Chapter2柴油机结构、结构分析及主要部件课件

第九节连杆1第九节连杆12233一、连杆的作用和工作条件1.作用:（1）传递气体力和惯性力；（2）连接活塞或十字头与曲轴；（3）将活塞的往复运动转变成曲轴的回转运动（连杆小端往复，杆身摆动，大端回转，杆身任一点轨迹为椭圆）2.工作条件：（1）受周期性变化的气体力和活塞连杆惯性力,变形时也受弯矩作用；（2）小、大端轴承产生摩擦、磨损；（３）二冲程机连杆大部分时间受压，四冲程机连杆拉、压交替（换气上止点附近受拉）4一、连杆的作用和工作条件455二、连杆的要求和材料1.要求：耐疲劳、抗冲击，具有足够刚度和强度；长度短、重量轻、便于拆装，工作可靠，寿命长，杆身表面不能有细小裂纹2.材料：大型低速机多用中碳钢；中高速强载机用优质碳钢或合金钢，圆形断面或工字形断面（减轻重量，增大抗弯能力，材料利用充分，多用）注：不能用高碳钢6二、连杆的要求和材料6三、筒形活塞式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点（包括连杆螺栓）（a）(b)图2.2-46连杆7三、筒形活塞式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点（包括连杆螺栓1.筒形活塞式柴油机连杆的构造（1）由连杆小端、杆身和大端组成（2）中速强载柴油机，通常采用锥形或阶梯形的连杆小端，以增大连杆小端下部主要承压面的面积81.筒形活塞式柴油机连杆的构造8（3）连杆杆身的截面形状通常有圆形截面和工字形截面两种（4）连杆大端有平切口、斜切口和阶梯切口以及船用大端等各种结构9（3）连杆杆身的截面形状通常有圆形截面和工字形截面两种9①连杆的大端剖分面与连杆轴线垂直，称平切口式连杆②斜切口式（WARTSILA20）a优点：便于吊缸，增大曲柄销直径（提高刚性），降低轴承比压b缺点：结合面产生较大切应力，使连杆螺栓受剪切c改善措施：锯齿形啮合面（吊缸检修装复前应特别检查锯齿有否损伤变形）d连杆工字形断面e阶梯形切口是斜切口的一种变形，可以在满足连杆的拆装的前提下使曲柄销轴承更粗，以减小轴承负荷和保证曲轴的刚度10①连杆的大端剖分面与连杆轴线垂直，称平切口式连杆10③车用大端与船用大端a车用大端

连杆大端杆身与连杆大端做成一体。在中、高速柴油机中得到广泛应用b船用大端连杆大端与杆身分开制造。采用船用大端结构，可以在不打开大端轴承的情况下进行吊缸，并使吊缸高度达到最小。还可以保证曲轴的刚度和轴承的承载能力。有些大功率中速柴油机使用，如Wärtsilä38型柴油机

11③车用大端与船用大端11（5）曲柄销轴承、活塞销、连杆小端滑油来自曲轴（6）连杆大端轴承上瓦受气体力、惯性力，下瓦受惯性力，上瓦不许开油槽12（5）曲柄销轴承、活塞销、连杆小端滑油来自曲轴122.气缸单元1－起吊工具，2-气缸单元，3-连杆固定夹具图2.2-49气缸单元132.气缸单元1－起吊工具，2-气缸单元，3-连杆固定夹具1筒形柴油机目前主要向模块化方向发展，许多柴油机制造商将柴油机的气缸盖、气缸套、冷却水套以及气缸里的活塞、连杆作为一个整体进行拆装和更换。由于连杆是随气缸套从机体直接吊出，机体内安装气缸套的孔比缸套的内径大的多，这对连杆大端尺寸的要求就宽松了许多，连杆大端可以采用车用大端结构，也可以采用船用大端结构。14筒形柴油机目前主要向模块化方向发展，许多3.V型柴油机的连杆采用并列连杆、叉形连杆和主副连杆(又称关节式连杆)等不同形式。并列式连杆在V型机中得到了广泛应用。近年来生产的新机型几乎全部采用并列连杆

153.V型柴油机的连杆154.连杆螺栓1）工作条件：（1）二冲程机连杆螺栓工作中只受预紧拉力作用；（2）四冲程机连杆螺栓工作中受预紧拉力、惯性拉力（换气上止点附近受力）、附加弯矩2）断裂多发生于四冲程高速机，且多发于螺纹部分，轮机员应特别重视3）改善措施：用韧性好、强度高的优质碳钢或合金钢制造；采用柔性结构提高抗疲劳强度（增加长度，减小杆部直径，采用细螺纹；大圆角过渡减小应力集中；螺栓与支撑面垂直减小附加弯曲应力）164.连杆螺栓16图2.2-51RTA柴油机连杆1-小端轴承盖；2--小端轴承座；3-小端轴承螺栓；4-杆身；5-大端轴承螺栓；6-垫片；7-大端轴承座；8-大端轴承盖；17图2.2-51RTA柴油机连杆17四、十字头式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点

十字头式柴油机连杆也是由小端、杆身和大端三部分组成。连杆杆身中部设有油孔，用来将滑油从连杆小端轴承送至大端轴承润滑。对应于不同类形的十字头，连杆小端也有两种结构，一种是分岔式连杆小端（已淘汰），另一种是全支撑式连杆小端（多用）。根据杆身与大端轴承座是否分开分为车用大端和船用大端。车用大端结构简单、紧凑，目前在大型船用低速柴油机中得到了广泛的应用18四、十字头式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点181919（1）RTA-T-B型柴油机连杆的构造

小端为十字头端，轴承下瓦机械负荷内侧比外侧大；大端为曲柄销轴承小端轴承座上设薄壁轴瓦以提高耐疲劳性能；大端没有单独的下轴瓦（白合金直接浇铸）以增大轴径且利于轴承散热；白合金用燕尾槽加固20（1）RTA-T-B型柴油机连杆的构造20采用车用大端（连杆杆身与连杆大端轴承座不分开）优点：连杆较短，可减小整机高度，还可增大十字头轴承摆角以改善轴承润滑注：船用大端（连杆杆身与连杆大端轴承座分开）优点：利于吊缸并可调压缩比，利于加粗曲柄销加强连杆大端刚度21采用车用大端（连杆杆身与连杆大端轴承座不分开）优点：连杆（2）MC系列柴油机连杆车用大端十字头销短而粗，连杆小端采用全支撑式（称刚性十字头轴承）增加承载能力和可靠性22（2）MC系列柴油机连杆22五、连杆的故障分析和处理1.连杆小端轴承（十字头轴承）无论筒形活塞式柴油机还是十字头式柴油机，连杆小端轴承由于负荷大、润滑条件差等原因，它们在运行中易出现故障。在维护管理中，要特别注意它们的润滑状况，确保滑油的正常供应（油压、油量等）。在检修时要仔细检查轴承和轴颈的表面状况和进行必要的测量，以检查是否有偏磨、表面变粗糙等状况

23五、连杆的故障分析和处理232.连杆杆身杆身裂纹甚至折断主要是由于材料疲劳或机损事故而产生的。十字头式柴油机连杆杆身一般很少出现故障。筒形活塞式柴油机连杆受拉、压交变力，连杆杆身易出现疲劳裂纹和弯曲。特别是小型柴油机连杆出现裂纹和折断的现象较多。当发现连杆表面有裂纹应立即报废。242.连杆杆身243.连杆螺栓连杆螺栓的损坏形式为裂纹或断裂、产生拉长变形、螺纹部分磨损松动或烧伤、咬死等。最严重的损坏为裂纹或断裂。通常，连杆螺栓断裂的事故几乎完全发生在四冲程柴油机上。为了防止连杆螺栓断裂事故发生，连杆螺栓安装前必须认真检查，必要时换新。连杆螺栓安装时必须严格按照说明书要求的步骤和顺序安装和锁紧。253.连杆螺栓25第九节连杆26第九节连杆1272283一、连杆的作用和工作条件1.作用:（1）传递气体力和惯性力；（2）连接活塞或十字头与曲轴；（3）将活塞的往复运动转变成曲轴的回转运动（连杆小端往复，杆身摆动，大端回转，杆身任一点轨迹为椭圆）2.工作条件：（1）受周期性变化的气体力和活塞连杆惯性力,变形时也受弯矩作用；（2）小、大端轴承产生摩擦、磨损；（３）二冲程机连杆大部分时间受压，四冲程机连杆拉、压交替（换气上止点附近受拉）29一、连杆的作用和工作条件4305二、连杆的要求和材料1.要求：耐疲劳、抗冲击，具有足够刚度和强度；长度短、重量轻、便于拆装，工作可靠，寿命长，杆身表面不能有细小裂纹2.材料：大型低速机多用中碳钢；中高速强载机用优质碳钢或合金钢，圆形断面或工字形断面（减轻重量，增大抗弯能力，材料利用充分，多用）注：不能用高碳钢31二、连杆的要求和材料6三、筒形活塞式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点（包括连杆螺栓）（a）(b)图2.2-46连杆32三、筒形活塞式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点（包括连杆螺栓1.筒形活塞式柴油机连杆的构造（1）由连杆小端、杆身和大端组成（2）中速强载柴油机，通常采用锥形或阶梯形的连杆小端，以增大连杆小端下部主要承压面的面积331.筒形活塞式柴油机连杆的构造8（3）连杆杆身的截面形状通常有圆形截面和工字形截面两种（4）连杆大端有平切口、斜切口和阶梯切口以及船用大端等各种结构34（3）连杆杆身的截面形状通常有圆形截面和工字形截面两种9①连杆的大端剖分面与连杆轴线垂直，称平切口式连杆②斜切口式（WARTSILA20）a优点：便于吊缸，增大曲柄销直径（提高刚性），降低轴承比压b缺点：结合面产生较大切应力，使连杆螺栓受剪切c改善措施：锯齿形啮合面（吊缸检修装复前应特别检查锯齿有否损伤变形）d连杆工字形断面e阶梯形切口是斜切口的一种变形，可以在满足连杆的拆装的前提下使曲柄销轴承更粗，以减小轴承负荷和保证曲轴的刚度35①连杆的大端剖分面与连杆轴线垂直，称平切口式连杆10③车用大端与船用大端a车用大端

连杆大端杆身与连杆大端做成一体。在中、高速柴油机中得到广泛应用b船用大端连杆大端与杆身分开制造。采用船用大端结构，可以在不打开大端轴承的情况下进行吊缸，并使吊缸高度达到最小。还可以保证曲轴的刚度和轴承的承载能力。有些大功率中速柴油机使用，如Wärtsilä38型柴油机

36③车用大端与船用大端11（5）曲柄销轴承、活塞销、连杆小端滑油来自曲轴（6）连杆大端轴承上瓦受气体力、惯性力，下瓦受惯性力，上瓦不许开油槽37（5）曲柄销轴承、活塞销、连杆小端滑油来自曲轴122.气缸单元1－起吊工具，2-气缸单元，3-连杆固定夹具图2.2-49气缸单元382.气缸单元1－起吊工具，2-气缸单元，3-连杆固定夹具1筒形柴油机目前主要向模块化方向发展，许多柴油机制造商将柴油机的气缸盖、气缸套、冷却水套以及气缸里的活塞、连杆作为一个整体进行拆装和更换。由于连杆是随气缸套从机体直接吊出，机体内安装气缸套的孔比缸套的内径大的多，这对连杆大端尺寸的要求就宽松了许多，连杆大端可以采用车用大端结构，也可以采用船用大端结构。39筒形柴油机目前主要向模块化方向发展，许多3.V型柴油机的连杆采用并列连杆、叉形连杆和主副连杆(又称关节式连杆)等不同形式。并列式连杆在V型机中得到了广泛应用。近年来生产的新机型几乎全部采用并列连杆

403.V型柴油机的连杆154.连杆螺栓1）工作条件：（1）二冲程机连杆螺栓工作中只受预紧拉力作用；（2）四冲程机连杆螺栓工作中受预紧拉力、惯性拉力（换气上止点附近受力）、附加弯矩2）断裂多发生于四冲程高速机，且多发于螺纹部分，轮机员应特别重视3）改善措施：用韧性好、强度高的优质碳钢或合金钢制造；采用柔性结构提高抗疲劳强度（增加长度，减小杆部直径，采用细螺纹；大圆角过渡减小应力集中；螺栓与支撑面垂直减小附加弯曲应力）414.连杆螺栓16图2.2-51RTA柴油机连杆1-小端轴承盖；2--小端轴承座；3-小端轴承螺栓；4-杆身；5-大端轴承螺栓；6-垫片；7-大端轴承座；8-大端轴承盖；42图2.2-51RTA柴油机连杆17四、十字头式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点

十字头式柴油机连杆也是由小端、杆身和大端三部分组成。连杆杆身中部设有油孔，用来将滑油从连杆小端轴承送至大端轴承润滑。对应于不同类形的十字头，连杆小端也有两种结构，一种是分岔式连杆小端（已淘汰），另一种是全支撑式连杆小端（多用）。根据杆身与大端轴承座是否分开分为车用大端和船用大端。车用大端结构简单、紧凑，目前在大型船用低速柴油机中得到了广泛的应用43四、十字头式柴油机连杆和连杆轴承的结构特点184419（1）RTA-T-B型柴油机连杆的构造

小端为十字头端，轴承下瓦机械负荷内侧比外侧大；大端为曲柄销轴承小端轴承座上设薄壁轴瓦以提高耐疲劳性能；大端没有单独的下轴瓦（白合金直接浇铸）以增大轴径且利于轴承散热；白合金用燕尾槽加固45（1）RTA-T-B型柴油机连杆的构造20采用车用大端（连杆杆身与连杆大端轴承座不分开）优点：连杆较短，可减小整机高度，还可增大十字头轴承摆角以改善轴承润滑注：船用大端（连杆杆身与连杆大端轴承座分开）优点：利于吊缸并可调压缩比，利于加粗曲柄销加强连杆大端刚度46采用车用大端（连杆杆身与连杆大端轴承座