大型低速柴油机（B&W）整体结构介绍.ppt

大大型型低低速速柴柴油油机机（ B&W ）整整体体结构构介介绍绍第二章 主 要 部 件第一节 燃烧室部件第二节 曲柄连杆机构第三节 机架、机座和贯穿螺栓第四节 典型柴油机介绍1: 气缸盖2：排气阀3：气缸体和气缸套4：填料函5：十字头6：连杆7：曲轴、主轴承和推力轴承8：机架和机座12345678一、燃烧室部件的工作条件和承受的负荷1、燃烧室部件的工作条件：气缸盖气缸盖 （燃烧室的上盖）（燃烧室的上盖）安装的部件：安装的部件：喷油器、进、排气阀、喷油器、进、排气阀、起动阀、示功筏、安全阀等起动阀、示功筏、安全阀等工作条件：工作条件：因承受很大的分布不均匀因承受很大的分布不均匀的的机械应力和热应力，所以它的工作条机械应力和热应力，所以它的工作条件件恶劣要求：要求：具有足够的强度和刚度，各部具有足够的强度和刚度，各部位位受热均匀，上部的阀件拆装、维护方受热均匀，上部的阀件拆装、维护方便便气缸：是燃烧室部件的主体， 筒状活塞式柴油机的气缸起承导 作用，承受活塞的侧推力二冲 程柴油机，气缸下部还设有气口 工作条件：上部有安装预紧力，内 壁受高温、高压、腐蚀及活塞 的摩擦、敲击、侧推力作用 要求：具有足够的强度和刚度，良 好的耐磨性和抗腐蚀性，适当的 冷却、润滑和可靠的密封。

活塞：活塞：运动机构，将气体力经连杆传给曲轴运动机构，将气体力经连杆传给曲轴筒形：活塞承受侧推力，起滑块作用筒形：活塞承受侧推力，起滑块作用 二冲程：活塞还启闭气口，控制换气二冲程：活塞还启闭气口，控制换气工作条件：工作条件：在高温，高负荷、高速在高温，高负荷、高速 、润滑不良及冷却困难润滑不良及冷却困难要求：要求：强度高、刚度大、强度高、刚度大、 密封可靠密封可靠,散热性好、散热性好、 冷却效果好、摩擦冷却效果好、摩擦 损失小、耐磨损损失小、耐磨损2燃烧室部件承受的负荷1) 机械负荷机械负荷指柴油机部件承受最高燃烧压力、惯性力、振动冲击等的强烈程度1)安装预紧力引起的负荷 气缸盖的安装应力：上表面安装应力为拉应力，下表面为压应力其数值大小与螺栓预紧力成正比，与气缸盖的高度成反比气缸套安装应力：气缸套的安装应力主要存在于其上部的凸肩部位应力的数值大小均与螺栓预紧力成正比，与其凸肩的高度成反比螺栓的预紧力p=(.)新型柴油机的气缸盖固紧螺栓均采用液压拉伸器按规定液压力固紧(2)气体力引起的机械应力气缸盖:水冷面为拉应力，触火面为压应力，其数值均大于安装应力气缸套切向应力与径向应力活塞活塞顶在最高燃烧压力作用下和气缸盖一样产生很大的弯矩和弯曲应力.弯曲应力与活塞顶板半径的平方成正比，与顶板厚度的平方成反比燃烧室部件中由气体压力而产生的机械应力都和最高爆发压力成正比，与部件壁厚成反比2）热负荷热负荷热负荷是指柴油机的燃烧室部件承受温度、热热负荷是指柴油机的燃烧室部件承受温度、热流量及热应力的强烈程度。

流量及热应力的强烈程度热负荷的表示方法热负荷的表示方法热流密度热流密度q：单位时间内单位面积的热流量：单位时间内单位面积的热流量 q=Q/F温度场温度场：受热部件中温度分布图，准确表示受：受热部件中温度分布图，准确表示受热部件的热负荷热部件的热负荷排气温度：简单、实用排气温度：简单、实用热应力热应力: 由温差作用形成的由温差作用形成的应力称热应力应力称热应力热疲劳热疲劳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热疲劳与柴油机的累计转数并无多大关系，主要取决于机器的起动运行停车的循环次数，故亦称低频应力热疲劳产生的裂纹多数在触火面上形成和发展，以致造成损坏，因为这里受到较大的残余拉应力和较大的热应力与机械应力合成的压应力的交变作用AB温度热应力压 拉蠕变量压 拉(a)残余应力压 拉(b)(c)(d)(e)热热疲疲劳劳的的产产生生和和发发展展过过程程燃烧室部件的结构特点为了降低活塞顶板的机械应力，应增加活塞顶的厚度活塞顶板厚度的增加又会导致热应力的增加薄壁强背结构：薄壁就是燃烧室部件的受热壁要薄，以减少热应力；强背就是在薄壁的背面设置强有力的支承，以降低机械应力 钻孔冷却冷却水孔实际上将它们分为冷热两部分，热区很薄薄壁，减少了热应力；冷区很厚强背，减少了机械应力。

二、燃烧室部件的构造1活塞1）活塞的构造2）活塞销3）活塞的冷却机构4）活塞环和承磨环5）活塞杆填料函2气缸1）气缸的构造2）气缸套的磨损和穴蚀3气缸盖本校实习船上师生正在吊缸一、活塞的组成活塞是柴油机中的关键部件，可分为十字头式活塞和筒形活塞两大类它既是燃烧室部件的组成部分，又与连杆、曲轴等部件组成运动机构1.十字头式活塞活塞头活塞裙活塞环活塞杆活塞冷却机构活塞的构造活塞的构造二、活塞的作用及工作条件1.活塞的主要作用:在保证密封的情况下完成压缩和膨胀过程，并将气体力经连杵传递给曲轴在筒形活塞式柴油机中，活塞承受侧推力，起着滑块的作用在二冲程柴油机中活塞还启闭气口，控制换气2.工作条件：活塞受到燃气高温、高压、烧蚀和腐蚀作用它的热负荷和机械负荷很高，而活塞材料在高温下机械性能又有所降低，所以发生裂纹和变形活塞与气缸之间产生摩擦和撞击,磨损严重在中、高速柴油机中，活塞具有较大的往复惯性力，使得柴油机的振动加剧三、结构分析（以MAN-B&W S50MC-C机为例）1.活塞头：用耐热合金钢制造，固定在活塞杆 上（十字头式） 活塞裙：用耐磨铸铁制造 二者用螺栓连接2.活塞头顶部成下凹形利于扫气和受热后自由膨胀，也利于燃油(fuel)和空气混合。

3.活塞环槽：4道，镀铬，第1，2道较高第一道环为压力释放环，重叠搭口；其余为斜搭口4.活塞头顶部环槽：用于吊缸时安装起吊工具5.活塞裙：圆筒状，且较短（因不受侧推力，重量轻）6.活塞杆：锻钢制造，表面硬化处理工作工作中不受拉力只受压力中不受拉力只受压力，有足够的抗压度，压杆稳定性好，活塞杆与十字头间装配调节垫片（调节压缩比）7.活塞冷却：采用滑油冷却减少热损失活塞杆是两层空心结构，滑油从十字头来，经杆内部空间进入活塞头的冷却腔后从杆外环形空间流入十字头再流出本校实习船上组装活塞的过程筒形活塞式柴油机活塞的构造活塞裙受气体力的作用和较大的侧推力的作用，所以要造得十分坚韧活塞销处金属较多，当受热时会使活塞销轴线方向的膨胀较大；活塞裙在侧推力作用下也会使活塞销轴线方向伸长，这样，在工作时活塞裙变成椭圆形，使活塞和气缸发生卡阻为了避免这种现象，Wartsila 32型柴油机的活塞裙在设计阶段就除去了这部分金属 Wansila 32型柴油机活塞的裙部设有四个润滑油孔，这确保了活塞环和活塞裙的可靠润滑并使摩擦损失降低到最小在活塞上仅装有两道压缩环和一道刮油环，第一道环设有特殊的耐磨层这使得摩擦损失达到最小。

图2-3 筒型活塞(Wrtsil 32)1-活塞裙;2-卡簧;3-活塞销;4-刮油环槽;5-压缩环槽;6-活塞头;A-冷却腔;B-避让坑;C-注油孔 123456AB2）活塞销(piston pin)-只在筒形活塞中有一、工作条件：受气体力和惯性力，受摩擦和磨损，润滑条件差要求有足够的耐疲劳强度、抗冲击韧性、耐磨性和重量轻二、选材：多用优质碳钢或低碳合金钢制造，表面渗碳淬火，表面硬度高，内部韧性好三、结构形式：浮动式、固定式、半浮动式1.浮动式：活塞销在连杆小端和销座内部都可以自由转动销磨损小且均匀，应用最广）2.固定式：活塞销固定在销座内部3.半固定式：活塞销固定在连杆小端小型铝合金整体式活塞小型铝合金整体式活塞3）活塞的冷却机构套管式冷却机构：密封性好，存在液击，动管装在活塞上，不动管装在水箱中；动管滑套在不动管外面；不动管上装导套和喷管式抽吸器；导套起导向和密封作用；抽吸器可把动管和不动管间隙间的漏水和空气吸入管道中，减少水击；疏水管作用是引出前面的漏水，若出水量增加表明导套磨损严重；检漏管在机外，是将不动管与水箱连接处密封圈的漏水流出；气缸体底板的上密封装置作用是把增压空气及污物封住，下密封装置作用是把动箱在水中溅起的水及上面污物封住。

1234569784）活塞环和承磨环活塞环分：压缩环（气环）和刮油环筒型活塞中：气环+刮油环（因是飞溅润滑）十字头式活塞中：气环+承磨环（若活塞裙长的话）一、活塞环的工作条件1.受燃气压力、活塞环往复运动惯性力、与缸套间的摩擦力、活塞横向震动、气口挂壁等作用2.有轴向运动和轴向振动、径向运动和径向振动、回转振动、扭曲振动等张合的交变振动3.可能产生裂纹或折断；滑油粘在槽里使环失去密封，造成燃烧室窜气、活塞环损坏4.要求具有良好的密封性，耐磨（抗熔着磨损）、有适当的弹性、足够的强度和热稳定性5.材料要弹性好摩擦系数小耐磨耐高温,要有良好的初期磨合性储油性和耐酸腐蚀.一般采用合金铸铁可锻铸铁球墨铸铁.6.环塞环表面镀铬目的:提高耐磨性; 环塞环松孔镀铬目的:提高表面贮油性加快磨合; 内表面刻纹目的:提高弹性; 外表面开设沟槽目的:蓄油; 外表面镀铜目的:以利磨合; 外表面喷镀钼以防止粘着磨损.气环（压缩环）1.作用：防止气体漏泄、传递热量2.密封作用：依靠本身弹性及其上面和内圆柱面的气体压力使环紧贴在缸内壁及槽下壁上为提高密封效果,也为了减小摩擦损失,通常高速机2-4道环，低速机4-6道环。

第一道环最重要）气环的密封作用气压经每道环时所形成的节流作用气环的断面形状矩形 锥面 倒角 梯形 桶面 (内切正扭曲环)气气环环的的搭搭口口形形式式直搭口斜搭口重叠搭口材料要求制造工艺材料要求：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； 环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3）油环油环：（筒形机飞溅润滑时需设）1.气环泵油作用：刮油+挤油（下行环在槽上，上行环在槽下）2.油环特点：环与缸壁接触面小（压力大）；环与槽天地间隙小（以减小泵油作用）；双刃环开有泄油孔；油环槽内均有泄油孔3.环结构：单刃环、双刃环4.安装：当刮刃为锥状时，要将刮刃的尖端放在下方气环的泵油原理气环的泵油原理（5）承磨环作用 是专为十字头式活塞与气缸的磨合而设置的专为十字头式活塞与气缸的磨合而设置的改善磨合青铜条分成34段敲进环槽中磨平的承磨环不必更换，一般缸套、活塞换新时应更换承磨环活塞杆填料函作用：为了防止扫气空气和汽缸中漏下来的污物漏入曲轴箱，以免加热和污染曲轴箱滑油、腐蚀曲轴和连杆等部件，也为了防止曲轴箱中的滑油被带到扫气室中。

如下图： 隔开气缸与曲轴箱由7道环组成：上3道起密封作用，下4道起刮油作用每一道刮油环及密封环都由三段铜环组成，外面用弹簧箍紧装配时3段铜环要对准序号，每两段之间的间隙应符合规定值图2-12 MAN B&W S-MC-C机填料环的结构及弹簧 气 缸二二冲冲程程十十字字头头汽汽缸缸 气缸套上部四四冲冲程程大大功功率率中中速速机机缸缸套套四四冲冲程程 型型机机缸缸套套V通常气缸体多采用灰铸铁制造，气缸套采用灰铸铁、耐磨合金铸铁或球墨铸铁气缸上部有凸肩，以安装在气缸体上，此处受预紧力、气体力及热应力作用，工作条件最恶劣气缸下部没有固定，受热膨胀后可自由向下延伸二冲程机气缸内壁上部有注油孔及八字形的注油槽，下部有扫气口和排气口（横流或回流扫气)气缸套的磨损和穴蚀1 气缸套的磨损：2 气缸套的穴蚀：熔着磨损熔着磨损磨料磨损磨料磨损腐蚀磨损腐蚀磨损空泡空泡腐蚀腐蚀电化学腐电化学腐蚀蚀缸套吊装缸套吊装本校师生正在进行缸本校师生正在进行缸径的测量径的测量(在实习船上在实习船上)1 气缸盖的类型 整体式气缸盖整体式气缸盖分组式气缸盖分组式气缸盖单单体体式式气气缸缸盖盖 2 大型低速柴油机缸盖结构几种大型缸盖大型低速柴油机气缸盖3 、 中速柴油机气缸盖进气道气阀导管排气道进水孔启动阀孔示功阀孔进气阀排气阀实物图剖面图三、燃烧室部件的管理1、燃烧室部。