柴油机的结构及主要部件详解.ppt

* 第二章 柴油机的结构及主要部件 第一节 柴油机的总体结构 固定件 运动件 换气系统 燃油系统 润滑系统 冷却系统 起动和控制系统 一、燃烧室部件承受的负荷及结构特点 第二节 燃烧室部件 燃烧室： 当活塞处在上止点时，由气缸 盖底面、气缸套内表面及活塞 顶共同组成的燃料与空气混合 和燃烧的空间 1、机械负荷 2、热负荷 3、结构特点 4 7 10 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 (2)气体力引起的机械应力 (1)安装预紧力引起的负荷 螺栓的预紧力 pｄ=(１.２５～２)πＲ２１ｐｚ R1 气缸盖上表面安装应力为拉应力 下表面为压应力 大小与螺栓预紧力成正比 与气缸盖的高度成反比 气缸套 安装应力主要存在于其上部的凸肩部位 应力的大小与螺栓预紧力ｐｄ成正比， 与其凸肩的高度成反比 Pz (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 弯曲应力与缸盖底板半径的平方成正比， 与底板厚度的平方成反比 o Pz σ r σt σr 气缸套 切向应力σｔ内表面最大，外表面最小 径向应力σｒ内表面最大，外表面为0 活塞 活塞顶板在最高燃烧压力作用下 产生很大的弯矩和弯曲应力 水冷面为拉应力 触火面为压应力 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 3 2、热负荷 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。 热负荷的表示方法: 热应力：由温差作用形成的应力称热应力 热流密度q：单位时间内单位面积的热流量 q=Q/F 温度场：受热部件中温度分布图，准确表示受热 部件的热负荷 排气温度：简单、实用 由温差作用形成的应力称热应力 压应力 火侧 t1 拉应力 水侧 t2 活塞顶板 （℃） δ-板厚 α-膨胀系数 q-热流密度 λ-导热系数 μ-泊松比 E-弹性模数 热应力火侧为压应力，水侧为拉应力 与热流密度成正比，与壁厚成正比 塑变后尺寸 原尺寸 压应力 火侧 t1 拉应力 水侧 t2 活塞顶板 停车拉应力 停车压应力 热疲劳 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。 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。 3 3、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 钻孔冷却 冷却水孔实际上将壁分为冷热两部分， 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。 3 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。 二、活塞 第二节 燃烧室部件 1、活塞的构造 2、活塞销 3、活塞的冷却 4、活塞环和承磨环 5、活塞杆填料函 1活塞的构造 作用： 在保证密封的情况下，完成压缩和膨胀过程 组成运动机构，将力经连杆传递给曲轴； 筒型机中承受侧推力，起滑块作用 在二冲程机中，启闭气口,起滑块作用。 工作条件： 受燃气高温、高压、腐蚀、烧蚀作用 热负荷和机械负荷很高，容易发生裂纹和变形 磨擦与撞击，润滑困难，磨损严重 具有较大的惯性力，柴油机产生振动/ 强度高、刚度大;密封可靠;散热性好、冷却效果好;摩擦损失小、耐磨损;中、高速柴油机还要求活塞重量轻。 要求： 十字头式柴油机活塞 -活塞头：耐热合金钢 -活塞裙：耐磨铸铁 -头和裙组装于活塞杆上 -活塞杆由段钢制造 -有四道活塞环 -活塞内有冷却腔，振荡冷却 -活塞杆内有插管 -短裙 S-MC-C活塞 筒形活塞式柴油机活塞 W?rtsil?32 -由活塞头、活塞裙、活塞环 和活塞销组成 （小机器头、裙一体制造） -头部用铸钢，裙部用球墨铸铁 -头部有冷却腔 -有两道压缩环和一道刮油环 -裙部造得坚韧以承受侧推力 -销孔两端切槽以适应变形 2、活塞销 作用：筒形活塞中连接活塞和连杆小端 传递气体力和惯性力 工作条件：尺寸小、润滑条件也较差、受摩擦