*,船舶柴油机结构与维修,轮机工程学院,*,1,船舶柴油机结构与维修,轮机工程学院,*,项目描述：,本项目以船用柴油机曲轴为工作对象，在熟悉曲轴组成和结构特点的基础上，根据曲轴的损伤形式对曲轴进行检测与为维修，以恢复其技术状态；对学生来说要达到本项目在课程标准中知识和技能的要求。,本项目主要包括：,任务一 曲轴轴颈磨损的检修；,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,轮机工程学院,项目,八,曲轴,的检修,项目描述：本项目以船用柴油机曲轴为工作对象，,轮机工程学院,项目八-曲轴的维修解析ppt课件,轮机工程学院,项目八-曲轴的维修解析ppt课件,项目八-曲轴的维修解析ppt课件,项目八-曲轴的维修解析ppt课件,项目八-曲轴的维修解析ppt课件,轮机工程学院,任务描述,本任务以筒形活塞式柴油机曲轴为实例，要求学生能独立的完成相关的检查、测量，并能达到职业能力的要求。,任务一 曲轴轴颈磨损的检修,学习目标,1.能识记曲轴的作用、工作条件、要求和材料；,2.能描述曲轴的组成和结构特点；,3.能对曲轴按故障类型进行相应的检查和维修，并记录。,任务描述任务一 曲轴轴颈磨损的检修,一、曲轴的工作条件和要求,二、曲轴的结构,三、飞轮,四、曲轴的损伤,相关知识,任务一 曲轴轴颈磨损的检修,轮机工程学院,一、曲轴的工作条件和要求 相关知识 任务一,1,.,作用,：,将往运动转变为回转运动。,汇总各缸作功并输出扭矩,驱动附属设备,2,工作条件,：,气体力及惯性力所产生的拉、压、弯、扭的复合载荷；,应力集中严重：形状复杂，弯头多，钻有油孔，使应力集中严重。曲柄臂与曲柄销过渡圆角处最危险。,附加应力大：横向振动、扭转振动引起。,轴颈的摩擦磨损：曲轴轴颈表面在高比压下高速运动，而且载荷是冲击性的，不容易建立稳定的油膜。易引起轴颈和轴承的严重磨损。,一、曲轴的工作条件和要求,轮机工程学院,1.作用：一、曲轴的工作条件和要求,3.要求,：,足够的抗弯、抗扭的疲劳强度和刚度（轴颈大、长度短）；,足够的承压面积和较高的耐磨性，可多次车削修复；（加工复杂，造价最贵）。,合理的曲柄排列和发火顺序。,4.,材料及处理：,优质碳钢和碳素钢锻造而成。（,35,、,40,、,45,、,ZG35,）,球墨铸铁，用于强度不太高的中，高速机中广泛采用。,优点：,a.,铸造，不用大型锻造设备，造价低；,b.,对应力集中不敏感，疲劳强度接近中碳钢；,c.,耐磨性好，对扭转振动阻尼作用远胜于 钢。,缺点：韧性较低。,为提高耐磨性，球墨铸铁进行正火和高频淬火；钢需进行调质处理，高频淬火和氮化。轴颈表面要精磨，抛光，以防出现裂缝。,一、曲轴的工作条件和要求,轮机工程学院,3.要求：一、曲轴的工作条件和要求,二、曲轴的结构,自由端,单位曲柄,飞轮端,主轴颈,曲柄销,曲柄臂,曲轴,平衡重,轮机工程学院,二、曲轴的结构自由端单位曲柄飞轮端主轴颈曲柄销曲柄臂曲轴平衡,1.,曲轴的类型,整体式：,用于中、高速机，主轴颈、曲柄销和曲柄臂一体。如图,(a),套合式曲轴,1,.,全套式：曲柄销、曲臂、主轴颈都分别制造，然后套合为一体，如图,(b),。,2,.,半套合式：曲柄销与曲臂为一体，如图,(c),。,套合方法：,红套或液压套。用于大型低速柴油机，消除了大件锻造困难。分段式曲轴也同理。,圆盘式曲轴,主轴颈和曲臂合成一个圆盘。,圆盘外面多半是同时装有短滚柱式主轴承，轴向尺寸紧凑，曲柄销长度可加大，刚度较大，承载能力强，但成本高，噪声大，重量大。,（,a,）,（,b,）,（,c,）,（,d,）,轮机工程学院,1.曲轴的类型整体式：用于中、高速机，主轴颈、曲柄销和曲柄,整体曲轴,17 十一月 2024,轮机工程学院,整体曲轴,圆盘曲轴,17 十一月 2024,轮机工程学院,圆盘曲轴,全套合式曲轴,17 十一月 2024,轮机工程学院,全套合式曲轴,全套合式曲轴,17 十一月 2024,轮机工程学院,全套合式曲轴,半套合式曲轴,17 十一月 2024,轮机工程学院,半套合式曲轴,2.曲轴的结构特点,1,）空心结构改善应力；减轻重量,2,）轴颈与曲柄臂相连接的过渡圆角：车入式较好,3,）平衡重与曲柄臂的连接（铸造、螺栓、凸肩）,4,）油通布置,直线孔：对提高曲轴的疲劳强度有利,斜线孔：加工方便，削弱疲劳强度，混入润滑油中的杂质引起偏磨,利用内空腔：有离心净化作用,油孔要求有较大的圆弧和倒角，并仔细抛光。,17 十一月 2024,轮机工程学院,2.曲轴的结构特点1）空心结构改善应力；减轻重量,曲柄臂的形状,a.,矩形,易于加工，但应力集中较大，重量也较大，多用于锻造曲轴。,b.,椭圆形,模,锻和铸造曲轴，最合理，加工困难。,c.,圆形,便于加工，但重量较大,17 十一月 2024,轮机工程学院,曲柄臂的形状a.矩形,3.曲柄的排列,1,）气缸排号的两种方法：,从自由端起算：我国采用。,从飞轮端起算：部分国家采用（便于检查）。,2,）曲柄排列原则：,各缸依次发火的间隔相等；,四冲程：,A=720/i,二冲程：,A=360/i,避免相邻气缸连续发火,发火顺序,：依次发火缸的顺序。,例：某六缸四冲程柴油机发火顺序：,1-5-3-6-2-4,便于柴油机平衡,便于脉冲增压排气管分支,17 十一月 2024,轮机工程学院,3.曲柄的排列1）气缸排号的两种方法：,3.曲柄的排列,3,）曲柄排列图,从飞轮端向自由端看，各单位曲柄在端面上的投影。,17 十一月 2024,曲柄排列图的意义：判断各缸的状态,轮机工程学院,3.曲柄的排列3）曲柄排列图曲柄排列图的意义：判断各缸的状,3.曲柄的排列,例：,某四冲程柴油机，正车转向为右旋，发火顺序为,1-5-3-6-2-4,，已知,1,缸处于发火上止点，问其它各缸所处的状态。,解：由已知：,A=720/6=120,。,1,TDC,发火上止点,5,压缩冲程,3,进气冲程,6,TDC,进排气上止点,2,排气冲程,4,膨胀冲程,轮机工程系,17 十一月 2024,3.曲柄的排列例：某四冲程柴油机，正车转向为右旋，发火顺序,3.曲柄的排列,V,型柴油机的曲柄排列,略,轮机工程系,17 十一月 2024,3.曲柄的排列V型柴油机的曲柄排列略,4.典型曲轴介绍,轮机工程系,17 十一月 2024,MAN B&W S-MC-C,柴油机曲轴,4.典型曲轴介绍 MAN B&W S-MC-C柴油机曲轴,4.典型曲轴介绍,轮机工程系,17 十一月 2024,W,rtsil,46,柴油机曲轴,1-,动力输出法兰；,2-,主轴承；,3-,传动齿轮；,4-,平衡重,;5-,曲柄销,;6-,油道,;7-,首端法兰,4.典型曲轴介绍Wrtsil46柴油机曲轴,轮机工程系,17 十一月 2024,三、飞轮,飞轮是一个轮辐薄、轮缘厚的大圆轮，具有大的转动惯量，当曲轴转速变化时，飞轮则吸收、贮存以及释放能量，减弱曲轴转动的不均匀性。,三、飞轮飞轮是一个轮辐薄、轮缘厚的大圆轮，具有大的转动惯量,轮机工程系,17 十一月 2024,四、曲轴的损伤,曲轴的主要损伤有：磨损、腐蚀、裂纹和断裂、红套滑移等。对曲轴的变形和断裂可通过测量曲轴臂距差予以控制。,1.,曲轴的磨损,1）主轴颈和主轴承的摩擦,楔形油膜、液体动压润滑。,主轴承下瓦、连杆大端轴承上瓦一般不开油槽。,2）曲柄销颈和连杆大端轴承的摩擦,楔形油膜、液体动压润滑。,四、曲轴的损伤曲轴的主要损伤有：磨损、腐蚀、裂纹和断裂、红套,轮机工程系,17 十一月 2024,2.,曲轴轴颈变粗糙（擦伤与腐蚀）,四、曲轴的损伤,轴颈变粗糙可能是由于最初制造工艺有缺陷，也可能是运输、装配过程中机械碰伤，但大多数情况是因为使用中管理不善造成的。,对轴颈粗糙度进行检查，可借助于硬币试验。,在磨损不十分严重的情况下，可用麻绳抛光法进行就地修复。,3.,轴颈变白色,轴颈变白色是因为轴承烧熔、白合金焊接的结果。若轴承大面积白合金擦伤或轴颈已变成银白色，就应进厂修理。,2.曲轴轴颈变粗糙（擦伤与腐蚀）四、曲轴的损伤轴颈变粗糙可能,轮机工程系,17 十一月 2024,四、曲轴的损伤,在套合式或半套合式曲轴中，其套合处有时发生相对位置错动的现象，称为曲轴红套滑移。,4.,曲轴红套滑移,5.,曲轴疲劳损坏、断裂,（1）疲劳损坏,机件在交变负荷作用下产生裂纹并逐渐扩展，随着裂纹的逐渐发展，截面逐渐减小，最后因截面尺寸不足而发生突然断裂。,（3）渐断区的纹理,波浪线状的；有螺旋线状的；两者兼备。,（2）疲劳断面的三个区域,初始裂纹区、渐断区、突断区。,四、曲轴的损伤在套合式或半套合式曲轴中，其套合处有时发生相对,轮机工程系,17 十一月 2024,（4）曲轴疲劳损坏断面特征,四、曲轴的损伤,（4）曲轴疲劳损坏断面特征四、曲轴的损伤,5.疲劳损坏的形式,（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,原因：曲轴轴线不直，在回转中产生交变的弯曲应力（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：多从油孔或圆角处开始，向,与轴线成45,角的方向,向轴颈,发展,原因：扭转应力和扭转振动附加扭转应力过大,（柴油机运转初期）,轮机工程系,17 十一月 2024,四、曲轴的损伤,5.疲劳损坏的形式四、曲轴的损伤,轮机工程系,17 十一月 2024,6.,曲轴挠曲,四、曲轴的损伤,致使曲轴挠曲的直接原因是各档主轴承中心高低不一。,常用的检测方法是测量各档臂距差及测各主轴颈的桥规值。,6.曲轴挠曲四、曲轴的损伤致使曲轴挠曲的直接原因是各档主轴承,轮机工程系,17 十一月 2024,任务实施,任务一 曲轴轴颈磨损的检修,任务,一 曲轴轴颈磨损的测量,曲轴轴颈测量位置,专用千分尺测量曲轴主轴颈,任务实施 任务一 曲轴轴颈磨损的检修任务一,轮机工程系,17 十一月 2024,任务实施,任务一 曲轴轴颈磨损的检修,任务,二 曲轴损伤的检修,1.,曲轴轴颈的磨损检修,2.,曲轴轴颈擦伤与腐蚀的检修,3.,曲轴裂纹与断裂的检修,4.,曲轴红套滑移的修理,任务实施 任务一 曲轴轴颈磨损的检修任务二,轮机工程系,17 十一月 2024,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,任务描述,本任务以筒形活塞式柴油机曲轴为实例，要求学生能独立的完成曲轴臂距差的测量，并能达到职业能力的要求。,学习目标,1.能对曲轴臂距差进行正确测量和记录；,2.能掌握分析曲轴轴线状态的方法。,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析任务描述学,轮机工程系,17 十一月 2024,相关知识,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,一、曲轴臂距差的概念,二、曲轴臂距差的测量,三、影响曲轴臂距差的因素,相关知识 任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线,轮机工程系,17 十一月 2024,一、曲轴臂距差的概念,1.曲轴的变形。,2.运转中的曲柄。,3.曲柄微量变形、曲轴整体变形与主轴承高低的关系。,4.测量臂距差的目的。,一、曲轴臂距差的概念1.曲轴的变形。2.运转中的曲柄。3.曲,轮机工程系,17 十一月 2024,二、曲轴臂距差的测量,1.,测量点,拐挡表安装位置,2.,测量条件与要求,3.,曲轴臂距差标准,4.,新造、修理和营运船舶柴油机曲轴臂距差的测量,二、曲轴臂距差的测量1.测量点拐挡表安装位置2.测量条件与,轮机工程系,17 十一月 2024,三、影响曲轴臂距差的因素,6.,轴系连接误差的影响,1.,主轴承下瓦的不均匀磨损,2.,机座变形和下沉,3.,船舶装载的影响,4.,活塞运动装置和爆发压力的影响,5.,飞轮的影响,三、影响曲轴臂距差的因素6.轴系连接误差的影响1.主轴承,轮机工程系,17 十一月 2024,任务实施,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,任务,一 曲轴拐挡差的测量与轴线状态分析,1.,曲轴拐档差的测量,2.,测量数据记录,3.,曲轴拐档差计算与轴线状态分析,4,画出曲轴轴线状态简图,任务实施 任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线,轮机工程系,17 十一月 2024