式图图2-70 2-70 正置式主轴承正置式主轴承1-主轴承座；2-主轴承盖；3-上轴瓦；4-下轴瓦；5-减磨合金；6-垫片；7-螺栓；8-滑油管倒挂式图图2-72 2-72 倒挂式主轴承倒挂式主轴承1-倒挂螺栓；2-横向螺栓；3-机架；4-轴承盖；5-气缸盖；6-机座；7-油底壳1.可省去机座，用油底壳代替2.轴承盖和螺栓应有高的疲劳强度3.拆装曲轴方便，广泛应用中高速机 2024年6月18日*3.主轴承的结构特点正置式图2-70 正置式主轴承倒挂式船舶柴油机重庆交通大学航海学院73ChongQing JiaoTong University二）主轴承二）主轴承 (main bearing)1.主轴承的功用及工作条件2.对主轴承的要求3.主轴承的结构特点4.轴承盖的紧固方式轴承盖的紧固方式2024年6月18日*二）主轴承 (main bearing)1.主轴承的功用船舶柴油机重庆交通大学航海学院74ChongQing JiaoTong University4.主轴承盖紧固的方式主轴承盖紧固的方式 图图2-73 2-73 撑杆式主轴螺栓撑杆式主轴螺栓1-液压油缸；2-放气阀；3-螺塞；4-液压活塞；5-螺栓；6-螺母；7-轴承盖；8-撑杆螺栓；9-垫片；10-下轴瓦；11-机座；12-上轴瓦；13-输出油槽；14-滑油管；15-机架图图2-72 2-72 倒挂式主轴承倒挂式主轴承1-倒挂螺栓；2-横向螺栓；3-机架；4-轴承盖；5-气缸盖；6-机座；7-油底壳主轴承盖及机架横向尺寸较大刚性较差提高连接螺栓紧固撑杆式主轴承螺栓机架两侧贯穿螺栓之间距离减小使机架横向刚度得已提高刚度得以2024年6月18日*4.主轴承盖紧固的方式 图2-73 撑杆式主轴螺栓图2-船舶柴油机重庆交通大学航海学院75ChongQing JiaoTong UniversityRTA-U与与Sulzer RTA-T主轴承的比较主轴承的比较2024年6月18日*RTA-U与Sulzer RTA-T主轴承的比较2023年8船舶柴油机重庆交通大学航海学院76ChongQing JiaoTong University三、曲轴组件三、曲轴组件曲轴 (crankshaft)主轴承(main bearing)推力轴承(thrust bearing)飞轮 (flywheel)2024年6月18日*三、曲轴组件曲轴 (crankshaft)2023年8月1船舶柴油机重庆交通大学航海学院77ChongQing JiaoTong University三）推力轴承(thrust bearing)推力轴承简图 1-推力环；2、5-调节圈；3、4-推力块；6、7-压板（止动器）2024年6月18日*三）推力轴承(thrust bearing)推力轴承简图 船舶柴油机重庆交通大学航海学院78ChongQing JiaoTong University三）推力轴承(thrust bearing)1-调节圈；2-推力块；3-推力环2024年6月18日*三）推力轴承(thrust bearing)1-调节圈；2船舶柴油机重庆交通大学航海学院79ChongQing JiaoTong University三、曲轴组件三、曲轴组件曲轴 (crankshaft)主轴承(main bearing)推力轴承(thrust bearing)飞轮 (flywheel)2024年6月18日*三、曲轴组件曲轴 (crankshaft)2023年8月1船舶柴油机重庆交通大学航海学院80ChongQing JiaoTong University四）飞轮 (flywheel)1.功用利用其较大的转动惯量稳定回转速度，使其趋于均匀；协助起动，保证空车运转的稳定性。2.材料铸铁、铸钢或锻钢，质量集中在轮缘处3.附件装有飞轮齿圈，涡轮，盘车杠杆孔、定时标记2024年6月18日*四）飞轮 (flywheel)1.功用2023年8月10日船舶柴油机重庆交通大学航海学院81ChongQing JiaoTong University2-3 曲柄连杆机构曲柄连杆机构一、连杆组件二、十字头组件三、曲轴组件四、故障管理及维护四、故障管理及维护2024年6月18日*2-3 曲柄连杆机构一、连杆组件2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院82ChongQing JiaoTong University四、曲柄连杆机构故障管理及维护四、曲柄连杆机构故障管理及维护1.连杆2.曲轴3.轴承4.十字头滑块和导板2024年6月18日*四、曲柄连杆机构故障管理及维护1.连杆2.曲轴3.轴承4.十船舶柴油机重庆交通大学航海学院83ChongQing JiaoTong University1.连杆的故障管理及维护1）连杆小端轴承故障：因结构限制，轴承负荷大且润滑条件差（摆动），易过度磨损。措施：加强润滑，注意检查，防止偏磨。2）杆身筒形机连杆杆身有时会产生疲劳裂纹和弯曲，注意检查。尤其应注意杆身与大、小端轴承过渡圆角处等应力集中处。3）连杆螺栓 若断裂损坏机废人亡断裂原因：疲劳损坏+螺帽没有锁紧管理注意事项：按说明书规定的预紧力紧固安装后确认锁紧检修时注意检查连杆螺栓长度，探伤。2024年6月18日*1.连杆的故障管理及维护1）连杆小端轴承2023年8月10船舶柴油机重庆交通大学航海学院84ChongQing JiaoTong University四、曲柄连杆机构故障管理及维护四、曲柄连杆机构故障管理及维护1.连杆2.曲轴3.轴承4.十字头滑块和导板2024年6月18日*四、曲柄连杆机构故障管理及维护1.连杆2.曲轴3.轴承4.十船舶柴油机重庆交通大学航海学院85ChongQing JiaoTong University2.曲轴的故障管理及维护曲轴的故障管理及维护1）曲轴的表面损伤擦伤、划痕杂质斑点腐蚀磨损正常磨损：纵向大于横向；长度方向均匀一致。异常磨损：对中不良；磨料；熔着磨损。影响异常磨损的因素：对中质量、间隙、滑油质量（粘度、压力和杂质数量等）。2024年6月18日*2.曲轴的故障管理及维护1）曲轴的表面损伤2023年8月10船舶柴油机重庆交通大学航海学院86ChongQing JiaoTong University2.曲轴的故障管理及维护曲轴的故障管理及维护2）曲轴的变形）曲轴的变形各主轴颈中心线不在同一直线上。弹性变形（挠曲）弯曲方向不随曲轴的回转而改变。(原因：船体变形、机座变形；轴承磨损不均)塑性变形弯曲方向随曲轴的回转而改变。（1）曲轴的挠曲变形）曲轴的挠曲变形用臂距差臂距差检测（2）曲轴塑性变形）曲轴塑性变形 用测量曲轴轴颈跳动量曲轴轴颈跳动量检测2024年6月18日*2.曲轴的故障管理及维护2）曲轴的变形各主轴颈中心线不在船舶柴油机重庆交通大学航海学院87ChongQing JiaoTong University2.曲轴的故障管理及维护曲轴的故障管理及维护3）曲轴的裂纹 弯曲疲劳裂纹：向曲柄臂中发展，断面是与轴线垂直的，裂纹线为波浪线。原因：曲轴轴线不直，在回转中产生交变的弯曲应力 扭曲疲劳裂纹：向轴颈中发展，断面是倾斜的，与轴线成45，裂纹线近似为螺旋线。曲轴的弯曲疲劳损坏多于扭转疲劳破坏。曲轴的弯曲疲劳损坏多于扭转疲劳破坏。2024年6月18日*2.曲轴的故障管理及维护3）曲轴的裂纹2023年8月10日*船舶柴油机重庆交通大学航海学院88ChongQing JiaoTong University2.曲轴的故障管理及维护曲轴的故障管理及维护4）红套滑移：）红套滑移：组合式曲轴的曲柄臂与轴颈红套套合处相对位置发生变化原因：曲轴受到过大的冲击性扭矩引起（爆发压力过高、发生拉缸及轴承烧熔、螺旋桨桨叶撞击异物等）2024年6月18日*2.曲轴的故障管理及维护4）红套滑移：组合式曲轴的曲柄臂与轴船舶柴油机重庆交通大学航海学院89ChongQing JiaoTong University四、曲柄连杆机构故障管理及维护四、曲柄连杆机构故障管理及维护1.连杆2.曲轴3.轴承4.十字头滑块和导板2024年6月18日*四、曲柄连杆机构故障管理及维护1.连杆2.曲轴3.轴承4.十船舶柴油机重庆交通大学航海学院90ChongQing JiaoTong University3.轴承的故障管理及维护轴承的故障管理及维护3.1 常见缺陷及原因1）拉毛与划伤（滑油中混入了硬质异粒）2）磨料或熔着磨损（细小的杂质+频繁起动）3）偏磨（轴颈或轴承孔的圆柱度、同轴度不高或发生变形）4）咬粘（轴承间隙+滑油T，P和流量+超负荷+.）5）龟裂或疲劳剥落（轴承合金疲劳强度低，太厚，过载，温度高，轴承表面负荷分布不匀）6）轴瓦表面出现针状大面积麻点或滴状、条状剥落（产生腐蚀和气蚀）2024年6月18日*3.轴承的故障管理及维护3.1 常见缺陷及原因2023年8船舶柴油机重庆交通大学航海学院91ChongQing JiaoTong University3.轴承的故障管理及维护轴承的故障管理及维护3.2 维护的要点滑油滤清效果、温度、压力和流量，装配时的清洁质量；避免长时间过载或频繁起动；要提高轴颈和轴承孔几何精度，保证轴承间隙；采用疲劳强度高的合金材料、薄壁轴瓦；保证滑油粘度，采用防泡性较好的滑油；防止燃烧产物混入滑油，经常检查滑油质量。2024年6月18日*3.轴承的故障管理及维护3.2 维护的要点2023年8月1船舶柴油机重庆交通大学航海学院92ChongQing JiaoTong University曲柄连杆机构的管理要点曲柄连杆机构的管理要点（1）轴承换新后，经过2h磨合运行方可投入正常运转（规定的除外）。（2）三合金轴承表面不能用力擦拭，以免损坏很薄的镀层。（3）要定期进行曲轴箱检查，检查内容主要包括：导板与滑块间隙、各种轴承间隙等；各种螺栓的固紧情况（可用小锤敲击螺母发出的声音判断）；油流情况，滑油泵开动，根据油流的快慢判断轴承状态；滑油变质情况、各部件外观有无异常和裂纹等多项内容。（4）注意触摸曲轴箱的温度和倾听运转声音（5）认真监视滑油压力和温度，定期化验滑油。2024年6月18日*曲柄连杆机构的管理要点（1）轴承换新后，经过2h磨合运行方船舶柴油机重庆交通大学航海学院93ChongQing JiaoTong University练习题练习题2024年6月18日*练习题2023年8月10日*