輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置培訓課件

輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置本課次主要內容主要運動機件（曲柄連桿機構）簡介活塞組概述筒狀活塞組的結構特點7/25/20232輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置曲柄連桿機構（主要運動件）主要固定件燃油系統(tǒng)主要運動件配氣機構及換氣系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動及控制系統(tǒng)柴油機基本組成7/25/20233輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置主要運動件主要運動件連桿組成曲軸十字頭組件活塞中小型柴油機大型低速柴油機作用：將往復運動變?yōu)榍S的回轉運動，使燃氣推動活塞的動力通過曲軸以回轉的方式向外輸出。7/25/20234輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置曲柄連桿機構簡圖7/25/20235輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置曲柄連桿簡圖7/25/20236輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞組概述活塞的分類活塞組的基本構成活塞組的功用活塞的工作條件常用活塞材料7/25/20237輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞的分類筒狀活塞

按散熱方式分類：非冷卻式/冷卻式按結構分類：整體式/組合式按材料分類：十字頭式活塞 冷卻式和組合式按散熱方式分類：水冷/油冷

7/25/20238輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞組的基本構成7/25/20239輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞組件的功用安裝的活塞環(huán)，與缸套、氣缸蓋共同組成密閉的氣缸工作空間；活塞承受缸內氣體向力，經(jīng)連桿傳遞給曲軸；在筒狀活塞式柴油機中，承受側推力，起往復運動的導向作用；二沖程柴油機中，開啟、關閉氣口，控制換氣。7/25/202310輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞組的工作條件受氣體力、往復慣性力以及側推力的周期性作用；高溫燃氣體周期加熱，使活塞材料的強度降低，同時觸火面產生熱變形和很大的熱應力；和氣缸之間不可能建立液體動力潤滑。筒狀活塞式柴油機的側推力使活塞不斷撞擊氣缸套，引起活塞變形和氣缸套振動。在中、高速柴油機中往復慣性力，使得振動加劇。7/25/202311輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞組件的要求活塞組件的要求活塞強度高剛度大，盡可能減輕重量氣密可靠冷卻效果好摩擦損失小耐磨損，較少的潤滑油消耗量良好的潤滑、較小的磨損7/25/202312輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞本體材料

合金鑄鐵（鑄鋼）：較高的機械強度、較小的熱膨脹系數(shù)以及良好的耐磨和耐腐蝕性能，價格低廉，工藝性好，但密度大，吸熱性和導熱性差鋁合金：密度小，但熱強度較差，熱膨脹系數(shù)較大球墨鑄鐵和耐熱合金：在強載柴油機中，常用這種材料制成薄壁式的活塞結構，以增加其承受熱負荷的綜合能力。耐熱合金鋼一般用作組合式活塞的頭部材料。7/25/202313輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞的常用材料分類構成名稱常用材料大型低速柴油機活塞組合式活塞頭耐熱合金鋼活塞裙耐磨（合金）鑄鐵中型強載柴油機組合式活塞頭鑄鋼活塞裙球墨鑄鐵強化度小及小型柴油機一體活塞本體鋁合金7/25/202314輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置筒狀活塞活塞的熱負荷活塞的冷卻方式組合式活塞的“薄壁強背”結構（熱負荷/機械負荷）活塞裙部型面和活塞變形（熱變形）活塞銷活塞環(huán)7/25/202315輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置筒狀活塞組的結構組成活塞、活塞銷、活塞環(huán)、襯套和活塞銷蓋活塞的熱負荷7/25/202316輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞的熱負荷活塞的熱負荷概念和熱負荷故障活塞熱負荷的表達溫度和溫度場熱變形熱應力活塞熱負荷和機械負荷7/25/202317輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞的冷卻按其散熱方式分：冷卻式和非冷卻式熱量通過活塞環(huán)向氣缸套及其外側的冷卻水帶走頭部結構要便于散熱熱量主要由冷卻介質帶走。(軸向散熱)活塞組件1-活塞本體；2-氣環(huán)；3-油環(huán)；4-活塞銷7/25/202318輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置筒狀活塞冷卻自由噴射冷卻循環(huán)冷卻振蕩冷卻7/25/202319輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置組合式活塞頭部：球墨鑄鐵或耐熱合金鋼材料裙部：鋁合金或球墨鑄鐵材料7/25/202320輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞的改善措施改善措施：圓弧過渡：非冷卻整體鋁活塞隔熱槽：整體鋁活塞耐磨鑲座：第一環(huán)槽

7/25/202321輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置耐磨鑲座

7/25/202322輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞運行過程的變形活塞受熱膨脹（圖2-6活塞頂部變大）活塞裙部的橢圓變形7/25/202323輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置7/25/202324輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞運行過程的變形變形的原因1）氣體力作用；2）側推力作用；3）裙部金屬堆積（活塞銷座）7/25/202325輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置筒形活塞裙部形狀

變形情況：設計方法(1)短軸在活塞銷中心線上(2)銷座周圍的裙部表面內凹7/25/202326輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置2.2.2活塞組活塞組的工作條件活塞本體的常用材料筒狀活塞組十字頭式柴油機活塞組結構活塞銷活塞環(huán)7/25/202327輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞銷1.功用連接活塞與連桿，將活塞承受的力傳給連桿。2.工作條件(1)承受燃燒壓力產生的交變沖擊力。(2)與活塞銷座及連桿的配合面承壓面積不能大，相對運動速度低，不易形成油膜，潤滑條件差，很容易磨損。3.要求足夠的疲勞強度、剛度、表面硬度和抗沖擊韌性4.材料：低碳優(yōu)質鋼或合金鋼+外表面滲碳、淬火處理(表面足夠硬度，內部較高韌性)7/25/202328輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置2.2.2活塞組活塞組的工作條件活塞本體的常用材料筒狀活塞組十字頭式柴油機活塞組結構活塞銷活塞環(huán)7/25/202329輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)活塞環(huán)的分類：氣環(huán)（密封環(huán)）和油環(huán)活塞環(huán)的作用：密封,散熱,調節(jié)滑油,支承活塞環(huán)的工作條件：1)高溫高壓燃氣體力、往復慣性力、摩擦力、橫向振動、氣口掛碰等使得運動復雜；2)缸套失圓、錐度使得交變的張合運動；3)潤滑條件差，產生摩擦和摩損4)振動掛碰張合產生裂紋和折斷,粘著后竄氣而失效氣環(huán)的數(shù)量：高2-3，中3-4，低5-6，油環(huán)一般是1-2道。目前的趨向是減少環(huán)數(shù)，強化第一道環(huán)。（？）7/25/202330輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)7/25/202331輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)活塞環(huán)的材料：硬度比氣缸套硬一些(常用顯微鏡組織細密的珠光體基體)材料使用機型普通灰鑄鐵強裁度不高的中、小功率柴油機合金鑄鐵強載度提高后的大、中功率柴油機球墨鑄鐵可鍛鑄鐵高速高強載柴油機的活塞環(huán)可采用7/25/202332輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)材料性能參數(shù)7/25/202333輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)鍍層比較7/25/202334輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)活塞環(huán)截面：要求：密封+有利于磨合+控制調節(jié)作用。形狀：7/25/202336輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)不同截面特點（1）1、矩形環(huán)優(yōu)點：結構簡單，加工方便缺點：（1）與氣缸壁的單位面積壓力小，密封和刮油效果都較差；（2）運行時往往因活塞的熱膨脹和活塞頭的搖擺等原因，使環(huán)與缸壁失去正常的接觸，引起滑油耗量的增加。7/25/202337輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)不同截面特點（2）2、錐面環(huán)優(yōu)點：上行布油下行刮油縮短初磨合時間缺點：外圓面上也受到氣體壓力作用，降低了密封作用，錐面角越大超為嚴重。一般不能作第一道環(huán)，不能裝反7/25/202338輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)不同截面特點（3）3、梯形環(huán)優(yōu)點：環(huán)的相對運動側面間隙不斷變化，把環(huán)槽中的積碳壓碎并擠壓出去側隙中的氣體產生徑向分力加強了密封作用單側楔形環(huán)，有扭曲環(huán)的特點。缺點：環(huán)的制造比較麻煩，其斷面強度較低。（耐高溫性好，常用于熱負荷較高柴油機的第一道氣環(huán)）7/25/202339輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)不同截面特點（4）(4)扭曲環(huán)優(yōu)點：扭曲兼有錐面環(huán)優(yōu)點，良好的氣密和刮油作用。缺點：不能裝反，增大了環(huán)與環(huán)槽側面的磨損內切槽環(huán)切槽朝上，外切槽環(huán)切槽朝下

7/25/202340輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)不同截面特點（5）(5)桶面環(huán)優(yōu)點：接觸面積小密封性好，磨損減少。缺點：加工困難，其刮油作用并不強烈。常用作強化柴油機的第一道環(huán)。(6)開槽環(huán)優(yōu)點：有利于潤滑和建立油膜，提高了表面接觸比壓7/25/202341輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)不同截面特點（6）(6)開槽環(huán)(槽面環(huán))優(yōu)點：有利于潤滑和建立油膜，提高了表面接觸比壓缺點：容易引起漏氣適用于潤滑條件差、強載度高的柴油機。作第一道活塞環(huán)時，槽數(shù)不能太多。7/25/202342輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)活塞環(huán)搭口：安裝時搭口要求：不在同一直線上，斜口錯開a直切口b搭切口c斜切口7/25/202343輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置活塞環(huán)的開口形狀密封性：搭切口〉斜切口〉直切口加工性：直切口〉斜切口〉搭切口開口間隙：大了漏氣，小了卡死折斷。端面間隙：過小易卡死而失去密封性，過大則泵油現(xiàn)象嚴重。

a直切口b搭切口c斜切口7/25/202344輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置

活塞環(huán)的

泵油作用7/25/202345輪機工程船舶柴油機主動力推進裝置油環(huán)油環(huán)（活塞下部1~2道環(huán)）油環(huán)結構結構特點：接觸比壓大