柴油机的结构及主要部件教学教案.pptVIP

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 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 和磨损 要求：足够的耐疲劳强度、抗冲击，耐磨损和 重量轻 材料：优质碳钢或低碳合金钢，表面渗碳淬火 结构形式：浮动式、固定式和半浮动式。 3、活塞的冷却 冷却液的输送方式：筒形机在曲轴连杆机构中开通道 十字头机有套管式和铰链式机构 非冷却式活塞(径向散热型) 热量主要通过活塞环传自气缸套并通过冷却水带走 冷却式活塞(轴向散热型) 使用冷却介质