(武汉理工轮机工程_船舶柴油机_主动力推进装置)lecture_3.ppt

第二章 主要运动机件 第一节 活塞组 chapter 1 船舶柴油机概述 复习回顾 柴油机的增压 船舶柴油机的分类 船舶柴油机的总体结构 船舶柴油机的主要技术指标 作业简评 本课次主要内容 主要运动机件（曲柄连杆机构）简介 活塞组概述 筒状活塞组的结构特点 曲柄连杆机构（主要运动件 ） 主要运动件 主要运动件 曲柄连杆机构简图 活塞组概述 活塞的分类 活塞组的基本构成 活塞组的功用 活塞的工作条件 常用活塞材料 活塞的分类 筒状活塞 按散热方式分类：非冷却式 /冷却式 按结构分类：整体式/组合式 按材料分类： 十字头式活塞 冷却式和组合式 按散热方式分类：水冷/油冷 活塞组的基本构成 活塞组件的功用 安装的活塞环，与缸套、气缸盖共同组成密闭的气缸工作空间； 活塞承受缸内气体向力，经连杆传递给曲轴； 在筒状活塞式柴油机中，承受侧推力，起往复运动的导向作用； 二冲程柴油机中，开启、关闭气口，控制换气。 活塞组的工作条件 受气体力、往复惯性力以及侧推力的周期性作用； 高温燃气体周期加热，使活塞材料的强度降低，同时触火面产生热变形和很大的热应力； 和气缸之间不可能建立液体动力润滑。筒状活塞式柴油机的侧推力使活塞不断撞击气缸套，引起活塞变形和气缸套振动。在中、高速柴油机中往复惯性力，使得振动加剧。 活塞组件的要求 活塞组件的要求 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 活塞本体材料 合金铸铁（铸钢）：较高的机械强度、较小的热膨胀系数以及良好的耐磨和耐腐蚀性能，价格低廉，工艺性好，但密度大，吸热性和导热性差 铝合金：密度小，但热强度较差，热膨胀系数较大 球墨铸铁和耐热合金：在强载柴油机中，常用这种材料制成薄壁式的活塞结构，以增加其承受热负荷的综合能力。耐热合金钢一般用作组合式活塞的头部材料。 活塞的常用材料 筒状活塞 活塞的热负荷 活塞的冷却方式 组合式活塞的“薄壁强背”结构 （热负荷/机械负荷） 活塞裙部型面和活塞变形 （热变形） 活塞销 活塞环 筒状活塞组的结构 组成 活塞、活塞销、活塞环、衬套和活塞销盖 活塞的热负荷 活塞的热负荷概念和热负荷故障 活塞热负荷的表达 温度和温度场 热变形 热应力 活塞热负荷和机械负荷 活塞的冷却 按其散热方式分：冷却式和非冷却式 筒状活塞冷却 组合式活塞 头部：球墨铸铁或耐热合金钢材料 裙部：铝合金或球墨铸铁材料 活塞的改善措施 改善措施： 圆弧过渡：非冷却整体铝活塞 隔热槽：整体铝活塞 耐磨镶座：第一环槽 耐磨镶座 活塞运行过程的变形 活塞受热膨胀（图2-6活塞顶部变大） 活塞裙部的椭圆变形 活塞运行过程的变形 变形的原因 1）气体力作用； 2）侧推力作用； 3）裙部金属堆积（活塞销座） 筒形活塞裙部形状 变形情况： 设计方法 (1)短轴在活塞销中心线上 (2)销座周围的裙部表面内凹 2.2.2 活塞组 活塞组的工作条件 活塞本体的常用材料 筒状活塞组 十字头式柴油机活塞组 活塞销 1.功用 连接活塞与连杆，将活塞承受的力传给连杆。 2.工作条件 (1)承受燃烧压力产生的交变冲击力。 (2)与活塞销座及连杆的配合面承压面积不能大，相对运动速度低，不易形成油膜，润滑条件差，很容易磨损。 3.要求 足够的疲劳强度、刚度、表面硬度和抗冲击韧性 4.材料：低碳优质钢或合金钢+外表面渗碳、淬火处理(表面足够硬度，内部较高韧性) 2.2.2 活塞组 活塞组的工作条件 活塞本体的常用材料 筒状活塞组 十字头式柴油机活塞组 活塞环 活塞环的分类：气环（密封环）和油环 活塞环的作用：密封,散热,调节滑油,支承 活塞环的工作条件： 1)高温高压燃气体力、往复惯性力、摩擦力、横向振动、气口挂碰等使得运动复杂； 2)缸套失圆、锥度使得交变的张合运动； 3)润滑条件差，产生摩擦和摩损 4)振动挂碰张合产生裂纹和折断,粘着后窜气而失效 气环的数量：高2-3，中3-4，低5-6 ，油环一般是1-2道。目前的趋向是减少环数，强化第一道环。（？） 活塞环 活塞环 活塞环材料性能参数 活塞环镀层比较 活塞环 要求： 密封、耐磨、抗熔着磨损、弹性、滑油调节 材料工作表面的处理： 提高耐磨性：镀铬、氮化 改善初期磨合性能：镀铜、磷化、渗硫 以防粘着磨损：喷钼 活塞环 活塞环截面： 要求：密封+有利于磨合+控制调节作用。