船舶柴油机教案第二章

1、一曲轴的作用和工作条件1 作用授课日期班次110521110522110523授课节次学 时3教学设计（或学习情境）第八节 曲轴和主轴承教学目标（能力、知识、素质）掌握曲轴和主轴承的结构特点及技术要求理解曲柄排列的原则教学方法课堂讲授、多演示、实物观摩参考书及教具主推进动力装置- 中国海事服务中心船舶柴油机本次的重点与难点重点：曲轴和主轴承的结构特点难点：曲柄排列的原则教学过程（时间安排等）作业或 复习思考题题库课后小结（优缺点及改进意见）通过连杆将活塞的往复运动转化为回转运动汇集各缸发出的功率并以回转运动的形式向外输出带动柴油机自身的各种辅助机械2 工作条件受力复杂工作中承受着各变的气体力，

2、往复惯性力和离心力以及由它们所产生的弯矩和扭矩。这些力不仅随曲柄的转角变化，而且还随负荷变化。曲轴在这些力的作用下要产生弯曲和扭转变形，并产生非常复杂的交变应力。应力集中严重曲轴弯弯曲曲，形状复杂，截面变化急剧，使曲轴应力分布极不均匀，尤其在曲柄臂与轴颈的过渡圆角处及油孔周围产生严重的应力集中现象附加应力很大曲轴是一个弹性体，它在径向力，切向力和扭矩的作用下，产生扭转振动，横向振动和纵向振动。当曲轴的自振频率较低时，在发工作转速范围内可能出现，产生很大的附加应力。轴颈磨损严重特别是在润滑不良，机座或船体变形，轴承间隙不合适，超负荷运转或经常起停发时，轴颈的磨损会明显加急。二曲轴的要求和材料曲轴

3、是柴油机中最长最重的，直接影响整台柴油机的尺寸和重量。它形状复杂，加工质量要求很高，制造工艺难度很大。因此也是柴油机中造价最高的。它工作的好坏对整台柴油机有直接的影响，它的损坏会导致柴油机瘫痪，而且难以修复甚至无法修复。1 要求曲轴的耐疲劳强度高，工作安全可靠有足够的刚度，工作时变形小，轴承负荷均匀有足够的轴颈承压面积，以减小接触比压。轴颈要有良好的耐磨性，并允许多次车削修复。轴颈的圆度，圆柱度及各主轴颈中心对曲轴中心的径向跳动等误差要小，曲柄销与主轴颈应该平行具有合理的曲柄排列和发火顺序，以减小曲轴的负荷，使柴油机运转平稳并改善轴系的振动情况。2材料优质碳钢，合金钢球墨铸铁中高速强载柴油机合

4、金钢强化程度不太高的中高速机球墨铸铁一般柴油机优质碳钢三曲轴的结构特点曲轴的组成：曲柄：注意：数个曲柄主轴颈端飞轮端动力输出端曲柄销平衡重曲柄臂现代大型柴油机的曲轴通常与推力轴一起锻造，超长行程柴油机的曲轴端普遍装有轴向减振器1曲轴的结构形式整体式组合式整体式曲轴整根曲轴是一体锻造或铸造出来的。其优点是：结构简单，重量轻，工作可靠，中小形柴油机广泛采用。但对于大型柴油机整体锻造比较，为了减轻曲轴的重量，采用另一种焊接整体式曲轴 ，现广泛采用。组合式曲轴将曲轴的不同部分分开锻造，然后应用一定的连接工艺连为一个整体的曲轴称为。根据组合情况不同，又可以分为；AB。半套合式C。分段式合式曲柄中强度最薄

5、弱处分析：曲柄销与曲柄臂过渡圆角处，轴颈上油孔附近。现代新型超长行程柴油机为了不降低轴颈的有效长度，在曲柄臂与轴颈的过渡圆角处普遍采用车入式圆角。2曲轴的润滑柴油机的曲轴采用压力循环润滑，其形式有：大型头式柴油机：滑油从头自上而下进入连杆大端轴承润滑中小型柴油机： 滑油3曲柄的排列原则轴承经曲轴中空油道进入连杆大端轴承润滑我国柴油机曲柄是从端开始的。其曲柄排列应做到：为保证柴油机动力输出均匀，各缸发火间隔角应相等四冲程机为 720 / I二冲程机为 360 /I为减轻相邻两缸之间主轴承的负荷，要尽量避免相邻气缸连续发火要使柴油机具有良好的自平衡性。柴油机在往复惯性力和惯性力矩，离心力和离心力矩

6、的作用下会产生振动。曲柄合理排列可使引起振动的力和力矩减至最小。要注意发火顺序对轴系扭转振动的影响。发火顺序不同，各段轴上扭转的交变情况也不同，要力求减轻对轴系的扭转振动。在脉冲增压柴油机中，为防止排气的相互干扰，各缸的排气管要合理分支。4学会利用曲柄端面排列图和发火顺序判断各缸的状态四主轴承的作用，工作条件，要求和材料1作用支承曲轴，减磨 ，止推定位（小型机）2工作条件承受高压气体力和惯性力的作用轴颈产生摩擦，磨损受到变质滑油的腐蚀3要求足够的强度和刚度；良好的耐磨性和耐腐蚀性有精确的尺寸和轴承间隙； 有正确而固定的位置4材料轴承座和轴承盖的材料与机座相同，为钢或铸铁；轴瓦为钢质瓦壳加减磨合

7、金层五主轴承的结构特点1 主轴承结构柴油机中轴承的分类滚动轴承滑动轴承的分类正置式滑动轴承倒挂式P55 页）（正置式主轴承大中型特别是大型低速柴油机广泛使用。通常轴承座设在机座横隔板上，与机座成一整体，轴承置于轴承座上方，用螺栓紧固。轴承盖两侧与机座内侧配合面均须精加工，以便安装定位。另外在运转时，还可将轴承受到的侧推力传给机座，使轴承螺栓免受剪切应力的作用正置式撑杆主轴承简介：在常规正置式主轴承中，因主轴颈尺寸的影响，两侧轴承螺栓之间的距离较大，故柴油机的横向尺寸也较大，轴承盖中部所受的弯矩也大。容易变形和开裂，也增加了机座横隔板所受的弯矩，因此某些大中型柴油机采用撑杆式主轴承。其优点是：减

8、少柴油机的横向尺寸，减少主轴承盖所受的弯矩和变形；减少机座横梁弯矩与变形注意事项撑杆螺栓的上紧工作应在所有的贯穿螺栓按规定全部上紧以后才能进行，并在贯穿螺栓拆卸之前拆卸撑杆螺栓倒挂式主轴承主要用于小型高速机和大功率中速机，轴承盖用螺栓倒挂在机架的横梁上以支承曲轴。其优点是：拆装检修曲轴方便，可减少机座变形对曲轴轴线的影响，可减轻机座的重量，甚至不用机座。其缺点是： 主轴承刚性差，机架下部横隔板易产生塌腰变形（通常采用加装横向螺栓提高刚度）。2 轴瓦结构现代中小型柴油机的主轴承大多使用薄壁轴瓦，大型低速机的主轴承采用厚壁瓦仍很普遍，并有向薄壁瓦发展的趋势（抗疲劳强度高，互换性好，价格便宜）。在厚

9、壁轴瓦中，钢质瓦壳的内表面开有燕尾槽，用于浇铸减磨合金，在上瓦上开有径向油孔和油槽，上下瓦结合处挖有槽，宽度约占瓦宽的 2/3。在轴承座并有定位销定位。在薄壁瓦中采用定位唇定位。3轴承合金巴氏合金（白合金）铜基轴承合金铝基轴承合金巴氏合金： （在软基体锡或铅中加入少量的硬质锑，铜合金而形成）它是一种传统的轴承合金材料，质地较软，表面性能，耐磨性，耐腐蚀性均较好，运用广泛。缺点是机械性能差，抗疲劳强度和承载能力低，耐热性能差（工作温度不超过 100）。有锡基巴氏合金和铅基巴氏合金两种。铜基轴承合金：（在质地较硬的铜基体中加入少量软质的铅或锡而形成）有较高的抗疲劳强度，较大的承载能力，耐磨性和耐热性较好。在中高速强载柴油机和大功率柴油机上使用。有铅青铜和锡青铜合金两种。铝基轴承合金 （ 以铝为主体的合金材料，根据加入的材料不同，分为锡铝合金和铝锑镁轴承合金）它基本金属为铝，有较高的抗疲劳强度和耐腐蚀性能且价格低廉。A 低锡铝合金-是一种含锡量在 10%以下的铝基轴承合金，具有承载能力强，疲劳强度高但减磨性差的特点，适用于中高速和重载轴承。B铝合金-是一种含锡量在 20%以上的铝基轴承合金。它的承载能力大，疲劳强度高，耐热性，耐磨性，耐蚀性好，使用长，加工性好，