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内河一、二等船舶培训讲义 科目：船舶动力装置 第一章 柴油机的基本知识 第一节 柴油机常用技术名词定义（参见P.2 图1-1） 柴油机的概念 热机：①外燃机——蒸汽机 ②内燃机——柴油机、汽油机（共同点、区别） 1. 上止点（上死点）：活塞在气缸中运动的最上端位置，也是活塞离曲轴中心线最远的位置。 2. 下止点（下死点）：活塞在气缸中运动的最下端位置，也是活塞离曲轴中心线最近的位置。 3. 活塞行程（冲程）：活塞从上止点移动到下止点或者从下止点移动到上止点所走过的直线距离。用字母S表示，它等于曲柄半径R的两倍，即S=2R；活塞移动一个行程，相当于曲轴转动180°CA（曲轴转角）。 4. 气缸直径：气缸的公称内径，简称缸径，用字母D表示。 5. 曲柄半径：曲柄销轴线和主轴颈轴线之间的距离，用字母R表示。 6. 余隙高度：活塞位于上止点时最高顶面与气缸盖底平面之间的垂直距离。用字母h表示。 又称燃烧室高度、压缩高度、存气间隙等。（此值会影响柴油机的压缩比，每种柴油机都有确定的数值，不能随意变动。如：6300ZC：11.5～13.5mm；NVD36：8.01～10.45mm） 7. 压缩容积：活塞在气缸内位于上止点时，活塞顶上方的全部空间容积，也称燃烧室容积或称气缸余隙容积。用字母VC表示。显然 VC= 8. 气缸工作容积：活塞在气缸中从上止点运行到下止点或从下止点运行到上止点所扫过的容积。又称冲程容积或称活塞排量。用字母VS表示。显然 VS = 9. 气缸总容积：活塞在气缸内位于下止点时活塞顶上方的全部气缸容积。用字母Va表示。显然有：Va=Vc+Vs 10. 压缩比： 气缸总容积Va与压缩容积Vc之比值。也称几何压缩比。用字母ε表示，即 ε= 压缩比ε的选取必须适中，要考虑诸多因素。如ε过大，则压缩终了的温度、压力过高，燃烧爆发压力也大，主要机件受力严重，磨损加剧；若ε过小，则压缩终了的温度和压力过低，柴油机起动困难、燃烧不良、油耗增大、功率下降。船用柴油机的压缩比大致范围是： 低速机：=13—14、中速机：=14—16、高速机：15—19、增压机：12—14 11. 活塞平均速度：活塞作往复运动的速度的平均值。用字母Cm表示。显然 Cm= 第二节 四冲程柴油机的工作原理及特点 柴油机的基本工作原理是采用压缩发火方式使燃料在缸内燃烧，以高温高压的燃气做工质，在气缸中膨胀推动活塞往复运动，并通过活塞—连杆—曲柄机构将往复运动转变为曲轴的回转运动，从而带动工作机械。 根据上述特点，燃油在柴油机气缸中燃烧作功必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程，这五个过程连续地进行一次就称为一个工作循环。工作循环周而复始不断进行，柴油机就能连续对外作功了。 柴油机中如果活塞运行四个冲程（曲轴回转两圈）完成一个工作循环，这类柴油机称为四冲程柴油机；如果活塞运行两个冲程（曲轴回转一圈）完成一个工作循环，则此类柴油机称为二冲程柴油机。 压容图是指柴油机气缸内气体的压力随活塞移动（即气缸容积变化）而变化的关系图。横坐标表示容积变化，纵坐标表示压力变化，所以压容图也称p—v图。它可以用来研究柴油机工作过程进行的情况，还可以用来计算柴油机一个工作循环所作的指示功。因此，我们也把p—v图叫作示功图。 一、四冲程柴油机工作原理（参见p.3图1—2） 图1—4中四个简图分别表示活塞四个行程进行的情况以及活塞、曲轴、气阀等部件的有关动作位置。 第一冲程—进气冲程 任务：使缸内充满新鲜空气。 特点：整个过程由三个阶段构成 1. 进气准备阶段。为避免由于气阀不能瞬时全开或全关而引起的流阻损失（节流作用）造成进气量减少，进气阀总是在活塞位于上止点前的某一角度（曲柄转角）提前打开，称为进气提前角（图中φ1）。 2. 主要进气阶段。
活塞由上止点下行，气缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠缸内外的压力差，新鲜空气经进气阀被吸入气缸。 3. 补充进气阶段。 虽然此时活塞已越过下止点上行，但是，一方面由于缸内气体压力尚低于大气压；另一方面由于气体的流动惯性，进气阀处还有新鲜空气进入，因此，不急于关闭进气阀，以便尽量多进新鲜空气。从下止点到进气阀关闭的曲柄转角称为进气延迟角（图中φ2）。 所以，进气冲程总的曲柄转角（φ1+180°+φ2）约为220°—250°，称为进气持续角。 结果：缸内充满新鲜空气，压力略低于大气压力，约为大气压力的0.80—0.95倍，温度略高于环境温度。主要是受系统零件的阻力影响，并且受上一循环废气及高温机件的影响。经验公式：Ta=（20—60）+To K。 第二冲程—压缩冲程 任务：压缩由第一冲程吸入的新鲜空气，提高其压力和温度，为燃烧作功创造条件。 特点：进、排气阀全部关闭，气缸密闭，活塞由下止点上行,气缸容积逐渐减小， 缸内工质的温度、压力不断上升。此过程后期喷入雾状燃油，与空气混合形成可燃混合气并自行发火燃烧。压缩冲程占有总的曲柄转角约为140°—160°。 结果：压缩终点工质的温度Tc=600—700℃，压力pc=3—6MPa。 第三冲程—作功冲程 任务：完成两次能量转换。 特点：1.有一个着火准备阶段，即可燃混合气的形成过程。因此，在压缩冲程末期，活塞到达上止点前的某一曲柄转角，喷油器开始向缸内喷油，是谓喷油提前角，约5°—30°，随机型而异。 2. 上述喷油过程一直要持续到活塞越过上止点后的某一曲柄转角，在这一曲柄转角范围内是边燃烧边膨胀，燃气推动活塞下行作功。缸内燃气的最高瞬时温度可达TZ=1500—1900℃，最高爆炸压力约为pz=6—9MPa。这一阶段缸内压力变化不大。 3. 从喷油结束到排气阀打开（下止点前某一曲柄转角）是燃气作功的后膨胀阶段。随着活塞的下移，气缸容积不断增大，燃气的压力和温度迅速下降。整个膨胀作功过程的曲柄转角约为140°左右。 结果：对外输出机械能。 第四冲程—排气冲程 任务：排除作功后的废气，为下一循环新鲜空气的进入创造条件。 特点：整个排气过程约占210°—250°曲柄转角可分为三个阶段： 1. 从排气阀开到下止点（排气提前角）是自由排气阶段，利用缸内废气压力大于外界大气压力自由排气。目的是减小活塞上行时的背压，避免功率损耗。此阶段排出的废气量可达总量的60%以上。 2. 活塞由下止点上行，依靠活塞的推挤作用强制排气，缸内压力基本不变，约为大气压力的1.05—1.10倍。 3. 从上止点到到排气阀关闭为止（排气延迟角）是惯性排气阶段。这一阶段主要是利用废气流动的惯性尽量多排掉点废气。 结果：大部分废气被排除，仅留下少量残余废气。 柴油机经过上述连续的四个过程完成一个工作循环，活塞继续运动，下一工作循环又按进气、压缩、作功和排气同样的顺序进行，柴油机便得以连续运转。 二、四冲程柴油机的特点 由上述四冲程柴油机工作过程的描述可知，四冲程柴油机有如下一些特点： 1.
完成一个工作循环，曲轴转两周，每个过程约占活塞的一个行程。 2.
一个工作循环中，进、排气阀、喷油器均只启闭一次，因此凸轮轴的转速是曲轴转速的一半。 3.
每一工作循环中，只有作功冲程对外作功，其余三个都是辅助冲程，需要消耗能量（多缸机由作功缸提供，单缸机由飞轮提供）。 4.
进气阀在上止点前开启，排气阀在上止点后关闭，两者同时开启时间内曲柄所转过的角度，称为气阀重叠角。
第三节 二冲程柴油机的工作原理及特点 由活塞的两个行程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机。它的工作循环也是由进气、压缩、燃烧及膨胀和排气五个过程所组成，因而与四冲程柴油机相比，在结构和工作原理上有很大的差异。下面以P.6上的图1—4来说明二冲程柴油机的工作原理。 在二冲程柴油机中没有单独的进气与排气过程，其进气与排气过程几乎重叠在下止点前后约120°—150°曲柄转角范围内同时进行。图中由柴油机带动的扫气泵吸入外界新鲜空气，加压以后储存于扫气箱内，当活塞打开扫气口时，新鲜空气进入气缸，同时把废气驱赶出气缸。二冲程柴油机的这种换气过程称为扫气。因此，在基本结构上二冲程机与四冲程机的不同之处是设有专门的扫气泵、扫气箱、气缸套下部开有扫气口、气缸盖上只设排气阀装置，有的则干脆在缸套上再开排气口，则缸盖上的排气装置都不要了，以简化机构。 一、二冲程柴油机工作原理 第一冲程—扫气和压缩冲程 第一阶段—扫气 活塞由下止点上行至扫气口关闭前，由扫气泵压送来的新鲜空气进入气缸，同时挤走残余废气 第二阶段—过后排气 从活塞关闭扫气口开始到排气阀关闭为止。进入气缸的新鲜空气继续挤压残余废气，同时有部分新鲜空气一起排出气缸，造成部分新气的损失。 第三阶段—压缩 从排气阀关闭开始到活塞上行至上止点为止。缸内新鲜空气受压，温度、压力急剧上升，为作功创造条件。压缩终了的温度约为600—700℃，压力约为3—5MPa。 第二冲程—作功、排气和扫气 第四阶段—作功 活塞上行至喷油提前角时，喷油开始，至上止点后某一曲柄转角，喷油结束，在此期间，缸内是边燃烧边膨胀。最高温度可达Tz=1700—1900℃、最高爆炸压力可达pz=5—8MPa 第五阶段—自由排气 从排气阀打开到扫气口开启为止。利用缸内外的压力差自由排气，缸内废气的压力和温度迅速下降，至扫气口开时缸内废气压力已略低于扫气空气的压力 第六阶段—扫气 从活塞打开扫气口开始至下止点为止。新鲜空气进入气缸驱赶废气出缸。当活塞越过下止点继续上行时，开始下一循环。 二、二冲程柴油机的特点 1.
工作循环在活塞的两个行程，即曲轴转一周的时间内完成，扫气过程时间短。因此，需设置专门的扫气泵来完成进、排气，以期提高换气质量。另外，它不设进气阀，有的机型甚至连排气阀也不设，以简化结构。 2.
凸轮轴转速与曲轴转速一样。 3.
两个冲程中，一个对外作功，另一个则要消耗能量。 4.
进排气过程几乎同时进行，具有较大的进、排气重叠角。
第四节 四冲程柴油机与二冲程柴油机优缺点的比较 1.
相同缸径、相同转速下，二冲程柴油机的输出功率比四冲程柴油机增加60%～80%。换言之，若输出功率相同，则二冲程柴油机的体积和重量比四冲程柴油机小。 2.
二冲程柴油机的转矩比四冲程机均匀，运转平稳。 3.
二冲程机省却了气阀机构极其传动装置，结构简单、维护保养方便。 4.
二冲程机没有独立的进、排气冲程，换气时间短，换气质量不如四冲程机好，所以，燃油燃烧的完全程度不如四冲程机，热效率比四冲程机低。 5.
在转速相同的条件下，二冲程机燃烧作功的频率比四冲程机高一倍，因此，二冲程机燃烧室部件的热负荷比四冲程机高。 二冲程柴油机的上述缺点随着转速的提高更加明显，所以，大型低速机多采用二冲程形式，小型高速机则多采用四冲程形式，中型中速机则两者均有，但以四冲程为主。 第五节 柴油机定时图的绘制方法及其应用 一、柴油机的定时 在柴油机的每一个工作循环中，各过程的始点和终点一般不是正好在活塞的上、下止点位置，而是在偏离上、下止点的某一曲柄转角位置。我们把以上、下止点为参考基准来表示进、排气阀、喷油泵、起动阀等开始开启和完全关闭的时刻规定称为柴油机的定时。 柴油机的定时包括：配气定时、喷油定时、起动定时等。 二、定时图 柴油机的定时常用表格法和定时圆图来表示。表格法示例。（P.6表1-1） 所谓定时图，也称正时图，是将柴油机的各定时，以上下止点为基准，按一定的转向和冲程数，用曲柄转角位置表示在同一圆上的图形。 （P.5 图1-3、图1-5） 绘制方法举例（6300ZC、
ESDZ43/82B） 型号：6300ZC 右转机 型号：ESDZ43/82B 右转机 进气阀开 上止点前58°±2.5°
排气阀开 下止点前90° 进气阀关 下止点后47°±2.5°
扫气口开 下止点前39.5° 排气阀开 下止点前47°±2.5°
扫气口关 下止点后39.5° 排气阀关 上止点后58°±2.5°
排气阀关 下止点后56° 喷油提前角 上止点前 14° 喷油提前角 上止点前10.5° 起动阀开 上止点前 5° 起动阀开 上止点 起动阀关 上止点后 110° 起动阀关 上止点后 90° 三、定时图的应用 柴油机使用说明书上都附有该机的定时图，它的作用是供轮机管理人员在检查或调整各类定时时作为依据。
第六节 国产柴油机型号表示法 为便于柴油机的生产和管理，国家或制造厂对每一种柴油机都给予一个特定的代号，称为柴油机的型号。国产柴油机的型号由数字和汉语拼音字母组成，它能反映出该柴油机的主要结构、性能及用途。通常有以下四项内容所组成。 1. 气缸数
表示一台柴油机所具有的气缸数目。 2. 机型系列
表示柴油机气缸直径和冲程的大小。 3. 变型符号
表示该机型改型后，在结构性能上的变化。 4. 用途及结构特点
表示柴油机的主要用途和不同的结构特点。 一、国产中小型柴油机型号表示法 缸数符号
机器型号代号 机器特性代号
设计变形符号
缸径符号（数字，单位：mm） D 发电 3-第三种变形设计 F 风冷 …… Z 增压 缺位：标准设计
二、大型低速机 缸数符号
机器特性代号 机型系列代号 6 E S
D Z 76/160
第七节 船舶柴油机类型及分类 1.
按工作循环特点分：有四冲程柴油机和二冲程柴油机。 2.
按气缸冷却方式分：有水冷柴油机和风冷柴油机。 3.
按进气方式分： 有非增压柴油机和增压柴油机。 4.
按转速和活塞平均速度分： 高速柴油机 转速大于1000r/min 活塞平均速度大于9m/s。 中速柴油机 转速为300—1000r/min 活塞平均速度为6—9m/s。 低速柴油机 转速小于300r/min 活塞平均速度低于6m/s。 5.
按结构特点分： 1）筒形活塞式和十字头式柴油机。 2）立式与卧式柴油机。 3）根据气缸排列不同有；单列式、V型机、星形机等。 6.
按柴油机能否倒转分： 有可倒转柴油机和不可倒转柴油机。 7.
按动力装置需要分：有左转机和右转机。
第二章
柴油机的主要部件 第一节 机座 机体 主轴承 十字头 一、机座、机体的功用，工作条件和要求 1. 机座的功用：（参见P.15） 机座位于柴油机的底部，是整台柴油机的基础，它的上面支承着机体、气缸套、气缸盖等所有机件和一些附属设备。机座的功用是： ①支承主要机件和附属设备； ②将柴油机联结于船体骨架； ③汇集贮存润滑油； ④安装主轴承。 2. 机座的工作条件： ①承受整机的重量； ②柴油机工作时要承受燃气压力和运动部件惯性力； ③承受船体变形时产生的附加扭矩和弯曲应力。 3. 对机座的要求： ①刚性好，确保运动部件和支承安装准确，轴线正确； ②强度高； ③密封性好不泄漏； ④与船体底座连接紧固。 4.机体的功用：（参见P.14 图2-1、2-2；P.15 图 2-3；P.17 图2-5、 图2-6） 机体也叫机身。大型柴油机的机体由气缸体和曲轴箱组合而成；中小型柴油机的机体通常为一整体。其功用是： ①支承气缸盖、安装气缸套、布置气缸冷却空间； ②机体外侧安装各种附件，如：凸轮轴箱、防爆门、检修道门等，二冲程柴油机还要安排扫气箱； ③机体的下半部和机座共同构成曲轴连杆的运动空间。 5. 机体的工作条件： ①承受工作气体的压力、活塞的侧推力以及贯穿螺栓的预紧力； ②各种附件的重力和螺栓预紧力。 6. 对机体的要求：足够的强度和刚度。 二、机座、机体的结构种类、材料和主要缺陷拆修方法 1. 中小型柴油机机座多为整体铸造，长方槽形，四周边缘突出处钻有螺栓孔，（参见P.15图2-3）以便用螺栓把机座紧固在船体基座上。中部凹下成槽形以贮存润滑油，槽内铸有筋条和横隔板以增加它的刚度。横隔板上镗有主轴承孔，用来安装主轴承。（参见P.16图2-4）材料多为铸铁，如：300系列采用HT21-40，其他尚有HT15-33、HT24-44等。目前，在大中型柴油机中已广泛采用钢板焊接结构的机座。如：ESDZ43/82B型机采用20号钢板焊接；ESDZ30/55型机采用A3或C3钢焊接。 2. 机座的检修 ⑴机座的技术要求： ①机座上平面应平直，且与主轴承中心线平行，其不平行度每米不应超过0.03毫米。 ②机座下平面与垫块接触良好，0.05毫米厚的塞尺不应插进，自由状态下0.05毫米塞尺插进总面积不超过20%。 ③机座与基础的紧配螺栓孔光洁，与紧配螺栓配合良好。紧配螺栓的数量，应不少于总数的15%，且最少不少于4个；一般布置在柴油机四角或功率输出端。 ④机座的油底壳应经灌水密性试验，历时半小时不得渗漏。 ⑤主要表面的加工光洁度：上平面不低于6；下平面不低于4。主轴承座孔直径≤125毫米者，其加工光洁度不低于7；直径＞125毫米者，其加工光洁度不低于6。主轴承座孔两侧面不低于5。 ⑵机座的检测： ①成品或未连接时的检测： 1）测量机座上平面的弯曲度和弯曲情况。测量时可用一足够长的直尺搁在机座上平面上，用塞尺测出机座上平面与直尺之间的间隙以及间隙沿轴向的长度，不平度＜0.03毫米/米。用同样方法测出主轴承座孔内圆表面的高低情况。 2）测量各主轴承座孔的直径。有调整垫片时，应测调整垫片的厚度，使轴承座孔的直径尺寸符合它的名义尺寸，然后测出轴承座孔的椭圆度和锥度；对没有间隙调整垫片的（如薄壁轴承）应严格将轴承盖螺栓旋紧到规定要求，然后测出各轴承座孔的椭圆度和锥度，不得大于规定值。 ②轴承座孔不同心度： 1）用拉钢丝法测出各轴承座孔中心的不同心度，钢丝线的定位是以最前和最后一道主轴承座孔中心为基准。定位后，用千分尺测出各轴承座孔中心对钢丝线的不同心度。其技术要求是：座长小于2米的，不同心度应小于0.02毫米；座长在2—4米的，不同心度应小于0.04毫米；座长大于4米的，不同心度应小于0.06毫米。 2）用百分表检查不同轴度 ③机座下平面的不平度，每一米长度不大于0.10毫米；下平面对上平面的不平行度，每一米长度不大于0.15毫米。 ⑶预试航检验： 机座组的检验工作与发动机其他部件的检验工作一样，可分为两部分，一部分是预试航中的检验，另一部分是修理中的检验。所谓预试航检验，是指船舶未进厂修理时，船厂方面为了了解机座的技术状况和掌握一些必要的技术数据，可随船航行对机座的缺陷原因预先进行分析、研究并做好必要的技术准备工作。 机座组预试航的检验工作，是要了解柴油机在不同负荷时机座的振动情况、机座与基础的松动情况、离合器的噪音情况以及主轴承温度、润滑油压力等各种数据。 机座组修理时的检验工作是确定修理方案的依据
，应按照规定步骤并依靠比较精确的测量进行。现将修理工程较大的大中型发动机（相当与中修性质以上）的检修步骤和方法简述如下： ①测量发动机运动部件未拆卸前曲轴各档曲柄臂距差值。 ②测量推力轴与中间轴脱开后曲轴各档曲柄臂距差值。 ③测量推力轴与曲轴脱开后曲轴各档曲柄臂距差值。 ④测量发动机运动部件拆卸后曲轴各档曲柄臂距差值。 ⑤测量主轴承下轴瓦的厚度：在测量轴瓦厚度时，应测量轴承间隙和调隙垫片的厚度，对采用薄壁瓦的主轴承，不宜用压铅丝的办法测量轴承间隙。 ⑥用桥规测量曲轴下沉量，测量时应注意下列问题： 1）桥规安放在机座上的位置，应与上一次测量相同。 2）各档主轴颈的桥规值，都要在第一缸曲柄位于上止点的位置时测量，测量过程不得转动曲轴。 3）用塞尺插入桥规与轴颈间的空隙时，不应使桥规有微小的向上抬起。 ⑦测量各主轴颈的跳动量。测量时，可在机座上平面上安置一百分表架，转动曲轴时百分表上最大与最小数值之差即为最大跳动量。 ⑧测量各档主轴颈直径。测量部位如图所示，根据测量可求得最大椭圆度和最大锥度值。 ⑷修理： ①机座平直情况下的修理 机座上平面平直，各主轴承座孔又是同心的，且其中心线与机座上平面平行，在这种情况下，如主轴承有裂纹、剥落等缺陷，则按主轴颈尺寸配新轴承即可。 ②机座已变形的情况下的修理 1）机座的变形极其校直：当新的发动机安装在船上时曲轴中心线与机座上平面是平行的，同时由于各轴承座孔同心，轴瓦都有相同的厚度，机架或机身等零件的安装都有一固定的正确基准。当机座变形后无疑会破坏原来安装的基准面，给发动机运行带来极为不利的影响。造成机座变形的原因是：船体变形；安装机座的基础不良或机座与垫块的接触不良；机座本身的刚性差；机座本身的残余应力所引起的变形。根据修理经验分析，造成机座变形以第一种原因居多数。 机座一般有两种不同的变形情况，一种是沿轴向中部向上弯曲，另一种是沿轴向中部向下弯曲，机座沿径向有时虽有变形，但变形很大的情况并不常见。 如果机座中部向下弯曲，中间几档主轴承座孔较两端低得多因而将使曲轴臂距差正值明显增大。这种变形的校直常采用强固法，即将机座的紧配螺栓全部取出，并取出机座中部的其余螺栓和垫块后，在机座下平面和基础间的空隙处敲入新的垫块，使机座中部向下弯曲的部分向上凸起，同时用直尺检查机座上平面的平直度。当平直度校正到允许范围时，修刮新的垫块，使垫块的上下平面分别与机座下平面和基础的上平面有良好的接触，然后精铰螺栓孔，并换新的紧配螺栓。当机座按相反方向变形时，可用类似的方法校正之。 2）机座主轴承孔的镗削：主轴承座孔的镗孔目的是为了消除各轴承座孔的锥度和椭圆度，以及各轴承座孔的不同心度。对于高、中速柴油机，通常采用薄壁主轴瓦，有较高的互换性要求，因而镗孔精度要求较高。对低速重型柴油机来说，机座变形经校直后，并不能完全消除各轴承座孔的不同心度，因此也常用镗孔的方法来消除这种缺陷。 镗孔是以最前和最后两档主轴承座孔为基准，镗孔后需换新轴承，轴瓦厚度可按下式决定： t= 式中：t：主轴承安装时要求的厚度 D′：主轴承座孔直径 D：经过光车和修磨的主轴颈直径 C：轴承间隙 Δt：修刮余量 3）主轴承座孔的修刮：通常，镗削后的主轴承座孔孔径至少要比原直径增大1～2毫米，这就使轴承盖和轴承座的强度显著降低，而且必须配制新轴承。为了保持轴承座和轴承盖的原来强度，减少修理费用，对变形较小的轴承座孔应尽量不用镗孔法，而以人工修刮来消除轴承座孔的椭圆度、锥度以及各座孔的不同心度。 3. 垫块的形式 垫块有两种形式，一种是平面垫块，另一种是楔形垫块。 目前采用楔形垫块较多，因为它能由自己调整垫起高度。其结构是：在船体机架上焊上斜度小于1/100的基块，表面拂平。用中碳钢或铸铁制成的垫块上面为平面，下面为斜面，斜度与基块相同。安装时，将垫块敲进去，敲进深度越大，垫起的高度越高，（出示意图） 垫平后划线，然后取出，拂平、装复、钻孔、铰孔，再安装紧配螺栓。 楔形垫块的缺点是有向外滑移的趋势。用过一段时间后或地脚螺栓松动时还会在紧配螺栓的丝杆内侧出现摩擦的痕迹。 4. 机座的管理要点 由于柴油机长期运转的冲击振动以及船舶摇摆和船体振动等原因，往往会造成地脚螺栓与垫块松动影响机座或机身变形，因此应定期检查地脚螺栓的紧固情况。一般的检查方法是：（1）运转中用手模垫块，检查是否松动。垫块松动有时会在缝隙中象螃蟹吐泡沫似的向外 冒油泡沫。 （2）用手锤轻轻敲击地脚螺栓，听其声音，声音清脆表明结合紧密，若声音浑浊则说明有松动，必须检查上紧。 如果地脚螺栓松动，垫块和基块间会产生相对位移，并在基块面上磨出凹陷。修复凹陷的办法是堆焊修平，这就必须把柴油机吊开，费工极大。 机座内部检查时，要注意有无裂纹。清洁时只能用抹布，不允许用棉纱，以防止棉纱头落入机内，堵塞油管，轧死油泵。 船上排，坞修时，拆出主轴承下瓦后，必须立即装上。如要换新而新的一时没搞好，也应把旧的先装复还原，长时间脱空一道会引起机座变形，间隙变小，下瓦装不进去，造成极大的麻烦。同理，在需要检查主轴承下瓦时，应逐档依次拆出，检查后装入，再拆下一档，决不允许把多道主轴承下瓦同时取出。 5. 机体的结构和材料（参见P.16-17图2-3、2-4、2-5） 机体装置在机座上，它包括安装气缸套的气缸体与构成曲柄、连杆运动空间上半部分的曲轴箱两部分。在大型柴油机中气缸体和曲轴箱往往分别制造后用螺栓相联接；而中小型柴油机则大多数是将两部分铸造或焊接成一体。 机体是柴油机的骨架，为了防止机座内滑油溅出而制成封闭型，两侧各有可拆卸的道门，以便进行曲轴箱内的检查和有关的拆装检修工作。道门一般是船中（双主机的进气侧）或操纵台侧为封闭道门，而船舷侧（双主机的排气侧）为防爆道门，以防万一曲轴箱爆炸时燃气伤人。 机体上安装有凸轮轴、齿轮箱及各种定时传动齿轮、喷油泵、冷却器、、调速器、操纵系统各部件，还可能装有废气涡轮增压器等。机体的上半部固定有各缸的气缸套，上平面用缸头螺栓压紧着气缸盖。 机体一般用铸铁或合金铸铁制造，如：HT24-44、HT28-48等；也有采用钢板焊接结构的。 机体靠贯穿螺栓与机座联接，贯穿螺栓的预紧力使机体产生压缩弹性变形（1米的压缩变形为0.01毫米），当缸内气体爆炸作功时，贯穿螺栓承受拉力而伸长，这时机体虽然有一些回伸，但仍应保持紧固。为此，各种机型对贯穿螺栓的预紧力都有明确的规定，如： 8NVD-48型柴油机规定的预紧力矩为160公斤米。 上紧贯穿螺栓最好使用扭力扳手，应分两步进行，首先安顺序用一半的力均匀地紧一遍，然后再用全力上紧到规定扭矩。此外，上紧贯穿螺栓的顺序是：从中间开始，对角交叉向两边发展；拆卸时顺序相反。 贯穿螺栓全部上进后，要求贴合面之间插不进0.05毫米塞尺，并测量一次臂距差，在臂距差符合要求后方可装上开口销。如果插销孔被遮住，则应向旋紧方向转动螺帽（旋转角不得超过30°），注意：不得用松退螺帽的方法来找正销孔。 贯穿螺栓的松紧对机座的变形以及主轴承中心线都有影响，但决不允许用松紧贯穿螺栓的方法来调整曲轴臂距差值。 新机出厂使用一段时间后，贯穿螺栓可能会有微小的伸长变形，贯穿螺栓伸长变形后或机体变形后，会使机体与机座结合面出现松动，在全负荷运转中用肉眼能看到两平面有相对位移现象；或用0.1毫米的塞尺能插入10毫米以上，则说明机体变形或贯穿螺栓松动。所以，新机出厂使用一段时间后，应将贯穿螺栓全部均匀地紧固一边。 6. 机体安装的技术要求 机体在机座上的安装应保证气缸中心线与曲轴中心线之间相对位置的正确，其主要技术要求： （1）气缸中心线与曲轴中心线应垂直相交，不垂直度每米不超过0.15毫米；不相交偏移允差不大于1毫米。 （2）各气缸中心线应在同一平面内，偏差不得大于0.5毫米。 此外，还要求机座、机架、气缸体各贴合面应接触紧密。在螺栓未上紧之前，用0.05毫米塞尺不应插入。如果贴合面接触不紧密，上紧贯穿螺栓时会导致机架变形，造成气缸中心线的倾斜和偏移。贴合平面松动，不仅工作时会漏油、漏气，还会造成运转中的剧烈震动，甚至贯穿螺栓断裂 通常，由于起吊设备高度的限制，往往在机体吊装于机架之前，先吊入各贯穿螺栓。为了使机座与机体能迅速装配定位，并在运转过程中不致位移，规定在上述各部件的连接螺栓中有不少于总数的25%是紧配螺栓，并均匀分布。 7. 气缸体部分的缺陷和修理 （1）气缸体最常见的缺陷 ①气缸体与冷却水接触部分发生锈蚀剥落，特别是冷却水夹层的密封环带处更容易出现此种现象 ②机体凸肩产生裂纹。根据裂纹产生的部位分析其原因，可能是安装气缸盖旋紧螺母时用力过大或用力不均匀。气缸盖螺栓预紧力超过规定值使机体凸肩上承受的应力过大，超出材料强度的允许范围而产生疲劳裂纹。另一个原因可能是过热后骤冷，热应力过大产生的。 ③气缸体上下两平面变形。除了某一平面本身产生凹凸不平的绕曲变形外，还可能出现上下两平面间的不平行偏差，此种情况在筒形活塞式柴油机中较易发生，其原因可能是装配中操作不当，所受的应力不均匀。 气缸体上下平面的变形势必破坏气缸中心线与曲轴中心线的垂直相交，是造成活塞在气缸中倾斜的原因之一。如果不用修整活塞连杆组件装配面的方法来适应气缸体的变形，则应对气缸体的上下平面进行手工修理或机械加工来消除这一缺陷。 ④气缸体非工作表面产生局部裂缝，甚至断裂。原因可能是船体基础变形或各个气缸的负荷相差悬殊，个别缸长期处于超负荷工况下运转。 ⑤钢板焊接结构的机体，由于施工质量差而产生裂纹。如：焊接接触部位少、T形对接接头间隙过大、坡口不良及焊脚尺寸过小等等。 ⑥铸铁的机体各转折处有铸造圆角，部分地消除了应力集中，但长期运转后这些圆角部位仍有可能产生裂纹。 （2）机体的修理 对机体裂纹的修理方法，可根据裂纹的部位分别采用覆板修补、环氧树脂粘补、焊补或金属扣合法等。 8. 机体的管理要点 （1）安装机体时，在贯穿螺栓上紧后应检查曲轴的臂距差。若臂距差发生变化且超出允许值时，一般可通过调整机座与底座之间的垫块来解决。 （2）机体与冷却水接触部分发生锈蚀剥落时，应清洁干净涂上红丹。 （3）机体出现裂纹，严重的用肉眼就可看出，细微裂纹可用粉剂显痕法检查。在安装柴油机时，要特别注意机舱机座的水平，上紧缸盖螺母时用力要均匀。 （4）柴油机工作一定时间后，要检查贯穿螺栓有无松动现象。 三、主轴承的功用、工作条件和要求 1.功用：参见（P.18） 支承曲轴，使其平稳运转，使曲轴以最小的摩擦功耗传递动力。其中，止推轴承还用以防止曲轴轴向窜动。 2.工作条件： （1）承受曲轴传来的周期性燃气压力和运动部件的惯性力。 （2）与主轴颈相互摩擦，承受磨损。 （3）承受因滑油变质而产生的腐蚀及非正常磨耗。 3.要求 （1）足够的强度和刚度，较高的承载能力和抗疲劳破坏能力。 （2）具有良好的减磨性和耐磨性。 （3）有较好的抗腐蚀能力。 （4）导热性好。 4.类型 ⑴滑动轴承：正置式（P.18图2-7）和倒置式（P.19图2-9） ⑵滚动轴承 四、主轴承的材料和定位方法、安装要求 1.材料 从结构上看，主轴承包括轴承座、轴承盖、轴瓦和螺栓等。其中： （1）轴承座和轴承盖的材料多为铸铁，如HT24-44。（一般是盖和座连接在一起加工出内孔，以便使盖和座的垂直端面符合配合要求，同时使上下轴瓦同心。） （2）螺栓多采用优质中碳钢经适当热处理，如45号钢调质处理。 （3）轴瓦有厚壁瓦和薄壁瓦两种。 厚壁瓦总厚度在20-50毫米，多采用青铜、25号或30号钢制成瓦背，工作面浇5-8毫米厚的减磨合金材料。上瓦开有油口、油槽，下瓦两侧开垃圾槽。中低速机多采用。厚壁瓦的轴承座与轴承盖之间设有调整间隙用的黄铜垫片。 薄壁瓦的壳厚在3-6毫米之间，多用10-15号钢或带钢制成。工作面浇0.5-1.5毫米厚的耐磨合金。小型高速机多采用。薄壁瓦不设调隙垫片。 （4）此外，大型柴油机多采用一种无轴瓦类的主轴承，白合金直接浇铸在轴承座和轴承盖上。需要通过拂刮来满足与轴颈的配合要求；它的优点是使用寿命长。 2.定位方法和安装要求 轴承安装时，除了控制其与轴颈之间的间隙外，还要保证轴瓦内表面与轴颈的良好接触以及轴瓦外表面（瓦背）与轴承座孔的良好接触。轴瓦内表面与轴颈接触良好，能使两者接触面比压和摩擦系数减小，油膜更容易形成而且稳定，轴瓦的工作安全就有保证。瓦背与座孔的接触良好，有利于散发轴承的工作热量及机械负荷的传出，使轴承抗冲击、抗疲劳能力增强。 上述安装要求，对厚壁瓦而言是靠拂刮工作来达到的。新配厚壁瓦时，先要用色油法检查、修配瓦背与座孔的接触情况，要求两者接触面积达到75%，且分布均匀；再修刮轴瓦内表面与轴颈的贴合情况，也是用色油法，要求轴瓦与轴颈贴合面在下轴瓦正中左右40°～60°的圆弧范围内，最后在抛光轴瓦内表面。 而对于薄壁瓦而言则是由轴瓦的制造精度来保证的，不必，也不允许用拂刮来达到上述安装要求。瓦背与座孔的良好接触是由两者过盈配合的形位精度来保证的，两者配合的过盈量说明书都有规定。若过盈量不足，则传力、散热性能丧失，甚至产生轴瓦相对座孔滑移的摩擦现象，必然会导致烧瓦等恶性事故；若过盈量太大，则轴瓦所受安装应力太大，极有可能使轴瓦变形，内孔失圆。使上、瓦对口处向内收缩而碰擦轴颈，同时，轴瓦在过大的安装力作用下很快屈服，使瓦背与座孔的过盈量下降，甚至脱离接触。薄壁轴瓦的瓦背过盈量是通过轴瓦的自由弹势大小或余面高度来控制的。 薄壁瓦在自由状态下并非真正的半圆形，在切口方向弹开的尺寸比公称直径要稍大些，其超出直径的量称为自由弹势（出示示意图）。一般薄壁瓦的自由弹势在0.3-1.0mm；有翻边者在0.1-0.4mm范围内。具有自由弹势的轴瓦安装后，轴瓦的切口面会高出轴承座、盖的剖分面，这样，周向过盈变为径向过盈，工作中能保证可靠地向座孔传力、传热。工作后，薄壁轴瓦自由弹势减弱，减弱到一定程度就不能再用。合格的轴瓦用图示半圆模具施以规定的压力后，测量半周长的高出量Δh，Δh称为余面高度。一般取安装余面高度为0.03-0.10mm。 此外，为防止轴瓦工作时跟转，安装时需为轴瓦周向定位。厚壁瓦一般采用销钉定位；而薄壁瓦一般采用凸肩和凹槽配合定位。 五、主轴承的间隙测量方法和下瓦厚度测量方法 1.主轴承径向间隙测量方法 主轴承间隙的大小直接影响着柴油机工作的可靠性。间隙过小，油膜不易形成，轴承容易发热而使轴承磨损加剧，严重时会使轴承合金融化或将轴咬死。间隙过大，将有冲击载荷作用在轴承上，以致将轴承合金敲碎，同时也容易使润滑油压力降低。所以，制造厂对主要运动部件的配合间隙和使用极限值都有明确的规定，而且机器说明书中均有规定数值。为此，柴油机在营运中和修理前后应测量主轴承的径向间隙和轴向间隙，以检查它们是否超过允许值。主轴承径向间隙常用的测量方法有以下三种： （1）塞尺测量法：这种方法一般用于初步检验测量。由于塞尺是平直的，它不可能完全按主轴颈圆弧那样弯曲，故测出的间隙值比实际间隙值要小些，主轴颈直径越小，误差越大。一般以能够塞入的塞尺厚度加上0.05mm作为径向间隙值。此法简便，但欠准确。 （2）压铅丝测量法：这是最常用的一种方法，它通过测量被压扁的铅丝厚度来测量主轴承的间隙，测量精度较高。具体操作顺序是： ①拆去主轴承盖和垫片。 ②选用直径为（1.5-2.0）倍规定间隙值的软铅丝两条，长度以包住主轴颈150°圆心角为宜，用润滑脂粘附在轴颈全长的前后四分之一处。 ③小心装上主轴承盖，拧紧主轴承盖螺母。注意；应按规定力矩和顺序拧紧，严禁先拧紧一侧螺母，再拧紧另一侧。拧紧后将螺母位置做好记号。 ④依次松开螺母、卸下轴承盖，小心取出被压扁的软铅丝并将铅丝平放在薄板上，按轴承编号及首尾位置顺序排列。 ⑤用0-25mm的外径千分尺测量每条铅丝中部最厚处的厚度，取其平均值即为间隙值。如两边的厚度相差大于0.05mm，应检查原因，可能是轴承盖紧单边、或轴颈有锥度、或轴瓦有单边磨损等等。如属一时无法解决的问题，可对轴瓦稍加修刮，使其在整个轴颈表面的间隙均匀，以防单边磨损的情况进一步加剧。不允许以螺母的松紧程度来调整主轴承间隙。 ⑥在对轴瓦进行必要的修刮后，再作一次间隙测量并做好记录以备查考。 ⑦装好主轴承盖，将螺母拧紧到最后做出的记号位置。 （3）比较法：方法是转出下瓦，垫上原有垫片将上、下瓦合拢固紧，用内径千分尺测出轴承孔的内径最小值，再与该道主轴颈的直径相比较，两者的差值即为主轴颈间隙值。 2.主轴承轴向间隙的测量 主轴承径向间隙测量好后应测量它的轴向间隙，常用塞尺来进行测量，应在柴油机冷态时进行。柴油机在运转中，曲轴会受热而伸长，其伸长的长度大于机座受热的伸长量，为使曲轴能自由伸长，冷态时，柴油机各主轴承两端面上需留一定的间隙。此间隙应保证曲轴无论在冷态或热态、正转或反转的情况下，各主轴颈的圆角部分与轴瓦的圆角部分不相接触。此间隙是通过调整推力轴承的止推面来达到的。 主轴承轴向间隙对中型船舶柴油机可分两种情况： （1）柴油机曲轴与被驱动轴弹性联接，后者轴向力不对曲轴产生作用。此时任一档主轴承轴向间隙分配情况可见示意图（内教P.57 图2-57），设推力轴承轴向间隙极限值为S1，对小型高速柴油机S1≈0.1-0.3mm；中速机S1≈0.4-0.5mm，某档主轴承朝向推力轴承侧的轴向间隙为S2；另一侧轴向间隙为S3。其中，S2=0.6L+S1；S3=S1+（0.05-0.20）mm。L为该主轴承距推力轴承的距离，单位为米。 （2）柴油机曲轴与被驱动轴刚性联结，且被驱动轴设有独立的推力轴承，此时，应保证曲轴止推轴承不会承受轴系传来的轴向推力。如图2-58（同上）所示独立推力轴承的轴向间隙允许极限值为S1。当船舶前进时，推力轴的推力环压向推力轴承首端推力块上，在推力环尾端与推力块之间出现间隙S1，此时曲轴止推轴承尾侧与曲轴凸肩应存在间隙S2，而首侧间隙为S3，应大于S1。如图a）所示。当船舶后退时，推力轴的推力环压向推力轴承尾端的推力块上，在推力环首端与推力块之间，出现间隙S1，，此时曲轴止推轴承首侧与曲轴凸肩之间，应存在间隙S3，而其尾侧间隙S2应大于S1。如图b）所示。其他曲轴主轴承的轴向间隙仍按第一种情况调整。大型低速柴油机的曲轴上一般也设有推力轴承，推力轴承的轴向总间隙为轴颈直径的（0.02-0.03）倍。安装时，尾侧间隙为总间隙的（60-70）%，而且应比轴系独立推力轴承轴向间隙大0.15mm。 3.下瓦厚度测量方法 测量下瓦厚度的目的是检查轴承磨损情况，方法是用外径千分尺在每片瓦的六个测量点上测取其厚度，做好记录，与上次测量值比较，可很直观地了解磨损情况。这六个测量点如图（内管理学P.411图5-121）所示。在前、后两个环带上各测左、中、右三个点。前、后环带位置为轴瓦全宽的前1/4处和后1/4处；左、中、右的位置规定为，中是轴瓦的最低点，左与右的位置是与中点各差60°圆心角。测量时最好用圆头外径千分尺；若用平头外径千分尺，应在瓦面上加一钢球，测得的数值减去钢球直径即为该点的瓦厚。测量前应弄清瓦的前后左右方向，才能做出正确的记录。 六。厚壁轴瓦修刮方法和薄壁轴瓦装配特点 1.厚壁轴瓦的修刮方法； 当轴承磨损不大，轴承与轴颈之间的间隙尚未超过极限间隙时，只是在轴承合金层中产生椭圆度和锥度，以及合金表面有轻微的划伤、腐蚀和微小裂纹时，可用三角刮刀进行修刮。刮削量要尽量小，消除椭圆度、锥度和表面划伤即可。但要注意，在柴油机运转中磨下的合金屑可能积存在油槽中间，严重时可能填满油槽，所以要同时修整油槽。为了在柴油机运转中使机油能从油槽中比较容易进入轴承支承面形成油膜，在修刮油槽时，要修正油槽的边缘，使其形成圆孔或倒角，以便得到较好的润滑效果。此外，要注意被修刮处与不修刮处之间要圆滑过度。也要注意轴颈，如有划伤，也应予以消除。 当轴承磨损较大，且轴与轴承之间的间隙超过极限时，可用抽出垫片的方法，使之回复到正常间隙，但同时要用三角刮刀修整该轴瓦的椭圆度等。但这种修刮方法只能采用有限的几次，当所有的垫片抽完后，就要重新浇注轴承合金。 2.薄壁轴瓦装配特点： 薄壁轴瓦在安装时，上、下瓦之间没有调整垫片，也不允许拂刮轴瓦，损坏后应予换新。薄壁瓦与轴承座有一定的过盈量，瓦口不可锉削，否则会造成轴瓦松动。安装时，要注意检查瓦口的余面高度和自由弹势。（前面已有叙述，此处不再赘述） 七。机座、机体、主轴承常见故障及处理方法 （机座机体常见故障及处理方法参见第二点） 主轴承的故障形式有：磨损、划伤、合金龟裂、合金剥落、腐蚀等数种 1.磨损：轴承的磨损主要发生在承压瓦上。造成的主要原因有： ①曲轴弯曲变形、主轴颈光洁度差、轴承刚性不足、机座变形、安装质量不好、频繁的起动停车等，破坏了主轴颈和下轴瓦之间的润滑油膜使磨损加剧。 ②润滑油中含有较多的杂质，此外，润滑油粘度过低，也会削弱油膜而使磨损加剧。 ③柴油机长期在超负荷下运转。 总之，在柴油机运转中，轴颈和轴承之间未能建立良好的油膜是主轴承磨损的根本原因。 另外尚需注意的是，在磨损过程中往往会出现不均匀磨损现象。这是因为： 主轴颈形状不规则，出现鼓形、鞍形和锥形等使下轴瓦在轴承全长上的负荷不均匀； 安装时清洁工作差，有杂物嵌入轴瓦或瓦背使轴瓦变形，造成轴瓦负荷不均匀。此外，薄壁瓦在安装时，若余面高度没有控制好也会产生不均匀磨损。 2.划伤：划伤主要是混入润滑油的硬质固体颗粒造成的。这些杂质颗粒可能是机器各部分的磨屑、铸件的型砂、焊渣、尘土和碳化物等。轻微的划痕对轴承工作影响不大，但严重时，特别是夹杂的是钢或铁质的颗粒时，形成的划痕或凹坑会减小轴承的有效承载面积而造成事故。因此，轮机管理人员应加强对润滑系统的检查，防止杂质混入润滑油，要经常或定期清洗滑油滤器，特别是修船后，在滑油系统投入使用前应进行彻底冲洗。 3.合金龟裂：造成合金龟裂的原因主要是合金材料发生疲劳。龟裂严重时还会产生剥落；浇铸质量不高也是造成龟裂的原因之一，这种情况一般在柴油机运转初期就会发生。疲劳引起的龟裂，一般都是经过很长一段时间运转后才会产生。除此之外，操作管理不当也会引起龟裂。如长期超负荷运转、机动操作时起停次数过多、起动负荷过大等 4.脱壳：脱壳的主要原因是浇铸质量差，如底壳清洗不干净、浇铸温度不合适等。 5.化学腐蚀：主要是滑油中的酸性物质侵蚀引起的，所以，要定期取样化验滑油，以判断其恶化程度，若超过指标，必须及时更新。 6.空泡腐蚀，此外，轴承也可能由于电化学腐蚀而损坏。 综上所述，为避免轴承发生损坏事故，轮机管理人员除保证机油品质、压力和温度以外，还要做好以下各项工作： （1）在柴油机运转中经常倾听曲轴箱中的声音，并触摸曲轴箱的冷热情况。。应特别注意的是，若曲轴箱壁温度很高而且大量向外冒出油烟时，切忌立即停车和打开道门，这样做可能会造成轴颈咬死甚至曲轴箱爆炸的严重后果。 （2）在柴油机停车十分钟后打开道门检查，检查的项目有：用手触摸轴承座的温度情况、看轴承座的油漆是否烧焦变色、轴承座螺帽是否紧固、轴瓦边缘是否整齐，有无合金挤出或熔化现象、曲轴箱机油底部有无剥落的轴承合金碎屑、用塞尺测量轴承间隙是否正常等。另外，在打开道门后用机油循环泵压油，观察各轴承的溢油情况。 （3）如柴油机长期停车，最好每天开动循环泵和转车一次。这样能使轴颈表面总有一层润滑油膜存在，同时可使油槽中的冷凝水及时排除。 关于轴承的修理，只是对厚壁轴瓦而言，薄壁瓦损坏一般都采用换新的办法。根据轴承合金损坏的程度，有以下几种修理方法： 修刮（前已叙述）。 焊补。这种方法不但可以节约白合金材料，而且可以缩短修理时间。 重新浇铸。这种方法较麻烦，一般在下列情况才采用： ①合金熔塌。 ②合金过度磨损，抽减垫片也无法得到合适的间隙。 ③合金脱壳而且面积很大。 ④合金表面出现很多封闭裂纹，有的裂纹已延伸到轴瓦端边或者已裂透至结合面并有机油渗入到结合面。 八、机架、十字头和导板结构 （关于机架的结构在第一节的第二点中已有叙述，这里不再赘述。） 在十字头式柴油机中，十字头销与曲轴平行布置，十字头销与连杆小端滑动连接，在十字头销两端滑套滑块，每个滑块在机架导板的表面上滑动。导板安装在机架的内部，用来承受正车膨胀行程（倒车压缩行程）的侧推力的导板，称为正车导板；用来承受倒车膨胀行程（正车压缩行程）的导板，称为倒车导板。正倒车导板分设在十字头左右两侧的结构形式称为双导板式；若正倒车导板处在十字头一侧的，称为单导板式。此外，还有一种采用圆筒形滑块结构的，称为圆导板式。它往往兼作柴油机的扫气泵，目前采用这种形式的机种较少。（出示前两种的结构简图。） 第二节 气缸套、气缸盖 一、气缸套和气缸盖的功用、工作条件及要求（参见P.24） 1. 气缸套的功用 气缸套是一个圆筒形零件，置于机身的气缸体孔中，由气缸盖压紧轴向定位，活塞可在其内部作往复运动，其外侧有冷却水进行冷却。气缸套的功用是： ①与气缸盖和活塞共同构成燃烧室； ②筒形活塞式柴油机的气缸套，兼作活塞运动的导程，承受活塞侧推力； ③将热量传递给冷却水，起冷却作用； ④二冲程柴油机的气缸套上开有气口，和活塞配合控制换气过程。 2. 气缸套的工作条件 气缸套的工作条件是十分恶劣的，具体表现在： ①内壁面受高温高压带有腐蚀性的燃气直接作用，工作应力很大。切向的拉应力和径向的压应力都是内表面最大，危险应力就发生在内表面。又因为这种应力属高频脉动性质，且与燃气的最高爆炸压力成正比。因此，使用中要限制爆压不能过高。 ②在润滑不良的情况下与活塞和活塞环发生磨擦，磨损严重。尤其是筒形机，活塞对缸套的侧推力不仅加剧了缸套的磨损，并且使其发生弯曲变形，而且在侧推力改变方向时，活塞还会撞击缸套。 ③湿式缸套的外壁面直接与冷却水接触，会遭到冷却水的腐蚀；同时，缸套内外壁的温差在材料内部产生较大的热应力。 ④缸套还要承受较大的安装预紧力 3. 要求 强度高，刚性好，耐热，耐磨，抗腐蚀能力强。 4. 气缸盖的功用（参见P.21） 气缸盖位于气缸套的上方用螺栓与机身牢固地联接在一起，其间装设有气缸垫或者密封圈，以保持气缸的气密和防止冷却水外泄。气缸盖的功用如下： ①封闭气缸套顶端，与活塞、气缸套共同构成气缸工作空间。 ②把气缸套压紧在机身的正确位置上，使活塞运动有正确可靠的导承。 ③安装各种附件。如喷油器、进排气阀、起动阀、安全阀、示功阀等等。 ④布置进排气道和冷却水腔室。 5. 工作条件 ①气缸盖工作时底板触火面与其他部位存在存在极大的温差，加上底板各部分厚度不一，热胀冷缩被紧固螺栓强制约束着，所以气缸盖的热应力是十分严重的。 ②当柴油机工作时，燃气的爆炸压力使气缸盖发生弯曲，其中央向上拱起，触火面受压应力，触水面受拉应力。这种应力分布与热应力一致，形成叠加，因此，机械应力是非常严重的。而且这种应力的性质是高频脉动的，容易造成材料疲劳破坏。其幅值与最高爆压成正比；周期与转速有关。 ③气缸盖安装到气缸上时，紧固螺栓的预紧力很大，约为缸内最高燃烧压力对缸盖作用力的3—4倍。安装应力属于静应力，和预紧力成正比。因此，安装时过分的紧固会造成缸盖损伤。 ④冷却水对缸盖触水面会造成腐蚀，使材料抗疲劳强度下降。 6. 要求 要求所用材料有足够的强度和刚度，良好的耐热性和浇铸工艺性。 二、气缸套、气缸盖的结构、受力及材料 1. 气缸套的结构 气缸套结构按其冷却方式可分为湿式、干式和水套式三种。 ①湿式缸套（参见教材P.25图2-12（a）） 湿式缸套凸缘下端面与机体配合面之间装有厚0.25mm的紫铜垫片，用以密封冷却水。上端面凸出机体顶面的距离为0.04—0.15mm，同一缸盖的两凸出距离差值不得超过0.04mm，气缸盖装好以后可使其间的气缸垫承受较大的压紧力，以保证其密封性能。上环带与机身座孔配合较紧，下环带与座孔间隙在0.05—0.15mm之间，使其工作时能热胀向下伸长。下环带还制有两道环形槽，内装橡胶水封圈防漏。有的机型缸套上部设有定位环带，并用轴向筋肋连接，以提高其刚性和强度；此筋肋与机身座孔对应，还能控制冷却水的流向和速度，使上部冷却良好。环带上方也开橡胶密封圈槽。 湿式缸套的优点是冷却效果好、定位配合面小，缸壁较厚，加工和拆装都较方便。所以应用最广泛。主要问题是容易漏水。 ②干式缸套（参见教材P.25图2-12（b）） 缸套外壁不直接与冷却水接触，冷却水腔设在机身中，冷却效果欠佳。为提高冷却效果，需要外壁精密配合面大，缸壁较薄，所以制造安装困难。仅在少数小缸径柴油机中使用。 ③水套式缸套（出示意图）—二冲程柴油机普遍采用 冷却水腔设在缸套的夹层内，外层水套可以与缸套一体铸造，也可以单独制造后与缸套镶配，冷却水腔流道可以布置得更加合理完善，冷却效果良好。多用于焊接式机身的二冲程柴油机中。借其顶端螺栓连接于气缸盖下方，再由气缸盖与机身定位紧固，故有吊挂式缸套之称。 大型中速柴油机气缸壁内还开有油道，内壁设注油孔和油槽，由专门的注油器定时注油，以润滑缸套和活塞。 2. 气缸套的受力 ①燃气压力（机械负荷）使缸套产生的切向应力σt为拉应力，内表面最大；径向应力σr为压应力，也是内表面最大，它们沿半径方向的分布规律如图所示。危险应力发生在内表面。此种应力为高频脉动性质，其幅值与最高燃烧压力pz成正比，因此，使用中不允许pz过高。 ②气缸套工作时的热应力，内壁为压应力，外壁为拉应力；蠕变后形成的残余应力，内壁为拉应力，外壁为压应力。此种应力为低频脉动性质，与起动停车及换向的频繁程度有关。 ③安装气缸盖的压紧力作用在缸套顶端的环槽上，机身的支反力与压紧力不在一条直线上，因而在危险截面I-I上产生拉伸、剪切和弯曲，如图所示。拉应力、剪应力和弯曲应力均与压紧力成正比。此处还受到最高燃烧压力的作用，机械负荷很大；同时热应力也较大。这样，再加上应力集中，转角处受力十分严重。 此外，筒形活塞柴油机，活塞的侧推力对缸套还有撞击作用。 3. 缸套的材料 缸套一般采用优质铸铁或合金铸铁制造。 4. 气缸盖的结构 气缸盖按其能封闭的气缸数，可分为单铸（体）式和合铸式两种。 1）单铸式气缸盖 单铸式气缸盖每缸一个，制造容易，拆装方便，可单独更换修理。安装时变形量小，密封可靠性好，但气缸中心距大，增加了柴油机的长度和重量。多使用于大、中型柴油机。 以6300型四冲程柴油机气缸盖为例说明其结构。（参见P.22 图2-11） 四角有四个螺栓孔1，用四个缸盖螺栓紧固于机身，并以底面环状凸肩将缸套压紧，密封气缸，防止泄漏。中央为喷油器孔。左右两侧有两个进气阀孔和两个排气阀孔，它们的上方压入四个气阀导管5。前后为示功阀孔10和起动阀孔8。4为进气道，9为排气道。为了减少进气流动损失，提高气缸的充气量，进气阀孔尺寸比排气阀孔大，进气道还分成两支。阀孔壁和气道壁的外面为冷却水空间，用水平隔板分为上、下两部分，使冷却水以较高的流速沿底板流动，加强了对底板和阀孔壁的冷却。隔板还能分担底板的机械应力，使底板厚度可以减薄，热应力下降。冷却水由进水孔7进入下冷却水空间，再通过隔板上的孔流入上冷却水空间，最后由排气孔上方的出水孔排出。前后壁上开有尺寸较大的清洁孔，以便清洁冷却水空间的水垢。盖板3上还装有防腐蚀的锌块2。 大型二冲程低速柴油机的气缸盖多为圆形单体式、锻钢制造。如直流扫气型的缸盖在中央设有排气阀孔，排气阀壳用四个双头螺栓紧固在气缸盖上。气缸盖采用钻孔水冷，在其底部焊有圆环，与缸盖底部共同构成冷却水腔。气缸盖螺栓沿圆周均匀分布，使用液压拉伸器同时紧固，保证了气缸盖和气缸套受力均匀，提高密封性并使拆装容易进行。 2）合铸式气缸盖 合铸式气缸盖由于两缸以上共用一个缸盖，故柴油机气缸中心距短，结构紧凑刚性好。适用于小型柴油机。以135系列四冲程柴油机为例说明其结构。与300系列柴油机气缸盖的主要不同之处在于： 气缸盖与机身和气缸套之间设有气缸垫，用以防止气、水和润滑油的漏泄。改变气缸垫的厚度，可以调整柴油机的压缩比。气缸盖和气缸垫上有定位孔，机身上有定位套筒，靠此套筒对准定位。两相邻气缸盖之间共用紧固螺母的垫圈，是两个凹凸球面相配的弧形垫圈，当两个气缸盖有高低差别时，上下垫圈接触球面可相对移动，而使支承平面保持水平，避免紧固螺母后螺栓产生弯曲变形和两个缸盖紧固力不同而变形漏泄。 喷油器孔内，过盈配合有安装喷油器的湿式套筒，以提高该处的冷却效果，降低了喷油器的工作温度，套筒上部外圆开有两道防漏环形槽，槽内置有橡皮水密圈。套筒中心线不与气缸盖底面垂直，而是有一定的倾角，以与燃烧室形状相配合。 进排气阀导管孔和阀座孔分别各只有一个，进气阀孔比排气阀孔大。采用螺旋进气道，使空气进入气缸时形成进气涡流。还有润滑油孔和顶杆孔，内装的喷水管使冷却水高速冲向“鼻梁”区，提高对流传热和泡沫沸腾传热的效果 5. 气缸盖的受力 （1）热应力 气缸盖的工作温度随柴油机负荷增大、冷却条件变坏而升高。底板触火面侧与其他部分存在着极大的温差，径向也存在着较大的温差；加之底板各部分厚度不一，热胀冷缩被紧固螺栓强制约束着。所以，气缸盖的热应力是十分严重的。 触火面是压应力，冷却面是拉应力。 （2）机械应力 当柴油机工作时，缸内气体压力作用在底板上，使气缸盖弯曲呈现中央向上拱凸的趋势，触火侧受压应力，触水侧受拉应力。这种应力分布与热应力一致，即使在稳定工况下（负荷与转速不变），也不是静应力，而是高频脉动应力，其周期与一个工作循环相同，应力幅值与最高燃烧压力成正比。 （3）安装应力 把气缸盖安装到气缸上时，紧固螺栓的预紧力，约为缸内最高燃烧压力的3-4倍，以确保连接紧固和密封良好。安装力使气缸盖径向弯曲变形，上方部分受拉，下方部分受压。安装应力属静应力，与预紧力成正比。因此，安装气缸盖时过分的紧固会造成损伤。 6. 气缸盖的材料 气缸盖是一个承受负荷严重，而且结构复杂的重要零件。要求所用材料有足够的强度和刚度，良好的耐热性和浇铸工艺性。气缸直径在400mm以下者，多用灰铸铁，如： HT40-68；气缸直径在400mm以上者，常用球墨铸铁，如：QT60-2等。大部分大型低速柴油机、少数大缸径中速柴油机，采用铸钢气缸盖。在有的柴油机气缸盖中，气缸盖下部用铸钢，上部用铸铁，然后用螺栓连成整体。称为组合式气缸盖。
三、气缸套的拆装方法和磨损量的测量方法 1. 中、小型柴油机气缸套的拆卸 气缸套拆卸是在活塞连杆组件拆卸以后进行，需装上气缸套专用拆卸工具，如图所示。先使该缸的曲柄销位于下死点，挂上起重吊钩，沿气缸中心线将气缸套徐徐吊起，从机体中取出。 在小型柴油机中，气缸套可用压板和长螺栓拉出。 某些中、小型柴油机也可在曲轴位于某一水平位置时放置一硬木块，转车顶出气缸套。如图所示。 2. 大型柴油机气缸套的拆卸 大型二冲程柴油机拉出气缸套较为费力，因为在它们的气口处上下，通常都设有紫铜环和防水橡皮圈，由于水垢、积碳集结于铜环和水套之间，所以吊气缸套时常受到较大的阻力。在吊缸套之前首先要拆除润滑气缸套的滑油管和接头。在缸套的下端装上十字形起重板，在气缸盖两个对称螺栓上装上起重板和支撑铁块，长螺栓用螺母固定在上下起重板上，拧紧螺母直到缸套松开，用滑车钩住上起重板，把缸套徐徐吊出。 3. 气缸套的安装 气缸套在柴油机工作中可能会发生裂纹、变形、表面磨损和腐蚀等损坏，需要进行及时修理。在柴油机的日常保养工作中，一般很少拉出缸套，但在缸套出现漏水、变形、需要换新及检修时，就要把它从机体中拉出来。缸套经检查修理后，即可进行装复。装复之前，为了防止赃物或水垢粘结在缸套与气缸体的接触面上造成装配困难，应把缸套的内外壁都清洗干净。气缸体的密封部分应保持光滑；其导入边需有一定的锥度和圆角，直径的减少不应过快；在装缸套前，应在橡皮圈及缸体密封部分薄薄涂上一层水肥皂或牛油，以利于橡皮圈压入。 大、中型柴油机的缸套一般都小批生产或单件生产，在装置这样的新缸套时最好不先忙装入橡皮圈，而是把没装橡皮圈的缸套先插入缸体，检查它们的装配间隙是否合适。这时缸套不仅应该能依靠自身的重量落位，而且还应稍有一点径向间隙，为缸套的热膨胀留有余地。如果间隙过小，将使缸套装入困难；间隙太大，可能会使橡皮圈失去密封作用。经过试装，如间隙合适，再将缸套拉出来装好密封圈。 在安装大型缸套特别是横流或回流扫气的缸套时，应注意以下几点： ①缸套是依靠橡皮圈密封的，橡皮圈为耐油耐热的无缝橡皮圈，多为圆形截面。缸套上橡皮圈槽的槽口斜向下方，这样可使缸套由上而下插入缸体时橡皮圈不会脱出环槽。橡皮圈在装配时应先拉伸再装入环槽中。在松弛状态下的橡皮圈内径应比环槽底的直径小2-5%，使橡皮圈在装入环槽时有一个预紧度，以防安装缸套时橡皮圈脱落。橡皮圈装入后，如其断面直径缩小到松弛状态下直径的70-80%时，密封作用最好。 ②为了防止燃气漏泄，在缸套外部靠近气口处，安装了一道紫铜圈。紫铜圈槽的剖面为燕尾形。紫铜圈外径比密封面直径要大一些，一般过盈量为0.1-0.16mm。 为提高密封效果，在紫铜圈外圆上车有沟槽。紫铜圈在长期使用后会因磨损出现间隙而失去密封作用。为了保持密封效果，应采用适当的方法使紫铜圈变宽，可用专门的凿子凿紫铜圈，紫铜圈变宽后应比缸体内径大0.1mm左右，以恢复必要的过盈量。 ③凡更新橡皮圈、变宽紫铜圈的气缸套在压入气缸体后，一定要在密封部位测量缸套的内径，检查有无变形。另外还要进行水压试验，以防漏水、漏气。 气缸套安装好后，还应检查它的上端面高出气缸体或机体端面的数值。这个数值是能不能使气缸套被缸盖牢固地压紧座落在气缸体上的保证。一般情况下，缸套装好后，其上平面总是稍高于缸体。如果高得太多，说明缸套安装歪斜或缸套垫床太厚。应找出原因，重新安装。否则在压紧缸盖时容易把缸套凸肩压坏。 4. 缸套磨损量测量方法 气缸套磨损后，不仅气缸直径增大，而且在轴线方向产生圆柱度误差，径向产生圆度误差。为了评定缸套的技术状态，以便找到其管理改进方向，必须对缸套进行定期测量。 ①测量环带的确定 中、小型柴油机气缸套的测量部位如图所示，共需测量四个环带。第一环带是活塞在上止点时，第一道活塞环对应的位置。第二环带是活塞行程中点时，第一道活塞环对应的位置。第三环带是活塞行程中点时，最末一道油环所对应的位置。第四环带是活塞在下止点时，最末一道油环对应的位置。 对于大型低速二冲程柴油机的气缸套，由于行程较长且有气口，所以除上述四点测量位置外，还可适当增加测量点，并在气口上下方增加两个测量点。 ②测量方法 每一环带上，用量缸表测取纵、横两个方向气缸直径。同一环带纵、横方向直径差值为圆度误差（椭圆度）；不同环带同一方向的直径差值为圆柱度误差（锥度）。为使每次测量位置不变，测量值有比较价值，一般都制有标志环带位置的样板。 为了便于比较两次测量的结果，从而了解缸套的磨损规律，每次测量都应留有详细的测量记录，以便分析比较。 四、气缸盖的拆装和缺陷的校验方法 1. 气缸盖的拆卸步骤及注意事项 ①将气缸盖冷却水腔进出水管上的阀门关闭，并将冷却水腔里的水放净。 ②打开示功阀旋塞，放掉主起动阀前后空气管中的空气。 ③拆下所有与气缸盖连接的油、水、气管路及仪表，并将各管口、油孔用布包扎好，以免杂物落入而堵塞管路。 ④用拆装气缸盖螺母的专用工具，将气缸盖上的螺母按对角交叉顺序逐一放松取下。 ⑤在气缸盖上的起重用螺孔中拧入起重环，用钢丝绳和起重葫芦把缸盖拉起。最好在钢丝绳中加一块撑板，以保证起重环不被拗断。 ⑥在吊气缸盖时，对咬牢不动的缸盖，不可用起吊工具硬拉。应先用撬棒小心试验一下，如仍未松动，可用楔子将缸盖一侧打松。 ⑦将气缸盖吊下后，下面应用木板垫好，以免损坏密封面。 ⑧取出气缸床垫，将其挂好，以免损坏或丢失。 2. 气缸盖附件的拆卸 ①在气缸盖上松脱摇臂紧固螺帽，拆下摇臂。 ②用专用拆转钳拆卸气缸盖上的进、排气阀。 ③拆卸气缸盖上的喷油器、起动阀、安全阀等附件。 气缸盖及其附件拆卸后，必须用柴油或煤油进行认真清洗，清除油污和积碳，然后用布擦干，对拆下的所有螺栓、螺帽、零件、垫片、垫圈等都要妥善保管，以免混淆或丢失。 3. 气缸盖的安装 气缸盖是柴油机上最重要的零件之一，它的安装是一项非常重要的工作，安装质量的高低直接影响整台机器的结构和工作状况。 气缸盖安装前必须仔细检查是否有裂纹、烧蚀等现象，如果有应加以修复。清除缸盖内的水垢、铁锈、烟垢等杂物，清洗干净缸盖并用压缩空气吹净；摇通气缸套内注油器的润滑油；仔细清洁缸盖底部与缸套顶部的结合面，并薄薄地涂上一层滑油。这样不仅可以保证燃烧室密封，而且可以避免结合面粘住，方便下一次拆卸。 缸盖安装前还应对气缸垫进行检查。检查垫床有无伤痕弯折、有无漏水的水迹，漏气的烟迹及床垫变硬等现象。检查床垫的厚度是否与原始厚度相等，只有在确定了要改变柴油机燃烧室高度时，才可改变气缸垫的厚度。 安装气缸盖时应特别注意两个问题：一是上紧缸盖螺母的顺序；二是要按螺栓的紧固要求拧紧螺母。在上紧螺母之前，要把螺纹部分和承压面仔细清洁，涂上一层润滑剂，如二硫化钼润滑脂。以免螺纹和承压面咬死。 气缸盖安装好后，应测定燃烧室高度。当燃烧室高度不符合规定时，应进行调整，直至符合要求为止。 在气缸盖附件的安装工作中应特别注意喷油器安装位置的高低；喷油器座孔内紫铜垫圈的厚度必须与原始厚度相等。 4. 气缸盖缺陷的校验方法 常用的气缸盖缺陷校验方法有： ①目测法 就是直接用肉眼或借助放大镜来观察表面伤痕和裂纹。 ②粉剂显痕法 比较常用而又方便的方法是煤油白粉法和着色法。煤油白粉法就是将零件浸入煤油中或将煤油涂于零件表面，经过15-20分钟后将零件表面擦干，涂上白粉。若有裂纹时，则裂缝中的煤油渗出在白粉上显出黑色痕迹。着色法是在零件表面喷涂着色混合油，15分钟后擦干，再均匀涂上一层吸附剂（高岭土或白垩粉液），然后烘干，可看到零件表面伤痕和裂纹的彩色痕迹。 ③水压试验法 这是检查气缸盖和气缸套裂纹的常用方法。我国《船规》要求：气缸、气缸盖冷却空间的水压试验压力为0.7MPa。 ④仪器探伤法 在修、造船厂中常用仪器探伤检查缸盖缺陷。如：荧光法、磁力探伤法、超声波探伤和射线探伤法等。 五、气缸套、气缸盖常见故障和检修方法安装要求 1. 气缸套常见故障和检修方法 （1）气缸套磨损及其修理（参见教材P.56） 在柴油机运转中，活塞运动部件不停地在缸套内作往复运动，活塞环与气缸套之间不可避免地要发生摩擦和磨损。当磨损超过规定时，就会破坏活塞与缸套的密封性，引起柴油机功率下降、起动困难，严重时会造成事故，缩短机器的使用寿命。 气缸套内圆磨损分均匀磨损和不均匀磨损两种情况。均匀磨损是柴油机在安装和维护良好的情况下，长期工作的结果。而不均匀磨损会使缸套在横截面上形成椭圆度，在纵截面上形成锥度，此外，在缸套上部还会形成磨台。 ①气缸套的磨损规律 气缸套磨损使内径增大，缸壁减薄。正常的磨损规律是：上部磨损比较严重，下部较小，轴向（纵截面）呈锥形。对筒形活塞式柴油机而言，径向（横截面）呈椭圆形，且椭圆的长轴在垂直于曲轴中心线的方向上，即左右方向。这是缸套在该方向受到活塞侧推力作用所造成的。对十字头式柴油机而言，其径向磨损情况则由运动部件的对中和供油情况而定。气缸套的磨损规律如图所示（见《拆装与检修》P.52 图5-4）。从图上可以看出，活塞处于上死点时，第一道活塞环对应位置附近缸套表面磨损量最大，而沿轴向向下磨损量逐渐减小。其原因是上部接近燃烧室，温度较高，润滑油膜难以形成，致使运动副在半干摩擦情况下工作而磨损加剧；又因活塞在上死点附近的运动速度低，且在上死点改变运动方向，对油膜形成不利；此外，该处正好是燃烧室，燃烧压力最大，即使形成的油膜也容易遭到破坏。同时，此处也是灰尘、杂质的堆积之处，极易成为磨料。 气口部位的磨损量也比较大，这是因为该处几何形状复杂，壁厚不均匀，热变形较大。气口处又受进排气的冲刷作用，油膜容易遭到破坏且此处也是杂质容易堆积的地方。 掌握了磨损规律，轮机管理人员就能在日常检修测量时心中有数，如果最大磨损不是发生在通常位置上，就应当查明原因。而更重要的是测出正确的磨损量，可以判断气缸套磨损是否超过许用范围及采取相应的修理措施。 ②造成气缸套不均匀磨损的原因 造成气缸套磨损的原因很多，可以简单归纳为以下几点： 1）柴油机工作时活塞和活塞环沿气缸套内壁作往复直线运动，两者之间产生较大的摩擦力，从而引起缸套内壁表面磨损。同时，燃油、润滑油和燃烧产物中的细小硬质渣粒、金属磨屑以及灰尘等都能加剧气缸套工作表面不正常磨损。 2）燃烧产物中的腐蚀性物质促使缸套上部、燃烧室表面磨损加剧。在使用含硫量较高的重质燃料时，气缸套磨损更为严重。 3）润滑油规格不当或供油量不足，以及刮油环安装错误，也会加剧缸套磨损。 此外，还有很多附加因素会造成缸套磨损加剧。如：活塞连杆组件装置不正、气缸套材质不佳、活塞环材料太硬与气缸套内壁硬度匹配不当、热应力和机械应力使活塞和气缸套变形、活塞冷却不良使环带温度过高等，这些因素不仅随机型而异，就是同一部柴油机也会因工况变化而变化。所以，轮机管理人员要在日常的管理工作中勤于检查，注意消除造成磨损的因素。 ③气缸套的检查测量（参见前面叙述） ④气缸套磨损后的修复 气缸套出现磨台后，应小心地用手工修锉研磨或用风砂轮磨削，使之消除。当磨损超过规范或说明书要求时，可采用以下方法修复： 1）镗缸 镗缸可以在车床、镗床或借助于特殊工具在气缸体上进行。镗缸可以恢复气缸表面形状，消除一些表面划痕或擦伤。镗缸后直径增大为保证与活塞组件之间的配合间隙，必须换成相应尺寸的活塞和活塞环。当镗缸后的直径比原来尺寸增加0.5-15%时，需对气缸套上部燃烧室内壁进行水压试验，试验压力为最高燃烧压力的1.5倍，历时5分钟不漏才认为合格。气缸直径在200mm以下者，可不进行水压试验。若气缸直径增大了原始直径的1.5%以上，则需对燃烧室壁厚进行强度验算。可按下式进行： 式中：δ—气缸套燃烧室壁厚，mm； D—气缸直径（指镗削后的直径），mm； [σ]—材料的许用应力； pz—最高燃烧压力。 由以上公式计算出的气缸套燃烧室壁厚是为了满足强度要求的最小壁厚，实际气缸套燃烧室壁厚应大于计算壁厚。 2）镀铬 先用镗缸的办法消除缸套内圆表面的磨台、锥度和椭圆度，恢复缸套表面形状，然后用镀铬或镀铁—镀铬的方法恢复缸套原有尺寸。铬层厚度一般在0.5mm以下，铁层厚度可达2-3mm。因铁的耐磨性较差，故先镀铁加大尺寸，然后镀铬，可大大提高缸套使用寿命。采用此种工艺修复气缸套，旧活塞仍可使用。一旦铬层被磨耗后，还能进行镀铬修复。所以很多修理厂广泛采用镀铬工艺修复气缸套。 （2）裂纹极其修理 气缸套裂纹损坏虽较磨损损坏率小，但仍是大缸径、强载荷的中低速柴油机气缸套常见的一种损坏形式。产生裂纹的部位与结构、材质、毛坯缺陷及管理水平等有关。一般来说裂纹总是发生在结构设计不合理、强度较差和应力集中的部位。图5-7（《拆装和检修》P.56）所示为62VT2BF型柴油机气缸套上部凸缘发生的圆周方向裂纹。。严重时裂纹贯穿到燃烧室侧，使燃气漏到冷却水套里；甚至裂纹扩展到整个圆周，以至发生缸套脱落的严重事故。 大型低速柴油机气缸套上部产生纵向裂纹，如图5-8所示，裂纹始于冷却侧上方第一圈加强筋的冷却水通道缺口。该处因设计不当形成涡流，使冷却过度而造成过冷，产生过大的热应力，再加上圆角处的应力集中，导致裂纹发生。 气缸套气口处也常因过热而产生裂纹，如图5-9所示。拉缸会使缸套产生上部纵向裂纹、气口处的纵向和横向裂纹等。 除此之外，如果管理不当也会出现裂纹。如上紧气缸盖螺母时用力过大，使圆角部位受到弯曲应力；或突然通入过多过冷的冷却水等都会造成裂纹。 气缸套裂纹的修理： 气缸套裂纹较小、较浅时，经验船部门同意，可在裂纹两端钻止裂孔，再在其内装上螺丝，以防裂纹扩展供暂时使用。一般来说，缸套产生裂纹后应换新缸套。 （3）拉缸及其应急处理 ①拉缸的现象和机理 柴油机运转中由于安装、润滑、冷却不良等原因，在活塞环、活塞裙和气缸套工作表面上会出现划痕、拉毛、擦伤和产生高温烧伤，严重时会使活塞环和气缸套或活塞裙部与气缸套咬死在一起等现象。统称为拉缸。柴油机发生拉缸时机器运转声音沉闷，转速下降，甚至自动停车；增压器转速下降，冷却液温度升高，曲轴箱或气缸下部空间冒烟，有焦油气味。 柴油机拉缸有两种：活塞环与气缸套的拉缸和活塞裙与气缸套的拉缸。活塞环与气缸套的拉缸，最初发生于最难形成并保持油膜的部位，如上止点附近、气口之间和排气口周围的气缸壁上。这种拉缸现象一般都出现在柴油机运转初期，一旦磨合完毕，在滑油供应充分的情况下很少发生。 活塞裙与气缸套的拉缸往往是在柴油机稳定运转了一段较长的时间后才发生的。如有的筒形活塞式柴油机，磨合完毕已运转数千小时后，活塞裙发生烧伤；在有的十字头式柴油机中，活塞裙和气缸套在运行了5000多小时后发生拉缸 柴油机往往因磨合不良而在运转中发生拉缸。近年来，由于增压度提高，活塞和气缸热负荷很高，润滑条件恶化，拉缸成了经常发生的问题。 ②引起拉缸的原因 拉缸的原因可以归纳为以下几个方面： 1）气缸润滑不良 滑油品质太差、混油或者供油不足都会引起气缸润滑不良。一般说来，润滑油的粘度、散布性和热氧化安定性对润滑效果有较大的影响。不同品种的润滑油含有的添加剂成分不同，若两种润滑油混合起来，相互之间就会发生化学作用，引起变质而失去原有的润滑性能，从而引发拉缸。如果注油器或注油系统发生故障，气缸得不到润滑而引发拉缸，而且这种拉缸发展的特别快，后果也较为严重。 2）气缸套和活塞过热 引起缸套和活塞过热的原因有：超负荷运转；冷却不良；活塞环漏气；由于喷射系统、增压系统、换气系统工作不正常使燃烧恶化。 3）活塞运动部件对中不良 造成对中不良的原因可能是安装质量太差或者是导板、滑块和连杆大、小端轴承过度磨损。 4）磨合不良 磨合时应先在低负荷下运行，然后逐渐增加负荷。如果总是在低负荷下运行会延长磨合时间；而过早投入高负荷运行则容易引起拉缸。因此，应合理选择负荷和运转时间。 ③防止拉缸的主要方法 1）提高摩擦表面抗咬合性能 大型低速柴油机的气缸套和活塞环都采用铸铁材料，为了提高铸铁材料的耐磨性和抗咬合性能，采用改变石墨形状和分布材料的基本组织，添加合金元素等来实现。还采用铸铁表面强化处理，如松孔镀铬和铬钼镀层以提高零件的耐磨性和抗咬合性。 为了改善抗咬合性能，现在普遍以喷钼镀层代替镀铬层。因为钼的熔点高、多孔、在整个镀层上能均匀分布，并与氧、氮、氢形成化合物，具有良好的抗咬合性。 2）减小磨合期拉缸的方法 在小型缸套上采用珩磨加工；对大型气缸则采用波纹加工和波纹加工后再珩磨以提高表面光洁程度。 珩磨和波纹加工可使气缸套和活塞环的接触面积减小，单位面积压力提高，加快了磨合速度，而且沟网中储存一定数量的润滑油，可使活塞环和气缸套在磨合时得到充分的润滑，大大减少了拉缸的危险性。 在活塞环镀层外表面再镀上一层5-10μm的锡、铅、锌等金属层，能加快活塞环和气缸的磨合，使密封性能大大提高，减少由于窜气而引起拉缸。 ④拉缸的应急处理 应根据事故的严重程度、航道的情况、柴油机的特点来采取相应的应急措施。 1）简单减缸航行 发现拉缸后，，如航道情况又不允许停车、事故又能很快被排除或者船舶离目的港较近时，则采用减缸航行。具体步骤如下： a. 减小油量，使柴油机低速运转。 b. 切断该缸的燃油供应，停止该缸工作。 c. 增加润滑油量，加强缸套润滑。 d. 加强活塞冷却，但要防止冷却过快引起活塞裂纹。绝不能先冷却气缸，以免使拉缸更加严重。 e. 打开该缸的示功阀旋塞，以便把缸中积存的污物吹出。 2）吊缸检修 拉缸事故发展比较严重，再继续运转有可能把连杆或其他运动部件拉断时；或者活塞已咬死在气缸里而自动停车；或者事故虽未发展到严重程度但却不能很快排除，而且离目的港又较远，航道情况良好允许停车吊缸的条件下，可采取吊缸抢修措施。 在吊缸前要切断整台柴油机的燃油供给并用盘车机转动曲轴，加强活塞冷却直到柴油机完全冷却下来。同时用手摇气缸注油器数转以加强润滑。 吊缸检查后，如果活塞和气缸套仅有局部拉缸或轻微擦伤，可用砂轮、油石等将受伤处磨光，使缸套纵向没有沟纹和其他痕迹，横向没有凸台。已损坏或不合要求的活塞环则予以换新。 如果损伤严重又无备件可换，则采用完全减缸航行。 3）完全减缸航行 完全减缸航行时不但要切断已经拉缸的气缸的燃油，同时要把该缸的空气切断。 在活塞或气缸套损坏的情况下，首先把活塞吊出，用专用工具把该缸的进、排气口完全封住；把活塞冷却液进、出口封住，并把活塞填料出口封住，使扫气空气与曲轴箱空间分开；切断气缸油、封住十字头油孔。完成这些工作后柴油机就可继续运转了。 在连杆和十字头损坏的情况下，先找好支承十字头盘的位置，然后拆除连杆，封住曲轴上的供油孔，切断该缸气缸油和冷却水通路，此后柴油机就可继续运转了。 减缸航行时应减小油门，并在低负荷下运转。如果在额定负荷下运转，各缸将处于超负荷状态下工作，这是不允许的。另外，减缸航行后扭矩变得不均匀，往往使柴油机振动加剧，根据振动情况，有时负荷要降到50-60%以下；若振动严重还得降低负荷。由于停止供应被减缸空气，增压器工作往往会进入喘振区，因此还要注意观察增压器工况，必要时应采取措施消除喘振。 （4）气缸套外表面的腐蚀极其防护 气缸套外表面是冷却水腔的一部分，长期与冷却水接触，很容易遭受冷却水的腐蚀。气缸套外表面的腐蚀主要是空泡腐蚀和电化学腐蚀。常见的部位是：垂直于曲轴中心线的外表面，从上部到中部，还有气缸套下部密封橡皮圈附近。 ①气缸套外表面腐蚀 1）空泡腐蚀 柴油机运转时由于爆发燃烧的冲击和活塞换向对气缸壁的冲击，使缸套产生振动，从而造成缸套外表面上冷却水层瞬时高压和高真空区，在局部真空区内，冷却水蒸发成汽泡，起泡被水流冲入高压区时，在高压作用下爆破，因而对气缸壁造成高压冲击形成空泡腐蚀。 这种空泡腐蚀多发生在筒状活塞的气缸上。这种空泡腐蚀与一般的腐蚀现象不同，一般的腐蚀在全部表面上均有腐蚀层，而缸套得空泡腐蚀却是局部的，缸套表面干净而没有腐蚀物。空泡腐蚀的结果是在气缸套外部表面形成蜂窝状凹坑，成片分布，它会很快发展（特别是向深度发展），严重时会使缸逃穿孔。 2）电化学腐蚀 气缸套在电化学作用下也会产生腐蚀，特别是开式冷却水系统利用海水直接冷却主机时，海水中含有较多的盐分和矿物质，这些盐分和矿物质与金属表面产生电化学反应而造成腐蚀。 ②腐蚀的修复 根据腐蚀的程度不同，采用不同的修理方法。当腐蚀轻微时，只要将腐蚀部位清理露出金属光泽并涂以保护层即可。腐蚀洞穴较多时采用喷涂或焊补方法修复。腐蚀严重时要换新。 ③气缸套外表面腐蚀的防护 1）空泡腐蚀的防护 a. 改进冷却水通道的形状和大小，避免冷却水流速过高或有死角；增加缸套的附加支撑，以减少缸套的振动；或在不影响传热的情况下增加缸套壁厚，减小振幅，从而减轻空泡腐蚀的发生。 b. 在缸套外表面涂保护层也可预防空泡腐蚀的发生。如涂漆、塑料、陶瓷等。 2）电化学腐蚀的防护 a. 在缸套外表面镶防护锌板锌板成为被腐蚀的阳极，而缸套金属成为被保护的阴极。防护锌板在柴油机制造时已经装好，轮机管理人员在日常管理工作中要注意检查锌板的腐蚀情况，在未完全腐蚀前就应当重新换装，以免造成缸套腐蚀。 b. 在冷却水中使用阻化剂，如防锈油、重铬酸钾、重铬酸钠等。阻化剂的作用是使这些化学药品产生化学作用，在缸壁上产生一层薄而细密的保护膜，这层膜将冷却水和气缸套外表面隔开防止电化学腐蚀。 （5）经常清除气缸冷却水腔的水垢 在冷却水循环中特别是开式循环，海水与温度很高的气缸壁接触，海水中的盐类因溶解度减小而结晶沉淀下来。这些盐类和其他杂质形成水垢渐渐阻塞冷却水腔通道，所以要经常清除。结在气缸壁上的水垢是热的不良导体，因而降低了冷却的作用，结果使气缸壁温度增高。此外，水垢在气缸壁各处的堆积是不平均的，这样由于缸壁各处的温度不同，也容易使气缸产生裂纹。冷却水的温度越高，水垢越容易形成。因此在机器运转时，必须保持冷却水温度在规定的范围内；冷却水的温度太低也不好，这样热损失太大，不经济。尤其是不能在极热的情况下通入过多过冷的冷却水，否则气缸套会立即破裂。 在冬季发动机停止工作后，要将冷却水放掉，以免冻裂机体。 气缸套冷却水腔水垢的清除方法与气缸盖相同。（现在多用化学药品清洗） 2. 气缸盖常见故障和检修方法 ①气缸盖冷却水腔的检查和维护 打开气缸盖冷却水腔的盖板，便可看到腔壁上粘附着大量的水垢或水锈。这种现象在用江水或海水进行开式冷却循环的柴油机中尤为严重。由于水垢和水锈的存在，影响了热传导，特别是水垢或水锈的厚度达到2mm以上时，气缸盖的冷却效果将受到严重的影响。所以必须对冷却水腔进行清洗。常用的清洗方法有两种，即机械清洗法和化学清洗法。 1）机械清洗法 机械清洗法通常用刮刀、铁钩或钢丝刷伸进气缸盖的冷却水腔掏搅，并不断从另一端冲入清水将刮下的水垢和水锈冲出，直至流出的水不带泥沙为止。这种方法虽然简单，但死角处清理不彻底，效果较差。 2）化学清洗法 化学清洗法是利用清洗剂与水垢产生化学反应后将水垢除去的一种方法。通常采用的清洗剂有两种，一种是用20%盐酸加少量福尔美林药剂的水溶液；另一种是0.3-0.5%磷酸钠水溶液。其方法是将配好的清洗剂溶液灌入气缸盖冷却水腔，使之与水垢和水锈接触一定时间。一般用盐酸水溶液需24小时，用磷酸钠水溶液需12小时。然后放掉清洗剂用清水冲洗干净。 一般中小型闭式循环冷却的柴油机，不进行单个气缸盖清洗，而是采用整机冷却水空间清洗法。将配好的清洗剂灌入冷却水腔代替冷却水在系统内循环，最后拆掉下部管路放出沉淀物。 大型船用柴油机中，大多采用淡水化学处理法。其方法是将化学处理剂按一定比例加入膨胀水箱，让其在柴油机冷却水腔中长期循环。 ②气缸盖与气缸体密封面不平度的检修 气缸盖与气缸体的密封面在使用中容易烧蚀，在拆装时又容易碰伤，使密封面产生凹凸不平，在柴油机运转时就会产生燃烧室漏气。因此对气缸盖密封面的平直度必须进行检查。检查的方法大多采用色油法。 先将气缸盖密封平面清洗干净，然后用着色的小平板与之推研，移去小平板后，观察气缸盖密封面上色油分布情况。如凹陷程度较小，不平度小于0.30mm，可用研刮的办法找平。如果不平度超过0.50mm或色油斑点仅占整个面积的小部分，则应先在刨床上刨平后再用平板色油检查予以刮平。但切削量不宜过多，以免影响它的强度。 ③气缸盖裂纹的检修（参见教材P.54） 1）气缸盖裂纹产生的原因 气缸盖裂纹多发生在底面上，部位主要在孔与孔之间、孔的圆角处。四冲程柴油机的缸盖裂纹常发生在进、排气阀孔与喷油器孔之间以及阀座上。铸铁缸盖的顶面有时也会产生裂纹，裂纹从中央的喷油器孔周边向进、排气阀孔发展。气缸盖底面产生裂纹的原因如下： a. 主要是热负荷过高 气缸盖长期处于加热-冷却的反复作用下，产生“蠕变”的残余拉应力，因疲劳而产生裂纹。 b. 安装和使用管理不当也会使缸盖产生裂纹：如扳紧气缸盖螺母时，用力不均或紧固过度；或气缸盖与气缸体结合面翘曲不平；或使用中冷却水中断，在机温较高的情况下通入过多的低温冷却水；冬季未经充分暖机的情况下迅速加大负荷。都会因冷热急变造成热应力过大而产生裂纹。此外，长时间超负荷工作也会由于过载而产生裂纹。 2）裂纹的检查方法 直接检查裂纹的方法有：放大镜观察法（目测法）、粉剂显痕法、水压试验法、仪器探伤法等。前面已有叙述。这里从略。再介绍一些间接判断缸盖裂纹的方法（见教材P.54）。 3）气缸盖裂纹的修理 轻微细小裂纹，可用锉刀、油石或风砂轮修磨处理。如裂纹是贯穿性的，或裂纹的程度比较严重且又在关键部位，则应当换新。 对气缸盖出现的严重裂纹，有时为了应急或延长修理期，可采用下述方法修复： a. 金属扣合法 这种方法的特点是既能保证强度又有良好的密封性。对于气缸盖底面裂纹的修理较其他方法可靠。缸盖其他部位的裂纹也可用此法。 b. 镶套修理法 主要用于气缸盖上进、排气阀孔或喷油器孔内的裂纹修理。衬套的材料一般采用青铜或不锈钢。 c. 覆板修理法 先在裂纹两端打止裂孔，然后将钢板覆盖在裂纹部位上，用螺钉把钢板固定在缸盖上。此法适用于缸盖外表面的裂纹修理。 d. 焊补修理法 目前应急修理中多采用焊补法。由于焊补法修复的零件工作可靠、所需的时间费用少，故应用较广。但焊补工艺较难掌握。 对于铸铁缸盖多采用低温焊补方法修理，应当用焊接性能好的镍系合金焊条，并以低电流进行焊接。焊补铸钢气缸盖时采用与缸盖材料化学成分相同的焊条。焊补前零件先要预热，焊补后要退火消除内应力，并进行光整加工。
第三节 活塞组件 一、活塞组件的功用、工作条件及要求 1、活塞组件的功用（参见P.27） （1）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，起往复运动的导向作用，承受侧推力。 （4）在二冲程柴油机中，起启闭气口的作用。 2、工作条件 （1）承受燃气压力和往复惯性力所引起的带冲击性的机械负荷。 （2）活塞顶部直接接触高温燃气，不仅热负荷很高，各部分之间有温差热应力，而且还受到燃气的化学侵蚀（高、低温腐蚀）。 （3）活塞与气缸润滑条件差（属边界润滑状态），因此摩擦功耗大，磨损严重。 （4）在、中高速柴油机中活塞的往复惯性力还会使柴油机振动加剧。 3、对活塞组件的要求 要求活塞具有强度高、刚性大、密封可靠、散热性好、摩擦损失小、耐磨损。对中、高速柴油机还要求重量轻（即密度小）。 二、活塞组件结构、材料及安装要求 1、活塞组件结构（参见P.28图2—14、图2—15） 活塞可分为十字头式活塞和筒形活塞两大类。十字头活塞由活塞头、活塞裙、活塞环、活塞杆和活塞冷却机构等组成。筒形活塞由活塞头、活塞裙、活塞环和活塞销以及刮油环等组成。 （1）筒形活塞 筒形活塞按其散热方式不同分为两大类：冷却式和非冷却式。 1）非冷却式筒形活塞 非冷却式筒形活塞适用于缸径较小、强载程度较低的中、小型柴油机。因为活塞的尺寸小，相对散热面积（F/Vh）较大，散热条件较好，不采用强制冷却措施，活塞头所吸收的热量，主要通过活塞环向气缸套及其外侧的冷却水散出，称为径向散热。因此，为使吸入的热量能畅通而均匀地流向各道活塞环，活塞头部的结构应该是便于散热的形式，即散热断面要大，散热路程要短。活塞顶厚度大并且沿半径方向逐渐增大，顶部内腔环带的过渡圆弧半径较大，既有利于散热，又能使活塞顶具有足够的强度和刚度。活塞头部和裙部分别装有气环和油环。活塞在制造时外形呈上小下大的宝塔圆柱体。活塞销座附近沿径向制造成椭圆形，短轴在纵向（注意纵向和横向的位置）。 2）冷却式筒形活塞 冷却式筒形活塞的结构形式较多，总体上可分为两大类，即整体式和组合式。组合式活塞是将头部和裙部分开制造，目的是合理使用材料，加工方便，可降低制造成本。冷却式筒形活塞多用于大功率中速柴油机。这类活塞的头部多用耐热合金钢制造，以减小活塞顶厚度，有利于降低热应力；裙部则用铝合金制造，有利于减轻重量和减小惯性力。 冷却式筒形活塞均以滑油作为冷却介质，滑油的输送通道大多采用从曲轴主轴颈经内部油孔-连杆大端-杆身中心油道-连杆小端轴承，再由小端送到顶部进行冷却。来自活塞顶的热量大部分沿轴向传给活塞冷却液，小部分经活塞环通过缸壁传给缸套冷却水，所以又称为轴向散热形活塞。（四种常用的冷却方式见上教P.30图2-4） （2）十字头式活塞 十字头式活塞用于大型低速柴油机。由于其相对散热面积很小，热负荷与机械负荷都很高，因而普遍采用耐热合金钢活塞头和耐磨合金铸铁裙部的组合式结构。活塞头、活塞裙和活塞杆用柔性螺栓连接。活塞顶部有平顶、凸顶和凹顶，这取决于燃烧室形状、扫气要求和气阀在缸盖上的布置。由于侧推力由十字头滑块承担，因而活塞裙部都做的较短，只是在需要用活塞来控制进、排气口的某些弯流扫气方式的柴油机才采用长裙结构。 十字头活塞均采用强制冷却方式（轴向散热形），冷却液有滑油、水和蒸馏水。滑油的比热小，传热效果差，而且在高温状态下容易在冷却腔内结焦，但它不存在因泄漏而污染曲轴箱油的危险，所以对输送机构的密封性要求不高；水和蒸馏水的水质稳定，传热效果好，尤其是可采用水处理解决腐蚀和结垢的缺陷，但对输送机构的密封性要求高。 活塞本体分成活塞头和活塞裙两部分，分别用耐热合金钢和耐磨合金铸铁制造，然后用柔性螺栓把活塞头、活塞裙和活塞杆连接起来。 2.活塞组件安装要求 活塞组件经清洁、检查、测量、修理或换新后便可进行装复，活塞组件的装复质量对柴油机的工作状况有直接影响。 1）活塞销的装配 活塞销是连接筒形活塞和连杆的零件，其连接配合形式有三种：浮动式、固定式和半浮动式。浮动式结构因销与连杆小端、活塞销座都能相对转动，因此，磨损较小而且均匀、工作可靠、拆装也方便。在筒形活塞式柴油机中应用最广泛。 为防止浮动式活塞销从销座中窜出刮伤气缸，应给予轴向定位。在各种活塞中普遍采用弹性挡圈，有些尺寸较大的活塞和冷却式活塞则采用端盖结构。 采用浮动式活塞销时，在销和销座之间应有一定的间隙。这个间隙不能太大，否则将引起很大的冲击载荷，产生敲击。铝合金活塞的热膨胀系数及工作温度都比活塞销高，因此工作时热膨胀量大于活塞销，它们的配合间隙一般为0.01-0.03mm，在冷态下活塞销与座孔是过盈配合。拆装铝合金活塞的活塞销时必须先对活塞进行加热，切忌冷态下硬敲。 2）活塞活塞杆的装配 装配前必须将每个零件的几何形状偏差消除，否则会增加它们的装配积累误差。要检查活塞杆发蓝平面与活塞杆中心线的垂直度。活塞杆发蓝平面与活塞的接触表面要相互研配，以防止冷却液外逸。装配前要仔细清洁活塞与活塞杆的接触面及螺帽、螺柱的螺纹，并在螺柱上涂石墨和油的混合物，上紧螺帽时要分几次对称均匀地上紧。 3. 活塞环和承磨环（参见P.29） 活塞环按其功用可分为气环（密封环）和油环两种。在筒形活塞式柴油机中装有密封环和刮油环；而在十字头式活塞上一般只装密封环，其裙部还装有承磨环。 1）活塞环 ①作用： 密封环主要起密封气缸和散热作用。为减少摩擦功耗，活塞环的数目不宜过多。一般为保证密封的可靠性、延长吊缸周期，活塞上的密封环通常有4-5道，并将相邻环的搭口错开180°以形成“迷宫效应”。 刮油环起刮油和布油作用，即刮下缸壁上多余的滑油，并在气缸工作表面上涂布一层有一定厚度的油膜，以保证密封环能在高温高压下沿气缸壁正常滑动，筒形活塞要在密封环下面安装1-3道刮油环。 ②工作条件： 特别是第一道密封环直接受到高温高压燃气的作用，其他各环也受到燃气不同程度的作用。高温使环的弹性、疲劳强度等机械性能降低。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与磨损。在气体力、摩擦力、往复惯性力的共同作用下，活塞环在环槽中的运动形式十分复杂，其中有轴向运动和轴向振动、径向运动和径向振动、回转运动、扭转振动等。 ③要求： 对活塞环的要求是耐热、耐磨、耐腐蚀、足够的强度并具有一定的弹力，以保证装入气缸后具有一定的径向压力。环的表面硬度以稍高于缸套为宜。另外，为了较好地完成刮油任务，要求油环具有较高的径向压力、良好的弹性、合理的截面形状和畅通的回油通道。由于刮油环的环背几乎没有什么气体压力，因此要设法提高环的弹力。一般油环的弹力大于气环。 ④材料： 由其工作条件出发，要求活塞环弹性好、摩擦系数小、耐磨、耐高温，一般采用合金铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等制作。。为了提高活塞环的工作能力常采用镀铬以提高耐磨性；采用松孔性镀铬以提高表面润滑性及有利于磨合；内表面刻纹以提高其弹性；环的外表面开设蓄油沟槽；环的外表面镀铜以利磨合；镀钼以防粘着磨损。 ⑤结构： 压缩环的断面形状： 矩形环结构简单、制造方便、应用最广泛，但温度超过200℃时容易结焦卡死。 梯形环因间隙可变，有利于促进磨合，防止烧结、允许环槽温度较高，但两锥面的配合精度要求较高。 倒角环工作初期承压面小容易磨合，适用于缸壁硬度较高的柴油机。倒角有利于环和缸壁之间形成油楔。这种环不适宜做第一、二道环。 扭曲环装在气缸内由于弯曲使外圆产生拉应力，内圆产生压应力。接触面小，密封性好。 梯形环、倒角环和扭曲环多应用于四冲程中、高速柴油机。 活塞环的间隙有：搭口间隙（开口间隙）、天地间隙（平面间隙或端面间隙）及环背间隙（简称为背隙）。 搭口间隙为工作状态下切口端面间的垂直距离；天地间隙为环端面与环槽上或下平面之间的垂直距离；环背间隙为活塞环的背面与环槽垂直柱面之间的距离。活塞环的天地间隙和搭口间隙一般规律是第一、第二道环最大，以下依次减小。 活塞环的搭口形式有直搭口、斜搭口、重叠搭口。直搭口和斜搭口的结构简单，加工方便，把直搭口改为斜搭口的目的是加强气缸的密封性，斜搭口的倾斜角通常是30°-45°以45°为多。重叠搭口的气密性最好，但容易折断。二冲程柴油机在搭口部分要倒角，以防止与气口挂碰。但倒角不宜过大，否则会因漏气较多反而容易折断。 刮油环的结构形式较多，常见的有单刃刮油环、双刃刮油环。（出示意图）其共同的特点是除了有利于刮油的形状外，与密封环相比较，环与缸壁的接触面积小，以增加接触压力，提高刮油效果；环与槽的天地间隙小，以减小泵油作用；搭口间隙小于密封环；环槽和刮油环本身都开有足够大的集油空间和泄油通道（或泄油孔），如图所示。 必须注意的是：刮油环安装时有方向性要求，要把刮刃尖端朝下方安装，如果装反了，它就会向上刮油，加剧气环的泵油作用，使大量的滑油窜入燃烧室中。 2）承磨环（减磨环）（参见P.30） 十字头式活塞的承磨环是专为活塞与气缸的磨合而设置的。超短裙活塞可不装承磨环，短裙活塞装1-2道，长裙活塞装2-4道。在活塞裙上开设燕尾形的环槽，把3-4段青铜条敲进环槽中，并在各段青铜条间留有一定的间隙，然后再加工到工作尺寸，承磨环的直径比活塞裙部直径稍大。 承磨环在运行中虽已磨平，但不必更换。如果发现缸套有不正常的磨损和擦伤，则在对缸套进行修整的同时更换新承磨环。缸套、活塞换新时，承磨环应予换新。 三、活塞环的工作原理 1.活塞环的密封原理（见P.29图2-16） 活塞环的密封作用是依靠环本身的弹性建立第一密封面（称第一次密封），靠漏到环背面的燃气压力巩固和加强第一密封面，靠作用在环上表面的气体压力，建立第二密封面（称第二次密封）。尽管第二次密封的作用比第一次密封更重要，但若没有较好的第一次密封，也就谈不上第二次密封。通常，为了保证密封可靠，延长吊缸周期，均安装多道密封环，如4-5道压缩环，并将相邻环的搭口错开180°以形成“迷宫效应”。当然，为了减少摩擦功损失，活塞环的数目不宜过多。 2. 压缩环的泵油原理 压缩环的泵油作用是由活塞环在缸壁上的刮油作用和活塞环在环槽中的挤油作用引起的。活塞环在环槽中的运动是由气体力、惯性力和摩擦力来决定的。下面以四冲程柴油机进、排气过程中的泵油过程来说明。进气过程如图2-11（a）所示，气体力很小可以不予考虑，环的运动只由惯性力和摩擦力来决定。在上半行程中由于惯性力和摩擦力都向上，环紧压在环槽顶面上，环在下行过程中把缸壁上的油刮到环槽中，到下半个行程时惯性力向下而摩擦力仍然向上。当惯性力大于摩擦力时，环由顶面移向底面，把环槽下方的油挤到上方和上一道环槽的下方；如果惯性力小于摩擦力，则环继续压在环槽顶面上。当活塞经过下止点上行时，环的惯性力和摩擦力都向下，环由槽的顶面移向底面，把环槽中的油由下方挤到上方，如图2-11（b）所示。 类似上述分析，在排气行程中活塞环运动由底面移向顶面，把环槽上方的油挤到上一个环槽的下方，而第一道环槽上方的油被刮到上止点挤进燃烧室。这样，滑油从一道环到另一道环被逐渐泵上去，最后泵入燃烧室。 3.刮油环的工作原理
四、活塞环与环槽的检查与测量 1. 活塞环的检查内容 ①质量缺陷的外观检查。（汽泡、砂眼、裂纹等） ②活塞环上下端面的挠曲检查 可将环置于平台上，用塞尺测量环与平台之间的间隙来确定挠曲程度。 ③环的漏光检查
主要检查环与气缸套的贴合情况。一般要求，一处漏光弧长不得超过30°，整个圆周漏光弧长相加不得超过90°，并要求搭口两侧30°范围内不得漏光。 ④活塞搭口间隙和平面间隙的检查 如间隙过小可用修锉的办法修整。（搭口间隙和平面间隙的测量检查方法： 测量搭口间隙，应将清洗干净的活塞环放在气缸下部磨损最小的地方用塞尺进行测量；对大型二冲程柴油机，应将环放在气口以下部位。 测量天地间隙，应将清洗干净的活塞环依次装到活塞上，用塞尺沿圆周几点测量环与环槽的间隙。） ⑤活塞环弹力检查 通常可把环搭口闭合或扩张为自由开口的一倍后再松开，若塑性变形量不大于原自由开口的10%即为合格。对于弹力不足的环应换新，或用锤击的办法使之恢复弹力。 2. 安装和修理时的注意事项 ①安装活塞环时应使用专用工具，避免过分扩张开口造成环的变形和折断。活塞环的搭口应相互错开。 ②无论新环、旧环，装配前都应略微锉去上下平面外圆的毛刺和尖角。环的搭口处应有倒角，倒角一般锉成较大的圆角，半径为3-5mm。有些新型环搭口处不允许倒角，应予注意。 ③修整活塞环与环槽天地间隙时，只许修整上端面，下端面作为工作基准面。修整环的径向宽度时，只许修整内侧面，外圆面作为工作基准面。 ④活塞环部分换新时，应把新环放在第一、二道环槽中。 ⑤活塞环全部换新后，应在低负荷下进行一定时间的磨合运转，防止拉缸和咬缸事故。 五、活塞组件的受力情况 1. 活塞本体的受力情况 热应力：活塞顶板上表面为压应力，下表面为拉应力。 机械应力：上表面为压应力，下表面为拉应力 环槽处与活塞环有撞击和摩擦。 销座处与活塞销有撞击和摩擦。 2. 活塞环的受力情况（参见前述活塞环的工作条件） 3. 活塞销的受力情况（参见P.30） 承受因气体力和往复惯性力产生的脉动冲击性机械应力、剪切应力。
六、活塞与活塞销磨损量的测量方法 1.活塞磨损量的测量方法（包括本体圆柱面和环槽、销座） ①中、小型筒性形活塞本体圆柱面测量环带的确定： 距离末道气环以下10mm处作为第一测量环带，距离首道油环以上10mm处作为第三测量环带，第一、第三中间作为第二测量环带。每个环带须测量纵向和横向两个直径以确定锥度和椭圆度。 ②大型十字头式活塞本体测量环带的确定： 距离末道气环以下15—20mm处作为第一测量环带，而后每隔100—200mm取一测量环带，此外，还应在承摩环处增加测量环带。同样应测前后和左右两个直径以确定锥度和椭圆度。 ③环槽：可用样板和塞尺测量环槽高度来判断磨损程度 ④销座（参见P.30） 2.活塞销的磨损测量。（参见P.31） 七、活塞组件常见故障及处理方法 1.活塞的磨损和检修、环槽磨损的检修 活塞的磨损主要发生在环槽、裙部和销座上。检查方法如上述。 Ａ.对活塞外圆面磨损后的修理可采用光车的办法恢复几何形状，但要保证配合间隙。当间隙不能保证时，铝活塞只有换新，而铸铁活塞可采用喷镀方法恢复尺寸，铸钢活塞可用堆焊方法恢复尺寸。 Ｂ.环槽磨损严重时，可采用下列方法修复： ①光车或磨削环槽平面后配以加大尺寸的活塞环。一般允许槽脊减薄量不超过原来厚度的20—30%，同时在一个活塞上不许有两个以上的不同尺寸的活塞环。 ②对大型钢质活塞，可以先对环槽进行堆焊、退火，再光车到要求尺寸，并可对环槽进行表面淬火处理。 ③镶垫环法：将环槽光车后，镶入一个垫环并将其焊在槽内，如图所示。也可以不焊死，即采取镶活环的方法，如图所示。镶活环法更换方便，但易破碎脱落，故目前采用镶死环法居多。 ④环槽平面镀铬，镀铬不仅可以恢复环槽尺寸，还可以提高环槽的耐磨性 2.活塞裂纹的处理方法 活塞上有裂纹，应更换备件，临时应急修理时钢质活塞可以进行焊补，但必须预热和退火；铸铁活塞应以低电流进行补焊处理。若不能修补，又无备件，则只有减缸航行。 3.活塞顶烧蚀的处理 活塞顶直接与火焰接触并难以进行充分冷却，所以温度很高。活塞顶是燃烧室中温度最高的部位，常常发生钒腐蚀和烧损。烧损部位或出现凹坑，或呈现皱折不平，活塞顶的厚度越来越薄。活塞顶的烧损程度可用随机供应的样板进行测量，用塞尺测量样板与活塞顶之间的间隙。对钢质活塞顶的烧蚀，可采用堆焊方法进行修补。当活塞顶任何部位的材料因烧损而减少的厚度超过原设计的一半时，活塞头必须换新。烧损不太严重时，允许将活塞头转90°，使烧损部位避开喷油区，以延长使用寿命。 4.活塞环的常见故障 活塞环常见故障现象有：过度磨损、粘着、失去弹性和折断等。①活塞环的异常磨损 在正常情况下，活塞环的磨损速度通常为0.3—0.5mm/kh，活塞环的厚度也基本上均匀。若活塞环厚度不均匀，或磨损速度很快，这样的磨损称异常磨损。 活塞环异常磨损不但与设计、材质、热处理有关，还与管理的好坏有很大的关系。如柴油机摩合不良，运行中超负荷，滑油不足，滑油品质不合要求，燃烧不良，冷却不佳，摩擦表面有硬质颗粒等等，都会产生异常磨损。 活塞环磨损会使活塞环的搭口间隙和天地间隙增大，气缸密封性变差。通过对活塞环搭口间隙和天地间隙的测量，就可以了解活塞环的磨损情况。测量和检修方法如前所述。 ②活塞环的粘着 正常情况下，活塞环在槽内作上下运动、径向运动、和圆周方向运动。如果活塞环槽的间隙中有沉积物，使其固化，阻止环在槽内运动，使环失去弹性，不能自由运动，就称为活塞环粘着。 造成活塞环粘着的原因有：活塞环或气缸过热、滑油过多、滑油不净、燃烧不良等。 活塞环粘着将导致气缸漏气、活塞环断裂，严重时会形成拉缸。③活塞环失去弹性将会导致气缸密封性变差，柴油机不能正常 工作。检修方法如前所述。 ④活塞环折断
折断多发生在上面几道环中，原因有： 搭口间隙过小，柴油机工作时活塞环没有充分的膨胀余地，使 搭口的对侧折断。 环槽内积碳，由于环的下面有坚硬的积碳会使环在交变的弯曲 作用下发生断裂。 活塞环压入，若活塞环的工作面不能与气缸壁很好贴合，在高 压气体作用下使环压入槽内，当气体压力降低时又被本身弹力弹出， 久而久之产生疲劳折断。 此外，气缸套失圆、环挂气口、环槽过度磨损、活塞头部热膨 胀变形、缸套磨出台肩等也会造成环的折断。 5.活塞销的常见故障是磨损和裂纹（参见P.31）
第四节 连杆组件 一、连杆组件的功用、工作条件及要求（参见P.31） 1.功用： （1）连接活塞（十字头）和曲轴，把活塞的直线往复运动变为曲轴 的回转运动。 （2）把作用在活塞顶上的气体力传给曲轴，使曲轴对外作功。 2.工作条件： 连杆的运动形式较为复杂，小端随活塞做直线往复运动，大端随曲轴做回转运动，杆身做平面摆动和直线往复运动的复合运动。 连杆不但运动形式复杂，而且受力也很复杂。连杆承受周期性变化的气体力和活塞、连杆惯性力的作用。气体力在燃烧时具有冲击性。在二冲程柴油机中连杆始终受压，在四冲程柴油机中连杆有时受拉，有时受压。 3.要求： 耐疲劳、抗冲击、具有足够的强度和刚度、重量轻、加工容易、拆装维护方便 连杆轴承应耐磨可靠；连杆螺栓应具有较高的抗疲劳强度和连接可靠。 二、连杆组件的结构、材料 1.结构：（参见P.32） 2.材料：（参见P.32） 3.连杆螺栓 功用：连接连杆轴承盖与轴承座使其紧固成一完整的整体。 受力情况：二冲程柴油机的连杆螺栓在工作中只受预紧力的作用；而四冲程柴油机的连杆螺栓除受预紧力外，还在排气行程后期和进气行程前期受到惯性力的作用。此外，还受到大端变形所产生的附加弯矩作用。 材料：连杆螺栓一般选用韧性好、强度高的优质碳钢或合金钢制造。中、高速机的常用材料有：40Cr、45Cr、35CrMoA；低速机则常用 35号、40号等优质碳钢。 结构特点：在设计上采用耐疲劳的柔性结构，精细地加工螺纹、杆身和螺栓头上的颈、槽、角等部位。在螺纹、定位环带与杆身连接处采用大圆角平滑过渡，以减少连杆螺栓的应力集中并提高螺栓的抗疲劳强度。 拆装注意事项（参见P.34）： 连杆螺栓通常使用专用工具上紧，在柴油机说明书中都明确规定了紧固预紧力的大小。不得用榔头猛烈敲击。如没有扭力扳手，拆卸前应在螺栓和螺帽上做好紧度记号，以便装复时按记号还原，保证紧度合适。 螺栓拆下后，应插入大端相应孔中，并旋上各自的螺帽，以免弄错而张冠李戴。 装配前应仔细检查螺栓表面有无裂纹、螺纹有无碰伤、螺帽与螺纹配合是否松动等缺陷。 用外径千分尺测量螺栓长度，与原始长度比较，如永久伸长变形超过0.2%，即应换新。 使用过的开口销不得继续使用。也不能用铁钉或铁丝代替开口销。
三、连杆轴承的检测方法（与主轴承检测方法相同）
第五节 曲轴组件 曲轴组件包括曲轴、飞轮等，如图2-21所示。 一、曲轴的功用、工作条件及要求 1.功用：（参见P.35） ①汇总各缸功率对外输出； ②带动柴油机的各种附属设备，协调各缸工作循环进行。 2.工作条件： 曲轴的工作条件比较苛刻，主要表现在以下几方面： ①受力复杂 曲轴工作时受到各缸交变的气体力、往复惯性力和离心力以及它们产生的弯矩和扭矩的作用。 ②应力集中严重 各种因素使曲轴内部的应力分布极不均匀，在曲柄臂与轴颈的过渡圆角处、润滑油孔周围产生严重的应力集中现象。 ③附加应力大 曲轴是一个弹性体，它在径向力、切向力和扭矩的作用下会产生扭转振动、横向振动和纵向振动，产生很大的附加应力，容易造成曲轴的损伤和破坏。 ④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柴油机时，轴颈的磨损会明显加剧。 3.要求： 对曲轴的要求非常严格，主要是耐疲劳强度高，工作可靠，有足够的强度和刚度，良好的耐磨性能并允许多次车削与修复。曲轴的布置要使动力均匀、主轴承负荷低、平衡性好、扭转振动小。 二、曲轴的结构、材料 1.结构（参见P.35—38） 2.材料： 曲轴常用的材料有优质碳钢、合金钢和球墨铸铁。一般柴油机的曲轴常用优质碳钢制造（如：35号、40号、45号钢等）；大型低速柴油机套合式曲轴中的轴颈用优质碳钢，（如：35号、40号钢）曲臂用铸钢制造（如：ZG35、ZG45、ZG25MnV）；为了提高中、高速强载柴油机的曲轴疲劳强度和耐磨性能，曲轴采用合金钢制造（如：40Cr、45Cr、35CrMoA等）；对强载程度不太高的中、高速柴油机可使用球墨铸铁制造曲轴。 3.飞轮 安装飞轮的目的：（参见P.38） 结构特点：（参见P.38） 三、多缸柴油机曲柄排列的基本原则（参见P.38-39） 四、多缸柴油机曲柄排列图的绘制方法（参见P.38图2-29） 五、曲轴臂距差的测量和记录方法（参见P.40-45） 1.曲轴轴线弯曲变形的两种状态：刚性弯曲和绕性弯曲。 2.曲轴臂距差的概念（P.41图2--32） 3.臂距差的测量和记录方法 六、曲轴臂距差判断曲轴中心线平直度的方法（参见P.42-45） 1.根据臂距差用作图法定性判断主轴承高低的方法。 2.用辅助手段分析各档主轴承高低不一的原因： 桥规法和测量下瓦厚度法。 桥规测量注意事项： ①桥规应妥善保管，不可使其受压、碰撞而变形，用完后桥规的三个接触面应涂油防锈。 ②测量前，锹归、主轴颈、主轴承座两侧平面及上平面应揩去油污，以免影响测量精度。 ③每次测量时， 曲轴都应转到相同的位置。只有这样，前后两次测得的桥规值比较才有意义。 ④插塞尺时松紧要适度，不能将桥规顶起来。 ⑤拆除主轴承盖和上瓦后，如需转车，应防止下瓦转动 ⑥营运中进行桥规测量时，除被测轴颈的主轴承盖需拆除外，其余主轴承盖应保持原有状态。即测量第二档时，已测过的第一档应装复还原。 下瓦厚度测量方法前已叙述。 七、我国“内河运行船舶检验规程”对臂距差值的要求 我国船舶检验局在《营运船舶检验规程》中规定了营运船舶柴油机曲轴拐档差一般不得超过0.00010S；对于活塞行程小于400mm者，可适当放宽为0.00015S；对于营运中的柴油机其拐档差允许范围为（0.00015-0.00025）S，最大极限为0.0003S。式中S为活塞行程，单位是mm。 八、曲轴常见故障、检查及处理 曲轴常见故障现象有：磨损、裂纹和折断、红套滑移、弯曲变形 1.磨损
（参见P.39） 2.裂纹和断裂
（参见P.45） 3.红套滑移
（参见P.46） 4.弯曲变形 （见上述臂距差内容） 第六节 柴油机运动部件失中原因和校中方法（参见P.46--48） 第三章
柴油机的主要系统 第一节 船用柴油机换气系统 一、换气系统的功用、组成及要求 1.功用：（参见教材P.54） 2.组成： 气阀机构、气阀传动机构、凸轮轴和凸轮轴传动机构 3.要求：工作可靠、维护管理方便。 二、配气机构各组成部分的功用及要求 1.气阀机构：（教材P.54） 结构特点：可分为不带阀壳式和带阀壳式两大类。 不带阀壳式的气阀直接装在气缸盖上。这种气阀不用水冷，结构简单。但当气阀需修理时，要先拆下缸盖才能拆下气阀，一般都用于中小型柴油机。 带阀壳式的气阀、阀座、导管和气阀弹簧等零件全部装配在独立的阀壳中，再把阀壳用强力双头螺栓紧固在气缸盖中央的阀孔中。这种结构的最大优点是当气阀机构出现故障时，不必拆下笨重的气缸盖，阀壳可单独拆装，检修方便。多用于大功率、中低速柴油机。 气阀：气阀由阀盘和阀杆两部分组成。阀盘底面有平底、凸底和凹底三种常见形式。平底阀盘结构简单，制造容易，受热面小，在各类柴油机中得到广泛应用。凸底阀盘能改善气体流动路线，减少涡流损失，而且刚性好，但重量较大。多用于高负荷柴油机中（排气阀）。凹底阀盘重量轻，阀杆过渡半径大，可改善进气气流的流动路线，可以增加刚性和弹性，缓和冲击，但受热面积大。一般用作高速柴油机进气阀。 阀盘具有一定的阀面锥角，使气阀关闭时定中并与阀座紧密贴合，也有利于磨损后修研。常见的阀面锥角为30°和45°两种，阀面锥角越大，气阀的对中性和密封性越好。（P.60有叙述） 不同的机型，排气阀阀面与阀座的接触有三种形式： ①全接触式—阀面锥角与阀座锥角相等，密封锥面宽度大，阀头刚度和导热能力强（实际接触宽度越大，散热能力越强），但质量也大，且接触压力将下降而影响密封性能。一般实际阀线宽度为1.5～2.5mm。小型高速柴油机和部分老式机型多采用全接触式。 ②外接触式—阀面锥角比阀座锥角小0.5°～1°，从而形成线接触以提高其接触压力。其特点是密封性好、阀盘容易发生拱腰变形、变形后增加散热。多用于强载中、高速增压柴油机。 ③内接触式—阀面锥角比阀盘锥角大0.2°～0.5°，多用于大型二冲程柴油机。因此类机器排气阀尺寸大，气阀变形大，受热变形后阀面锥角会变小，所以在工作温度下，阀面与阀座仍保持良好接触，保证了可靠的密封性。其特点是：密封性好、阀盘易发生周边翘曲变形而增加阀盘散热。 阀杆：阀杆形状比较简单，一般为圆柱形。其外圆以气阀导管为导程，使阀盘沿阀座锥孔的中心线运动，同时将气阀的部分热量传递给导管、缸盖。阀杆上部用连接卡块（锁夹）与弹簧座连接，顶端承受摇臂冲击性顶动。为保证气阀与阀座良好定中，阀杆与阀盘必须同心而且垂直。阀杆与阀盘一体制造，并在阀杆顶端进行硬化淬火处理或堆焊硬质合金，也有的加装硬质盖帽。 阀座：装配形式（P.56）。有的小型机，阀座就是气缸盖底面的一部分。这种结构的缺点是，一旦阀座损坏，整个气缸盖报废，经济性差。 气阀导管：（P.56） 气阀弹簧：（P.56） 工作条件：气阀与阀座的工作条件最恶劣。尤其是排气阀，除受燃气的高温、高压作用外，还受到高速炽热气流的冲刷。燃气中的硫、钒、钠氧化物的聚合物对气阀和阀座有腐蚀作用（高温腐蚀）。并承受冲击负荷和干摩擦。 材料： 气阀都采用耐热合金钢制造，阀座采用合金铸铁或耐热合金钢制造。 气阀导管一般采用灰铸铁、合金铸铁或铁基粉末合金材料制造。 气阀弹簧采用弹性极限高、抗疲劳性能好的材料，如65Mn、50CrVA等冷拔弹簧钢丝绕制，并经淬火和回火处理，弹簧表面还经镀铜、镀锌、发蓝、发黑处理。（P.56） 2.气阀传动机构：（教材P.57）（本教材只介绍机械式） 气阀传动机构按传动方式的不同，可分为机械式和液压式两种。 3.凸轮轴和凸轮轴传动机构：（教材P.58-60） 4.定时齿轮的安装。（教材P.60） 三、柴油机充气系数的定义及对换气质量的影响 1.定义：（教材P.60） 在大多数情况下GO＜Gh，因而ηV＜1，只有在某些增压柴油机中，由于采用了良好的增压技术而达到GO＞Gh，则ηV＞1。 2.影响因素：（教材P.60） ①柴油机构造 主要有进、排气通道的形状，表面状况，通流截面的大小，以及柴油机的行程缸径比（S/D）等。 若进气管短而光滑，清洁畅通，则进气阻力下降。排气通道畅通，背压较低时，排气阻力减少则气缸内残余废气减少，可使ηV提高。为使换气畅通，ηV提高，还应选择合理的气口形状和尽可能大的进、排气阀直径。 柴油机的冲程缸径比（S/D）是柴油机的一个重要结构参数。若S/D=常数，则随着S与D的增加，柴油机的相对散热面积F/V下降，则新气进入气缸后与缸壁的热交换减弱，温升减小，有利于提高ηV，为此，中、大型柴油机的ηV较高。当Vh一定而S/D增加时，相应地S增加或D减小，则F/V增加，热交换强烈（传热路径加长），则 ηV下降，这对目前发展中的长行程柴油机不利。 ②运转条件 主要有转速、供油量（负荷）、气缸冷却条件与效果等运转条件对ηV有重要影响。 转速对充气系数ηV影响极大，一般存在一个使充气系数ηV为最大的最佳转速。转速升高或下降时，都会造成充气系数ηV下降。 柴油机负荷增加后，因循环供油量增加，而使缸壁温度升高，则ηV下降。 气缸活塞冷却条件改变时，也将使ηV变化。例如因传热恶化，或冷却不良，或缸套活塞冷却水温较高，则缸壁温度升高，不利于ηV的改善；而当气缸冷却较好时，则ηV有所提高。 ③运转管理质量对ηV的影响 当进、排气道污染、进气滤清器堵塞、气阀、气口表面严重积碳、增压系统中间冷却器变脏时均会使仅气阻力增加促使ηV下降。 当空冷器损坏，冷却效果变差，海水温度升高或流量不足时，则进气温度上升也促使ηV下降。气阀定时的改变或调整不当也将影响ηV。 四、进、排气阀阀面角及研磨、检验方法（参见P.60-62） 气阀锥面的母线与底面之间的夹角称为阀面角，常见的阀面角为 30°和45°。阀面角越大，气阀的对中性和密封性越好，但对气体的流动阻力大。 如果气阀密封锥面磨损较大或麻点较深，可将气阀放在专用的磨光机上磨光，或放到车床上修理，应尽量减少金属的切削量，然后与对应的气阀座进行研磨。研磨可以采用手工方式，也可以在气阀研磨机上进行。（手工研磨步骤参见P.61） 研磨结束后的密封性检验方法： ①铅笔画线法；②渗油法。 五、旋阀器的结构及工作原理（参见教材P.62） 旋阀器的功用： ①可以减少阀面与阀座上的积碳，使磨损减小，贴合严密。 ②可以使阀盘均匀地接受热量和散热，以改善阀盘的热应力状态，防止局部过热。 ③可以消除阀杆与导管间的积碳，防止卡住。 种类：旋阀器有旋转帽式、推进器式、棘轮式与杠杆式等多种。 结构和工作原理： 以教材P.62介绍的旋转帽式为例说明其结构和工作原理。 六、气阀机构常见故障处理方法 1.气阀机构常见故障现象、原因及处理方法（见教材P.62-63） 2.气阀间隙的概念、测量与调整 概念：冷车时在机械式气阀传动机构中的摇臂和阀杆之间所留有的间隙称为气阀间隙。 目的：柴油机留有一定的气阀间隙是为运转中气阀机构受热后有膨胀的余地。 气阀间隙过大、过小的危害： 气阀间隙过大会影响气阀定时（迟开早关），使气阀开度不足，还会使气阀工作时撞击加重，增加噪声和磨损。 气阀间隙过小对气阀定时的影响是早开晚关，甚至关闭不严 测量调整注意事项：气阀间隙的调整测量应在冷态下进行，盘车使滚轮与凸轮的基圆接触（气阀处于关闭状态）。
第二节 燃烧基本知识与燃油系统
一、燃烧基本知识 1. 燃油雾化与混合因素 （1）燃油的雾化及影响因素 燃油雾化的概念：（见教材P.63） 表征油束特征的参数：（见教材P.63-64） 影响因素：（见教材P.64-65） （2）可燃混合气的形成及影响因素 ①可燃混合气形成的两种方式（见教材P.65） 空间雾化混合：混合气是在燃烧室空间形成的。雾化的油滴受热、蒸发、扩散，并与空气均匀混合。对不同类型的柴油机，这种混合方式又有主要依靠燃油雾化和主要依靠空气扰动之分。船用柴油机主要依靠燃油雾化而较少依靠空气扰动（称油雾法），因而船用柴油机均采用高压多孔喷油器喷射，其对喷射设备的工作状态十分敏感。小型高速柴油机则多采用依靠空气扰动的方法（称涡动法），其对喷射设备的工作状态依赖性较小。 油膜蒸发混合：油膜蒸发混合是将大部分燃油直接喷射到燃烧室壁面上，利用强烈的空气涡流运动使燃油在燃烧室壁面上展成较薄的油膜，然后受热逐层蒸发和扩散与空气混合成可燃混合气。由于这种混合方式对空气的涡流要求较高，所以适用于半开式燃烧室小型高速柴油机。 ②影响因素： Ⅰ. 燃油的喷射质量 良好的雾化质量是形成可燃混合气的重要条件。尤其是采用油雾法形成可燃混合气的柴油机，其雾化质量对形成可燃混合气的影响是关键的。由前述可知，雾化质量主要取决于喷射质量。 Ⅱ.燃烧室空气涡动情况 空气在燃烧室中有规则的流动称为空气涡动。空气涡动对混合气形成的影响主要是加速燃烧前的混合以及在燃烧之后产生“热混合”。前者，在燃烧前改善燃油的空间分布状态；后者，在燃烧发生之后促进燃油与空气的混合，提高燃烧的完善程度。 通常，在燃烧室中空气涡动的形成与燃烧室的形式有关。一般在开式燃烧室中无法形成较强烈的空气涡动，只是在某些特殊情况下，例如在进气阀上带有导气屏、采用螺旋进气道或在直流换气的柴油机上采用斜切进气口，可以产生一定强度的进气涡流以加速燃烧前的混合。 Ⅲ.压缩终点时的缸内状态 压缩终点缸内的压缩空气压力、压缩温度以及空气涡动状态既影响燃油的雾化质量也影响可燃混合气的形成。如果压缩终点缸内状态不正常，将直接影响混合气的形成。 Ⅳ.燃烧室型式 燃烧室的型式不同，其形成的空气涡动强弱和涡动方式也显著不同，因而在形成可燃混合气的方法上差异很大。例如，在分开式燃烧室中空气涡流是形成可燃混合气的关键因素。 2. 燃烧室的功用与分类 （1）功用：是可燃混合气形成和燃烧的主要场所。 （2）分类：（见教材P.65） 3. 燃烧的四个阶段及其影响因素（见教材P.67-70） 4. 排气颜色、排温与燃烧的关系（见教材P.70-71） 日常航行管理中，可以通过观看排气颜色和测量各缸排气温度来判断燃烧质量。如：柴油机排气的正常烟色是隐约可见的淡灰色。若发现冒黑烟，则表示燃烧不正常（燃烧不完全），要判断哪一个缸不正常，还须观察各缸的排温而定。一般燃烧不正常的气缸排温要比正常气缸高；若排气冒蓝烟，说明燃烧室中有润滑油被烧掉。若排气冒白烟，则说明燃烧室中有水分蒸发。 若某一缸排气温度低于一般平均值，则可能是该缸喷油量较小而使负荷不均。若某一缸排气温度超过平均值较多，则有两种可能：一是该缸喷油量太多而超负荷；二是由于喷油设备发生故障而出现严重后燃现象。至于究竟属于哪一种情况，还须从其他方面进行观察。 二、燃油系统的功用、组成及要求（见教材P.71） 1.燃油系统的功用和组成 燃油系统包括供应和喷射两个系统。供应系统的作用是向喷射系统提供足量清洁的燃油。一般由日用油柜、输油泵、燃油滤清器和低压管路组成。 喷射系统的功用是根据柴油机燃烧过程的要求，定规、定时、定量、定压地向气缸内喷入燃油，并使燃油良好雾化，与空气形成均匀的可燃混合气，从而使燃油燃烧，将燃油的化学能转变为热能。喷射系统由喷油泵、喷油器、高压油管等组成。 2.对燃油喷射的要求（见教材P.71） 解释：定时—要求柴油机的喷射设备具有准确的喷油提前角，而且能根据使用要求予以调整。 定量—喷油设备能根据负荷变化调节喷油量。对多缸柴油机还应保证各缸喷油量均匀，以使各缸负荷均匀。 定质（定压、定规）—喷油泵必须具有足够的供油压力和正确的供油规律。喷油器的启阀压力应便于调节，喷柱的形状和分布应与燃烧室的形状相适应。 此外，喷油设备还应满足工作稳定、可靠、无泄漏（喷射系统的液压试验压力应为其最大工作压力的1.5倍）、能驱气、能应急停油等一些便于管理的要求。 对供应系统的基本要求（见教材P.72） 三、喷油泵 1. 回油孔式喷油泵的结构及工作原理（参见教材P.72；P.77） 2. 回油孔式喷油泵三种油量调节方法的特点 （参见教材P.78；P.79图3-31） 3. 回油孔式喷油泵的供油定时、供油零位的检查、调整方法 （见教材P.79-81） 4. 回油孔式喷油泵各缸供油量均匀性的检查及调整方法（P.81） 通常规定在额定工况下，多缸柴油机各缸喷油的不均匀度不得超过2-3%。否则会产生下述不良后果： 1）各缸发出的功率不相等，运动部件受力不均匀，柴油机工作不稳定，转速波动大。 2）各缸负荷不均匀，高负荷时，某些缸会因供油过多而超负荷；低负荷时，某些缸可能因供油过少而不能正常燃烧，从而使柴油机运转严重不稳定，甚至自动停车。 3）超负荷十分严重的气缸，还会因热负荷过大而使材料强度下降、配合间隙遭破坏、润滑油变质、热应力过大而损坏。 各缸供油量均匀性检查方法有如下几种：（参见教材P.82） （1）量杯法 （2）单缸断油测转速降法。哪一缸断油后降低的转速多，说明该缸的喷油量大；反之，则喷油量小。 （3）测最大爆炸压力法。正常情况下，爆压高，喷油量大；反之，则喷油量小。 （4）测排气温度法。定时准确，喷油器工作正常，压缩压力正常，喷油泵工作正常则排温高供油量大；排温低，供油量小。 （5）测示功图法。通过示功图计算各缸平均指示压力进行比较，这是最可靠的方法。 5. 回油孔式喷油泵密封性检查试验方法（见教材P.83） 6. 回油阀式喷油泵结构与工作原理（见教材P.83；P.84图3-38） 四、喷油器结构及工作原理、常见故障的处理方法 1.结构形式（分类及适用机型）（见教材P.85） 2.液压启阀式喷油器结构特点与工作原理（见教材P.85；P.86图3-39） 3.常见故障的处理方法（见教材P.86—87） 五、喷油器喷油压力和喷油雾化试验调整方法及要求（见教材P.88） 六、燃油喷射过程的三个阶段及影响因素（见教材P.89-90） 七、燃油发生不正常喷射的原因及影响因素（见教材P.92） 八、燃油系统维护管理要点及常见故障的处理方法（见教材P.92） 1.燃油系统的维护管理要点 （1）确保燃油清洁 燃油中若有机械杂质和灰尘，便容易造成滤器堵塞、柱塞在套筒内卡死、排油阀关闭不严、喷油孔（特别是孔径小的多孔式）堵死，导致喷油量不足或喷油中断。此外，还会造成与燃油接触的运动件的磨耗。燃油中若有较多的水分（未经沉淀排水，特别是船舶摇摆度大时油和水掺混），喷入气缸后，容易造成熄火停车。所以必须注意以下几点： ① 在运输和贮藏燃油的过程中，要严防机械杂质落入及水分渗入（检查贮油柜和沉淀柜油位高低）。 ② 贮藏柜、沉淀柜、日用油柜底部都设有排污阀，应定期开启此阀排污，把油柜底部的杂质和水分去掉。此外，还应定期清洗油柜，除去污垢。燃油在注入日用油柜前，至少要经过48h以上的沉淀。 ③定期装油、驳油和分油。在船上，燃油存量是根据柴油机耗油量、船舶续航时间、应急存量和节约等原则来贮藏的，不应过多或太少。消耗以后应定期补充。在柴油机起动前和工作中，应定期驳油和分油，以保证日用油柜有足够量的清洁燃油供应使用，以防燃油不洁或无油供应而发生事故。各油柜顶部有溢流管，侧面有油位玻璃管。在向油柜驳油时，应注意玻璃管显示的油位不要太满（特别要防止日用油柜装的太满，难以区分有无燃油）；；如果装得太满，燃油从溢流管流出，（从溢流管玻璃窗可看出）应立即停驳，以免损坏设备和造成浪费。在驳油时，应注意保持船舶平衡，以免影响航速和航行安全。 ④定期清洗燃油滤器。通常，滤器前后装有压力表，燃油流经滤器时，若压力降超过正常规定数值，则表明滤器已经变脏堵塞，需要立即进行清洗；若无压力降或压力降极小，则表明滤网破损或滤芯装配不对，需要立即拆检。有的机型在喷油器进油管接头内装有金属棒式或粉末金属滤芯应注意定期清洗，不要拿掉或漏装。若发现高压油管脉动突然增加，而且喷油泵有“砰”、“砰”声响，则很有可能是滤芯堵塞使喷油压力骤增所引起的，应立即拆检清洗。 ⑤在使用重柴油和重油时，应注意对它加热，以利于沉淀、分离、过滤以清除杂质、灰尘和水。燃油在使用前的加热，是为了降低重油粘度，保证雾化质量，应注意加热温度适当。 （2）注意充油驱气 燃油系统的油路应确保不漏油、不漏气。若有气体进入喷油泵套筒空间，就会使充油行程的充量减少，压油有效行程燃油排量减少，供油压力大大降低，甚至不能顶开排油阀供油。其后果是使柴油机起动困难，或运转中突然停车。 气体进入燃油系统的原因是： ①柴油机停车后漏油：关闭日用油柜供油阀后漏气；长期不使用时，管接头、油管、油阀等处漏气。 ②与油道相通的设备和管件、阀件、机件等在拆装过程中，使系统与外界相通。 ③日用油柜油量太少，在船舶摇摆时气体进入系统。 ④喷油器回油管接错至滤器、针阀关闭不严密，在柴油机工作循环的压缩膨胀过程（不喷油时间）使缸内气体进入滤器。 为了防止气体进入燃油系统，应使系统安装正确，消除漏油、漏气现象，停车后向日用油柜驳油，并使供油阀保持开启。 燃油系统充油驱气办法，要根据设备和有无气缸检爆阀而定，一般按如下程序进行： 首先，旋开滤器放气螺钉，利用燃油重力或手动泵，充油驱出滤器前的气体。然后，用喷油泵放气螺钉或排油阀、燃油重力或手动泵充油驱出喷油泵套筒前和套筒空间的气体。为了将套筒空间的空气驱净，充油驱气时，应将柱塞停于压油全行程的终点。最后，用喷油器放气螺钉和喷油泵驱出高压油管和喷油器内的气体。柱塞的移动是用撬棒撬动或转动专设的充油驱气偏心轮来实现的。对于设有检爆阀的柴油机，这部分的放气不必单独进行，而在冲车过程中同时完成。 （3）严防喷油泵柱塞在套筒内卡紧 为了防止在停车期间（特别是长期停车和套筒内燃油流尽时）柱塞发生呆滞和卡紧现象，造成工作时柱塞卡紧或引起磨损加剧，开车前应逐个用撬棒检查各柱塞的运动情况。 在换新柱塞套筒偶件时，为了防止因配合过紧或热处理不善而卡死，应先在轻负荷下工作一段时间再转入高负荷下工作。 在柴油机运转中暂时中断某缸供油时，不应把该缸进油阀关闭，而应使凸轮与滚轮脱开，即抬起柱塞，以免因缺乏燃油润滑和冷却而使柱塞卡死。 由重油改用轻柴油时，为了防止柱塞或针阀因温度突变而咬死，在改用过程中，必须防止油温突然变化。 （4）仔细检查高压油管的脉动情况 若高压油管脉动突然增加，而且喷油泵有“砰砰”声响，则表明喷油泵排出油压突然升高。可能是喷油器内高压细滤器堵塞或喷孔堵死所致。若高压油管脉动无力且排气冒黑烟，则可能是喷油器启阀压力太低或弹簧折断、喷孔直径过大或针阀卡死关闭不严、针阀导向部过度磨损、喷油泵柱塞与套筒严重磨损或排油阀座与套筒结合端面不密封、排油阀关闭不严及减压凸缘过度磨损等。若脉动时强时弱，则可能是喷油泵柱塞卡滞所致。 （5）经常注意燃烧情况的变化 通常，可通过排气温度、排气烟色、爆炸压力、转速、示功图的变化来及时发现并排除故障。下面仅讨论燃油系统的故障造成燃烧情况的变化。 ①排气温度升高，排气冒黑烟。可能是燃油雾化不良、喷油泵漏泄严重、柱塞前导程过小（供油提前角过小）、喷油量过多，负荷过重。排气温度过高，不仅反映燃烧不良和耗油率增加，而且会使柴油机和增压器热负荷增大。所以，在任何情况下都不允许排气温度超过规定限度。 ②排气温度和功率突然下降，转速波动大。可能是某缸喷油量过少甚至为零，造成各缸供油不均匀所致。其原因可能是：喷射系统有空气、喷油器喷孔不畅通、针阀咬住、针阀与针阀体配合间隙过大、高压滤器堵塞、回油阀关闭不严或弹簧折断；高压油管漏油严重、喷油泵出油阀不密封、弹簧折断卡住、柱塞弹簧折断或柱塞咬牢、泵内有大量空气、柱塞与套筒磨损过大，柱塞偶件安装错误等。 常用单缸断油法判别：用撬棒或偏心轮轴顶起柱塞，或松开高压油管螺母，或开启喷油器回油阀后，若柴油机转速明显降低，说明该缸供油量大；若转速不变化或降低很少，说明该缸供油量小或不供油。试验时应用手短时间直接固定死喷油泵油量调节杆，否则由于单缸断油后转速迅速降低，调速器作用使油量增大，转速回升，使转速读数不准，很难判断。 不论何时，在未查明喷油量下降的原因前，绝不能盲目调节增大喷油泵的供油量。必须在排除了空气，查明并排除故障后，排气温度仍不正常时，最后才可调整喷油泵的供油量。否则，若因空气汇集或阀面被细小杂物卡死所致，而油泵在工作中由于燃油将空气或杂物带走而自行恢复原供油量，会造成该缸严重超负荷。 ③在柴油机机件和设备的技术状态正常的条件下，爆炸压力和排气温度便是综合性的工况反映。一般是： 1）爆炸压力过高，排气温度正常，气缸内又有过大而不规则的敲击声，当停止该缸喷油后敲击声减小或消失，则说明该缸喷油提前角过大。 2）爆炸压力偏高，排气温度偏高，说明该缸喷油量过大。 3）爆炸压力过低，排气温度正常，说明喷油提前角过小。 4）爆炸压力偏低，排气温度也偏低，说明喷油量过少。 5）爆炸压力偏低，排气温度偏高，属于燃烧不良，应检查喷油泵和喷油器。 2.喷油设备的常见故障及处理方法 ⑴喷油泵的主要故障 喷油泵的主要故障有柱塞、套筒偶件故障和阀偶件的故障。 1）柱塞、套筒偶件故障 ①柱塞与套筒过度磨损 喷油泵柱塞、套筒的过度磨损使间隙增大，偶件漏油，造成喷油压力下降、供油始点延后、供油量减少、雾化不良、燃烧恶化等。多缸柴油机各缸不均匀的磨损还会使各缸喷油量不均匀，从而影响柴油机低负荷的稳定性。 ②柱塞卡紧或咬死 柱塞卡紧或咬死会使喷油泵停止工作，因而导致该缸熄火。造成柱塞卡滞或咬死的原因大多是燃油净化不良、油温过高或油温突变，也可能是安装不正确或间隙过小。 发生故障听立即查明原因，酌情换新或加以研磨，并消除故障的诱因。 2）阀偶件故障 ①阀与阀座过度磨损 阀偶件磨损后密封性下降、漏油，导致喷油量减少、喷油压力降低、喷油定时延后，影响雾化和燃烧质量并造成供油量减少。油泵中各阀与阀座磨损的原因有含杂质燃油的冲刷、油的酸性腐蚀以及阀与阀座的撞击或阀面扭曲变形等。 ②阀杆卡紧或咬死 阀杆卡紧或咬死，使阀不能正确动作而发生相应故障。如阀在开启位置，阀杆卡紧或咬死，则进（回）油阀不能关闭而导致喷油泵停止供油，即单缸熄火。如回油阀始终点调节式喷油泵回油阀在关闭位置卡死，则该缸可能会超负荷，且气缸安全阀打开。造成阀杆卡紧或咬死的原因可能是润滑不良、受热不均或阀杆及其缸套变形等。 油泵中的阀偶件一般用研磨的方法可重新恢复密封性。 ⑵喷油器的主要故障（前面已有叙述，见教材P.86）
第三节 柴油机润滑系统
一、润滑系统功用、组成及要求 1.功用：（参见教材P.95） 减磨作用：在相互运动的机件表面保持一层油膜以减小摩擦。这是滑油的主要作用。 冷却作用：带走相互运动机件表面因摩擦而产生的热量，保证工作
表面的适当温度。 清洁作用：带走运动表面的灰尘和金属颗粒以保持工作表面清洁。 密封作用：产生的油膜同时可起到密封作用 防腐作用：形成的油膜覆盖在金属表面使空气不能与金属表面接触，防止金属锈蚀。 降噪作用：形成的油膜可起到缓冲作用，避免两表面直接接触，以减轻振动和噪音。 润滑的分类：根据机件的几何形状、材料、运转条件及表面分离距离，可区分四种主要润滑状态。 ①液体动压润滑（全液膜润滑） 这是指两运动表面被连续不断的润滑剂油膜的压力完全分开情况 下的润滑，如主轴承的润滑。 液体动压润滑油膜形成的条件（影响因素）： ⑴运动速度 转速越高，越容易形成油楔。显然，当柴油机刚起动或低速运转时，难以形成油楔。 ⑵滑油粘度 粘度过小，滑油就不易被轴颈带动，并且易从轴颈两端流出，难以形成油膜；粘度过大，则难以涂布。 ⑶轴承负荷 负荷越高，越难以形成油楔。尤其是在冲击负荷作用下，将可能破坏已经形成的楔形油膜。 ⑷轴承间隙 间隙过小滑油不易进入接触表面使轴颈浮起；间隙过大，滑油易从轴承两端逸出，所以轴承间隙必须适当。此外，轴承的油槽位置也影响油膜压力。 ⑸表面加工粗糙度 工作表面加工精度高，很薄的油膜就能完全隔开两个摩擦表面，容易形成楔形油膜。 ②混合润滑（半液膜润滑） 这是指介于液体动压润滑和边界润滑之间的一种中间润滑状态。它可能是暂时的，也可能是持久的。如十字头滑块与导板之间的润滑。 ③边界润滑（薄膜润滑） 这是指由于工作条件所限不可能建立全液膜润滑，在相对运动的表面之间，只能保持一层吸附在金属表面上的极薄的膜来进行润滑。此种情况下，可能会发生金属与金属的摩擦，因而产生零件的相互磨损，如气缸上部的润滑。 ④液体静压润滑 其主要特征为造成两金属表面脱离的油膜压力不是由于运动副的运动产生的，而是由外界特设的油泵供应的压力油所产生的。如大功率低速柴油机的十字头销轴承的润滑、气缸注油润滑等。 2.形式和组成：（参见教材P.95） 3.要求：（见教材P.95） 4.润滑系统的主要设备（见教材P.96） 二、气缸注油器的结构特点及应用 （参见教材P.97-99） 三、润滑过滤的类型、功用及应用（参见教材P.96） 1.类型：按过滤能力，滤器有粗滤器细滤器和吸入滤网。 2.功用：滤除滑油中的金属微粒和其他杂质，以防它们随滑油进入零件的摩擦面，降低磨耗；并延长滑油的使用寿命。 3.应用： （1）吸入滤网由金属丝网组成，其阻力极小，不会影响滑油泵的吸油，却可以防止较大的杂物阻塞吸油管。一般装在油泵吸入管的吸口处。 （2）粗滤器的滤芯一般用金属网或金属叠片组成。由于间隙大，只能滤除较大的金属颗粒和其他杂质，但滤芯的阻力小。粗滤器一般串联于润滑系统中，使进入柴油机的滑油全部经过过滤以提高过滤效果。 （3）细滤器多用滤纸、毛毡、棉纱等多层吸收性物质作滤芯，它们的过滤质量都很高，但阻力较大，一般并联安装在润滑系统中。这样，一部分滑油经过细滤器后流回油底壳，既能使润滑系统阻力增加不大，又能使部分滑油得到精滤。此外，离心式滤器也是一种精滤器。 四、润滑系统维护管理要点及常见故障处理方法（参见教材P.99-100） 第四节 柴油机冷却系统 一、冷却系统功用、组成及要求 1.功用：（见教材P.100—101） 柴油机工作时冷却不良的后果及冷却过度的负面影响、冷却方式和常用冷却介质 2.组成和设备：（见教材P.101—102） 二、开式冷却系统和闭式冷却系统使用特点 1.闭式冷却系统的特点：（见教材P.102） ①淡水中所含盐分和杂质较少，腐蚀和结垢不严重，能保持机件良好的散热。 ②出水温度可提高到75-90℃，进水温度也不受自然环境的影响，而且温度可以自动调节，进出水温差较小，机件热应力不会过大。 ③水温高，传热损失少，工作循环热效率得以提高。 缺点是结构复杂。 2.开式冷却系统的特点：（见教材P.101） 开式冷却系统的优点就是结构简单，水源充裕。但是它的缺点是相当明显的，正好与闭式冷却的优点相反。 三、温度调节器结构、功用及工作原理（见教材P.102-103） 1.功用：根据冷却水温度高低，自动开启和关闭大小循环阀门来调节冷却水温度，使冷却水温维持在一个恒定范围内。 2.结构：温度调节器主要由下述元件组成：大循环阀门、小循环阀门（旁通阀门）、壳体、热敏元件（感温包） 目前常用的形式有两种：皱纹筒式调温器和蜡式调温器。 3.工作原理： 以135系列柴油机所使用的皱纹筒式调温器为例（见教材P.103，图3-52） 四、冷却系统维护管理要点及常见故障处理方法 （见教材P.103-104）
第五节 柴油机起动装置 柴油机的起动性能和起动转速 起动和起动转速的概念 柴油机本身无自行起动能力，必须借助外力带动曲轴转动，获得第一个工作行程所需要的条件，才能推动活塞自行运转。曲轴在外力作用下从开始转动到自行运转的全过程称为柴油机的起动。通常称能够保证柴油机具备自行发火条件的最低转速为起动转速。起动转速是标志柴油机起动性能的重要参数。 起动转速的一般范围是： 高速柴油机
80—150r/min 中速柴油机 70—100r/min 低速柴油机 30— 50r/min 小型预燃室式柴油机 200—250r/min 影响起动转速高低的因素是： ①柴油机的类型（四冲程机、二冲程机） ②环境条件（温度、气压） ③柴油机的技术状态（气缸尺寸、压缩比大小、燃烧室类型、零件的磨损程度、冷车热车等等） ④燃油品质（十六烷值高低） 对起动装置的基本要求： ①在任何环境条件下均能可靠迅速起动 ②起动消耗的能量尽可能少 ③所储藏的能量，能在短时间内多次起动 ④操作简单。维护方便 起动方法： 根据柴油机起动时采用的外界能源不同，一般有如下三种起动方法 人力起动
仅适用于某些小型机上。 电力起动
小型高速机多采用 压缩空气起动 船用大、中型机多采用 一、电力起动装置功用、组成及要求、维护管理要点及常见故障处理方法 1.系统的组成和个部件的功用（见教材P.104-105图3-54） 2.基本原理（P.104） 特点和适用机型（P.105） 离合机构的种类、特点、起动注意事项（P.105） 3.维护管理要点（P.107） 4.常见故障及处理（P.108-109）
二、压缩空气起动装置功用、组成及要求、定时检查及调整方法、维护管理要点及常见故障处理方法 1.基本原理、特点及适用机型（见教材P.109） 2.压缩空气起动系统的两种类型—直接启阀式和间接启阀式 ①直接启阀式系统组成及起动原理（见P.109图3-57） 直接启阀式的优缺点及适用机型（P.110） ②间接启阀式系统组成及起动原理（见P.110图3-58） 间接启阀式的优缺点及适用机型（P.110） 3.压缩空气起动系统保证可靠起动的条件（P.111） 4.系统的主要设备（P.111-115） 5.辅助起动装置和低温起动装置（P.116-117） 6.维护管理要点及常见故障处理（P.117）
第六节 柴油机调速装置 一、船用柴油机安装调速器的目的 1.目的（见教材P.118） 2.调速器的类型和工作原理（P.118—119） 二、调速的性能指标及要求 （见教材P.119-122） 三、柴油发电机组并联工作对调速器的稳定调速率的要求 （见教材P.124） 四、液压调速器反馈机构作用、类型及补偿针阀调节作用 1.作用：（见教材P.124）保证调速过程中转速稳定，防止油量调节过分。（由调速器的δ1和ts衡量） 2.类型：杠杆式和表盘式 3.补偿针阀调节作用：（见教材P.124） 五、调速器试验与调整方法 主机试验时应检查调速器的工作情况。 船舶柴油发电机修理后的试验，可在车间内或系泊试验时在船上进行。试验项目之一是： 柴油发电机组应在额定工况下进行调速性能试验，包括突变负荷试验和转速波动率试验。 （1）突变负荷试验：额定工况下突卸或突增全部负荷，对于高增压柴油机和300KW以上柴油机，允许先突增70%负荷，稳定后再突增至100%，测定下列参数：突变前后的负荷值；突变负荷前的转速n1 ；突变负荷时的最大或最低转速n2；突变负荷后的稳定转速n3；从负荷或转速突然变化时起到转速稳定时止所需的时间。然后代入公式计算瞬时调速率δ1和稳定调速率δ2 （2）转速波动率试验：在额定工况下试验运转一定时间，测定计算其转速波动率。计算公式如下： （nmax（或nmin）-n平均） ψ= —————————×100% n平均 调整方法参见教材P.124-125第3点稳定性调节步骤。 六、调速器的维护管理及常见故障处理 1. 常见故障处理：（见教材P.125） 2. 维护管理：（见教材P.125-126）
第七节 柴油机换向装置 一、船用柴油机换向装置功用及要求 1.功用：柴油机换向装置的功用是改变螺旋桨轴向推力的方向，使船舶既能前进又能倒退。 2.方法：（P.126-127） 2.要求：换向装置的动作必须迅速灵活和安全可靠。 （参见教材P.127） 二、船用柴油机直接换向必须具备的条件（P.127） 1.柴油机换向时，首先应停车，然后将原来是膨胀冲程进入起动空气，改为原压缩或排气冲程（二冲程机只有压缩冲程）进入起动空气，使活塞和曲轴反向运动。因此，在换向时，必须改变空气分配器凸轮与曲轴的相对位置。 2。换向后与换向前一样，工作循环的热力过程必须按进气、压缩、喷油燃烧、膨胀和排气的顺序及定时要求进行。因此，在换向时还必须改变进、排气和喷油凸轮与曲轴的相对位置。 3.换向前后，柴油机本身所驱动的附属设备如扫气泵、机械式增压器、水泵、润滑油泵和柴油输送泵等，都要确保空气、水和油的输送方向不变。 三、船用柴油机直接换向原理、换向方法 目前在内河船舶上柴油机直接换向用得较多的是双凸轮换向装置、单凸轮换向装置以及改换高压油路的换向装置。 四、换向装置的原理和方法 1.双凸轮换向装置（参见教材P.127） （四冲程机双凸轮换向方案，见教材P.127） 方法：轴向抽动凸轮轴。结构形式有：机械式、气力—液压式和气力式 2.单凸轮换向装置（参见教材P.131-132） 方法：凸轮轴旋转差动角（换向差动和换向差动角的概念、差动方法。） 一般线形单凸轮换向、鸡心形燃油凸轮换向 差动装置（方法）（见教材P.132） 五、柴油机直接换向装置中连锁机构的结构和作用（P.133） 六、柴油机直接换向装置维护要点及常见故障排除方法 1.维护要点 2.常见故障排除方法（见教材P.133） 七、船用液压齿轮箱结构、工作原理、日常维护要点和常见故障排除方法（P.133-137） 船用齿轮箱的功用： 中小型船用齿轮箱一般由齿轮减速机构和离合器组成，起到三个作用。第一，减速。主机转速过高，不适合螺旋桨转速的要求，需减速才能提高螺旋桨的推进效率；第二，换向。在主机转向不变的情况下，螺旋桨可正、反两个方向转动，以实现船舶的前进和后退；第三，离合。在主机运转时，使主机和螺旋桨可以随时脱离或结合，以便船舶停止或航行。 齿轮箱型号的含义： 船用齿轮箱型号由三部分内容组成。第一部分是名义减速比；第二部分是齿轮箱技术特性代号；第三部分是齿轮箱传递能力及变型代号。例如：3YF240A型船用齿轮箱 第一部分
第二部分 第三部分 3 YF 240 A 用数字
用字母表示 用数字 用数字或字母表示 表示名义 技术特性 表示传递 变型代号 减速比 能力 技术特性字母含义：判别转向由输出轴向输入轴看 Z-表示输入轴转向为左转（逆时针） Y-表示输入轴转向为右转（顺时针） F-表示正车时输出轴转向与输入轴转向相反 T-表示正车时输出轴转向与输入轴转向相同 HC-杭州齿轮箱厂代号 BJ-北京机械学院代号 额定传递能力是指额定功率与额定转速的比值，用符号N/n1表示。它是齿轮箱工作能力大小的技术指标，也是选配齿轮箱的重要依据之一。要确定柴油机与齿轮箱能否配成机组时，除了要按齿轮箱的技术规格所列出的输入轴转向、减速比等数据是否符合需要外，更重要的是要使柴油机的额定功率和额定转速的比值小于或等于齿轮箱的额定传递能力。 实际额定传递能力扩大1000倍，即型号上标注的数字。 名义减速比是指输入轴（主动轴）转速与输出轴（从动轴）转速的比值。船用齿轮箱都是减速传动，所以，它的速比称为减速比。减速比可以由下式求得： i=n1/n2=Z2/Z1 式中：i--减速比；n1—输入轴转速； n2—输出轴转速；Z1—主动齿轮齿数；Z2—从动齿轮齿数 1.结构： 船用齿轮箱从结构上来说，主要由以下几部分组成： 输入轴部件、中间轴部件、输出轴部件、箱体部件和油泵冷油器部 件。大多采用三轴五齿轮结构。正、倒两离合器并联安排。 2.工作原理： 当柴油机曲轴带动输入轴一起转动时，输入轴上的齿轮即驱动机油 泵齿轮使油泵工作。 当换向阀处于停车位置时，工作油不能进入离合器工作油腔，而润 滑油却常通离合器分离油腔，使离合器主、从动摩擦片松开，因此，输 出轴和螺旋桨不转动。 当换向阀转到正车位置时，工作油进入输入轴上的正车离合器工作 油腔，推动工作活塞使正车离合器摩擦片结合，功率即从输入轴经离合 器传到正车主动齿轮，带动输出轴从动齿轮，使螺旋桨旋转。其转向与 曲轴相反。 当换向阀转至倒车位置时，工作油进入中间轴上的倒车离合器工作 油腔，使倒车离合器摩擦片结合，而正车离合器工作油腔与油池相通。 正车离合器摩擦片先行分离，功率由输入轴传动齿轮传至中间轴，再经 倒车离合器传至中间轴主动齿轮，带动输出轴旋转。螺旋桨转向与曲轴 转向相同。
3.日常维护要点： 对油压式离合换向装置来说，保证工作油压和润滑油压在规定的范 围内，是管理维护工作的关键。 （1）柴油机起动后20s内，滑油的工作压力和润滑压力应达到规定 值。若油压太低或无油压，应立即停车检查并排除之。 （2）油压调节 调节工作油压和润滑油压时，应先将工作油压调节阀调至规定 范围，然后调节润滑油压。由于泄漏，工作油压和润滑油压均低时，一 定要兼顾两者的压力和流量分配，一定要保证润滑油压不低于规定值下 限；工作油压也不是越高越好，只要在规定范围即可。 安全阀的开启压力比工作油压高，由制造厂出厂前调好，一般 不许调节其开启压力。 旁通阀限制的油压也比工作油压高，不能调得太低，否则会使 滑油不经滤器直通进口，易使滑油变脏堵塞油道，加剧机件磨损。 （3）在换向时，除应急外，一般应先将主机转速降低，在空车位 置停留不少于三秒钟后再换向，将柴油机转速升至额定值，以防因高速 换向使运动机件受到冲击和扭伤。 （4）工作中应经常检查滑油是否清洁，油位是否适当。 4.常见故障及排除方法
第四章
柴油机增压装置 第一节 柴油机增压的目的（参见教材P.142） 一、提高柴油机输出功率的措施 根据柴油机有效功率的计算式： pe·Vh·n·m·i Pe ＝-----------------＝ c·pe·n·i 60000 式中： pe — 缸内燃气平均有效压力（ Pa ）； Vh — 气缸工作容积（ m3 ）； n —
柴油机转速（ r/min ）； m —
每转工作冲程数，四冲程机m=1/2；二冲程机m=1； i — 柴油机气缸数。 c —
气缸常数，对于法定单位 c= Vh·m/60000 提高柴油机有效功率Pe有下列途径： 1.改变柴油机结构参数 2.提高柴油机转速n（或活塞平均速度Cm） 3.提高平均有效压力pe。 提高平均有效压力pe的手段是采用增压技术，即通过提高柴油机进 气压力来增加进气量，这样，可以相应地增加喷油量，提高柴油机的平 均有效压力，从而达到提高柴油机输出功率的目的。 实践证明，采用增压技术是能在保持柴油机尺寸和转速不变情况下大幅度提高输出功率的最有效的措施。 二、增压的型式（参见教材P.142） 根据驱动增压器所用能量不同增压可以分为三种型式； 1.机械增压—增压器由柴油机曲轴直接驱动。 这种增压型式将消耗柴油机的有效功率。随着增压压力的提高，增压器消耗的功率随之增大。当增压压力达到某一值时，反而得不偿失。 因此，机械增压只适用于低增压柴油机（pk＜0.17MPa） 2.废气涡轮增压 这种增压器通常由离心式压气机与同轴的废气涡轮组成，称为废气涡轮增压器。由柴油机排出的废气驱动。显然，这种增压型式不仅不消耗柴油机的有效功率，反而能从废气中回收部分能量，提高了动力装置的经济性，因而获得广泛应用。 3.复合增压 这种增压型式既采用废气涡轮增压，又采用机械增压。根据这两种增压器的不同布置方案，可分为串联增压和并联增压两种形式。 按照增压压力pk的高低，柴油机增压可分为四级：（参见P.147） 低增压：pk＜0.17MPa；中增压：pk＝（0.17—0.25）MPa； 高增压：pk＝（0.25—0.35）MPa；超高增压：pk＞0.35MPa 第二节 废气涡轮增压的分类、结构及工作原理 一、废气能量分析（见教材P.142） 在废气涡轮中被利用的废气能量由两部分组成（参见图4-1）： 一部分是从气缸内排出的废气由压力pb膨胀到涡轮前的压力pT的膨 胀能E1，E1为废气的脉冲动能，它是一种脉动的速度能，在排气管中以 压力波的形式出现（面积a＇bf＇）；另一部分是废气在涡轮内由压力pT 膨胀到涡轮后的大气压力po的膨胀能E2，E2 为废气的定压能（面积g＇f＇ fg）。废气总能量E是脉冲动能E1和定压能E2之和。能量E1和E 2在总能量E中所占的百分数，随着增压压力pk的不同而不同。pk越低，则E1 所占的比例越大；相反，pk越高，则E2越大。 二、分类 废气涡轮增压有定压增压和脉冲增压两种形式。 1.定压涡轮增压结构特点（见教材P.143图4-2） 2.脉冲涡轮增压结构特点（见教材P.144图4-3） 3.工作原理（见教材P.143-144） 第三节 定压涡轮增压和脉冲涡轮增压的特点 两种涡轮增压方式的比较和应用范围（见教材P.144）
第四节 脉冲涡轮增压柴油机排气管分支原则 1.排气管分支原则及脉冲转换增压（见教材P.145） 2.废气涡轮增压器的分类和结构（见教材P.146）
第五节 废气涡轮增压器在运行中参数变化对柴油机工作的影响 1.增压器与柴油机匹配的要求（参见教材P.150） 2.增压器的喘振和消除
离心式压气机在各种不同的工 况下工作时，它的各主要参数会随之发生变化。在不同转速下排出压力和效率随空气流量的变化规律，称为离心式压气机的特性。表示这种特性的曲线叫做离心式压气机的特性曲线。。此特性曲线是离心式压气机所固有的。（出示离心式压气机的特性曲线）图中，横坐标表示流量，纵坐标表示排出压力。1、2、3、4为等转速曲线，表示在不变的转速下，排出压力和效率随流量变化的规律。曲线D为等效率线，曲线上每一点的效率都相同。压气机在每一转速下的某一流量时有一个最高效率，偏离这个流量，效率就会降低。将各种转速下的最高效率点连接起来，即为最高效率曲线A。 当压气机的流量减少到一定限度时，压气机的工作变得极不稳定。流过压气机的气流开始产生强烈脉动，排出压力忽高忽低，瞬时排量忽正忽负，压气机产生强烈振动，并发出沉重的喘息声或吼叫声，这种现象称为压气机的喘振。把不同转速下的喘振点连接起来的曲线就叫做喘振线，如图中B所示。喘振线B的左方为喘振区，右方为稳定工作区。因此，喘振线是压气机稳定工作的边界线。喘振是压气机的固有特性。 当离心式压气机作为增压器与柴油机配合工作时，增压器（或包括辅助扫气泵）的供气量和压力应满足柴油机的要求。此时，压气机在柴油机各种负荷下的排出压力—流量变化曲线称为增压器工作特性线或配合工作特性线。如图中C所示。在柴油机的各种负荷下，柴油机所需要的增压空气流量与增压压力之间的关系称为柴油机进气特性曲线。 ②增压器喘振的原因及消除方法
通常，在选配增压器时，已根据不同的增压系统的工作特性将压气机配合工作线选择在喘振线B的右侧适当位置。此时，既可保证柴油机达到预定的增压指标及增压器在高效率区工作，又能保证在柴油机全部工作范围内增压器不发生喘振。但是，当工作条件发生变化，例如增压系统通道堵塞、负荷过高或过低、柴油机负荷不均以及负荷突变等情况时，配合工作就会部分地或全部地移进喘振区，从而引起喘振。下面介绍一些可能导致增压器喘振的原因和消除喘振的方法。 1）增压系统流道堵塞 这是引起增压器喘振的最常见的原因。柴油机运行时，增压系统的气体流动路线是：压气机进口滤器和消音器→压气机叶轮→压气机扩压器→空气冷却器→扫气箱→柴油机进气口（阀）→排气口（阀）→排气管→废气涡轮喷嘴环→废气涡轮叶轮→废气锅炉→烟囱。上述流动路线中的任一环节发生阻塞，如赃污、积碳、变形等，都会使压气机流量减小、背压升高，引起喘振。 管理中应定期检查上述部件是否污损，并加以清洁，由此引起的喘振就会被防止或排除。 2）增压系统与柴油机配合工作失调 a.单独增压系统 在单独增压系统中，当柴油机驱动螺旋桨时，增压器的工作线是一条上部离喘振线较远，下部离喘振线较近的曲线。当流道堵塞时，增压器背压升高，流量减少，工作特性线左移，下部先进入喘振区。所以，在单独增压系统中，因流道堵塞，常常在低负荷时发生喘振。 管理中应经常注意气口和空冷器的清洁，使流道保持畅通。在低负荷发生喘振时，可用暂时提高负荷的办法来消除。 b）串联增压系统 这种增压系统的工作特性曲线是上部离喘振线近，下部离喘振线远。在高负荷时，增压器排量大于往复泵排量，往复泵来不及将增压器供出的空气全部吸入，致使增压器背压升高、排量减少，增压器工作曲线左移，上部先靠近喘振区。所以，串联增压系统在高（超）负荷时容易发生喘振。这时，可降低负荷，直到喘振消除为止。 C）并联增压系统 并联增压系统在柴油机低速运行时必然会发生增压器喘振现象。消除低速喘振的措施有： 在扫气箱上装设放气阀。在低负荷发生喘振时，打开放气阀放掉部分空气，使压气机背压降低、流量增加，消除喘振。 装设串—并联转换阀。当低负荷发生喘振时，改并联为串联以消除喘振。 3）—6）见教材P.151的（二）中1.、2.、3.、4. 第六节 废气涡轮增压器日常维护管理要点和常见故障排除方法 一、日常维护管理（见教材P.153-154） 教材P.154“ （五）定期拆检及间隙调整 ”后增加： 废气涡轮增压器的清洗 清洗增压器有运转中清洗和拆开清洗两种。运转中清洗主要是清洗旋转件上的灰尘和疏松的积碳，一般每周一次。并不能代替定期拆检和清洗增压器。 运转中清洗废气涡轮有水洗法和干洗法。涡轮水洗时要在低负荷下进行，每次清洗时间约10min，清洗完后，应在低负荷下运转5-10min，使涡轮内部的零件完全干燥。如果清洗后发生振动则应重新清洗。干洗在全负荷时效果最好，负荷低于50%时不可干洗。 压气机在运转中清洗，应在柴油机全负荷运转下进行。喷水后，柴油机要在全负荷下运转一段规定的时间，以使增压器和柴油机完全干燥。如果清洗以后增压压力和排气温度变化不大可重复清洗。清洗压气机后一有机会就应清洗空冷器，以洗去从压气机中冲洗出来的积垢。 二、常见故障及排除（见教材P.154-155） 第五章 船舶轴系和螺旋桨 第一节 船舶轴系 一、船舶轴系功用及组成、日常维护要点和故障排除方法 1.组成：（见教材P.159） 2.功用：（见教材P.159） 3.日常维护要点：（见教材P.170） 4.故障排除方法： 二、单环式推力轴承的结构、工作原理、维护管理和检修方法 1.结构：（见教材P.162图5-5、图5-6） 2.工作原理：（同上） 3.维护管理：（参见教材P.163-164） 4.检修方法：（同上） 三、联轴节结构分类特点及应用 1.结构分类： 将各轴段连接成为整体的专门设备称为联轴节（器）。在船上常见的联轴节有刚性联轴节和弹性联轴节两种。 （1）刚性联轴节主要用于中间轴之间、中间轴和推力轴之间以及中间轴和尾轴之间的连接。它有固定法兰式、可拆法兰式和液压联轴器之分。 其主要优点是：结构简单、制造成本低、管理方便、能传递较大的扭矩以及能承受较大的推力。 其主要缺点是：不能消除冲击、不能消除超过允许偏差所产生的不良后果、安装要求高。 ①固定法蓝式（见教材P.159“轴端法兰”） ②可拆法兰式（见教材P.160“法兰式可拆联轴器”） ③液压联轴器（参考教材P.161“夹壳联轴器”） （2）弹性连轴节 弹性连轴节有金属弹簧式和非金属弹簧式两类。 金属弹簧式连轴节包括卷簧片连轴节、簧片连轴节、盖斯林格挠性片连轴节、蛇簧片弹性连轴节和金属膜盘挠性连轴节等。 非金属弹簧连轴节包括橡胶圈柱销式连轴节、轮胎式连轴节、整圈夹板式橡胶连轴节、伏尔康高弹性橡胶连轴节和高弹性橡胶连轴节等。 在轴系中使用弹性连轴节的目的主要是： （1）改变轴系的自振频率，衰减振动，降低扭振的振幅，使柴油机在使用范围内不出现危险的共振转速。 （2）在带有齿轮减速装置的中速柴油机为主机的轴系中，在柴油机和减速齿轮装置之间加装弹性连轴器可改善齿轮装置的工作条件，减少交变扭矩对齿面的冲击作用，延长齿轮使用寿命。 （3）补偿轴系在安装中产生的误差和安装后由于船体变形产生的误差，避免齿轮的齿面接触不良和轴承过载所引起的故障，保证推进系统正常运转。 此外，使用弹性连轴器，在隔振、隔音、防冲击、电器绝缘以及隔热等方面也有良好的效果。 四、尾管轴承的结构、材料、类型及维护管理要点 1.结构、材料和类型（见教材P.164） 2.尾轴承的润滑（教材P.167） 3.维护管理要点（参见教材P.170-171） 五、船舶轴系偏移和曲折值的测量和校中方法（参见教材P.168） 六、Z形传动推进装置的基本结构、类型及管理要点（P.171）
第二节 螺旋桨 一、螺旋桨功用、结构及各部名称 1.功用： 当螺旋桨转动时，桨推水向后（或向前）并受到水的反作用力而产生向前（或向后）的推力，使船舶前进（或后退）。 2.结构及各部分名称：（见教材P.172） 二、螺旋桨的主要技术参数及工作原理 1.主要技术参数（见教材P.173-174） 2.工作原理（见教材P.174） 三、影响螺旋桨推进力、转矩及效率的主要因素（同上）
第三节 螺旋桨和船体的相互影响（见教材P.175） 一、船体对螺旋桨的影响（见《造船大意》P.84） 二、螺旋桨对船体的影响（见《造船大意》P.85）
第四节 主机功率的传递及其效率（见教材P.175） 第五节 螺旋桨空泡的产生原因及其危害 一、原因（见教材P.176） 二、危害（同上）
第六节 螺旋桨的螺距测量及计算方法（见教材P.177）
第六章
柴油机理论知识 第一节 柴油机曲轴连杆受力分析
一、活塞组件在气缸内作往复运动速度和加速度随曲柄转角变化的规律 （见教材P.233-234） 二、连杆在摆动平面内作摆动运动其角速度和角加速度随曲柄转角的变化规律（见教材P.234） 三、柴油机曲柄连杆受力分析及对柴油机的影响（见教材P.183）
第二节 船舶轴系扭转振动的概念及减振措施
一、轴系产生扭振的原因及影响因素 1.原因（见教材P.250） 2.影响因素（见教材P.248-250）
二、轴系扭振产生共振的条件及危害 1.条件（见教材P.188） 2.危害（见教材P.189）
三、轴系扭转振动的减振措施及其常用减振器的结构、工作原理 1.减振措施（见教材P.189） 2.常用减振器结构形式和工作原理（见教材P.190）
第三节 柴油机特性概念及应用
一、柴油机速度特性（也称外特性）定义、分类、应用 1.定义（概念）（P.203） 2.分类（P.204-205） 3.应用（P.219-221）
二、柴油机负荷特性定义及应用 1.定义（P.202） 2.应用（P.202-203）
三、柴油机推进特性定义及应用 1.定义（P.206） 2.应用（P.207-208）
四、柴油机功率和转速的允许使用范围 1.目的（P.209） 2.限制的内容及范围（P.209-210）
第四节 柴油机性能指标（P.197-201）
第五节 示功图（P.191-197）
一、机械示功器的基本结构、工作原理及示功弹簧的选配 1.基本结构（P.191） 2.工作原理（P.192） 3.示功弹簧的选配（P.192）
二、示功图类型、作用及测取方法 1.类型和作用（P.194-195） 2.测取方法（同上）
三、机械示功器和柴油机工作不正常引起畸形示功图，其特点分析 （P.196）
四、电子示功器（P.193）
第六节 柴油机故障诊断的概念
一、柴油机故障诊断的任务（P.211） 二、判断柴油机技术状态的主要依据（P.212） 三、润滑油抽样进行光、铁谱分析及诊断故障（P.214） 四、振声监测诊断故障（P.213）
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