主机第二章柴油机主要部件及检修教案

航海学院教案纸课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题柴油机结构特点授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述现代柴油机的结构特点。2.能熟练掌握筒型柴油机及十字头的结构。1.了解现代船用柴油机的结构特点。2.掌握筒型柴油机及十字头柴油机结构。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.现代柴油机结构特点2.筒型柴油机特点3.十字头柴油机特点教学重、难点重点：筒型柴油机特点难点:十字头柴油机特点教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.柴油机的工作原理柴油机的结构特点一、现代柴油机的结构特点1．燃烧室普遍采用钻孔冷却结构；2．采用旋转排气阀及液压式气阀传动机构；3．喷油泵采用可变喷油定时(V1T)机构；4．采用薄壁轴承；5．采用独立的气缸润滑系统，气缸润滑随负荷自动调整的自动控制系统6．曲轴自由端装设轴向减振器以消减曲轴的轴向振动；7．焊接曲轴。大大减轻曲轴的重量(减轻20％-30％)。二、现代船用柴油机提高经济性的主要措施1．采用等压涡轮增压系统及高效率废气涡轮增压器。采用等压增压可明显提高增压器效率，使增压器效率提高到68％-72％。2．增大行程缸径比S／D。一方面可增加燃气膨胀功，另一方面在保持活塞平均速度不变的情况下，显著降低柴油机转速以提高螺旋桨效率，目前已发展到S／D=4的超长行程柴油机。3．提高最高爆发压力pz，与平均有效压力pe之比pz／pe。提高pz／pe可提高柴油机经济性，所以目前pz已达15-18MPa。4．增大压缩比ε。高增压柴油机在过去曾一度采用低压缩比，以保证柴油机足够的机械强度，当前为提高经济性，仍然采取增大压缩比的措施，如现代大型柴油机压缩比已提高到16-19。5．采用可变喷油正时机构(V1T)以提高部分负荷运转的经济性。6．提高机械效率ηm。采用超短裙活塞并减少活塞环数目，改善气缸润滑，以提高机械效率。7．轴带负荷(如轴带发电机)。利用船舶推进轴系同时驱动一专用发电机，在正常运转期间可供自欺欺人船舶全部用电。8．余热再利用。开发与利用柴油机的余热(如排气、冷却液所携带的热量)9．改进喷射与燃烧技术。如提高喷油压力，增大喷油率，缩短喷油持续期及采用小喷孔喷油器等提高燃烧质量。10.环境保护要求更安全、更低排放的船舶动力装置（1）安全要求动力装置的冗裕配置化学品船、液化气体船、油船等，采用冗裕配置推进装置及舵系，或设置应急动力装置，可保证一旦主推进失效，船舶仍能在恶劣海况下以6kn航速前进。（2）低排放的船舶动力装置根据MARPOL73/78公约附则VI对动力设备的尾气排放做了严格的规定。智能柴油机通过控制燃烧过程，能够同时满足低排放和经济性的要求。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题燃烧室部件授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述燃烧室部件的组成。2.能熟练掌握燃烧室部件承受的负荷。1.掌握柴油机燃烧室部件组成及结构特点。2.掌握燃烧室部件的结构特点。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.燃烧室部件组成2.燃烧室部件承受的负荷3.燃烧室部件的结构特点教学重、难点重点：燃烧室部件的结构特点难点:燃烧室部件承受的负荷教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.现代柴油机的结构特点燃烧室部件燃烧室部件的组成1.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面共同组成的燃料与空气混合和燃烧的这一空间称燃烧室。2.负荷燃烧室部件承受的负荷主要有热负荷与机械负荷两部分。3.任务它们的共同任务是组成燃烧室并把燃气的作用力通过活塞经连杆传给曲轴。二、热负荷分析1.热负荷柴油机的热负荷是指燃烧室等接触高温的部件因承受高温而降低或丧失其工作能力，或零部件各部分之间的温度分布不均匀，存在着温度差，引起热应力和热变形。定义：热负荷是指受热部件所受热应力、热流量等的强烈程度。2.热负荷的表示方法热负荷一般可用热流密度、温度场、热应力等来表示。（1）热流密度：指单位面积上热流量的大小，用q来表示。在相同的冷却条件下，q值愈大，说明受热部件的温度愈高；而在相同的加热条件下，q值愈大，说明部件两侧的温差愈大，即热应力也愈大。（2）温度场：指受热部件的温度分布图。当零件受热不均匀就会在内部产生温度场，由此造成该零件内部各部分膨胀不均或变形不同，而在其内部产生很大的热应力。（3）热应力：指受热部件由于内外温度不同而要产生的内力，用σt表示。热应力与温差成正比，与材料性质有关。3.热负荷过高的危害（1）使材料的机械性能降低，承载能力下降；（2）使受热部件膨胀、变形，改变原来的工作间隙；（3）使润滑表面的滑油迅速变质、结焦、蒸发乃至被烧掉；（4）使有些部件(如活塞顶)的受热面被烧蚀；（5）使受热部件承受的热应力增大，产生疲劳破坏等。三、机械负荷分析1.定义：柴油机的机械负荷是指柴油机零部件在各种情况下承受的机械应力(拉、压、弯、扭及复合应力)。2.来源：柴油机的机械负荷主要来自气体压力、惯性力、装配预紧力，以及由振动、变形引起的附加应力等。其中以气体压力和惯性力为主要负荷源，对柴油机的结构与性能有着很大的影响。从管理方面其影响最大的是气体力和安装预紧力。（1）气体力①高频应力：柴油机工作中气缸内的气体压力是周期变化的，其最大值为最高爆发压力，变化频率与单位时间内的循环次数有关，即与转速有关。因而由气体力产生的机械应力亦称高频应力。②高频疲劳：由高频应力产生的疲劳又称高频疲劳损坏或脉动应力疲劳。它与气体压力变化的次数有关，也就是说决定于柴油机的累计转数。因此在船舶上，轮机管理人员最实用和直接的方法是以柴油机的最大爆发压力pz值来判断柴油机的机械负荷的大小。对柴油机的pz值必须加以限制，使其控制在允许的范围内。3.机械应力的不同性质（1）活塞顶：触火面为压应力；（2）冷却面为拉应力。（3）活塞顶在最高燃烧压力作用下产生很大的弯矩和弯曲应力。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题活塞授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述活塞部件的组成。2.能熟练掌握筒形活塞的组成和结构特点。1.了解活塞的要求及材料。2.掌握活塞的作用及工作条件。3.掌握四、二冲程柴油机活塞的组成及结构特点。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.筒形活塞的组成及结构特点2.十字头活塞的组成及结构特点3.活塞外圆表面磨损检测和修复方法4.活塞组件的拆装及解体、活塞销及连杆小端轴承间隙的测量教学重、难点重点：活塞组件的拆装及解体、活塞销及连杆小端轴承间隙的测量难点:活塞外圆表面磨损检测和修复方法教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.燃烧室组成活塞一、活塞的作用、工作条件和要求、材料1.活塞的作用（1）活塞与气缸、气缸盖等组成封闭的燃烧室空间；（2）传递燃气动力；（3）在筒状活塞式柴油机中，承受连杆倾斜时所图2-1筒形活塞组1-气环2-油环3-活塞图2-1筒形活塞组1-气环2-油环3-活塞4-活塞销5-卡簧在二冲程柴油机中，活塞还起着控制气口的启闭作用。2.活塞的工作条件（1）承受燃气压力和往复惯性力所引起的带有冲击性的机械负荷；（2）活塞顶部直接接触高温燃气，热负荷很高，热应力较大；（3）承受燃气的化学侵蚀(高、低温腐蚀)；（4）润滑条件差，摩擦损失大，磨损严重；（5）在中、高速柴油机中，活塞具有较大的往复惯性力，使振动加剧。3.要求强度高、刚性大、密封可靠、散热性好、冷却效果好、摩擦损失小、耐磨损。对中、高速柴油机还要求重量轻。4.活塞材料铸铁(合金铸铁、球墨铸铁)、钢(碳钢、耐热合金钢)和铝合金。（1）铸铁易于浇铸，耐磨性好，机械强度较高，线膨胀系数小，故活塞与气缸间允许有较小间隙，价格低廉。（2）钢的机械强度高，耐磨性差，成本较高。主要用于大功率中低速柴油机。（3）铝合金重量轻，导热系数大，利于散热。但高温强度差，线膨胀系数大，所以活塞与气缸之间的冷态间隙要求较大，造成冷车起动困难。其耐磨性也较差，成本也较高。因此仅用于制造中小型柴油机的活塞。二、活塞的组成和结构特点1.筒形活塞：按散热方式的不同分为两大类：非冷却式和冷却式。（1）非冷却式筒形活塞（径向散热型）散热方法：非冷却式筒形活塞用于缸径较小、强载度较低的中小型柴油机中。不采用强制性的冷却措施，活塞头所吸收的热量主要是通过活塞环向气缸套及其外侧的冷却水散出，称之为径向散热型。为使吸入的热量能畅通而均匀地流向各道活塞环，活塞头部的结构散热断面要大，散热路程要短(如图2-2所示)，活塞顶厚度大并沿半径方向逐渐增大，顶部内腔环带的过渡圆弧半径较大，这样既有利于散热，又能使活塞顶具有足够的强度和刚度。在活塞头部和裙部分别装有气环和油环。2.活塞外形尺寸：由于活塞在工作时，温图2-26250型柴油机整体式活塞度沿轴向分布很不均匀，上下温度差很大，上图2-26250型柴油机整体式活塞部热膨胀量比下部大，为了使工作时受热膨胀后，活塞上下直径一样大，保证活塞头部与气缸之间有尽可能小且均匀的间隙，活塞在制造时做成外形呈上小下大的宝塔形圆柱体或阶梯形。3.活塞销座变形：（1）原因：①由于金属堆积较多，受热时沿活塞销轴线方向膨胀较大；②在侧推力的作用下，将使活塞裙部直径沿销轴方向伸长（而沿销轴垂直方向略有缩短）；③气体力作用在活塞顶上，将使活塞产生弯曲变形，也使裙部直径沿销轴方向伸长。这些变形的趋势使得裙部在沿活塞销轴线方向略有伸长，而在垂直销轴的方向略有缩短。（2）修正方法：为了使活塞裙部在工作状态下能保持理想的圆柱形，防止因椭圆变形而造成活塞卡死或过大的局部磨损，①常采用“反变形法”将活塞裙部制成沿销轴方向为短轴的椭圆形。②在铸造时，沿销座表面内凹一些，称为凹陷形。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题活塞的检修授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述活塞部件的组成。2.能熟练掌握活塞外圆表面磨损检测和修复方法。1.了解活塞的要求及材料。2.掌握活塞的作用及工作条件。3.掌握四、二冲程柴油机活塞的组成及结构特点。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.筒形活塞的组成及结构特点2.十字头活塞的组成及结构特点3.活塞外圆表面磨损检测和修复方法4.活塞组件的拆装及解体、活塞销及连杆小端轴承间隙的测量教学重、难点重点：活塞组件的拆装及解体、活塞销及连杆小端轴承间隙的测量难点:活塞外圆表面磨损检测和修复方法教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.活塞活塞的检修活塞的故障形式1.活塞的裂纹（1）活塞头裂纹：主要出现在活塞顶面、环槽、销孔和冷却侧加强筋等处。由切向机械应力产生的径向裂纹，和由径向热应力产生的周向裂纹，会在活塞顶面形成龟裂。在活塞顶面和圆筒的结合部直至第一环槽附近，活塞起吊孔处、冷却面侧的加强筋等应力集中部位，也常发生裂纹。冷却面侧应力集中部位的裂纹是机械应力和热应力共同作用的结果，筒状活塞的销座处也因机械应力过大容易产生裂纹。二冲程机活塞的环槽间，当活塞环漏气时，在燃气漏过的过热处会出现纵向裂纹。（2）活塞顶的烧蚀①现象：金属材料有时会逐渐被烧蚀，出现深、浅、大小不一致的麻点，逐渐变深，严重时顶面可被烧穿。②后果：活塞顶部的烧蚀将使活塞强度降低，活塞顶部厚度减薄将影响压缩比的大小，破坏柴油机的正常运转。③原因：a.喷油定时滞后，后燃严重，引起温度过高；b.由于喷油器安装不正确，喷油器喷孔磨损等使雾化不良，引起燃油直接喷到或滴到活塞头部，造成局部过热；c.冷却液不足或活塞冷却侧结垢而造成传热不良，温度过高；d.柴油机长期超负荷运转，使活塞顶过热。(3)活塞的磨损：主要发生在裙部、环槽和销座孔上。①位置：发生在活塞的裙部。②原因：筒状活塞式柴油机的裙部由于起导向作用和承受侧推力，磨损发生在左右方向上，磨损后出现椭圆度，即椭圆的短轴在左右方向上。在轴线方向上出现锥度，上部磨损比下部要大。十字头式柴油机裙部往往出现沿某一方向偏磨的情况。二、活塞环槽平面的磨损1.环槽上下端面的磨损。增加活塞环天地间隙，引起环槽平面不平，从而造成漏气，使得气缸内压缩压力和爆发压力下降，同时使泵油现象加重，滑油与燃油容易进入间隙形成积炭，环槽过度磨损还会使活塞环在环槽中产生扭转与弯曲甚至断裂或粘住而失去弹性。2.活塞销座孔的磨损由于润滑条件较差易发生磨损。磨损规律一般是上下方向直径增大，沿销轴线方向还可能会出现锥度，使销轴中心线发生倾斜。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题活塞环的检修授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述活塞环的工作状况。2.能熟练掌握活塞环的磨损检测。1.了解船舶柴油机活塞环的材料。2.掌握活塞环的工作状况及检查方法。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.活塞环的磨损检测2.活塞环折断的原因3.活塞环粘着4.活塞环弹力教学重、难点重点：轮机员配换活塞环工艺难点:活塞环的磨损检测教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.活塞组件及其检修活塞环的检修一、活塞环的工作条件1.第一道气环直接受到高温高压燃气的作用；2.活塞环的润滑条件也受到限制，特别是第一、二道气环的润滑条件最差，处于边界摩擦状态，使得它与缸套、活塞环槽之间产生严重的摩擦和磨损；3.在气体力、往复惯性力、摩擦力等作用下，活塞环在环槽中产生十分复杂的运动；4.由于气缸套壁面失圆、有锥度，活塞环在本身弹力作用下还要产生张合的交变运动；5.在拆装和工作时，活塞环还要承受弯曲应力。二、要求1.活塞环应耐热、耐磨、耐腐，有足够的强度，并具有一定的弹力，以保证装入气缸后有一定的径向压力。2.环的表面硬度稍高于缸套为宜。3.刮油环应具有较高的径向压力、良好的弹性、合理的截面形状及畅通的回油通道。三、材料1.为了提高活塞环的工作能力可采用以下措施：(1)镀铬以提高耐磨性。对于镀铬，气缸和活塞环两者只能一方进行处理，否则容易导致粘着磨损反而会增大磨损，这是由于润滑条件变差和难以磨合有关。(2)内表面刻纹以提高弹性；环外表面开设蓄油构槽。(3)环外表面镀铜，可改善初期磨合性能以利磨合。2.气环（1）作用：防止气缸中的气体漏泄和将活塞上的部分热量传给气缸。在这两个作用中密封气缸的作用尤为重要。（2）气环的密封机理：依靠本身的弹性和作用在它上面以及漏到环的内圆柱面的气体压力，使环紧紧贴合到气缸壁和环槽壁上。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题活塞销的检修授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述活塞销的工作状况。2.能熟练掌握活塞销的磨损检测。1.了解船舶柴油机活塞销的组成。2.掌握柴油机活塞销的检修。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.船舶柴油机活塞销的组成2.柴油机活塞销的检修教学重、难点重点：掌握柴油机活塞销的检修难点:柴油机活塞销的组成教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.活塞环的检修活塞销的检修一、柴油机活塞销作用、要求及材料1.活塞销的作用在筒形活塞式柴油机中活塞销起连接活塞与连杆并将作用于活塞上的燃气压力通过连杆传给曲轴的作用，它也是连杆的摆动轴。2.活塞销的工作条件（1）脉动的机械负荷使活塞销产生弯曲变形，单位承压面压力较大。（2）活塞销工作时相对活塞销座和连杆小端衬套的滑动速度不大，难以实现液体油膜润滑。活塞销和与其相配的轴承是柴油机中工作条件最恶劣的摩擦副之一。3.要求应具有足够的强度和刚度；有耐冲击和良好的表面耐磨性能；有较高的形状和尺寸精度，较高的表面粗糙度。4.材料一般用优质低碳钢或合金钢材料经精加工制成，采用中空结构，表面渗碳、淬火等处理。5.装配方式有三种形式：固定式、浮动式和半浮动式。（1）固定式：指活塞销固定在活塞销孔的销座上，而连杆小端衬套可绕固定的活塞销摆动，这种装配形式使工作冲击减小，也允许连杆小端承压面加宽，但活塞销单边磨损严重。（2）半浮动式：活塞销的装配特点是活塞销与连杆小端紧固，而活塞销可在销孔的销座内摆动。半浮动式因润滑困难，目前极少采用。（3）浮动式：活塞销既可相对连杆小端衬套转动，又可以相对活塞销座孔转动。它的表面相对速度低，磨损均匀，工作可靠，拆装也方便。在筒形柴油机中广泛采用这种装配方式。6.安装要点：（1）浮动式活塞销要求销与销座孔之间有较高配合精度。间隙过大会造成冲击，间隙过小会造成润滑不良，导致销与销座的擦伤、拉毛甚至咬死，或是形成早期磨损。（2）铝合金活塞，由于其线膨胀系数及工作温度都比活塞销高，为保证在热态下有合适的间隙，在装配时活塞销与活塞销座孔应有一定过盈量。所以应将铝合金活塞加热到90℃～100℃左右，然后再将销轻轻推入销座中。切忌硬敲击，以免擦伤销和销座。（3）定位方法：当活塞采用浮动式活塞销装配时，活塞销在销孔内必须轴向定位，防止轴向窜动。如图2-12所示，(a)、(b)采用钢片卡簧和钢丝卡簧嵌于活塞销座孔的环槽中，这是广泛采用的一种；(c)是采用螺杆拉紧两端盖内侧限制活塞销的移动；(d)是采用铝合金盖与座孔过度配合，阻止活塞销窜动。图2-12活塞销轴向定位装置图2-12活塞销轴向定位装置二、活塞杆填料函1.作用（1）防止扫气和气缸中漏下来的污物漏入曲轴箱，以免加热和污染曲轴箱滑油、腐蚀曲轴和连杆等部件；（2）防止曲轴箱中的滑油被活塞杆带到扫气箱中。2.结构特点（1）壳体为两半式，壳体底部与法兰紧固在气缸横隔板上。（2）在拆检活塞时，填料函要随活塞杆一起拆除。（3）壳体外表面装有O型圈，阻止气缸横隔板上的污物沿填料函装配孔落入曲轴箱。（4）壳体内表面上开有七道槽。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题气缸授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述气缸的工作状况。2.能熟练掌握气缸的磨损检测。1.了解船舶柴油机气缸的作用和工作条件。2.掌握柴油机气缸的组成及结构特点。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.气缸的作用和工作条件2.筒形活塞式柴油机气缸的组成和结构特点3.十字头式柴油机气缸的组成和结构特点教学重、难点重点：筒形活塞式柴油机气缸的组成和结构特点难点:十字头式柴油机气缸的组成和结构特点教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.活塞销的检修气缸一．气缸的作用、工作条件和要求、材料1.作用（1）与活塞、缸盖共同组成燃烧室;（2）与气缸体之间形成冷却水通道；（3）能及时地将部分热量传给冷却水；（4）在筒形活塞式柴油机中，气缸套起导承作用，并承受活塞的侧推力；（5）在二冲程柴油机中，气缸套上开设气口，布置气流通道。（6）有些十字头式柴油机，把气缸下部空间兼作辅助扫气泵空间。2.工作条件（1）气缸套内壁受燃气的高温、高压和腐蚀的作用；（2）气缸套外壁受冷却水的腐蚀和穴蚀等作用；（3）工作时受活塞的侧推力、摩擦、敲击和气缸盖安装预紧力等作用。3.要求（1）气缸套必须具有足够的强度和刚度；（2）良好的耐磨性和抗腐蚀能力；（3）良好的润滑和可靠的冷却；（4）对气缸工作容积及冷却水空间应有可靠的气封和水封。4.材料气缸体多采用灰铸铁材料。气缸套常用灰铸铁、耐磨合金铸铁和球墨铸铁，目前大多数柴油机的气缸套是用铸铁材料制造的。它具有价格低廉、工艺性好、耐磨以及良好的储油等性能。提高缸套的耐磨性和抗腐蚀性可采取的措施：内表面多孔性镀铬、氮化、磷化、表面淬火和喷镀耐磨合金等工艺。二、气缸的组成和结构特点1.气缸的组成气缸由气缸体和气缸套组成。气缸体的作用是支承气缸套和容纳冷却水。形式：（1）单体式、分组式（大型机）目的：为了制造、拆装和维修方便。（2）整体式机体（中小型高速机）：目的：为了减小尺寸和重量，增加刚性。2.气缸套的种类（1）干式气缸套特点：①缸套外表面不直接与冷却水接触，气缸体自身形成一个密封冷却腔；②缸套内的热量只间接通过气缸体向冷却水散热，散热效果差；③可省掉冷却水的密封装置，不会受到冷却水的腐蚀；④缸壁厚度薄，刚性较差，加工要求较高；⑤只适用于高速强载小缸径柴油机(一般缸径不超过150mm)。（2）湿式气缸套特点：①外表面直接与冷却水接触，冷却效果良好;②更换和制造也方便；③缸套受热以后能自由膨胀，不易产生变形;④容易产生穴蚀;⑤必须有可靠的冷却水密封措施，⑥是应用最广泛的一种形式。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题气缸套的检修授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能熟练掌握气缸的磨损种类及防护措施。2.能详细描述气缸的工作状况。1.了解船舶柴油机气缸套的摩擦形式。2.掌握柴油机气缸套的检修。3.掌握减少气缸套磨损的途径1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.活塞环与气缸套的摩擦形式2.气缸套的检修3.减少气缸套磨损的途径4.气缸套的磨合教学重、难点重点：气缸套的检修难点:气缸套的磨合教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.气缸的作用气缸套的检修一、气缸套的磨损1.腐蚀磨损的原因：主要与燃油的含硫量有关。含硫的燃油在燃烧时，燃油中所含的硫分将生成二氧化硫和三氧化硫，燃油中的氢燃烧后生成水蒸气。二氧化硫、三氧化硫和水蒸气在温度降到各自的露点(在缸内条件下露点约为160～180℃)以下，就会分别凝结成亚硫酸和硫酸。后果：使气缸套壁面严重腐蚀，缸壁布满疏松的细小孔穴，这是腐蚀磨损的显著特征。部位：缸套上部最严重，因为缸套上部的油膜较薄，隔离和中和硫酸的能力低。虽然直接在此处凝结的酸少，但活塞上行时把下部生成的酸刮到了上部。由硫酸引起的腐蚀称低温腐蚀或“冷”腐蚀。防止气缸套低温腐蚀的方法有：（1）尽可能使用含硫量少的燃油；（2）控制冷却水的温度不要过低；（3）避免长时间在低负荷下运行；（4）采用适当的碱性气缸润滑油来中和硫酸。2.缸套的磨损规律在正常情况下，铸铁气缸套的磨损率应不大于0.1mm／kh，镀铬气缸套的磨损率应不大0.01～0.03mm／kh，且缸套内圆表面磨损较均匀，能够保证良好的密封和润滑。若缸套的磨损速率超过上述标准值或出现较严重的不均匀磨损时，则为异常磨损。气缸套的磨损规律：（1）轴线方向(纵截面)呈锥形。上部磨损比下部大，其正常磨损最严重的位置是在活塞到达上止点时，第一道活塞环对应的缸套部位，往往形成台肩。原因：温度高，油膜难以建立；活塞速度低，对润滑不利；存在低温腐蚀磨损；发生不同程度的熔着磨损。（2）横截面上的磨损呈椭圆形。3.引起气缸套异常磨损的因素：（1）结构设计、材料选用、加工装配质量等因素有关;（2）管理方面因素：气缸或活塞过热；活塞环密封不好，刮油环装得不对或刮油性能下降；燃油、滑油或进气中含硬质颗粒过多，磨合不良；气缸油量过多或过少，燃油与滑油不匹配，气缸冷却过度。4.气缸套的穴蚀定义：在气缸套外表面冷却壁上出现光亮无沉淀物的蜂窝状小孔群损伤现象称为穴蚀。由空泡腐蚀和电化学腐蚀两种因素共同作用下形成的。一般在闭式循环淡水冷却的柴油机中，缸套穴蚀主要由空泡腐蚀引起；在开式海水冷却的柴油机中，缸套穴蚀则主要以电化学腐蚀为主。穴蚀在筒状活塞式柴油机中比较普遍。有的柴油机尽管缸套镜面还未磨损多少，但是缸套已被穴蚀击穿，导致缸套漏水。因此穴蚀直接影响着柴油机的寿命和可靠性。（1）电化学腐蚀由于淡水是弱电解质溶液，海水是强电解质溶液。而缸套材料不论是铸铁还是合金铸铁都是多相合金，构成了许许多多的微电池，产生了电化学腐蚀。（2）空泡腐蚀由于筒状活塞式柴油机的气缸套受到活塞侧推力的作用，当活塞侧推力方向改变时，活塞对缸套产生撞击，引起缸套局部的高真空和高压，当水中压力降低到该温度下饱和蒸汽压力以下时，冷却水蒸发和溶于水中的空气析出而形成空泡；此外，冷却水在流动中，由于方向和流速的突然变化，引起压力的变化，当压力低于当时温度下水的饱和压力时，也会汽化产生空泡。当空泡受到高压冲击而爆破时，就在破裂区附近产生高压波，它以极短的时间作用在很小的范围内，对缸壁有强烈的破坏能力。在这种高压波的反复作用下，气缸外壁金属表面将不断剥落，形成孔穴。因此，缸套振动是缸套穴蚀的重要原因。5.为了防止穴蚀可采用以下措施：（1）在防止电化学腐蚀方面：常采用在缸体上安装防腐蚀锌板；在冷却水中加入缓蚀剂和防锈油。（2）在防止空泡形成方面：降低缸套振动，减小缸套的振动是消除穴蚀现象最有效的方法。应尽可能减小活塞与缸套之间的间隙。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题气缸盖及气缸盖的检修授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述气缸盖的工作状况。2.能熟练掌握气缸盖的组成及作用。3.能熟练掌握筒形及十字头式柴油机气缸盖的检修。1.了解船舶柴油机气缸盖的要求和材料。2.掌握柴油机气缸盖的组成和结构特点。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.气缸盖的作用和工作条件2.筒形活塞式柴油机气缸盖的组成和结构特点3.十字头式柴油机气缸盖的组成和结构特点4.气阀及阀座的检修教学重、难点重点：筒形活塞式柴油机气缸盖的组成和结构特点难点:气阀及阀座的检修教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.气缸套及其检修气缸盖及气缸盖的检修一、气缸盖的作用、工作条件和要求、材料1．作用（1）密封气缸、与活塞和缸套一起组成燃烧室；（2）安装各种阀件。有喷油器、气缸起动阀、安全阀(开启压力不超过1．4倍最高爆发压力)、示功阀、进、排气阀(四冲程机)，以及气阀的传动机构等；（3）布置冷却水空间；（4）四冲程柴油机缸盖中要布置进、排气通道。2．工作条件（1）气缸盖底面承受到高温、高压燃气的作用；（2）冷却水腔受到水的腐蚀作用；（3）受到缸盖螺栓预紧力和缸套支反力的作用；（4）缸盖结构复杂，金属分布不均，各部位温差很大，使机械应力和热应力分布不均匀。尤其在各阀孔之间的狭窄区域(称“鼻梁区”)工作条件更为恶劣。3．要求应具有足够的强度和刚度、冷却良好、温度低而均匀，构造简单，并便于拆装、检修和管理。4．材料通常采用灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁以及铸钢、锻钢等材料制造。二、气缸盖的组成和结构特点1．单体式气缸盖（1）刚性好，制造容易，安装方便，可单独修理，且缸盖密封性好，容易解决热变形，制造成品率高，（2）气缸的中心距加大，增加了柴油机的长度和重量。（3）适用于大中型柴油机。2.整体式气缸盖（1）能减小相邻两缸的中心距离，有效地缩短柴油机的长度，提高柴油机刚度，（2）易变形，密封性差，结构复杂，加工不便。（3）多用于中小型高速柴油机中。3.分组式气缸盖。2个－3个气缸共同组成一个气缸盖。特点介于单体式与整体式气缸盖之间。一般用在缸径较大的中小型高速柴油机上。4.气缸盖的构造四冲程柴油机和二冲程柴油机由于换气方式不同，所以气缸盖的构造差别很大。（1）四冲程柴油机气缸盖的特点：有进排气阀装置及进排气通道，按气阀数分有双阀和四阀两种结构。对于非增压和低增压的四冲程柴油机，可设计成最简单的两气阀结构。在非增压机中，为了提高充气效率，进气阀直径大于排气阀（大10％左右），而增压机则进、排气阀直径大小大致相同。若增压度稍高时，应采用四气阀结构。（2）二冲程弯流扫气式柴油机特点：没有进、排气阀和进、排气道。（3）二冲程直流扫气式柴油机特点：有排气阀和排气道。三、气缸盖的常见故障1．气缸盖裂纹四冲程柴油机气缸盖通常在进、排气阀孔和喷油器之间（鼻梁区），以及在阀座面上产生热疲劳裂纹。原因：由于受热面的温度超过材料的使用极限而发生蠕变，引起塑性变形。当气缸盖在冷热交替情况下工作时，受热面的收缩因塑性变形而受阻，从而产生残余拉伸应力。受热面温度超过极限温度越多，运行时间越长，残余拉伸应力就越大，最终因应力的反复交变而出现疲劳裂纹。2.气缸盖热疲劳产生的裂纹多数在触火面上形成和发展，并向冷却面扩展。气缸盖底板在气体力作用下产生周期性弯曲变形，其最大拉伸应力发生于底板的冷却水侧。因此，机械疲劳引起的裂纹是从水腔侧面开始，逐渐向触火面深入扩展，并且仅有一条主裂纹（在最大应力处）。在裂纹断面上通常有贝壳状的疲劳破坏面。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题连杆授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述连杆的工作状况。2.能熟练掌握连杆的组成及作用。1.了解船舶柴油机的连杆。2.掌握柴油机连杆的作用和工作条件。3.掌握十字头式柴油机连杆轴承的结构特点。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.柴油机连杆的作用和工作条件2.连杆的要求和材料3.十字头式柴油机连杆轴承结构特点4.连杆的故障分析和处理教学重、难点重点：十字头式柴油机连杆轴承结构特点难点:连杆的故障分析和处理教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.气缸盖的作用、工作条件和要求、材料连杆一、连杆的作用、工作条件和要求、材料1.作用（1）连接活塞或十字头与曲轴，并通过连杆，将活塞的往复直线运动转变为曲轴的回转运动；（2）将作用在活塞上的气体力和惯性力传给曲轴，使曲轴对外输出功。2.连杆的运动（1）连杆的小端随活塞作往复运动；（2）连杆的大端随曲柄销作回转运动；（3）连杆杆身在小端和大端运动的合成下，绕着往复运动的活塞销摆动。杆身上任意一点的运动轨迹随其位置而异，都近似呈椭圆。3.工作条件（1）连杆承受周期性变化的气体压力和活塞连杆组的往复惯性力的作用；（2）在四冲程柴油机中，连杆有时受拉，有时受压；（3）在二冲程柴油机中连杆基本处于受压状态；（4）在连杆摆动平面内，受到连杆本身运动惯性力引起的附加弯矩；（5）连杆大、小端轴承与曲柄销、十字头销（或活塞销）会产生摩擦与磨损。4.要求连杆应耐疲劳、抗冲击，具有足够的强度和刚度(尤其是抗弯强度)；连杆轴承应工作可靠、寿命长；连杆重量要轻(特别是中高速机)、加工容易、拆装修理方便。5.材料在十字头式柴油机中用优质中碳钢。筒形活塞式柴油机连杆采用优质碳钢，对于中、高速强载筒形活塞式柴油机一般采用合金钢。二、筒状活塞式柴油机的连杆连杆通常由连杆小端、连杆杆身、连杆大端三部分组成。1.连杆小端连杆小端通过活塞销与活塞连接。通常在连杆小端孔内以一定的过盈压入锡青铜衬套或浇有轴承合金的卷制衬套。在四冲程柴油机中，由于活塞销有上下运动，活塞销的润滑情况较好。2.连杆杆身分为圆柱形和工字形。工字形的优点：（1）可大大提高在连杆摆动平面内的抗弯强度，提高抗压稳定性；（2）材料利用合理；（3）减轻重量。筒形活塞式柴油机连杆大多采用工字形截面的连杆。为了使应力分布均匀，连杆杆身从小端到大端是逐渐加粗的，为了避免应力集中，杆身与大、小端的过渡处应尽量平缓。连杆杆身中常钻有油孔，作为把润滑油从大端输送到小端、润滑连杆小端轴承和冷却活塞的通道。3．连杆大端（1）平切口连杆大端（车用式大端）。如图2-15a)所示。上半部分与杆身为一体。质量轻，加工方便，称为“车用式”。用于中、小型柴油机中。（2）斜切口连杆大端。如图2-15b)所示。切口平面与连杆轴线的夹角设计为30°～60°。三、十字头式连杆1．连杆小端是十字头轴承，常制成叉形剖分式结构。2．杆身多为圆形截面。3．连杆大端是船用式和平切口式两种都有应用。四、主副连杆式连杆1．并列式连杆优点：是两根连杆的制造加工及维护完全一样，而且在检修其中一根连杆时，不用扰及另一根连杆。缺点：柴油机的总长度比直列式柴油机长一些。2．关节式连杆优点：各缸中心距小，可增加曲轴刚性，减轻柴油机重量。缺点：主副连杆两列气缸的活塞行程和运动规律也不相同，3．叉形连杆大端五、连杆轴承1．筒形活塞式柴油机连杆轴承特点受力：连杆大端轴承上瓦除承受气体力外还要承受曲柄连杆机构的惯性力，下瓦只承受曲柄连杆机构的惯性力。对于中小型柴油机连杆大端轴承普遍采用薄壁轴瓦。大功率中速机大端多数为薄壁轴瓦，也有部分为厚壁轴瓦，甚至有些为了加大轴径、便于散热而采用无轴瓦形式。润滑：筒形活塞式柴油机大小端轴承的润滑油，由来自曲轴主轴径油孔的压力油经曲臂油孔到曲柄销一部分滑油润滑大端轴承，另一部分滑油由曲柄销再经连杆油孔到小端润滑小端轴承。2．十字头式柴油机连杆轴承特点连杆小端：采用水平剖分面，并用螺栓连接。小端轴承多用薄壁轴瓦。大端轴承：无轴瓦式、厚壁轴瓦和薄壁轴瓦。润滑：大型低速十字头式二冲程柴油机十字头(小端轴承)的润滑油来自专设的滑油供给系统，大端轴承的润滑油是从十字头销经连杆主杆中心孔而来。这样的好处是曲轴颈上不必钻油孔。也有的老机型其大端轴承的滑油经过曲轴内部的钻孔来自主轴承，一部分滑油润滑大端轴承，另一部分滑油则经过连杆中心孔上至十字头轴承起润滑作用。3．薄壁轴瓦的使用特点（1）组成：轴瓦都是由瓦背、减磨合金所组成，（2）区别：轴瓦的厚度不同。4.使用要点：（1）安装时上、下瓦之间没有调整垫片；（2）不允许拂刮轴瓦；（3）损坏后应予换新；（4）薄壁瓦与轴承座有一定的过盈量；（5）瓦口不可挫削，否则会造成轴瓦松动。特点：薄壁轴瓦尺寸小、重量轻、造价低、互换性好，耐疲劳强度高；要求轴承座与轴颈有较高的加工精度。定位方式：采用定位唇（或定位销）定位，以较大的过盈量压入。以过盈配合来保证散热和防止相对移动。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题曲轴授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述柴油机曲轴的工作状况。2.能熟练掌握柴油机曲轴的组成及作用。1.了解船舶柴油机曲轴的要求和材料。2.掌握柴油机曲轴的作用和工作条件。3.掌握倒挂式主轴承的结构特点。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.柴油机曲轴和轴承的摩擦磨损2.曲轴疲劳破坏的种类、发生的部位、时间及原因教学重、难点重点：曲轴疲劳破坏的种类、发生的部位难点:柴油机曲轴和轴承的摩擦磨损教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.连杆的作用、工作条件和要求、材料曲轴一、曲轴的作用、工作条件和要求、材料1.作用（1）通过连杆将活塞的往复运动变成回转运动；（2）把各缸所做的功汇集起来向外输出；（3）带动柴油机中有定时要求的各部件，如喷油泵、气阀、起动空气分配器、离心式调速器；（4）在中、小型柴油机中，带动滑油泵、燃油泵，冷却水泵、空气压缩机等。2.工作条件（1）受力复杂。承受交变的气体力、往复惯性力和离心力以及弯矩和扭矩的作用。产生弯曲和扭转变形，产生很大的交变的弯曲和扭转应力。（2）应力集中严重。曲轴形状复杂，内部应力分布极不均匀，在曲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。其中以曲柄臂与曲柄销的过渡圆角处最为危险。（3）附加应力大。曲轴刚性差，在各种力的作用下产生扭转、横向和纵向振动，当曲轴的自振频率较低时，在工作转速范围内可能出现共振，使振幅大大增加，产生很大的附加应力。（4）轴颈磨损严重。由于交变冲击性负荷的作用，以及经常起动、停车，使轴颈与轴承不易保证良好的液体动力润滑状态，轴颈产生较严重的磨损。3.要求（1）疲劳强度高，有足够的刚性；（2）有足够的承压面积以降低轴承比压；（3）有良好的耐磨性；（4）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。4．材料采用优质碳钢、合金钢和球墨铸铁。二、曲轴的构造1.曲轴的组成由单位曲柄、自由端、飞轮端(功率输出端)及平衡重等组成，单位曲柄是曲轴的基本组成部分，它是由主轴颈、曲柄臂和曲柄销组成。2.曲轴的结构形式（1）整体式曲轴优点：结构简单、重量轻、工作可靠。在中、高速柴油机中广泛使用。（2）套合式曲轴将曲轴的不同部分分开制造，然后采用一定的联接工艺连为一个整体的曲轴称为套合式曲轴。套合式曲轴又分为全套合式和半套合式。（3）分段式曲轴曲轴分成两段制造，然后用法兰连接成整根曲轴。适用于大型柴油机。3.曲轴过渡圆角为了减小应力集中，提高弯曲和扭转疲劳强度，在曲柄臂和轴颈连接处要求圆角半径要大，而且连接图2-20车入式圆角要图2-20车入式圆角平顺，连接圆角可采用普通的大圆角半径过渡，但这种方式会导致轴颈有效长度缩短；也可采用车入式圆角形式，如图2-20所示，这种方式可增加轴颈有效工作长度，但对曲臂的强度有一定的削弱。4.飞轮主要功用：（1）是贮存能量和释放能量，使柴油机回转均匀。（2）检修或调整时，可通过转动飞轮上的齿圈进行盘车。（3）飞轮上刻有指示曲轴在上、下止点位置和转角刻度，供正时调整之用。(4）上型机上飞轮兼作联轴节输出功率。飞轮安装前均作过动平衡试验，所以在拆卸后重新装复时要使曲轴和飞轮的配合位置照旧，以免破坏平衡和定时的准确性。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题曲轴和主轴承授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述柴油机曲轴和轴承的摩擦磨损。2.能熟练掌握柴油机曲轴的组成及作用。1.了解船舶柴油机曲轴的要求和材料。2.掌握柴油机曲轴的作用和工作条件。3.掌握曲轴疲劳破坏的种类、发生的部位、时间及原因。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.柴油机曲轴和轴承的摩擦磨损2.曲轴疲劳破坏的种类、发生的部位、时间及原因教学重、难点重点：曲轴疲劳破坏的种类、发生的部位难点:柴油机曲轴和轴承的摩擦磨损教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.曲轴曲轴和主轴承曲轴润滑方式1.曲轴的润滑采用压力润滑，从输送足够润滑油量的角度，主轴颈上的油孔应开设在轴颈负荷较大的部位，以保证建立起足够高的润滑油压力；曲柄销上的油孔应开设在轴颈负荷较小的部位，以保证有足够的润滑油流量。2.曲柄的排列曲轴的曲柄是以气缸的号数命名的。气缸的排号方式有两种，一种是由自由端排起，另一种是由动力端排起。我国和大多数国家采用自由端算起。曲柄的排列由柴油机的发火间隔（由冲程数、气缸数决定）和发火顺序决定。气缸的发火间隔和发火顺序应按照下列原则决定：（1）各缸发火间隔角应相等，以使柴油机动力输出均匀。四冲程柴油机相邻发火的两个缸的曲柄夹角为720°/i，二冲程柴油机为360°/i。（2）应尽量避免相邻气缸连续发火，以减轻相邻气缸间的主轴承负荷。（3）要使柴油机有良好的平衡性。（4）要使曲轴扭转振动的振幅最小。（5）在脉冲增压式柴油机中，为了防止排气互相干扰，各缸的排气管要分组连接，要求柴油机有相应的发火顺序。要同时满足上述要求，往往是不可能的。只能满足某些主要要求，兼顾其他要求。四冲程柴油机的曲柄排列：它的发火间隔按照动力均匀的原则应为图2-22四冲程柴油机曲柄的排列720°／6＝120°，发火顺序按照减轻主轴图2-22四冲程柴油机曲柄的排列承负荷的原则可排成1—5—3—6—2—4或1—3—5—2—4—6。按照上面的发火顺序和发火间隔，可绘出曲柄排列图，如图2-22所示。从曲柄排列图中可以看到，虽然有两个曲柄处在同一位置上，但它们的工作循环相位却不同。以图(a)中1、6两曲柄为例，它们都处在上止点位置，当曲柄1处在膨胀行程的上止点，曲柄6必处在进气行程的上止点。从图(a)中还可以看到，气缸1、3、2和5、6、4的排气间隔都是240°，四冲程柴油机的排气持续角度也约为240°，因此每三个相邻的气缸1、2、3和4、5、6都可以接到一起，共用一台增压器，而不会发生排气干扰，这符合上述的第五项原则。而在曲柄排列图(b)中，因1、3两缸和4、6两缸的排气都只隔120°，若共用一台增压器会产生排气干扰，因此不能采用这种形式的发火顺序。二、轴颈的磨损出现径向椭圆度；轴向的锥度。1.轴颈磨损成椭圆形（1）四冲程柴油机曲柄销内侧(近曲轴中心线一侧)的磨损量常比外侧(远离曲轴中心线一侧)要大些。主轴颈的磨损在“近销侧”(靠近曲柄销的—侧)较大。原因：由于四冲程机在运转时，曲轴在一个工作循环中，只有在燃烧作功这一冲程期间，曲柄销外侧才受到气体作用力而使之磨损；在其他三个冲程期间，由于连杆大端所产生的离心惯性力相当大，它迫使连杆有与曲柄销脱离的倾向，使大端轴承经常地压在曲柄销的内侧。因此，四冲程机曲柄销的“内侧”磨损要大些。（2）二冲程柴油机曲柄销外侧磨损较大，主轴颈的磨损是“远销侧”(远离曲柄销的—侧)较大。原因：二冲程机膨胀冲程中的气体压力大于连杆的惯性离心力，活塞连杆以受压力为主。（3）轴颈磨损过大产生的后果：破坏轴颈与轴承之间油膜的建立，使两者的冲击加大，造成轴承合金疲劳损坏。如果椭圆度过大，则滑油易从轴承两端漏掉，使滑油压力降低。同时，轴颈与轴承之间单位面积工作载荷也增大，这些都使工作温度升高和磨损加剧。如锥度过大，则会引起活塞在气缸中歪斜，使缸套在柴油机首尾方向磨损增大，严重时甚至拉缸。2．轴颈的擦伤、划痕轴颈表面上落入硬的颗粒或滑油中有硬的夹杂物所致，尤其是当滑油量不足时，情况更为严重。3．曲轴的疲劳损坏形式可分为两种：弯曲疲劳损坏和扭转疲劳损坏。（1）弯曲疲劳损坏位置：首先产生在曲柄销圆角或主轴颈圆角处，然后向曲柄臂发展。这是因为对于承受弯曲来说，曲柄臂比主轴颈和曲柄销弱。特征：断面与轴线垂直，裂纹线为波浪线。时间：常发生在运转一段时间后。因为轴颈不均匀磨损所造成的主轴承不同轴度而引起的。特别是如某个主轴承过低，则当柴油机不工作时，轴颈与下瓦脱开；而当柴油机工作时，轴颈又要压到轴承上，因此这段曲轴就会产生过大的变形和过大的交变弯曲应力。由于轴承的不均匀磨损要经过一定的运转时间才会发生，因此弯曲疲劳损坏很少发生在未经长期使用的柴油机上。（2）扭转疲劳损坏位置：发生在加工不良的油孔或圆角处，轴颈的疲劳裂纹多从油孔开始，然后向与轴线成4５°角的方向发展，所以往往出现两条对称裂纹。特征：断面与轴线成45°，裂纹线近似为螺旋线。时间：一般出现在柴油机运转初期。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题轴承的检修授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述柴油机轴承的摩擦磨损。2.能熟练掌握柴油机轴承的组成及作用。1.了解船舶柴油机轴承损坏形式。2.掌握柴油机轴承的检测。3.掌握轴瓦的修理。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.柴油机轴承的检测2.轴瓦的修理3.主轴承下瓦的更换教学重、难点重点：柴油机轴承的检测难点:轴瓦的修理教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.轴承的作用及分类轴承的检修一、轴瓦的结构1.轴瓦是在瓦背上浇铸一定厚度减磨合金所组成，分为厚壁轴瓦和薄壁轴瓦。厚壁轴瓦的壁厚在6～l0mm以上，其中合金层厚度为3～6mm。这种轴瓦在使用时，必须经过拂刮并用垫片调整轴承间隙。为了防止轴瓦在大端孔内移动，可用销钉定位。薄壁轴瓦，在壁厚为3～6mm时，合金层厚度为0.5～1.0mm；壁厚为0.8～3mm时，合金层的厚度为0.25～0.75mm，2.安装要点：(1)安装时上、下瓦之间没有调整垫片；(（2）不允许拂刮轴瓦，损坏后应予换新。(（3）用定位唇（在尺寸较大的轴瓦中也有用定位销）定位；(4)以过盈配合来保证散热和防止相对移动；(5)瓦口不可挫削，否则会造成轴瓦松动。优点：薄壁轴瓦尺寸小、重量轻、造价低、互换性好，最突出的优点是耐疲劳强度高，所以目前已被普遍使用，但要求轴承座与轴颈有较高的加工精度。3.垃圾槽作用：上下轴瓦内侧铣有油槽。(1)储积滑油，使滑油分布均匀。（2）沉积机械杂物的作用。(（3）油槽的宽度约为轴瓦的三分之二，其两端要留出一定的边缘，以防止大量滑油外流。4.轴承合金有三大类：巴氏合金(白合金)、铜基轴承合金和铝基轴承合金三种。（1）巴氏合金巴氏合金的质地较软，表面性能、耐磨性、耐腐蚀性均较好，应用比较广泛。其缺点是机械性能差，如疲劳强度和承载能力较低、耐热性能差。（2）铜基轴承合金最突出优点是具有较高的疲劳强度和较大的承载能力，耐磨、耐热性能也好。其缺点是耐蚀性、磨合性、嵌藏性及抗咬合性不如巴氏合金。特别适用于做高速、高负荷柴油机中承受交变和冲击负荷，并在高温下工作的重要轴承。（3）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。高锡铝合金的承载能力大、疲劳强度高，耐热性、耐磨性、耐蚀性好，并且有使用寿命长、加工性好、成本低等优点，在普遍使用的材料中，它的耐疲劳强度是最好的，广泛用于船用高速、高负荷柴油机主要轴承。目前已在中、高速柴机机上广泛采用三合金轴瓦。三合金轴瓦通常是以低碳钢作为瓦壳，以铜铅合金或铝合金为中间轴承材料，再在其上镀一层软金属，其厚度约为0.02～0.04mm。软金属层主要是提高轴瓦的表面的磨合性能，可延长使用寿命。5.轴承的常见故障（1）拉毛与擦伤特征：轴瓦工作表面出现沿旋转方向的沟槽和划痕。原因：由于在滑油中混入了硬质异粒或装配时清洁工作不良。（2）磨料或熔着磨损特征：在轴瓦主要承载区出现沿旋转方向的大面积细微擦痕或发亮的磨痕。原因：滑油中含有细小的杂质，柴油机长时间过载或经常起动、停车，使油膜厚度太薄，从而产生混合摩擦是导致磨料或熔着磨损。因此，除提高滑油的滤清质量外，要避免长时间过载或频繁起动。（3）偏磨特征：在轴瓦的中部，一侧或两侧边缘出现磨损痕迹。原因：由于轴颈或轴承孔的圆柱度、同轴度不高或发生变形等，使局部负荷集中而导致混合摩擦。因此，要提高轴颈和轴承孔几何精度；严格控制同轴度。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题轴承的检修授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述柴油机轴承的摩擦磨损。2.能熟练掌握柴油机轴承的组成及作用。1.了解船舶柴油机轴承损坏形式。2.掌握柴油机轴承的检测。3.掌握轴瓦的修理。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.柴油机轴承的检测2.轴瓦的修理3.主轴承下瓦的更换教学重、难点重点：柴油机轴承的检测难点:轴瓦的修理教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.曲轴的作用、工作条件和要求、材料轴承的检修轴承作用、要求及特点1.作用(（1）支承曲轴：保证曲轴的正确轴线；(2)减磨：使曲轴在转动中以小的摩擦和磨损传递动力。(3)止推定位：在小型机中最后一道主轴承起着曲轴轴向定位的作用。2.工作条件(（1）承受气体力、惯性力的作用；(2)轴颈产生较大的摩擦、磨损；(3)受变质滑油腐蚀。3.要求应具有足够的强度和刚度；良好的耐磨性和耐腐蚀性；有精确的尺寸与轴承间隙；有正确而固定的位置。4.材料轴承盖与轴承座材料与机座相同，为钢或铸铁。轴瓦为钢背浇铸减磨合金。5.结构特点柴油机中的轴承有两种，一种为滚动轴承，另一种为滑动轴承。船舶柴油机的主轴承几乎都是滑动轴承，只有个别小型高速柴油机采用滚动式主轴承。按主轴承的结构特点可分为正置式和倒挂式两类。（1）正置式主轴承。如图2-24所示，正置式主轴承主要用于大型低速柴油机中。正置式主轴承的轴承座设在机座横隔板上，与机座成一整体，其内图2-24正置式主轴承1-上轴瓦2-下轴瓦3-减磨合金图2-24正置式主轴承1-上轴瓦2-下轴瓦3-减磨合金4-轴承盖5-轴承座6-垫片7-主轴承螺栓主轴承轴瓦的结构型式和所用材料与连杆大端轴瓦相似，只是主轴承轴瓦的布油槽是开设在轴承负荷较小的主轴承上轴瓦，而连杆大端轴瓦的布油槽是开设在轴承负荷较小的下轴瓦。6.撑杆式主轴承的优点：（1）减少柴油机横向尺寸；（2）减少主轴承盖所受弯矩与变形；(3)减少机座横梁弯矩与变形。7.安装要点：在检修中要注意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之后才能进行，并在贯穿螺栓拆卸之前进行拆卸。8.倒挂式主轴承主要用于小型高速柴油机和大功率中速柴油机中。轴承座布置在机架的横梁上，轴承盖用螺栓倒挂在机架上以支承曲轴。优点：（1）拆装检修曲轴比较方便；（2）可减少机座变形对轴线的影响；（3）可以减轻机座的重量，甚至可以不需要单独的机座，只要很轻的油底壳。缺点：（1）轴承盖起支承曲轴的作用，受力较大，轴瓦易于磨损；（2）机架下部有张开产生塌腰变形的倾向。横向连接螺栓作用：提高轴承盖的刚度，避免工作中机架下部张开产生塌腰变形。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题曲轴的检修授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述柴油机曲轴的摩擦磨损。2.能熟练掌握柴油机曲轴的组成及作用。1.了解船舶柴油机曲轴磨损形式。2.掌握柴油机曲轴臂距差。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.柴油机曲轴磨损的检修2.曲轴臂距差教学重、难点重点：柴油机曲轴磨损的检修难点:曲轴臂距差教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.轴承的检修曲轴的检修一、曲轴臂距差的概念1.曲轴的变形运转中的柴油机主轴承高低不等便坐于其上的曲轴产生弹性变形，整根曲轴的变形为宏观的整体变形，在每个曲柄上的变形为局部的微量变形。曲柄微量变形是曲柄臂之间的距离在曲轴回转一周中产生的微量变化。2.运转中的曲柄研究曲轴变形时，为了便于分析曲柄的微量变形，简化问题，对运转中的曲柄进行以下假定:(1)主轴颈与曲柄臂之间为刚性连接，夹角为90º。并保持不变;(2)主轴颈、曲柄销颈和曲柄臂均为刚性件，运转中形状不变:当曲轴发生整体变形时，即发生轴线的弯曲变形时，分析曲轴的任一曲柄微量变形。运转中的柴油机曲轴因主轴承高低不等而产生整体变形。曲轴回转一周时，曲轴上的每个曲柄都会随之产生不同的微量变形，曲轴整体弯曲变形越严重，曲柄的微度变形也越大。曲轴在装合状态下的整体变形即轴线弯曲度，难以直接测量，然而曲柄的微量变形是可以直接测出的。所以，可通过测量曲柄臂距的微量变化来了解曲轴整体的轴线状态。曲柄的两个曲柄臂之间的距离大小称为臂距值，用L表示，俗称拐档值。曲轴回转一周中，曲柄销分别在上、下止点位置或左、右平位置时，曲柄的臂距值之差称为臂距差，俗称拐档差，用符号△表示:△⊥=L上—L下，△_=L左—L右式中，△⊥、△_——分别为垂直平面、水平平面内的臂距值，mm;L上、L下——分别为曲柄销在上、下止点位置时的臂距值，mm;L左、L右——分别为曲柄销在左、右平位置时的臂距值，mm。△⊥=L上—L下>0，即△⊥=(+)△⊥=L上—L下<0，即△⊥=(-)结论:在垂直平面内，当曲柄的两个主轴承较低，曲轴轴线呈塌腰形或下弧线弯曲，即呈"∪"形时，该曲柄的臂距差△⊥为正值:当曲柄的两个主轴承较高，曲轴轴线呈拱腰形或上弧线弯曲，即呈"∩"形时，该曲柄的臂距差△⊥为负值。同样，在水平平面内亦可得出:△⊥=L上—L下>0，即△⊥=(+)△⊥=L上—L下<0，即△⊥=(-)结论:在水平平面内，当曲柄的两个主轴承位置偏右，曲轴轴线呈右弧线弯曲，即呈"）"形时，该曲柄的臂距差值乃一为正值;当曲柄的两个主轴承偏左，曲轴轴线呈左弧线弯曲，即呈"("形时，该曲柄的臂距差值乃一为负值。曲轴臂距差值的大小表明曲轴弯曲变形的程度;臂距差值的符号表明曲轴轴线弯曲变形的方向。3.测量臂距差的目的柴油机运转中各道主轴承产生不均匀磨损，引起曲轴的整体与局部的变形。曲轴回转一周中，曲柄臂的时张时合的微量变形，使曲柄销颈与曲柄臂连接处的过渡圆角部位产生时拉时压的交变应力。曲轴长期运转使之因无数次的重复变化而产生疲劳裂纹或断裂。微量变形越大，臂距差值越大，表明曲轴的弯曲变形越严重和附加弯曲应力也越大，当超过材料的许用应力时，曲轴就会产生裂纹或断裂。测量曲轴臂距差就是为了了解和控制曲轴的变形和主轴承的磨损状况，以防止曲轴的疲劳破坏。所以，在轮机管理中轮机员应重视主、副柴油机曲轴臂距差的变化，按照要求定期检测、分析，使臂距差值控制在说明书或规范的极限值以内，也就是把曲轴变形控制在弹性变形范围之内，切勿产生塑性变形。所以，曲轴臂距差值关系到曲轴的使用寿命。二、曲轴臂距差的测量1.测量点曲轴臂距值测量点一般均设在距曲柄销中心线（S十D）/2处（S为活塞行程，mm;D为主轴直径，mm)。为不便于迅速、准确地装表，一般在制造曲轴时在曲柄臂内侧中心对称线上（S十D）/2处打上冲孔，即图中A点，作为固定的测量点。有的大型柴油机为了便于测量或避开轴孔套合处，将测量点设在曲柄臂下边缘B点。由于曲柄臂中心对称线上各点距曲柄销中心线的距离不等，当曲轴回转