2-3柴油机结构及主要部件解析

船舶柴油机重庆交通大学航海学院1ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24第二章柴油机结构及主要部件船舶柴油机重庆交通大学航海学院2ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24柴油机基本组成船舶柴油机重庆交通大学航海学院3ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24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)主要部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油机结构Chapter2柴油机的结构和主要部件船舶柴油机重庆交通大学航海学院4ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24Chapter2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船舶柴油机重庆交通大学航海学院5ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24§2-3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。船舶柴油机重庆交通大学航海学院6ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24§2-3曲柄连杆机构一、连杆组二、十字头组三、曲轴组四、故障管理及维护船舶柴油机重庆交通大学航海学院7ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24一、连杆（connectingrod）1船舶柴油机重庆交通大学航海学院8ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24一、连杆（connectingrod）小端接十字头，大端接曲柄销。船舶柴油机重庆交通大学航海学院9ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24一、连杆（connectingrod）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型柴油机连杆船舶柴油机重庆交通大学航海学院10ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:241.连杆的功用及工作条件1）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①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，四冲程连杆在排气冲程上死点附近受拉，其它时刻受压；②在摆动平面，惯性力引起的交变弯曲应力。③大小端与活塞销（或十字头销）及曲柄销摩擦磨损。船舶柴油机重庆交通大学航海学院11ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24一、连杆（connectingrod）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型柴油机连杆船舶柴油机重庆交通大学航海学院12ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:242.连杆的要求与材料①具备足够的刚度和抗冲击疲劳强度；②质量尽可能轻，惯性小；③连杆轴承应耐磨可靠；④连杆螺栓应有较高疲劳强度和联接可靠。⑤都用优质钢材模锻后加工制造，材料有35、45、35CrMn、40Cr等，并采用正火或调质等热处理。船舶柴油机重庆交通大学航海学院13ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24一、连杆（connectingrod）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型柴油机连杆船舶柴油机重庆交通大学航海学院14ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:243.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）船舶柴油机重庆交通大学航海学院15ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:243.1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船舶柴油机重庆交通大学航海学院16ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:243.2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。船舶柴油机重庆交通大学航海学院17ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:243.3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船舶柴油机重庆交通大学航海学院18ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:241）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。船舶柴油机重庆交通大学航海学院19ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:242）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船舶柴油机重庆交通大学航海学院20ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24连杆大端定位形式舌榫式锯齿式船舶柴油机重庆交通大学航海学院21ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24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。船舶柴油机重庆交通大学航海学院22ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24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，所以新型筒状活塞式柴油机广泛采用船用式大端。船舶柴油机重庆交通大学航海学院23ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24连杆大端的轴瓦•厚壁轴瓦：•低碳钢或青铜瓦背，t/D0.065,合金0.75～2mm•刚性好，轴瓦本身保证孔精度，对座孔要求低；•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。•易疲劳损坏船舶柴油机重庆交通大学航海学院24ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24连杆大端轴瓦•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,只能更换船舶柴油机重庆交通大学航海学院25ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24连杆大端轴瓦轴承合金性能比较(表面性能和机械性)轴承合金抗咬合性顺应性磨合性嵌藏性耐腐蚀性损伤敏感性机械性白(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船舶柴油机重庆交通大学航海学院26ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24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•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•韧性好、强度高材料：•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：（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。船舶柴油机重庆交通大学航海学院27ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24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。船舶柴油机重庆交通大学航海学院28ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24一、连杆（connectingrod）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型柴油机连杆船舶柴油机重庆交通大学航海学院29ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:244.十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/MCE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-连杆大端轴承盖船舶柴油机重庆交通大学航海学院30ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:24一、连杆（connectingrod）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型柴油机连杆船舶柴油机重庆交通大学航海学院31ChongQingJiaoTongUniversity2020年3月25日00:245.V型柴油机连杆1）特点：•每一曲轴柄销上安装两根连杆2）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