Chapter2柴油機(jī)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)分析及主要部件

1、1234一、連桿的作用和工作條件一、連桿的作用和工作條件1.1.作用作用: : （1 1）傳遞氣體力和慣性力；（）傳遞氣體力和慣性力；（2 2）連接活塞或十字頭與曲軸；（連接活塞或十字頭與曲軸；（3 3）將活塞）將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（連的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（連桿小端往復(fù)，桿身擺動(dòng)，大端回轉(zhuǎn)，桿桿小端往復(fù)，桿身擺動(dòng)，大端回轉(zhuǎn)，桿身任一點(diǎn)軌跡為橢圓）身任一點(diǎn)軌跡為橢圓）2.2.工作條件：（工作條件：（1 1）受周期性變化的氣體力）受周期性變化的氣體力和活塞連桿慣性力和活塞連桿慣性力, ,變形時(shí)也受彎矩作用；變形時(shí)也受彎矩作用；（2 2）小、大端軸承產(chǎn)生摩擦、磨損；）小、大

2、端軸承產(chǎn)生摩擦、磨損；（）二沖程機(jī)連桿大部分時(shí)間受壓，（）二沖程機(jī)連桿大部分時(shí)間受壓，四沖程機(jī)連桿拉、壓交替（換氣上止點(diǎn)四沖程機(jī)連桿拉、壓交替（換氣上止點(diǎn)附近受拉）附近受拉）5P PP PN NP PT TP PT TN NT TF FR RT TT TN NP PT TP PN NP PH HF FF Fb bM ML L6二、連桿的要求和材料二、連桿的要求和材料1.1.要求：耐疲勞、抗沖擊，具有足夠剛度要求：耐疲勞、抗沖擊，具有足夠剛度和強(qiáng)度；長度短、重量輕、便于拆裝，和強(qiáng)度；長度短、重量輕、便于拆裝，工作可靠，壽命長，桿身表面不能有細(xì)工作可靠，壽命長，桿身表面不能有細(xì)小裂紋小裂紋2.2.

3、材料：大型低速機(jī)多用中碳鋼；中高速材料：大型低速機(jī)多用中碳鋼；中高速強(qiáng)載機(jī)用優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼，圓形斷面強(qiáng)載機(jī)用優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼，圓形斷面或工字形斷面（減輕重量，增大抗彎能或工字形斷面（減輕重量，增大抗彎能力，材料利用充分，多用）力，材料利用充分，多用）注：不能用高碳鋼注：不能用高碳鋼7三、三、 筒形活塞式柴油機(jī)連桿和連桿軸承的筒形活塞式柴油機(jī)連桿和連桿軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（包括連桿螺栓）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（包括連桿螺栓）（a） (b)圖2.2-46 連桿81. 筒形活塞式柴油機(jī)連桿的構(gòu)造筒形活塞式柴油機(jī)連桿的構(gòu)造（1）由連桿小端、桿身和大端組成 （2）中速強(qiáng)載柴油機(jī)，通常采用錐形或階梯形的連桿小端，以增大連桿

4、小端下部主要承壓面的面積 9（3）連桿桿身的截面形狀通常有圓形截面和工字形截面兩種 （4）連桿大端有平切口、斜切口和階梯切口以及船用大端等各種結(jié)構(gòu) 10連桿的大端剖分面與連桿軸線垂直，稱平切口連桿的大端剖分面與連桿軸線垂直，稱平切口式連桿式連桿 斜切口式（斜切口式（WARTSILA20WARTSILA20）a a優(yōu)點(diǎn)：便于吊缸，增大曲柄銷直徑（提高剛優(yōu)點(diǎn)：便于吊缸，增大曲柄銷直徑（提高剛性），降低軸承比壓性），降低軸承比壓b b缺點(diǎn)：結(jié)合面產(chǎn)生較大切應(yīng)力，使連桿螺栓受缺點(diǎn)：結(jié)合面產(chǎn)生較大切應(yīng)力，使連桿螺栓受剪切剪切c c改善措施：鋸齒形嚙合面（吊缸檢修裝復(fù)前應(yīng)改善措施：鋸齒形嚙合面（吊缸檢修裝

5、復(fù)前應(yīng)特別檢查鋸齒有否損傷變形）特別檢查鋸齒有否損傷變形）d d連桿工字形斷面連桿工字形斷面e e階梯形切口是斜切口的一種變形，可以在滿足階梯形切口是斜切口的一種變形，可以在滿足連桿的拆裝的前提下使曲柄銷軸承更粗，以減連桿的拆裝的前提下使曲柄銷軸承更粗，以減小軸承負(fù)荷和保證曲軸的剛度小軸承負(fù)荷和保證曲軸的剛度11車用大端與船用大端車用大端與船用大端a a車用大端車用大端 連桿大端桿身與連桿大端做成一體。連桿大端桿身與連桿大端做成一體。在中、高速柴油機(jī)中得到廣泛應(yīng)用在中、高速柴油機(jī)中得到廣泛應(yīng)用 b b船用大端船用大端 連桿大端與桿身分開制造連桿大端與桿身分開制造 。采用船。采用船用大端結(jié)構(gòu)，可

6、以在不打開大端軸承的用大端結(jié)構(gòu)，可以在不打開大端軸承的情況下進(jìn)行吊缸，并使吊缸高度達(dá)到最情況下進(jìn)行吊缸，并使吊缸高度達(dá)到最小小 。還可以保證曲軸的剛度和軸承的承。還可以保證曲軸的剛度和軸承的承載能力載能力 。有些大功率中速柴油機(jī)。有些大功率中速柴油機(jī) 使用，使用，如如W Wrtsilrtsil 38 38型柴油機(jī)型柴油機(jī) 12（5 5）曲柄銷軸承、活塞銷、連桿小端滑油）曲柄銷軸承、活塞銷、連桿小端滑油來自曲軸來自曲軸（6 6）連桿大端軸承上瓦受氣體力、慣性力，連桿大端軸承上瓦受氣體力、慣性力，下瓦受慣性力，上瓦不許開油槽下瓦受慣性力，上瓦不許開油槽132.氣缸單元 1起吊工具，2-氣缸單元，3

7、-連桿固定夾具圖2.2-49 氣缸單元14 筒形柴油機(jī)目前主要向模塊化方向發(fā)展，許多柴油機(jī)制造商將柴油機(jī)的氣缸蓋、氣缸套、冷卻水套以及氣缸里的活塞、連桿作為一個(gè)整體進(jìn)行拆裝和更換 。 由于連桿是隨氣缸套從機(jī)體直接吊出，機(jī)體內(nèi)安裝氣缸套的孔比缸套的內(nèi)徑大的多，這對連桿大端尺寸的要求就寬松了許多，連桿大端可以采用車用大端結(jié)構(gòu)，也可以采用船用大端結(jié)構(gòu) 。153. V型柴油機(jī)的連桿 采用并列連桿、叉形連桿和主副連桿(又稱關(guān)節(jié)式連桿)等不同形式。并列式連桿在V型機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。近年來生產(chǎn)的新機(jī)型幾乎全部采用并列連桿 164.4.連桿螺栓連桿螺栓 1 1）工作條件：（）工作條件：（1 1）二沖程機(jī)連桿

8、螺栓工作中只二沖程機(jī)連桿螺栓工作中只受預(yù)緊拉力作用；（受預(yù)緊拉力作用；（2 2）四沖程機(jī)連桿螺栓工）四沖程機(jī)連桿螺栓工作中受預(yù)緊拉力、慣性拉力（換氣上止點(diǎn)附近作中受預(yù)緊拉力、慣性拉力（換氣上止點(diǎn)附近受力）、附加彎矩受力）、附加彎矩2 2）斷裂多發(fā)生于四沖程高速機(jī)，且多發(fā)于螺紋）斷裂多發(fā)生于四沖程高速機(jī)，且多發(fā)于螺紋部分，輪機(jī)員應(yīng)特別重視部分，輪機(jī)員應(yīng)特別重視3 3）改善措施：用韌性好、強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)碳鋼或）改善措施：用韌性好、強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼制造；采用柔性結(jié)構(gòu)提高抗疲勞強(qiáng)度合金鋼制造；采用柔性結(jié)構(gòu)提高抗疲勞強(qiáng)度（增加長度，減小桿部直徑，采用細(xì)螺紋；大（增加長度，減小桿部直徑，采用細(xì)螺紋；

9、大圓角過渡減小應(yīng)力集中；螺栓與支撐面垂直減圓角過渡減小應(yīng)力集中；螺栓與支撐面垂直減小附加彎曲應(yīng)力）小附加彎曲應(yīng)力）17圖2.2-51 RTA柴油機(jī)連桿1-小端軸承蓋；2-小端軸承座；3-小端軸承螺栓；4-桿身；5-大端軸承螺栓；6-墊片；7-大端軸承座；8-大端軸承蓋；18四、十字頭式柴油機(jī)連桿和連桿軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四、十字頭式柴油機(jī)連桿和連桿軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 十字頭式柴油機(jī)連桿也是由小端、桿身和十字頭式柴油機(jī)連桿也是由小端、桿身和大端三部分組成。連桿桿身中部設(shè)有油孔，用大端三部分組成。連桿桿身中部設(shè)有油孔，用來將滑油從連桿小端軸承送至大端軸承潤滑。來將滑油從連桿小端軸承送至大端軸承潤滑。對應(yīng)于不

10、同類形的十字頭，連桿小端也有兩種對應(yīng)于不同類形的十字頭，連桿小端也有兩種結(jié)構(gòu)，一種是分岔式連桿小端（已淘汰），另結(jié)構(gòu)，一種是分岔式連桿小端（已淘汰），另一種是全支撐式連桿小端（多用）。根據(jù)桿身一種是全支撐式連桿小端（多用）。根據(jù)桿身與大端軸承座是否分開分為車用大端和船用大與大端軸承座是否分開分為車用大端和船用大端端 。車用大端結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，目前在大型。車用大端結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，目前在大型船用低速柴油機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用船用低速柴油機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用 1920（1 1）RTA-T-B型柴油機(jī)連桿的構(gòu)造型柴油機(jī)連桿的構(gòu)造 小端為十字頭端，軸承下瓦機(jī)械負(fù)荷內(nèi)小端為十字頭端，軸承下瓦機(jī)械負(fù)荷內(nèi)側(cè)比外

11、側(cè)大；大端為曲柄銷軸承側(cè)比外側(cè)大；大端為曲柄銷軸承小端軸承座上設(shè)薄壁軸瓦以提高耐疲勞小端軸承座上設(shè)薄壁軸瓦以提高耐疲勞性能；大端沒有單獨(dú)的下軸瓦（白合金性能；大端沒有單獨(dú)的下軸瓦（白合金直接澆鑄）以增大軸徑且利于軸承散熱；直接澆鑄）以增大軸徑且利于軸承散熱；白合金用燕尾槽加固白合金用燕尾槽加固21 采用車用大端（連桿桿身與連桿大端軸采用車用大端（連桿桿身與連桿大端軸承座不分開）優(yōu)點(diǎn)：連桿較短，可減小承座不分開）優(yōu)點(diǎn)：連桿較短，可減小整機(jī)高度，還可增大十字頭軸承擺角以整機(jī)高度，還可增大十字頭軸承擺角以改善軸承潤滑改善軸承潤滑注：船用大端（連桿桿身與連桿大端軸承注：船用大端（連桿桿身與連桿大端軸承

12、座分開）優(yōu)點(diǎn)：利于吊缸并可調(diào)壓縮比，座分開）優(yōu)點(diǎn)：利于吊缸并可調(diào)壓縮比，利于加粗曲柄銷加強(qiáng)連桿大端剛度利于加粗曲柄銷加強(qiáng)連桿大端剛度22（2 2）MC系列柴油機(jī)連桿系列柴油機(jī)連桿車用大端車用大端十字頭銷短而粗，連桿小端采用全支撐十字頭銷短而粗，連桿小端采用全支撐式（稱剛性十字頭軸承）增加承載能力式（稱剛性十字頭軸承）增加承載能力和可靠性和可靠性23五、連桿的故障分析和處理五、連桿的故障分析和處理1.連桿小端軸承（十字頭軸承）連桿小端軸承（十字頭軸承） 無論筒形活塞式柴油機(jī)還是十字頭式無論筒形活塞式柴油機(jī)還是十字頭式柴油機(jī)，連桿小端軸承由于負(fù)荷大、潤柴油機(jī)，連桿小端軸承由于負(fù)荷大、潤滑條件差等原因，它們在運(yùn)行中易出現(xiàn)滑條件差等原因，它們在運(yùn)行中易出現(xiàn)故障。在維護(hù)管理中，要特別注意它們故障。在維護(hù)管理中，要特別注意它們的潤滑狀況，確?；偷恼９?yīng)（油的潤滑狀況，確?；偷恼９?yīng)（油壓、油量等）。在檢修時(shí)要仔細(xì)檢查軸壓、油量等）。在檢修時(shí)要仔細(xì)檢查軸承和軸頸的表面狀況和進(jìn)行必要的測量，承和軸頸的表面狀況和進(jìn)行必要的測量，以檢查是否有偏磨、表面變粗糙等狀況以檢查是否有偏磨、表面變粗糙等狀況 242.連桿桿身連桿桿身 桿身裂紋甚至折斷主要是由于材料疲勞或機(jī)損事故而產(chǎn)生的。十字頭式柴油機(jī)連桿桿身一般很少出現(xiàn)故障。筒形活塞式柴油機(jī)連桿受拉、壓交變力，連桿桿身易出現(xiàn)疲勞裂紋