柴油机主要机件

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1、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

2、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

3、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。但又必须尺寸小，质量轻以及便于操作管理与维修。运

4、动部件有活塞组件，连杆组件和曲轴组件等。工作中，运动部件转换运动形式，并将气体对活塞所作的往复功变为转矩输出。它们承受脉动的气体力、运动惯性力以及相对运动表面的摩擦磨损。要求它们有足够的抗疲劳强度和一定耐磨性。管理中应力争减轻机械负荷的冲击性和保证摩擦表面的良好润滑。二、主要机件的工作条件柴油机工作中各种负荷均会对机件产生危害。通常把力和热对机件的作用分别称为机械负荷和热负荷。主要机件的负荷，不仅决定着它们的结构特点，还决定对它们在维护管理方面的要求。（一）主要机件的机械负荷主要机件的机械负荷来源于工作循环中的气体作用力、机件的运动惯性力和机件联接件产生的预紧力。1．气体作用力工

5、作循环中，活塞顶面（或缸盖底）所受的气体总压力Fg等于气体压力pg与活塞面积F的乘积。Pg的最大值称为最高爆发压力Pmax。气体压力Pg和气体总压力Fg在工作循环中呈周期变化，其变化的频率正比于转速、最大幅值是出现最高爆发压力Pmax时。气体力在曲柄连杆机构中的传递和作用见图14-1叙述和图示。循环变化的气体力对机件产生脉动应力，这些力在传递过程会引起柴油机的振动呈现为高频应力，并会使其材料疲劳。柴油机机件疲劳破坏程度正比于转速n、最高（爆发）压力值Pmax和燃烧压力升高率。通常将最高（爆发）压力Pmax作为柴油机机械负荷的主要标志。2．运动惯性力活塞组件及连杆小端在变速往复运动

6、时会产生往复惯性力。连杆大端及曲柄销和曲柄绕曲轴中心回转时会产生离心惯性力。这两种运动惯性力随运动质量和转速的平方增大而增大。它们亦呈周期变化，同样会引起机件疲劳，不平衡的运动惯性力和力矩还会引起柴油机振动。3．联接紧固预紧力联接紧固件对被联接件施加的预紧力使机件材料产生的应力称为安装应力。其一般呈为静应力。各种机械负荷使机件产生变形甚至破坏，故对柴油机性能和寿命有决定性影响，管理维护中应加以限制。（二）主要机件的热负荷柴油机工作循环中，气缸内高温燃气通过辐射、对流等形式反复对机件加热，使机件温度升高。高温使机件材料机械性能下降，同时使机件各处温度不均而产生热应力。此外高温还会改

7、变机件间的配合性质，使机件相对运动表面的润滑条件恶化。由于高温对机件产生的综合影响称为机件的热负荷。虽然对柴油机的热负荷评定目前还没有统一的精确标准。但从维护管理出发，通常采用以下几种评定方法。1．与最高允许温度比较将受热机件的工作温度，与其材料和润滑油允许的最高温度进行比较。机件的实际工作温度越接近允许的最高温度，则机件的热负荷越高。船用柴油机活塞组件各部位允许的最高温度如表2-l所示。活塞组件各部位允许的最高温度表2-1活塞型式铝合金活塞铸铁活塞钢顶活塞部位活塞顶部<300℃