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第二章__柴油机的结构和主要零部件.pdf

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第二 __ 柴油机 结构 主要 零部件
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模块二 柴油机的结构和主要零部件 教学目标 1、具有拆装工具选用及使用的能力; 2、具有对动力装置拆装的技术与安全操作的能力; 3、具有正确拆吊和装配四、二冲程柴油机主要零部 件的能力; 4、具有正确测量气缸套内径磨损、活塞销磨损、活 塞环天地间隙、搭口间隙、曲柄臂距差的能力; 5、具有正确测量、调整轴承间隙的能力; 6、具有柴油机主要零部件结构的知识和对工作条件 分析、管理的能力;模块二 柴油机的结构和主要零部件 重点:柴油机各主要部件的作用、工作条件、 工作原理及结构特点,各部件的常见故障及原 因,管理注意事项。 难点:燃烧室部件承受的机械负荷、热负荷及 分析,缸套、活塞、连杆、十字头、曲轴、活 塞杆填料涵及活塞冷却机构的结构,曲柄排列 与发火顺序。主要内容 单元一 燃烧室部件 单元二 曲柄连杆机构 单元三 柴油机的主要固定部件缸盖 燃烧室部件 缸套 活塞组件 主要零部件 连杆 曲柄连杆机构 曲轴主轴承 主要固定件:机架、机座、贯穿螺栓一、气缸盖(图) 1.作用: (1)组成燃烧室 (2)安装喷油器、进、排气阀、启动阀、示功阀、安全阀等 附件。 (3)构成冷却水通道和进、排气通道 2.工作条件 (1)承受螺栓的预紧力作用。 (2)承受气体力作用:触火面压应力,冷却面拉应力。 (3)承受热负荷的作用:触火面压热应力,冷却面拉热应力。 (4)承受腐蚀疲劳作用:缸盖承受冷却水的腐蚀和机械循环 应力作用,产生腐蚀疲劳。 3.要求: (1)足够的强度和刚度。 (2)底部各种阀孔之间的金属堆积处和高温部位, 要冷却良好,使各部位的温度均匀。 (3)各种阀件的拆装、维护方便。 (4)冷却水腔的水垢易于清除。 4.类型: (1)按材料分:①铸铁 ②铸钢 ③锻钢 增压度较 高的低速机多采用锻钢制成。 (2)按气缸盖与气缸之间的数量关系可分为:1单体式气缸盖 2整体式气缸盖①单体式:每个气缸设一个气缸盖,用在中、大型高 增压柴油机。特点是气缸盖和气缸套接合面处的密封 性好,拆装方便,但气缸的中心距加大,柴油机长度 增加。 ②整体式:整个柴油机所有气缸的气缸盖铸成一体, 多用于小型柴油机。特点是气缸的中心距小,结构紧 凑,但易变形,密封性差,结构复杂,加工不便。 ③分组式:2~3个气缸的气缸盖合铸成一体,用在缸 径较大的中小型高速机上。 5.构造 1)大型低速柴油机气缸盖的构造 图 MAN-B&W S-MC-C 型 柴 油 机 气 缸 盖 1-排气阀孔;2-冷却钻孔;3-垂直孔;4-喷油器孔;5-起动阀孔;6-安全阀 于示功阀孔;7-气缸盖螺栓孔;8-冷却水腔;9-冷却水套(1)冷却水孔离燃烧室却很近,构成“薄壁强背”, 可降低热负荷和机械负荷。 (2)气缸盖底面为倒锥形,利于换气和燃烧。 (3)两只喷油器对称布置,有利于油雾形状和燃烧 室形状的配合,确保油、气良好混合。 (4)缸盖底最下部的内圆柱形壁面,使缸盖和缸套 的接合面下移,以便接合处不受火焰的直接冲击,对 接合面起到保护作用。 (5)冷却水由接合面的外部进入气缸盖,消除了冷 却水通过接合面漏入气缸内部的可能。 (6)缸盖螺栓在圆周上均匀分布,保证缸盖、缸套 受力均布。2)中速柴油机气缸盖的构造 (1)进、排气道左右布置,减少高温排气对低温进气的加 热作用。 (2)进气阀孔比排气阀孔大,以提高充气量。 (3)缸盖底板上设有水平中隔板,可把底板减薄,提高冷 却效果,减少热应力。 (4)中隔板通过气道、喷油器道与底板相连,使底板得到 强有力的支承,提高底板的机械应力。 (5)中隔板把冷却水腔分成上、下两个部分,可提高冷却 水流速。 (6)缸盖前后壁开有较大尺寸的孔,用于清洁冷却水腔中 的水垢。6.常见故障 气缸盖最常见的故障是在缸盖底面上产生裂纹、冷却水侧的腐 蚀及阀座的磨损。 1)裂纹部位 四冲程机常在进、排气阀孔和喷油器孔及座面上产生裂纹。 二冲程机常在孔与孔之间和孔的圆角处,即有应力集中的地方。 2)裂纹原因 缸盖产生裂纹的根本原因是热应力和机械应力周期作用引起的 热疲劳 ①操作不当:起动、加速太快或超负荷运行;冷却、润滑液不 足或中断;突加冷却水等。 ②维护保养不当:每按规定上紧螺栓或各螺栓受力不均。3)裂纹判断 (1)管理中判断: ①开车前冲车时,观察示功阀有无水汽、水珠喷出。 如有,表明气缸盖可能产生了裂纹。 ②运转中,观察冷却水压力是否波动,冷却水出口温 度是否升高,膨胀水箱水位是否正常;滑油中是否有 水,油位是否升高。 ③吊缸时,活塞顶部有积水或锈痕,表明气缸盖有裂 穿现象。 (2)目侧法: (3)粉剂显痕法:煤油、白粉、15min (4)水压试验法:0.7MPa (5)磁力探伤:三、气缸套(图) 1.作用: (1)组成燃烧室 (2)四冲程机是活塞运动的导承,承受侧 推力 (3)二冲程机与活塞运动配合控制换气过 程 (4)与缸体构成冷却水空间2.工作条件 (1)承受周期性变化的气体力作用:径向:触火面压应力最大,冷却面为零。切向:触火面拉应力最大,冷却面拉应力最小。 (2)承受热负荷的作用:触火面压热应力,冷却面 拉热应力。 (3)承受摩擦作用 (4)内表面承受燃气的化学腐蚀,外表面承受冷却 水的腐蚀作用。 (5)筒状活塞承受冷却水的穴蚀作用。3.要求: 强度 刚度 耐热性能 耐磨性能 工作中良好的润滑与冷却 一定的粗糙度,圆度和圆柱度精度 可靠的气封和水封4.材料:采用耐热、耐磨的合金铸铁,内表面 镀铬以提高耐磨性,外表面涂防锈漆或装锌 5. 类型: a)湿式气缸套;b)干式气缸套;c)带冷却水套式气缸套干式特点:(适用于大批量生产的小型柴油机) ? 优点:缸套可以很薄,节省材料 ? 缺点:缸套外表面与缸体内孔加工精度度高 湿式特点: (应用最广泛) ? 优点: ①散热性好②缸套厚度大,刚性好③制造和 更换方便缺点:易产生穴蚀和腐蚀。冷却水套式特 点: ? 避免缸体受冷却水的腐蚀 ? 冷却水腔布置合理,中下部温度较高减少腐蚀磨损 ? 降低气缸体高度,简化结构减轻重量,对超长行程 尤其有利图 Su1zer RTA 型 柴 油 机 气 缸 1,3,6-O型密封圈 ;2-气缸套;4-导水 环;5-闷头或传感器 ;7-气缸体;8-布油 槽;9-冷却水导套; D,D1-放泄孔;L- 进水孔;KB,KB1- 检漏孔;KW-冷却水 腔;LR-空腔;TB- 冷却水孔;S-扫气口 ;ZS-注油孔;A-填 料函座孔;B-扫气通 道;C-人孔 6.构造: 以二冲程 十字头式 Sulzer RTA型柴 油机为例:(1)缸套凸肩做得又高又厚,采用钻孔冷却,可降 低缸套上部的机械应力和热应力。 (2)缸套上部固定,下部呈自由状态,受热后可向 下膨胀。 (3)设有O型密封圈3、3a,防水漏入LR空间,可从 KB 1 孔检查 (4)O型密封圈6可防水漏入扫气箱,并防扫气箱空 气进入冷却水腔。可从KB孔检查 (5)上部注油点设有布油槽,均匀分布。 (6)缸套下部扫气口均匀分布。7.常见故障 气缸套的损坏形式有内表面磨损、裂纹、拉缸、 外表面的腐蚀和穴蚀 1)裂纹 ①部位:一般发生在应力集中的部位。如气口、 布油槽及凸肩等处。 ②原因: ③检查方法:2)磨损 (1)气缸套磨损的形式 ①熔着磨损:一般发生在活塞位于上止点时第一道活 塞环所对应的缸套位置。 ②腐蚀磨损:A、低温腐蚀 防止低温腐蚀的措施B、高温腐蚀 ③磨料磨损: (2)过度磨损正常磨损:铸铁缸套的磨损量<0.1mm/kh 镀铬缸 套的磨损量<0.01--0.03mm/kh 原因:(3)缸套磨损的最大位置 大多数柴油机缸套磨损的最大位置是在活塞位于上止 点时第一道活塞环所对应的缸套位置: 原因:①活塞在上部运动速度较低,不易形成液体动 力润滑和油膜; ②缸套上部温度高,气缸油易氧化变质、蒸发烧结; ③缸套上部压力高,作用在环背上的气体力大,摩擦 力大; ④缸套上部为燃烧室,燃烧产物所生成的磨料形成颗 粒及燃烧产物形成腐蚀磨损。(4)缸套的测量 用量缸表或内径百分表。测量部位: ①活塞位于上止点时第一道活塞环所对应的缸套位置; ②活塞位于行程中点时第一道活塞环所对应的缸套位 置; ③活塞位于行程中点时最后一道刮油环所对应的缸套 位置; ④活塞位于下止点时最后一道刮油环所对应的缸套位 置; 大型二冲程低速机,有气口且行程较长,可在气口上、 下方增加两个测量点。3)拉缸 4)穴蚀:在缸套外表面产生的蜂窝状的小孔群损伤。 一般发生在筒状活塞柴油机 (1)原因:穴蚀主要是由于振动引起的。 (2)防止穴蚀的措施: 首先,降低缸套振动; 其次,提高缸套抗穴蚀能力; 最后,在管理中控制冷却水温度不能过高,保证足 够的水压,防止冷却水中含有大量空气,保持冷却 水腔清洁,控制柴油机的负荷与转速等。四、活塞组件1.活塞的功用: (1)组成燃烧室; (2)将气体力传给曲柄连杆机构实现能量转换。 (3)筒状活塞承受侧推力,起往复运动的导向作用; (4)十字头式活塞控制扫、排气口的启闭。 2.活塞的工作条件: (1)承受周期性变化的气体力作用; (2)承受热负荷作用; (3)承受燃气的腐蚀和冷却水的腐蚀作用; (4)承受机械磨擦作用; (5)承受往复惯性力的作用。3.要求: 活塞强度高刚度大,尽可能减轻重量 气密可靠 冷却效果好 摩擦损失小 耐磨损,较少的润滑油消耗量 良好的润滑、较小的磨损4.活塞的构造: 长裙活塞:用于弯流扫气,裙部做得较长,防止新鲜 空气流失; 短裙活塞:用于直流扫气,裙部做得较短。 1)十字头式活塞图 M A N - B & W L-MC 型 1-活塞杆;2-冷 却油管;3-活 塞裙;4-活塞 环;5-活塞头(1)活塞尺寸大,单位容积的散热面积小,采用强制冷 却。 (2)头部和裙部分开制造,头部承受高温高压燃气作用, 用耐热合金钢制造;裙部与缸套接触,产生摩擦,采用 耐磨铸铁制成,两者用柔性螺栓连接。 (3)顶部制成凹形:有利于扫气,有利于自由膨胀,有 利于燃油与空气的混合。 (4)采用钻孔冷却,构成薄壁强背结构。活塞加速和减 速作用产生“鸡尾振荡”效应,提高传热效果。 (5)头部有五道活塞环槽,用于密封。 (6)裙部设有青铜承磨环,用于改善磨合性能; (7)头部直径小于裙部直径。 (8)裙部不受侧推力,故做得较薄。2)筒状活塞(1)活塞头部有落阀坑,防进、排气阀重叠开启 时与活塞相撞。 (2)活塞顶部较厚,保证偶足够强度。 (3)头部有3-4道环槽,保证密封。 (4)顶部内壁与裙部用大圆弧过渡连接,可减少 应力集中。 (5)裙部较长,可减轻侧推力比压。 (6)裙部设有1-2道刮油环,用于刮掉缸壁多余的 滑油。 (7)头部直径小于裙部直径,工作时使头部和裙 部的热膨胀量趋于一致。(8)活塞销附近的裙部制成椭圆形,以消除热膨胀 后出现的失圆。长轴在垂直于活塞销轴线方向上,短 轴位于活塞销轴线方向上。原因:①筒形活塞在侧推力作用下将使活塞裙沿销 轴方向变长,②气体力作用在活塞上,会使活塞产生 弯曲变形使裙部直径沿销轴方向变长,③裙部在销座 方向的金属堆积较多,受热后将销轴方向产生较大的 热膨胀变形,使裙部沿销座中心线方向增大。 动画演示5.材料: 大型:活塞头用耐热铸钢、耐磨合金钢,裙部用铸铁 或合金铸铁。 中、高速机:铸铁、铝合金、铸钢。 合金铸铁:具有高的机械强度、较小的热膨胀系数和 良好的耐磨耐腐蚀性能,但重量大,散热性较差。 铝合金:重量轻,但热强度差,热膨胀系数大。 球墨铸铁和耐热合金钢:机械强度高,其它与合金铸 铁相近。 分类 构成 名称 常用材料 大型低速柴 油机活塞 组合式 活塞头 耐热合金钢 活塞裙 耐磨(合金)铸 铁 中型强载柴 油机 组合式 活塞头 铸钢 活塞裙 球墨铸铁 强化度小及 小型柴油机 一体 活塞本体 铝合金6.活塞的冷却: (1)筒状活塞冷却方式(都采用油冷式):飞溅冷却— —依靠曲柄销轴承甩上来的滑油对活塞和气缸套进行 润滑和冷却;循环冷却——采用强制方式,使冷却液 在冷却腔内不断循环带走热量;振荡冷却——采用强 制方式,使冷却液在冷却腔内不断循环并产生振荡带 走热量; (2)十字头活塞冷却机构:铰链式冷却机构——仅 适用于油冷活塞,其缺点是密封困难,采用油冷后, 不怕漏泄,但冷却效果不如水冷。套管式冷却机构— —适用于水、油冷,对密封性要求高,水的热容量大, 冷却效果好。 (3)套管式冷却机构:由动管、不动管及上下密 封装置组成。动管滑套在不动管内,不动管装有导 套和喷管式抽吸器。导套起导向和密封作用,抽吸 器把动静管间隙中的漏水和空气吸入管道中,以减 少水的漏泄和缓冲因容积变化所引起的水击。上密 封阻止增压空气和污物下漏,下密封阻止水和污物 上窜。而密封装置可在不吊出活塞时进行检查和拆 卸。7.活塞杆填料函(Stuffing Box) ? 作用:(1)防止contaminant漏入crankcase;(2)防止LO.带到Scavenge Space定位销 弹簧 刮油环刮油片 Lamella for scraper ring活塞杆填料函的确两种拆卸方法 和活塞杆一起拆卸 从曲轴箱内拆下? 特点 ①2个作用 ②由3部分组成,有2种拆卸方法 ③每一道刮油环及密封环都由3段或4段环组成,外 面用弹簧箍紧。 ④3种通道: ? 气缸横隔板 ? 孔A相连的通道引到机外 ? 孔B流回曲轴箱 8.活塞销:1)工作条件: (1)承受气体力和往复惯性力的作用。 (2)尺寸小,轴颈比压很大。 (3)工作时相对于活塞销座和连杆小端衬套的滑 动速度小,温度高,单位承压面积压力大及变形, 润滑条件差。活塞销同其配合的轴承是柴油机中工作条件最恶 劣的摩擦副之一。 2)要求:有足够的疲劳强度、刚度、表面硬度和 抗冲击韧性。 3)材料:低(中)碳钢,表面渗碳淬火处理,达 到外硬内韧;合金钢,表面氮化处理。4)活塞销的装配形式: (1)固定式:销固定在销孔的销座上,活塞销跟连杆小端衬 套作相对滑动,这种装配形式使工作中冲击减小,但活塞销单 边磨损严重。 (2)半浮动式:销与连杆小端固紧,两端与销孔是间隙配合, 这种装配形式因润滑困难,目前很少使用。 (3)浮动式:销既可相对连杆小端衬套转动,又可相对销孔 转动,这种装配形式使塞销表面相对速度低,磨损均匀,工作 可靠,拆装方便,因而广泛应用于中、高速柴油机中。铝合金活塞采用浮动式装配形式,在常温下,销与销孔是过 盈配合,理由是铝合金材料的热膨胀系数比销高,这样在工作 时(热态)才会有合适的间隙,装配时通常把活塞加热到90- 100℃,然后将销轻轻地推入销孔中,切忌硬敲击以免擦伤销 和销座。销在销孔中必须轴向定位,以防轴向窜动而刮伤气缸 套,一般用卡簧或塞子定位。 图 活塞销的轴向定位9.活塞环: 十字头------注油润滑---压缩环、承磨环。 筒型活塞---飞溅润滑---压缩环、刮油环。1)作用:密封、散热、支承、布油、刮油 2)工作条件:①受到高温高压燃气的作用②往复惯 性力作用③缸套摩擦力作用 3)环在环槽中的运动分析 ①轴向运动 ②径向运动 ③回转运动 ④扭曲运动 4)要求:良好的密封性、耐磨性,足够的强度、热 稳定性及弹性,表面硬度稍高于缸套。5)压缩环 (1)作用:密封、散热、支承。 (2)密封机理 ①漏气的主要途径 ②密封机理:第一次密封是依靠环自身的弹性。第二次密封 是依靠作用在环上表面和漏到环背内圆柱面的气体力,使环 紧贴在环槽的下表面和缸套的内壁上。第二次密封比第一次密封更为重要(气体力比环弹力大得 多),但没有第一次密封,就无法保证第二次密封。(3)压缩环的断面形状 a.矩形环: 优点:结构简单,加工方便 缺点: (1)与气缸壁的单位面积压力 小,密封和刮油效果都较差; (2)运行时往往因活塞的热膨 胀和活塞头的摇摆等原因,使环 与缸壁失去正常的接触,引起滑 油耗量的增加。b、倒角环 ? 优点: ①上行布油 ②下行刮油 ③缩短初磨合时间 ? 缺点: ①外圆面上也受到气体压力作用,降低了密封作用, 锥面角越大超为严重。 ②一般不能作第一道环,不能装反c、梯形环 ? 优点: ①环的相对运动侧面间隙不断变化,把环槽中的积 碳压碎并挤压出去 ②侧隙中的气体产生径向分力加强了密封作用 ③单侧楔形环,有扭曲环的特点。 ? 缺点: 环的制造比较麻烦,其断面强度较低。 (耐高温性好,常用于热负荷较高柴油机的第一道 气环)d.扭曲环:分内切槽环和外切槽环两种。安装 扭曲环时常将内切槽环放在第二、第三道, 目的是为下两道环切槽处存留滑油,以利润 滑。另外安装时应注意内切槽环的切槽朝上, 外切槽环的切槽朝下,防止滑油刮入燃烧室。 优点:扭曲兼有锥面环优点,良好的气密和刮 油作用。 缺点:不能装反,增大了环与环槽侧面的磨损e、开槽环(槽面环) 优点:有利于润滑和建立油膜 ,提高了表面 接触比压 缺点:容易引起漏气 适用于润滑条件差、强载度高的柴油机。 作第一道活塞环时,槽数不能太多。(4)环的搭口形式:1)直切口——加工方便,但漏气量大。2) 斜切口——常为45°或30°,漏气量小;3)重叠搭口——密封 性最好,但加工不便,工作中易折断,不适宜用在一、二道环。 安装时注意:搭口处应倒角,但修正环(矫正环)不用倒角, 搭口应互相错开120-180°,斜搭口方向也互相错开。同时应检 查环的搭口间隙和侧面(天地)间隙应在要求范围内,防止过 大时造成漏气,过小时卡滞或咬死。二冲程柴油机搭口要倒角,以防 与气口挂碰,但不宜过大,否则, 漏气。校正环,使用时不用倒角, 冷态时搭口做成略向内弯,热态 时伸直与缸壁贴合。(5)材料:硬度比气缸套稍硬 材料 使用机型 普通灰铸铁 强裁度不高的中、小功率柴油机 合金铸铁 强载度提高后的大、中功率柴油机 球墨铸铁 可锻铸铁 高速高强载柴油机的活塞环可采用为提高其寿命、磨合性能和工作可靠性,常采用如 下工艺过程,进行表面处理: 1)多孔性镀铬以提高耐磨性; 2)内表面刻纹以提高弹性; 3)环外表面开设蓄油槽以利于润滑; 4)环外表面镀铜或镶嵌青铜等材料以促进磨合; 5)喷钼或渗硫以防粘着; 6)表面氮化处理以提高机械性能; 7)搭口处内凹(称修正环)以防挂气口。(6)配合间隙: 搭口间隙: 天地间隙(平面间隙): 背隙: (7)气环的泵油作用: ①泵油原理: 活塞开始下行时,气环压在环槽上平面上,环在运动中把缸壁上 的油刮到环槽中。当活塞上行时,气环压在环槽下平面上,把环 槽下方的滑油挤到环的上方(上一道环槽下方)。如此周而复始, 滑油就逐渐向上窜入燃烧室内。 ②泵油的危害:滑油的消耗量增加,燃烧后造成大量积碳,增加 缸套磨损。 ③防止泵油的措施:正确安装刮油环;适当减小天地间隙。 气 环 的 泵 油 作 用6)刮油环: ①结构形式: 图 油 环 的 结 构 形 式 和 工 作 原 理②结构特点: a.环与壁的接触面积小,增加接触压力,以提 高刮油能力 。 b.环与槽的天地间隙小,以降低泵油作用。 c.双刃式开有泄油孔,环槽下面也开有泄油孔。 ③工作原理:刮油环上行布油,下行刮油,因 此安装刮油环时要注意把刮刃尖端朝下,若方 向装反,则会向上刮油,使大量滑油窜入燃烧 室。7)承磨环:十字头式活塞专设为活塞 气缸磨合的青铜环。 ? 为活塞与气缸的磨合而设置的; ? 承磨环在运行中虽已磨平,但 不必更换; ? 缸套、活塞换新时承磨环应换 新; ? 承磨环的磨损可分析活塞的对 中。10.活塞组件常见的故障 1)活塞:常见的故障有活塞顶裂纹、烧蚀和磨损。 ①活塞顶裂纹: ②活塞顶烧蚀:高温时,活塞顶部金属材料发生氧化或脱落的 现象。主要原因:(1)喷油器漏泄或喷孔过度磨损,使油束 直喷到顶部或滴到顶板,造成燃烧恶化;(2)活塞冷却腔结 垢,使冷却不良,导热不好,局部过热,加快烧蚀;(3)喷 油正时滞后,造成后燃,引起温度升高;(4)柴油机超负荷 引起高温过热。 部位:喷油器相对的活塞顶面,第一道环漏气时在第一道环槽 会发生烧蚀。 措施:堆焊修补,不严重时允许将活塞头转过90°使烧伤部位 避开油区。③活塞磨损: 部位:环槽、裙部和销座 筒状活塞上部磨损比下部大,左右方向磨损大于前后方向 (左右方向承受侧推力) 十字头式活塞主要是由于安装不正,滑快与导板过度磨损等 引起。 2)活塞环:常见的故障有活塞环异常磨损、粘环、断环 (1)环的异常磨损 正常磨损:外表面光滑无毛刺,无硬化层,呈鼓形,0.3— 0.5mm/kh。 环外圆磨损反映在搭口间隙,环与环槽磨损反映在天地间隙上。 原因:润滑不良、燃烧不良、磨合不良、冷却不良、摩擦表面 有硬质颗粒等。(2)粘环:环在环槽中不能运动。 粘着原因:由于活塞或气缸过热、注油过多、刮油 环失效、燃烧不良等原因造成环槽结炭。 防止措施:a.防窜气,窜气会使滑油变质 b.提高刮油环的刮油能力,防刮油环装反。 c.适当增加天地间隙 d.控制气缸注油量 e.保持气缸冷却水温度适宜f.定期更换润滑油和加入抗氧化添加剂判断:a.严重漏气,柴油机工作无力b.机油(或冷 却水)温度升高c.燃油和滑油消耗量增加。 粘环的后果:a.燃烧室漏气b.活塞环断裂c.拉缸e. 四冲程柴油机滑油温度上升,耗量增大。 (3)活塞环折断:断环原因:①搭口间隙过小—无 膨胀余地而在对侧折断;②环槽积炭过多或不均匀— 环在交变弯曲作用下折断;③环槽磨损过大过不均 匀—撞击、扭转、弯曲而折断;④环的压入—当气体 力下降后靠弹力弹出,反复张合而疲劳裂断;⑤气缸 套失圆—张合疲劳;⑥环挂气口或缸套台肩—撞击断 裂;⑦活塞头部热变形使环槽缩小,造成天地间隙过 大或过小。 断环的征象:①气缸压力下降,漏气加剧②机油消耗 量增加③柴油机功率下降④排温升高⑤燃烧恶化冒黑 烟。防止措施:①防止粘环和磨损 ②保证搭口间隙和天 地间隙在要求范围内。 3)活塞环磨损测量: 环与缸套的磨损使环的搭口间隙变大,环与环槽的磨 损使天地间隙变大。 (1)天地间隙的测量: (2)搭口间隙的测量:部位:缸径最小部位,二冲 程气口以下部位。4)活塞环的检查: (1)质量缺陷的外观检查: (2)环上、下端面的挠曲度检查:检查方法 为将环平放在平板上,观察环端面与平板的接 触情况。合格要求:环平面应与平板完全接触,不得 有明显的间隙,但允许有局部间隙,其间隙值 为:缸径≤200mm者,不大于0.05mm;缸径> 200~500mm者,不大于0.08mm;缸径> 500mm者,不大于0.1mm。(3)漏光检查将活塞环放入标准气缸套内(或圆筒形量规), 用活塞把环推平。在缸套中活塞环的下侧放一光 源,上侧用比气缸外套内径小3~4mm的盖板将环 盖住,检查环圆面与缸套壁面的漏光情况。合格要求:每处漏光弧长不得超过30?,同一根 活塞环的漏光弧长总和不得超过90?,但在活塞环 开口处左右30?范围内不允许漏光,并且漏光径向 间隙用0.02~0.03mm塞尺不得通过。(4)活塞环弹性定性检验(自由开口法、永久变形 量法) ①自由开口法活塞环自活塞上取下后,测量自由状态下的开口大 小。通常新环在自由状态下开口尺寸为(0.10~0.13) D,D为缸径。若所测自由开口小于新环自由开口值, 说明环的弹性下降。 ②永久变形量法活塞环取下清洁后,人为将自由开口闭合或将其扩 大一倍再松开,若其永久变形量大于自由开口值的10 %,则表明环的弹性下降。 (5)搭口间隙和天地间隙的检查:5)活塞环失效对柴油机运转的影响 (1)发生漏气,使P C 、P Z 、T r 、Ne下降 (2)环的散热作用下降,使活塞头过热。 (3)刮油环的刮油作用下降,使缸壁表面积集大量 气缸油或窜入燃烧室,引起积碳。 (4)缸壁油膜被破坏,加速环与缸套磨损。 (5)十字头式柴油机,漏气严重,会引起扫气箱着 火。 (6)箱式柴油机,污染曲柄箱内滑油,加速氧化变 质,甚至会使曲柄箱内滑油产生油雾引起爆炸。五、燃烧室部件的管理要点 1)磨合:柴油机制造完工或更换缸套/活塞 后,为获得良好的配合间隙,需经过负荷渐 加过程,以磨损达到目的。原则:以时间短, 磨合快,不拉缸为依据。要有合理的转速、 合理的负荷磨合程序,合理的时间间隔。 (先转速后负荷,先低速后高速,先低负荷 后高负荷)时间间隔—分段停车检查。在磨合中应遵循以下管理要点: (1)磨合中运转负荷、转速与时间分配应按磨合规范, 其要点是由空车开始逐渐负荷,连续运转并定时停车检 查。 (2)磨合期气缸润滑使用纯矿物油或低碱性气缸油,以 获得一定的腐蚀磨损,加快磨合。 (3)磨合期应增大气缸注油量以密封燃烧室防止拉缸。 比正常供油量多50%。 2)运行中工况监视 (1)定期检测各工况参数:冷却液温压、排气温度等;变工 况中防止负荷变化过快、注意冷却水温调节;注意各缸负荷差 异,定期测爆、示功图并分析调整; (2)确保润滑质量,防止拉缸或扫气箱着火; (3)注意运转声音。3.观察孔(扫气口)检查: (1)活塞环工作状况: ①若向上、向下盘车时环在环槽中可动,说明无粘环现象。 ②用小木棍推压环时环无张力,说明环已断裂。 ③若环工作表面有黑色、无润滑油的区域,说明环的密封 性不好。(2)气缸润滑状况: ①若发现活塞头上有白色、微黄色的沉积物,则说明所用 滑油碱值太高。 ②若气缸套表面上有白色或微带褐色的区域,这是由于腐 蚀磨损,说明滑油碱值太低。③若第一道活塞环表面有半干半湿的润滑油膜存在, 活塞环与缸壁表面油膜干净,则说明注油量适中。 ④若发现活塞与活塞环槽内结炭粘着现象较重,活塞 与缸套表面油膜污染变黑,气口因结炭堵塞较重,则 说明注油量过多。 ⑤如果第一道活塞环表面干燥而环与缸壁均出现磨痕、 环的棱边出现毛刺,说明注油量过少。 (3)冷却腔密封状况: ①若气缸套外表面有水漏下,说明气缸套外侧密封圈 可能失效。②若气缸套内表面有水漏出,说明气缸套或气缸盖 可能有贯穿性裂纹或气缸注油器接头处漏水。 (4 ) 吊 缸 检 查。 ①气缸盖进行下表面积碳、裂纹和烧伤检查,对冷 却水腔积垢、腐蚀检查,气阀与阀座磨损和密封性 检查,缸盖与缸套结合面密封性检查。 ②对缸套应进行缸径测量、疏通注油孔及注油接头、 检查缸套水空间密封。 ③清洗活塞组件、测量天地间隙和搭口间隙。思考题: 1.何谓热负荷?热负荷过高或过低对柴油机 工作有何影响? 2.气缸盖和气缸套各有何功用?工作条件如 何? 3.气缸套一般采用什么材料?内外表面常采 用哪些办法来提高其耐磨、耐腐蚀性能? 4.气缸盖一般采用什么材料?当代高增压柴 油机气缸盖用什么材料? 5.什么叫低温腐蚀?如何预防低温腐蚀?6.什么叫穴蚀?如何预防? 7.燃烧室部件为何要采用薄壁强背结构? 8.活塞有何功用?工作条件如何? 9.密封环、刮油环、减磨环各起什么作用?各 用什么材料制造? 10.活塞环的搭口形式有几种? 11.压缩环为何会泵油?有何危害?怎样预防? 12.什么叫磨合?磨合应注意哪些事项? 13.缸套磨损的最大位置在哪里?为什么? 14.活塞环失效对柴油机运转有何影响?
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