船舶柴油机结构与实操

1．四冲程柴油机工作原理
图2-3中所示的四个简图分别表示四个活塞行程的进行情况以及活塞、曲轴、气阀等部件的有关动作位置。
图2-3四冲程柴油机工作原理
第一行程——进气行程，空气进入气缸时相应的活塞行程。
活塞从上止点下行，进气阀a打开。由于气缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠气缸内与大气的压差，新鲜空气经进气阀被吸入气缸。进气阀一般在活塞到达上止点前即提前打开(曲柄位于点1)，下止点后延迟关闭(曲柄位于点2)。曲轴转角φ１－２(图中阴影线所占的角度)表示进气持续角Δθｉ，约为220℃Ａ～250℃Ａ。
4．燃油系统
燃油系统由燃油供给系统和燃油喷射系统组成。燃油供给系统是把符合使用要求的燃油畅通无阻地输送到喷油泵入口端。该系统通常由加装和测量、贮存、驳运、净化处理、供给五个基本环节组成。燃油喷射系统由喷油泵、喷油器和高压油管组成，其作用是定时、定量地向燃烧室内喷入雾化良好燃油，保证燃烧过程的进行。
三、柴油机的基本结构
1．柴油机的基本结构
柴油机按照结构的不同，分为筒形活塞式柴油机和十字头式柴油机。
图2-1（a）为筒形活塞的示意图。主要组成部分包括活塞、气缸、连杆和曲轴。燃料在气缸内部燃烧，燃气膨胀产生力作用在活塞顶，推动活塞下行，活塞通过活塞销与连杆联接，连杆将活塞力传递给曲轴，曲轴驱动机械设备对外做功。活塞是往复运动，曲轴回转运动，连杆左右摆动。
第二行程——压缩行程，工质在气缸内被压缩时相应的活塞行程。
活塞从下止点向上运动，自进气阀a关闭(点2)才开始压缩，一直到上止点(点3)为止。第一行程吸入的新气经压缩后，压力增高到3 MPa～6 MPa，温度升高到600 ℃～700 ℃(燃油的自燃温度为210℃～270℃。压缩终点的压力和温度分别用符号ｐｃ和ｔｃ表示。在压缩过程的后期由喷油器(c)喷入气缸的燃油，与高温空气混合、加热，并自行发火燃烧。曲轴转角φ２－３表示压缩过程，约为140℃Ａ～160℃Ａ。

第二章船舶柴油机概述（样章）【学习目标】掌握船舶柴油机的概念、基本组成、常用名词、基本工作原理、定时图、分类及型号。

第一节柴油机基本概念及应用一、柴油机的基本概念将热能转变为机械能的动力机械称为热力发动机，简称热机。

热机中的热能是通过燃料燃烧获得的，若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器外部的热机，称为外燃机，汽轮机、蒸汽机属于内燃机；若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器内部的热机，称为内燃机，柴油机、汽油机和煤气机属于内燃机。

柴油机是一种以柴油为燃料的压燃式往复运动内燃机。

柴油机是靠压缩发火的，这是区别于其他内燃机的本质特征。

柴油机如图1-1所示。

图1-1 柴油机二、柴油机的优缺点1、柴油机的优点（1）经济性好，燃油费用低；（2）功率范围大，适用领域广；（3）启动迅速、加速性能好、操作简便；（4）结构紧凑、尺寸小、重量轻；（5）可靠性好、寿命长、维修方便。

2、柴油机的缺点（1）机身振动大；（2）噪声较大；（3）某些部件承受高温、高压作用。

三、柴油机在船舶上的应用1、柴油机用作船舶主机利用柴油机输出的机械能驱动螺旋桨旋转，使螺旋桨产生推力，推进船舶航行。

对于中、高速柴油机，必须通过齿轮箱来减速和换向（螺旋桨正反转）。

2、柴油机用作船舶副机在有些内河船舶上，柴油机还可用作副机，如利用小型柴油机作为发电原动机，驱动发电机发电，为船舶辅助供电，如图1-2所示。

图1-2 柴油机用作发电原动机第二节柴油机基本组成及常用名词一、柴油机的基本组成柴油机由主要固定部件、主要运动部件和主要工作系统三大部分组成，如图1-3所示。

主要固定部件包括气缸盖、机体、气缸套、机座（油底壳）、主轴承等；主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件；主要工作系统包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和操纵系统（起动、调速和换向）。

图1-3 柴油机基本组成二、柴油机常用名词柴油机常用名词如图1-4所示。

图1-4 柴油机常用名词柴油机常用名词的含义见表1-1。

组成方式
• 活塞头、活塞裙和活塞杆用柔性螺栓连接。
• 1、活塞头：由耐热合金钢组成；活塞头顶 部成下凹形，利于扫气和受热后自由膨胀， 也利于燃油(fuel)和空气混合；活塞头内部 支撑（薄壁强背）；周向凹槽供拆卸活塞 起吊工具使用；
• 低置活塞环，提高活塞顶岸高度。
• 2、活塞裙：由耐磨合金铸铁制造；由于不 受侧推力和属于直流扫气，活塞裙比较短可 以降低发动机的吊缸高度。
安装活塞环时搭口应错开并且相邻环搭口方 向要彼此相反，这样可减少漏气、防止划痕。
密封环间隙
• 密封环的间隙分为搭口间隙（开口间隙）、 天地间隙（平面间隙或端面间隙）及环背 间隙。
• 搭口间隙为工作状态下切口的垂直距离； • 天地间隙为环端面与环槽上或下面的垂直
间隙。 • 活塞环的天地间隙和搭口间隙一般为第一、
裙部来承担
• 3、活塞通过活塞销直接与连杆的小端相连，在运动时 活塞与气缸壁之间产生侧推力
• 4、活塞底部与曲轴箱连通，气缸多采用飞溅润滑，气 缸壁上流下的润滑油直接流入曲轴箱内。
• 优点：结构简单、紧凑、轻便，发动机高 度较小。
• 缺点：由于运动时有侧推力，活塞与气缸 壁之间的磨损较大。
• 适用：目前高速及中速柴油机都采用这种 构造形式。
外切槽扭曲：放在第二、三道，切槽朝下安装。
此两种常在中速机上用。
a:矩形环 b:梯形环 c:倒角环 d:内切槽 扭曲环
e:外切槽 扭曲环
内切槽环切槽朝上，外切槽环切槽朝下
图2-6 气环的断面形状
搭口形状
直搭口：结构简单、加工方便 斜搭口：结构简单、加工方便，气密性较好。
搭口一般为30-45°，45°较多。 重叠搭口：气密性好，但容易折断。

船舶柴油机推力轴承结构
船舶柴油机的推力轴承结构通常由以下几部分组成：
1. 推力轴承座：承载轴承并定位于柴油机底座上，通常由铸铁或钢铸件制成。

2. 推力轴承壳体：位于推力轴承座内，通常为轴套状结构，可提供轴向定位和支撑作用。

3. 油膜垫片：位于推力轴承壳体与推力轴承座之间，用于形成润滑油膜，减少轴承与座之间的摩擦。

4. 推力垫圈：位于推力轴承壳体与推力轴承座之间，用于承担推力荷载并传递给底座。

5. 推力轴承：位于推力轴承座内，用于承受轴向推力，并通过滚动摩擦或滑动摩擦来减少摩擦损失。

推力轴承通常采用滚动轴承，如滚子轴承或滚珠轴承。

6. 轴承底垫：位于推力轴承下方，用于承受轴承座与底座之间的荷载并提供垂直支撑。

以上是船舶柴油机推力轴承结构的基本组成部分，具体的设计和配置可能会因不同的船舶柴油机型号和制造商而有所差异。

船舶柴油机推力轴承的结构设计通常旨在提供良好的轴向支撑和摩擦减少，以最大程度地提高柴油机的工作效率和可靠性。