1、2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,1,船舶柴油机Marine diesel engine,主讲：余永华Email:,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,2,2.2 燃烧室部件,2.2.1 燃烧室部件承受的负荷及结构特点2.2.2 活塞组2.2.3 气缸2.2.4 气缸盖2.2.5 管理与维护,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,3,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),气缸盖的管理与维护（Failures and Reasons）气缸套的管理与维护活塞的管理与维护,2018
2、/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,4,气缸盖的常见缺陷（1）,贴合面漏气(leak)现象：气泡-漏气、漏水和漏油-停止工作 原因：1.缸盖螺栓预紧力不足或严重不均2.密封垫片装反、老化或损坏3.贴合面有杂质在局部梗垫，或贴合面本身有损伤伤痕4.缸盖底面或机体支承面变形，平面度误差严重。,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,5,气缸盖的常见缺陷（2）,气缸盖翘曲(Warp)现象：塑性变形密封失效原因：1缸盖螺栓预紧力过大或严重不均；2柴油机长期超负荷或最高爆发压力过大；3气缸盖制造加工残余应力严重。,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构
3、和主要部件,6,气缸盖的常见缺陷（3）,气缸盖裂纹(Crack) 最易发生在各阀座孔与喷油器座孔之间1缸盖材质不合要求，抗热疲劳强度低。2制造缺陷。没有消除残余应力，局部结构应力集中严重等。3因结构不当或水垢严重，冷却效果差。4柴油机使用、操作不当。如突然加大喷油量，突然向冷却系统补充大量冷水或者频繁起动，停车。,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,7,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),气缸盖的管理与维护（Failures and Reasons）气缸套的管理与维护活塞的管理与维护,2018/6/21,chapter 2
4、柴油机结构和主要部件,8,疲劳原因分析（Causes）,热疲劳(Heat fatigue) “鼻梁区”热疲劳裂纹（触火面），发生蠕变，引起局部塑性变形，取决于“冷热”循环次数的低循环疲劳机械疲劳(Mechanical fatigue)底板内侧表面裂纹（水冷面），阀孔尖角处应力集中严重,与发动机的累计转数有关，称高循环疲劳腐蚀疲劳(Corrosive fatigue)气缸盖在密封凸缘处冷却水侧容易发生腐蚀疲劳裂纹,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,9,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),气缸盖的管理与维护（Failures
5、and Reasons）气缸套的管理与维护活塞的管理与维护,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,10,气缸盖裂纹的检测方法,(1)开车前冲车时，观察示功阀有无水汽、水珠喷出。(2)运转中，观察冷却水压力，出口温度是否升高，冷却水柜水位是否正常，滑油中是否有水，油位是否升高。 (3)烟囱是否冒白烟(4)吊缸时，活塞顶部有积水或锈痕，表明气缸盖有裂穿现象。可以采用渗透探伤和水压试验等方法检验,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,11,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),气缸盖的管理与维护（Failure
6、s and Reasons）气缸套的管理与维护活塞的管理与维护,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,12,维护管理中应注意的事项,（1）在柴油机投入运行前，彻底清洗冷却水腔，保证水路畅通。（2）运转中适时清除水垢和铁锈，保证传热条件良好。（3）控制冷却水的品质，按说明书的规定控制好冷却水的温度、温差和流量。（4）避免长时间超负荷运转，防止过热。（5）当采用外源驱动冷却水泵时，柴油机停车后，不应过早停止冷却水循环，以避免产生冷却水“过后沸腾”现象；起动柴油机时，应避免暖机不足而过猛增加负荷。,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,13,2.2.5
7、 管理与维护(management and maintenance),气缸盖的管理与维护（Failures and Reasons）气缸套的管理与维护活塞的管理与维护,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,14,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),气缸套的常见缺陷磨损（熔着、磨料和腐蚀）裂纹（易发生在安装凸肩与外圆转角处，或在燃烧室内壁或气口间筋肋间）穴蚀（外表面蜂窝状小孔，由电化学腐蚀和空泡引起）泄漏（密封圈失效）,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,15,三种磨损的比较,熔着磨损：（严重时会引起拉
8、缸）金属直接接触磨擦局部高温熔融粘着、脱落扩大熔着磨损活塞在上止点第一道活塞环附近最严重材质加工外形尺寸油孔布置气缸油量和品质缸套温度对中磨料磨损：硬质颗粒进入磨擦面之间形成磨料提高燃油净化质量，确保燃油良好燃烧平行直线状的拉伤痕迹腐蚀磨损（冷腐蚀或低温硫酸腐蚀）油中含硫+氧化+低温易在缸套中下部生成，刮到上部腐蚀疏松的细小孔穴,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,16,穴蚀,外表面蜂窝状小孔电化学腐蚀（开式 ）：冷却水作电解质腐蚀阳极区空泡腐蚀（闭式 ）：侧推力形成高真空和高压措施： 安装防腐锌板冷却水中加缓冲剂和防锈油增加壁厚提高支承刚度减少缸套的轴向支承距离减小
9、活塞与缸套的装配间隙冷却水有合理的温度与压力,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,17,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),气缸盖的管理与维护气缸套的管理与维护活塞的管理与维护（Failures and Reasons）,常见缺陷,原因分析,检测方法,维护管理,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,18,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),活塞组常见缺陷活塞裂纹 (低频热应力+高频热应力)活塞顶的烧损 (直流扫气和油冷活塞较多)活塞环的异常磨损、粘着和折断活
10、塞销产生磨损和裂纹,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,19,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),气缸盖的管理与维护气缸套的管理与维护活塞的管理与维护（Failures and Reasons）,常见缺陷,原因分析,检测方法,维护管理,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,20,活塞裂纹分析,1-触火面周向断续裂纹；2-触火面起吊螺钉孔裂纹；3-触火面放射状树枝形裂纹；4-触火面材料缺陷裂纹；5-触火面阀坑处裂纹；6-冷却侧材料缺陷裂纹；7-活塞环槽圆角处裂纹；8-冷却侧周边圆角处裂纹；9-冷却液入口
11、端部裂纹；10-冷却侧支承肋圆角处裂纹,活塞裂纹分析,上下表面温度差，产生热应力，上压下拉，停车后顶部残余拉应力，裂纹通常在拉应力的作用下产生;上壁产生高温蠕变，产生的低频应力(主要作用)，每循环的温度波动产生的高频应力；高频热应力对导致裂纹的作用不大触火面裂纹主要是由低频热应力引起的冷却水侧裂纹主要是由气体力和热应力共同作用引起的,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,21,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,22,活塞顶的烧损,喷油器喷出的油束直接到达活塞顶面，活塞的冷却腔太脏使冷却不良、导热不好、局部过热等，会使烧损速度加快；在直流扫气及
12、油冷柴油机活塞上出现较多,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,23,活塞环的异常磨损、粘着和折断,活塞环的异常磨损,外表面光滑无毛刺，较清洁，无硬化层，呈鼓形,有较均匀的划痕，无光泽，表面无硬化层,硬质颗粒划伤,正常磨损,缺油,平直，棱边锐利，有不规则的斑点，有硬化层,正在变好的旧过度磨损。,弧形出现，沿棱边出现了平滑且较软的带状区，但中心尚有磨痕和硬化层。加强润滑，就会正常,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,24,活塞环的异常磨损、粘着和折断,活塞环的粘着活塞环区沉积物压进环槽间隙中，固化后阻止活塞环运动活塞或气缸过热、滑油过多、滑油不净
13、、燃烧不良等原因造成的。将导致气缸漏气、活塞环失去弹性、活塞环断裂，严重时形成拉缸。,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,25,活塞环的异常磨损、粘着和折断,活塞环的折断的原因 (密封困难+进入增压器)活塞环压入 环槽内积炭 搭口间隙过小 气缸套失圆，锥度，环端挂碰气口环槽过度磨损，扭转和弯曲活塞头部热膨胀变形使环槽缩小且向下倾斜环和气缸套上的磨台撞击,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,26,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),气缸盖的管理与维护气缸套的管理与维护活塞的管理与维护（Failures
14、 and Reasons）,常见缺陷,原因分析,检测方法,维护管理,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,27,2.2.5 管理与维护(management and maintenance),活塞组件的管理要点 防止燃气对活塞造成的热负荷和机械负荷过大，应限制柴油机的负荷，尤其避免长期超负荷运转。限制燃气对活塞组件的高温破坏作用应是第一位的。降低活塞组的摩擦磨损，防止发生异常磨损和粘着磨损，保证柴油机安全工作 （注油量过大，刮油环失效）,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,28,2.2.5 管理与维护(management and mainte
15、nance),燃烧室部件的管理要点 磨合(方法、滑油品质与数量)严格控制柴油机的运行参数在所规定的范围内(油温、水温、水压、排气温度) 良好的润滑，特别是要确保活塞组和气缸之间的良好润滑（气缸注油、运转时的声音）检修时仔细观察活塞组的状况并测量有关的尺寸数据 (观察孔/扫气口检查，吊缸 ),2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,29,思考题,气缸盖的损环形式有几种?气缸盖最易发生裂纹的地方在哪里?,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,30,思考题,如何区分三种不同磨损?请根据三种不同的磨损，谈谈相应的措施,2018/6/21,chapter 2 柴油机结构和主要部件,31,思考题,柴油机气缸套因热应力产生的疲劳裂纹首先出现在：缸套内壁上端缸套内壁下端扫气口附近缸套的冷却水表面,
