船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施解析
重庆交通大学应用技术学院
2013届航运工程系毕业生论文
论文题目：船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施
班级：10级轮机7班
姓名：陈红雨
指导教师：谭显坤
日期：2013—5—20
重庆交通大学应用技术学院航运工程系
船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施
轮机7班陈红雨
[摘要]:在简要介绍船舶柴油机气缸盖恶劣的工作环境基础上，指出它容易产生的故障，并针对常出现的裂纹故障，分析其裂纹产生的原因，并指出如何检查裂纹，以及一些应急修理方法，最后给出预防气缸盖裂纹产生的处理措施。
[关键词]:船舶；柴油机；气缸盖；裂纹；检查；处理；预防
[Abstract] This essay firstly introduces the abominable working environment in which the diesel engine cylinder cover works，points out it easy to be in trouble and analyzes the causes leading to cracks．It also tells how to repair the cracks just by checking the cracks and preventing its appearance damage.Some measures are given here.
[Keywords] Ship;Diesel Engine;Cylinder Cover;Crack;Check;Repair;Prevent
引言
气缸盖是柴油机的一种紧固件，也是柴油机燃烧室的组成部分。船用柴油机各种型式的气缸盖的共同特点是结构复杂，孔道较多，壁厚不均。它不仅受到高温高压气体的强烈作用，而且周期性地承受较高的机械负荷与热负荷，也受到因冷却水造成的局部冷热不均影响，同时还由于螺栓预紧力使气缸盖承受着压应力，并与燃气压力共同作用使气缸盖受到弯曲作用，此外，还在截面变化处容易产生应力集中等，正是由于气缸盖如此恶劣的工作条件，致使气缸盖很容易失效损坏。通常失效损坏形式为：其底面和冷却水腔产生裂纹，这是柴油机经常出现的损坏现象，还有气阀底面和导套容易磨损，冷却水侧被腐蚀等。
本文主要针对船舶柴油机气缸盖最经常出现的损坏现象——裂纹，进行详细叙述，分析其裂纹产生原因极其修理、预防措施等。
1、气缸盖的结构及其作用
气缸盖是柴油机的固定部件和燃烧室的组成部分。气缸盖上安装着喷油器、启动空气阀、安全阀和示功阀等。筒状活塞式柴油机缸盖上还装有进、排气阀，二冲程直流扫气试柴油机气缸盖装有排气阀；此外，气缸盖内部有各种气道和冷却水空间。船用柴油机气缸盖的结构形式繁多，随机型而异，但共同的特点是结构复杂、孔道较多、壁厚不均匀。
气缸盖密封气缸与活塞一起组成燃烧室，安装阀件。有喷油器、气缸启动阀、安全阀（开启压力不超过1.4倍最高爆发压力）、示功阀、排气阀、进气阀（四冲程），以及气阀的传动机构等。布置冷却水通道，四冲程柴油机缸盖中要布置进、排通道。
2、气缸盖裂纹产生的部位
2.1气缸盖底面裂纹
船用柴油机气缸盖的裂纹主要发生在气缸盖底面有应力集中的地方，如孔与孔之间或孔的圆角处、冷却水腔的截面变化处等。产生裂纹的具体部位则随机型、气缸盖的结构和材料不同而异。
船用四冲程柴油机在进排气阀孔和喷油器等孔之间以及阀座面上容易产生裂纹，在底板受热面“鼻梁区”产生热疲劳裂纹是四冲程柴油机气缸盖较为常见的损坏形式。产生热疲劳是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。严重时可能经过一次冷热循环便出现裂纹。当裂纹产生在底面时，多为径向裂纹；当裂纹产生在外部时，裂纹大多是从中央喷油器孔向进排气阀孔扩展，这是由于小孔处的应力集中所致(如图1所示)。
2.2 气缸盖冷却侧裂纹
MAN 型柴油机气缸盖由上下两部分组成，下半部分用耐热合金铸铁制成，主要承受热负荷；上半部分采用灰口铸铁制成，主要承受机械负荷，由于下半部分缸盖冷却水腔布置了环形冷却水道，冷却水中含有各种酸根离子和溶解氧将对金属发生电化学腐蚀和氧化，金属晶界是首先被腐蚀和氧化的部位。这将导致被腐蚀的表面变得粗糙并产生应力集中，使材料的疲劳强度显著下降。故裂纹多发生在冷却水道的环形筋根部有应力集中处，沿周向扩展(如图2所示)。
3、气缸盖产生裂纹的原因
气缸盖产生裂纹是气缸盖较为常见的故障。气缸盖产生裂纹的根本原因是热图2 MAN 气缸盖裂纹部位
应力和机械应力周期性的作用。在交变的热应力和机械应力的作用下，将产生疲劳裂纹，从而导致气缸盖裂纹。具体分析气缸盖产生裂纹主要有以下几个方面原因。
3.1 结构设计方面
气缸盖底面气阀孔周围之所以常产生裂纹，主要因为该处有较大的表面积，因此，受热膨胀和冷却时收缩速度都较大。例如，柴油机工作一段时间停车后，气缸盖温度分布变化剧烈，热量通过冷却水和进排气通道迅速散发，所以在气阀孔处容易产生裂缝。
再者，由于结构或受力不合理、过度圆角太小等均会引起过大的机械应力，从而导致裂纹。
3.2 材料和工艺方面
气缸盖材料选择不当，质量不符合要求，铸造时没有很好地消除铸造应力，从而导致零件内部有缺陷，从而使气缸盖在工作时容易产生裂纹。
3.3 装配质量方面
气缸盖螺栓不按规定交叉拧紧，或在发生气缸盖平面漏气时拧紧该处的螺母来解决，都会造成气缸盖受力不均匀而产生裂纹。喷油器安装不正确，会引起气缸盖底面局部变形，增大喷油器孔处所受的拉应力，使之容易产生裂纹。
3.4 操作和管理方面
柴油机长期在超负荷条件下运转或在未充分暖缸的情况下突然增大负荷，使气缸盖从冷态急剧变为热态，或在高温下急剧冷却而产生裂纹。
柴油机冷车启动或启动后加速太快，致使气缸盖底面与冷却面温差过大，热应力增大。故应暖机后再启动，启动后待油、水温度升高后方可加速；频繁启动、停车和长期超负荷运转均会使机械应力和热应力增加；冷却与润滑不足或中断，亦会导致机件过热。
3.5 维护保养不良方面
安装气缸盖时未按规定上紧螺栓，各个螺栓受力不均，使气缸盖产生过大的
附加应力；长期使用，未清洁冷却水道，致使水腔积垢，影响散热，引起过大的热应力，从而导致裂纹的产生。
4、气缸盖裂纹检查
通常，气缸盖裂纹都有一个产生和发展的过程，因此，平时认真检查、仔细观察、及早发现，就能避免机损事故的发生。气缸盖裂纹检查主要有３种方法：直接观察法、着色探伤法、液压试验法。
4.1 直接观察法
可根据膨胀水箱中水位的上下波动及有无气泄、油渍等来判断气缸盖是否有裂纹，还可通过示功阀检查排气是否冒白烟或有燃烧不良现象来判断裂纹发生在哪一缸。经常检查曲轴箱中滑油油位的变化，若油位升高，油中水分明显增加，则应怀疑内有裂纹。
4.2 着色探伤法
着色探伤渗透液是含有红色颜料、溶剂和渗透剂等成分。具有渗透力强，渗透速度快，显象时清晰醒目，洗涤性好，化学稳定性好和无腐蚀或低毒等特点。显象剂常为氧化锌、氧化镁或二氧化钛等白色粉末和有机溶剂组成。显象剂具有悬浮力好，与渗透液有明显的衬度对比，显示缺陷清晰，易于辨别，无腐蚀性等特点。
在着色探伤操作中有浸液法、刷涂法和喷涂法。内压式喷灌操作简单，携带方便，广为应用。一组内压式喷灌各装有清洗剂、渗透剂和显象剂。检验时，先用清洗剂清洁零件待检表面，然后喷涂一层渗透剂，依据材料不同有不同的渗透时间。如常温下铝、镁合金铸件约为15分钟，锻件和钢铸件应不小于30分钟；钢焊件和焊缝有的可打60分钟；塑料、玻璃、陶瓷等非金属材料在5~30分钟之间。渗透剂渗透时间对检验灵敏度影响很大。时间短，小缺陷难以发现，大缺陷显示不全；时间长，难以清洗和检验效率低。在清洗掉表面渗透剂后再喷涂显象剂，最后就可在白色衬底上显示出红色缺陷痕迹。
4.3 液压试验法
对于内部微小裂纹，如冷却水腔的微小裂纹，用着色法很难检查，通常做液压试验才能检查出来。
液压试验法实质上是在模拟使用条件下对承压零件材料内部有无缺陷进行检验的一种无损检验方法。它不需任何先进的仪器，只用一般的专用夹具和具有压力的气体或液体。
液压试验前，将待检零件上的孔、洞等全部堵塞，用专用夹具密封零件形成包括检验部位的密封空腔，注满液体或气体后完全封闭，按要求加压至规定试验压力，保持一定时间后观察零件外表面上有无液体渗出或气体逸出，从而判断零件有无裂纹。
试验用液体可用水或油，也可用空气，以有关要求而定。试验压力以零件工作条件而定。柴油机气缸盖冷却水腔试验压力为0.7MPa，保持5分钟。另外,航行中根据下列现象判断燃烧室零件有无穿透性裂纹：
1)柴油机运转中，轮机员可根据气缸或活塞冷却水表压力指针波动或膨胀水柜水位上下波动判断零件有穿透性裂纹。因为当气缸盖或气缸套有穿透性裂纹时，燃烧室中的高压燃气就会沿裂缝进入冷却水腔，使冷却水系统的压力升高，压力表指针和膨胀水柜水位均升高；当气缸排气后压力低于冷却水压力，冷却水自裂缝进入气缸大量漏泄，冷却水压力急剧降低，压力表指针和膨胀水柜水位又迅速降低。此外，还可从冷却水温升高，淡水消耗量增加，扫气箱有水流出，膨胀水柜的透气管有气泡冒出和冷却水中有油星等现象进一步判断。至于燃烧室中哪个零件裂穿则需要进一步检查。
2)启动前进行转车和冲车时，轮机员应打开示功阀观察有无水气或水珠喷出。如有水气或水珠喷出表明燃烧室零件有穿透性裂纹或喷油器冷却水漏泄，应进一步检查和处理，否则缸内积水较多直接启动就会造成水击事故。
3)曲柄箱（或循环油柜）中滑油量不正常增多或滑油中水分明显增加，或滑油迅速乳化变质均表明由于燃烧室部件有穿透性裂纹使冷却水大量漏入。
4)吊缸检修时，轮机员应认真仔细观察各个零件，如发现活塞、气缸套和气缸盖表面有锈痕，或活塞顶部积水等，说明燃烧室零件有穿透性裂纹[8]。
5、气缸盖裂纹的修理及预防措施
如果气缸盖裂纹程度较为严重，比如当气缸盖的裂纹是裂穿性的，或者裂纹产生在关键部位，或者裂纹程度较为严重，这些情况无疑都必须更换气缸盖；但当裂纹不严重或为了应急或延长使用，为了保证柴油机正常运转，可根据不同的场合选择采用合适的方法进行修理或提前做好预防措施。
5.1 气缸盖裂纹的修理措施
(1）无机粘结剂修补法。这是一种最方便的方法，由于无机粘结剂能够长期在500度高温下工作，故可用于修补气缸盖底面裂纹。但是由于次温度限制，所以建议在温度处的裂纹采用有机粘结剂修补。
(2）金属扣合法。此法的特点是能保证强度又有很好的密封性。对于缸盖底面裂纹的修理较其他方法可靠。为了增加密封性还可在裂纹处先涂一些无机粘合剂(如磷酸一氧化铜粘合剂)或者有机粘合剂，这样效果更好。
（3）镶套修理法。主要用于气缸盖进、排气阀孔或喷油器孔内的列修理。通常采用此修理后气缸套可以使用两年以上。衬套的材料一般采用不锈钢或青铜，衬套端部与阀孔底部加紫铜垫以密封。
（4）焊接修理法。当裂纹较短时，在铲去裂纹后进行焊补。焊补之前气缸盖应预热，焊前现在裂纹两端各钻一止裂孔，并沿裂纹开“U”型坡口，坡口底端应成圆弧形。对于铸铁气缸盖，焊条可用镍基铸铁焊条。每次焊接长度应不超过30~40mm，并趁红热状态用小锤轻轻敲击整个焊道，以防止热裂的产生。锤击后立即用氧—乙炔火焰对准焊缝加热回火，回火温度以焊缝表面呈暗红色即可。
此方法对于焊补工艺要求严格，尤其是铸铁缸盖焊接部位更应特别小心，如焊前的预热、焊后的退火处理及焊条的选择等。因为稍有不当就会在短期使用后因热应力而再次产生裂纹。
（5）覆板修理法。此修理法仅适用于气缸盖外表面的修理，可以收到较好的效果。具体现在裂纹两端钻止裂孔，然后将钢板覆盖在裂纹部位上，再用螺钉固紧在气缸盖上。
气缸盖裂纹修理后，应对冷却水腔进行0.7MPa的水压试验，以检验修理质
量。裂纹微小时采用锉刀、油石或风沙轮等工具打磨裂纹处予以消除，经无损探伤或水压试验检验合格后继续使用。否则，继续打磨、检验。若裂纹深达壁厚的3%以上时，停止打磨改用其他方法修理或报废换新。
5.2气缸盖裂纹的预防措施
为了保证柴油机的正常运转，作为柴油机的重要部件，预防其产生裂纹
更为重要，本文总结了以下几条措施。
（1）改善气缸盖材质。通过改善材质来减少气缸盖裂纹的产生是一个颇为有效的措施，，如缸径为400mm以下的汽缸盖通常以灰铸铁最为普遍，而缸径大于400mm时，由于灰铸铁经不起大变形的长期考验，因而以改用球墨铸铁为宜。（2）气缸盖设计优化。如近年来许多中速柴油机都采用了双层底气缸盖的结构形式，它的设计观点是把热负荷和机械负荷分开来处理，采用较薄的底板可以提高冷却效果，降低底板温差，即用较薄的底板承受热负荷，采用较厚的顶面板、中间隔板和圆周壁来提高刚度承受机械负荷，这样使得机械应力和热应力各得其所。再如，为减少燃烧室壁上的热应力，缸盖四周不能箍得太紧，缸盖与缸套的定位凸肩要留有充分的余地，又如缸盖阀门的过桥处常易产生裂纹，可在产生裂纹的部位预先铣去一部分金属，以减轻应力集中程度，从而减少了由于热应力过大而导致裂纹产生的几率。
（3）加强对气缸盖过热部位的冷却。在柴油机投入运行前，彻底清洗冷却水腔，保证水路畅通。控制冷却水的质量，按说明书的规定控制好冷却水的温度、温差和流量。在柴油机缸盖冷却水道内增设挡水板，加快水流速度，且对水流给以必要的引导，使其定向地冲刷排气门和喷油器使这些受热严重的部件得较好的冷却。避免长时间超负荷运转，防止过热。当采用外源驱动冷却水泵时，柴油机停车后不应过早停止冷却水循环，以避免产生冷却水“过后沸腾”现象。
（4）轮机人员的操作管理科学化。若对柴油机操作管理不当，同样会导致气缸盖产生裂纹。例如，柴油机冷车启动或启动后加速太快都容易产生裂纹。更甚者，轮机人员在没有充分暖缸的情况下增加负荷，急剧调节冷却水量，造成气缸盖“激碎”现象。这是由于受热部件和冷却液的温度升高都需要有一个过程，如果加速
过快，燃烧室部件就会因内外壁温差过大而产生过大的热应力，长此下去，就会产生裂纹，因此，轮机人员启动主机前必须充分暖机，启动后不可加速太快，待油温和水温升高后，方可加至全速，同时还要及时清除冷却水腔中的水垢和铁锈。
致谢语
通过几个月的不懈努力，终于完成了这篇论文，感谢老师指引我们研究的方向，在我们最初的写作里参与了大量的构思、收集工作，给予了我们影视色彩的分析。因为色彩，我们收获那么多的友谊、善意和温暖。因为色彩，我们拥有前所未有的幸福感。
另外还要特别感谢批阅该论文的指导老师谭显坤老师，在此向您说一声“老师，您辛苦了!”
最后，对所有曾关心、支持我的老师和同学献上我最诚挚的谢意!
参考文献
［1] 邓忠起戴丽安船艇、船舶工业版中国国防科技网
[2] 黄少竹船舶柴油机[M].大连：大连海事大学出版社 .2006.
[3] 满一新船机维修技术[M].大连：大连海事大学出版社 .2006.
柴油机部件气缸盖的分类
气缸盖是柴油机构造的主要部件，用来封闭机体上部，与活塞、气缸套构成燃烧室空间并保证柴油机进、排气过程的顺利进行，其基本结构如图1所示。气缸盖是柴油机的固定不动机件，一般采用铸铁或铝合金铸造。为了散热，气缸盖的内部都铸有水套。冷却液在水泵的压力作用下从水箱(或散热器)进入气缸体水套，然后经过气缸垫出水孔进入气缸盖内部水套，再从气缸盖端面上的出水孔排出，进入气缸盖出水管，最后回到水箱。 图1气缸盖基本结构 1.气缸盖螺栓孔 2.喷泊器座孔 3.回水孔 4.窜汹孔 5.气门推杆孔 6.冷却液箱 7.气门导管孔 8.气道 9.出气孔 气缸盖的结构形式多种多样，其分类方法也较多。 1.按气缸数目分类 (1)单体式气缸盖 单体式气缸盖是指每一个气缸有一个单独的气缸盖，如单缸S1100型、S195型柴油机的气缸盖，多缸190系列柴油机的气缸盖。 (2)组合式气缸盖 组合式气缸盖，即每两个气缸共用一个气缸盖，如135系列柴油机的气缸盖和120系列柴油机的气缸盖等。 (3)整体式气缸盖
整体式气缸盖，即每四缸或六缸共用一个气缸盖，目前广泛使用的康明斯系列柴油机的气缸盖就属于整体式气缸盖。 2.按气门数目分类 (1)二气门气缸盖 二气门气缸盖的每个气缸上有两个气门，即进气门和排气门。二气门气缸盖多用于缸径较小的小型或低增压高速柴油机，如康明斯系列柴油机、斯太尔系列柴油机和120系列柴油机等。 (2)四气门气缸盖 四气门气缸盖在每个气缸上安装了四个气门，即进、排气门各两个，如图2所示。进、排气通道分别布置在气缸盖两侧。四气门气缸盖的气道布置一般有串联式和并联式两种，如图3所示。串联式布置方式的两个同名气门共用一个气道，如190系列柴油机的气缸盖；并联式布置方式的两同名气门分别与一个独立气道相通，如12V150系列柴油机的气缸盖。 图2 6150系列柴油机气缸盖
GB3801-83汽车发动机气缸体与气缸盖修理技术条件
GB3801-83汽车发动机气缸体与气缸盖修理技术条件 中华人民共和国国家标准GB3801-83 UDC621.431.72.222.004.124 本标准适用于国产往复活塞式汽车发动机铸铁及铝合金气缸体与气缸盖的修理。其他汽车发动机气缸体与气缸盖可参照执行。通过修理的气缸体与气缸盖应符合本标准的要求。 1技术要求 1.1气缸体与气缸盖不应有油污、积炭、水垢及杂物。 1.2水冷式气缸体与气缸盖用3.5-4.5kgf/cm2的压力作连续5min水压试验,不得渗漏。 1.3汽油发动机气缸体上平面到曲轴轴承承孔轴线的距离,不小于原设计差不多尺寸0.40mm。 注:原设计是指制造厂和按规定程序批准的技术文件(下同〉。 1.4所有结合平面不应有明显的凸出、凹陷、划痕或缺损。气缸体上平面和气缸盖下平面的平面度公差应符合表1的规定。 1.5气缸体曲轴、凸轮轴轴承承孔的同轴度公差应符合原设计规定。凡能用减磨合金补偿同轴度误差的,以气缸体两端曲轴轴承承孔公共轴线为基准,所有曲轴轴承承孔的同轴度公差为0.15mm,以气缸体两端凸轮轴轴承承孔公共轴线为基准,所有凸轮轴轴承承孔的同轴度公差为ф0.15mm。
1.6气缸体后端面对曲轴两端轴承承孔公共轴线的端面全跳动不大于0.20mm。 1.7燃烧室容积不小于原设计最小极限值的95%。同一台发动机的气缸盖燃烧室容积之差应符合原设计规定。 1.8气缸体、气缸盖各结合面经加工后的表面光洁度应不低于▽6。 1.9气缸盖上装火花塞或喷油嘴和预热塞的螺孔螺纹损害不多于一牙,气缸体与气缸盖上其他螺孔螺纹损害不多于两牙。修复后的螺孔螺纹应符合装配要求。各定位销、环孔及装配基准面的尺寸和形位公差应符合原设计规定。 1.10选用的气缸套、气门导管、气门座圈及密封件应符合相应的技术条件,并应满足本标准的有关装配要求。 1.11气门导管承孔内径应符合原设计尺寸或分级修理尺寸(见表2)。气门导管与承孔的配合过盈一样为0.02-0.06mm。 1.12进、排气门座圈承孔内径应符合原设计尺寸或修理尺寸(见表2)。气门座圈承孔的表面光洁度不低于▽5,圆度公差为0.0125mm,与座圆的配合过盈一样为0.07-0.17mm。 1.13镶装干式气缸套的承孔内径应为原设计尺寸或同一级修理尺寸(如表2)。承孔表面光洁度不低于▽6,圆柱度公差为0.0lmm。气缸套与承孔的配合过盈应符合原设计规定;无规定者,一样为0.05-0.10mm。有突缘的气缸套配合过盈可采纳0.05-0.07mm;无突缘的气缸套可采纳0.07-0.l0mm。气缸套上端面应不低于气缸体上平面,亦不得高出0.l0mm。 1.14湿式气缸套承孔的内径应为原设计尺寸或同一级修理尺寸(见表2)。湿式气缸套与承孔的配合间隙为0.05-0.15mm,安装后气缸套上端面应高出气缸体上平面,并应符合原设计规定。 1.15同一气缸体各气缸或气缸套的内径应为原设计尺寸或同一级修理尺寸(见表2),缸壁表面光洁度不低于气78。干式气缸套的气缸圆度公差为0.005mm,圆柱度公差为0.0075mm;湿式气缸套的气缸圆柱度公差为0.0125mm。
船舶柴油机汽缸盖裂纹及其检修
船用柴油机汽缸盖裂纹及其检修方法 汽缸盖作为柴油机的固定机件，也是柴油机组成部分。船用柴油机汽缸盖的结构形式繁多，随机型不同而异。在其上通常布置有排气阀、喷油器、示功阀、启动阀、安全阀以及驱动机构等，汽缸盖的内部要布置相应的流道、孔道及冷却水腔等，因此各种形式的气缸盖的共同特点是结构复杂，孔道较多，壁厚很不均匀。 柴油机气缸盖不仅结果复杂，而且工作条件、受力情况也十分复杂、恶劣。气缸盖的底面直接与高温高压燃气接触，不仅受到高温高压燃气的腐蚀和冲刷，而且承受较高的机械负荷与热负荷；底面在燃气的爆发压力下产生很大的机械应力，壁厚与温度的不均匀导致较高的热应力；螺栓的预紧力使气缸盖承受着压应力，并与燃气压力共同作用使气缸盖受到弯曲作用。此外，冷却水腔还受到水的腐蚀。 正是由于汽缸盖如此恶劣的工作条件，致使汽缸盖很容易损坏。通常损坏形式为：其底面和冷却水腔容易产生裂纹，还有气阀底面和导套容易磨损、冷却水侧被腐蚀等。 一：气缸盖出现裂纹的部位 船用柴油机气缸盖的裂纹主要发生在气缸盖底面有应力集中的地方，如孔与孔之间或空的圆角处、冷却水腔的截面变化等。产生裂纹的具体部位则随机型、气缸盖的结构和材料部不同而不同。 船用四冲程柴油机在进排气孔和喷油器之间以及阀座面上容易产生裂纹。当裂纹产生在底面时，多为径向裂纹；当裂纹产生在外部时，裂纹大多是从中央喷油器孔向进排气阀孔扩张，这是由于小孔处的应力集中所致。 二：气缸盖出现裂纹的原因 气缸盖裂纹是气缸盖较为常见的故障。气缸盖产生裂纹的根本原因是热应力和机械应力周期性的作用。在交变的热应力和机械应力的作用下，将产生疲劳裂纹，从而导致气缸盖裂纹。具体分析气缸盖产生裂纹主要有以下几个原因。 1：结构设计上的原因 气缸盖底面气阀孔周围之所以常产生裂纹，主要是是因为该处有较大的表面积，因此，受热膨胀和冷却收缩速度都比较大。例如，柴油机工作一段时间停车后，气缸盖温度分布变化剧烈，热量通过冷却水和进排气通道迅速散发，所以在气阀孔处易产生裂纹。 再者，由于结构或受力不合理、过度圆角太小等均会引起过大的机械应力，从而导致裂纹。 2：材料、工艺上的原因 气缸盖材料选择不当，质量不符合要求，铸造时没有很好地消除铸造应力，从而导致零件内部有缺陷，使气缸盖在工作时容易产生裂纹。 3：装配质量上的原因 气缸盖螺栓不按规定交叉拧紧，或在发生气缸盖平面漏气时拧紧该处的螺母来解决，都会造成气缸盖受力不均而产生裂纹。喷油器安装不正确，会引起气缸盖底面局部变形，增大喷油器孔处所受的拉应力，使之容易产生裂纹。 4：操作和管理上的原因
船舶柴油机复习资料
1．柴油机特性曲线：用曲线形式表现的柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律。2．扫气过量空气系数：每一循环中通过扫气口的全部扫气量与进气状态下充满气缸工作容积的理论容气量之比 3．封缸运行：航行时船舶柴油机的一个或一个以上的气缸发生了一时无法排除的故障，所采取的停止有故障气缸运转的措施。 4．12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。 5.有效燃油消耗率：每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油数量。 6．示功图：是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。 7．燃烧过量空气系数：对于1kg燃料，实际供给的空气量与理论空气需要量之比。 8．敲缸：柴油机在运行中产生有规律性的不正常异音或敲击声的现象。 9．1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。（是超负荷功率，为持续功率的110%。） 10.平均有效压力：柴油机单位气缸工作容积每循环所作的有效功。 11.热机：把热能转换成机械能的动力机械。 12.内燃机：两次能量转化（即第一次燃料的化学能转化成热能，第二次热能转化成机械能）过程在同一机械设备的内部完成的热机。 13.外燃机： 14.柴油机：以柴油或劣质燃料油为燃料，压缩发火的往复式内燃机。 15.上止点：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。下止点 16.行程：活塞从上止点移动到丅止点间的位移，等于曲轴曲柄半径R的两倍。 17.气缸工作容积：活塞在气缸中从上止点移动到丅止点时扫过的容积。 18.压缩比：气缸总容积与压缩室容积之比值，也称几何压缩比。 19.气阀定时：进排气阀在上.丅止点前启闭的时刻称为气阀定时，通常气阀定时用距相应止点的曲轴转角表示。 20.气阀重叠角：同一气缸在上止点前后进气阀与排气阀同时开启的曲轴转角。（进排气阀相通，依靠废气流动惯性，利用新鲜空气将燃烧室内废气扫出气缸） 21.扫气：二冲程柴油机进气和排气几乎重叠在丅止点前后120-150曲轴转角内同时进行，用新气驱赶废气的过程。 22.直流扫气：气流在缸内的流动方向是自下而上的直线运动。（空气从气缸下部扫气口，沿气缸中心线上行驱赶废气从气缸盖排气阀排出气缸） 23.弯流扫气：扫气空气由下而上，然后由上而下清扫废气。 24.横流扫气：进排气口位于气缸中心线两侧，空气从进气口一侧沿气缸中心线向上，然后再燃烧室部位回转到排气口的另一侧，再沿中心线向下，把废气从排气口清扫出气缸。 25.回流扫气：进排气口在气缸下部同一侧，排气口在进气口上方，进气流沿活塞顶面向对侧的缸壁流动并沿缸壁向上流动，到气缸盖转向下流动，把废气从排气口中清扫出气缸。 26.增压：提高气缸进气压力的方法，使进入气缸的空气密度增加，从而增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力和功率。 27.指示指标：以气缸内工作循环示功图为基础确定的一些列指标。只考虑缸内燃烧不完全及传热等方面的热损失，不考虑各运动副件存在的摩擦损失，评定缸内工作循环的完善程度。 28.有效指标：以柴油机输出轴得到的有效功为基础，考虑热损失，也考虑机械损失，是评定柴油机工作性能的最终指标。 29.平均指示压力：一个工作循环中每单位气缸工作容积的指示功。 30.指示功率：柴油机气缸内的工质在单位时间所做的指示功。 31.有效功率：从柴油机曲轴飞轮端传出的功率。
柴油机拉缸维修七大注意点
柴油机拉缸维修七大注意点 所谓柴油机拉缸，它是指气缸壁上沿活塞运行的方向出现一条条深度不等的沟纹。这是在无外来物的情况下，由于活塞环外表面与气缸表面滑动接触时，在极小的表面上产生很高的温度，进而引志活塞与气缸壁之间烧熔、黏着，当烧熔、黏着所产生的热量散失后，在活塞环上产生碳化物。这种碳化物或烧熔、黏着生成物就象一把锋利的刀具，将气缸壁上的金属切去，从而形成一道道深浅不规则的沟槽。 据笔者了解的情况，在一些小型机械修理企业中，在进行工程机械车辆大修时，发动机的维修工艺往往不够规范；修理过程中，特别是在部分零件换新后，忽略了必要的检查测量，而装配的工艺过程又不能严格按规程操作，因此引起了如上例所述的本来可以避免的事故。为此，根据目前一些修理厂的设备和技术状况，要使发动机的修理质量得到保证，除了应适当添置必要的检修设备外，尤其应注意以下几个方面： 第一、在修理过程的各个环节中都要重视文明生产。在发动机的拆卸和装配过程中要避免乱敲乱击；对拆卸后仍准备继续使用的机件要做好记号；按规定的方法妥善放置，防止产生变形。 第二、要重视待装新件的清洁工作。发动机各零部件在制造加工过程中，其表面和内部或多或少留有机械杂质，在部件装配和总装前必须进行仔细清洗。因零件表面或内部的机械杂质如果未经清洗而进入运动件的表面，不但会加速运动件表面的磨损，严重时甚至会堵塞油道，引起运动件动作卡滞。 第三、在发动机解体后，对于重要的零部件，无论是准备换新还是继续使用，都应进行仔细检查测量。本例中如果在换新缸套前对旧缸套进行磨损情况的检查，对连杆进行弯曲情况的检验，就可以及时发现个别气缸的异常磨损及引起的原因，可避免事故的发生。 第四、装配过程中要严格按照装配工艺规程操作，特别要重视对各种间隙（如主轴承间隙、连杆轴承间隙等）的检查测量。本例中，如果按规程先在不装活塞环的情况下，对各缸活塞进行偏缸检查，就可及时发现II、III缸的活塞在气缸中的偏斜情况，不至于发生拉缸事故。 第五、发动机总装总毕后，要严格按说明书要求进行检查、调整。对于配气正时、气门间隙、柴油机供油提前角、喷油压力、汽油机点火提前角等重要的技术数据，不能凭经验操作（如有些修理人员有调整气门间隙时不用塞尺进行测量，而是凭手上的感觉估计气门间隙是否合适），应该严格保证各技术参数符合说明书的规定。 第六、修理中不得随意更改发动机的结构或增减发动机的零件。发动机各部件的结构参数和零件的配置是在发动机设计时根据该机型具体的技术要求而确定的，有着严格的科学依据，随意更改必将影响发动机的技术参数和正常工作。在某修理厂，由于驾驶员反映发动机功率上不去，修理人员就采取磨削气缸盖内的燃烧室容积，使压缩比增大），从而提高该机的压缩压力和爆炸压力，但这样做的结果必然导致发动机的机械负荷增大，影响发动机的使用寿命。还有修理厂，为了解决发动机运转中冷却水温偏高的问题，片面地认为节温器装在冷却管中有碍冷却而擅自拆除；这样会使冷却水水温长期偏低，导致燃烧室零件热应力增大，特别是容易引起缸套内表面低温腐蚀、增加磨损，同时也降低了发动机的热效率，使燃油消耗率增加。 第七、对大修后或更换了主要运动件的发动机，一定要按说明书或其他技术资料的规定进行磨合试运
船用低速柴油机节能减排关键技术
船用低速柴油机节能减排关键技术 发表时间：2019-03-14T16:13:17.700Z 来源：《建筑模拟》2018年第34期作者：张成博[导读] 随着我国经济的飞速发展，船舶运输业迎来了大发展的时代。与传统的蒸汽机相比，船舶所装载的柴油机以其自身效率高、能耗低以及大功率的优势得到广泛应用。 张成博 上海中船三井造船柴油机有限公司上海市 201306摘要：随着我国经济的飞速发展，船舶运输业迎来了大发展的时代。与传统的蒸汽机相比，船舶所装载的柴油机以其自身效率高、能耗低以及大功率的优势得到广泛应用。但是，由于船舶柴油机的污染随着应用范围的扩大而对环境的破坏愈加严重，与国家提出的“节能减排，推动经济可持续发展”的理念严重不符。因此，开展船舶柴油机的节能减排技术研究就具有十分现实的意义。基于此，本文详细探讨了 船用低速柴油机节能减排关键技术，旨在促进节能减排目标的实现，以减少对环境的污染，实现船舶行业的可持续发展。 关键词：船用低速柴油机；节能减排；关键技术 1 船用低速柴油机节能减排关键技术 1.1 低速机节油技术 1.1.1 滑阀式喷油器 滑阀式喷油器的最大特点就是将针阀轴延长至喷油嘴内部，阀轴延长段内部镂空、上部开有小孔，允许燃油通过小孔进入阀轴延长段的内部，再从底部穿出、经喷嘴下部边缘的针孔喷入气缸。针阀轴延长段的下部外缘与油嘴内缘在针孔上部形成密封，以防止燃油沿延长轴的外缘经喷嘴针孔漏入气缸。滑阀式喷油器取消了原有的“喷射雾化腔”，这样可以降低油耗，而且也消除了喷油器由于密封不严发生滴漏的问题，从本质上改善了缸内燃烧过程，显著降低了氮氧化物的排放，进而减少了排烟管中的积碳，并且降低了诸如碳氢化合物、氮氧化物及颗粒物的排放。据实船试验，7S50MC-C 和7S60 MC-C 机型在所有负荷下，其甲烷（CH4）排放量和废气排放量均可比传统机型降低75%左右。 1.1.2 经济喷嘴技术 经济喷嘴（EcoNozzle）是一种低成本的喷油器改造设计装置， EcoNozzle 在喷油器本体上的改造仅仅是将原喷油器4 孔结构改造为5孔，虽然只是多开了1 个孔，但是整个燃烧控制已重新设计。改进的燃料喷射模式优化了火焰形状和燃料输送，从而优化SFOC，燃料可节约2 g/(kW·h)～7g/(kW·h)。 1.1.3 经济凸轮 经济凸轮（EcoCam）装置可用于改装配有单涡轮增压器的机械二冲程发动机。EcoCam 装置采用“虚拟凸轮”原理，凸轮线型通过调节液压推杆油量来液压控制。 EcoCam 装置能利用“虚拟凸轮”调整废气阀的定时，从而增加最大气缸压力，在船舶发动机低速航行时实现燃料节约。在传统柴油机上，灵活的废气气阀定时只有电控发动机才能实现，而EcoCam 可使凸轮机械控制的发动机也实现灵活定时。经过2次独立测试，使用EcoCam 可节约燃料2 g/(kW·h)~5 g/(kW·h)，如图2 所示。当采用低负荷运转方式时，由于发动机低负荷运转会影响扭转振动和NOx 排放水平，为避免伤害发动机，或者使NOx 排放水平与IMO 法规不符，EcoCam 装置能计算新的扭转振动和NOx 排放水平。 1.1.4 iCOlube 智能船舶润滑油系统 iCOlube 智能船用润滑油系统与汽缸油输送泵平行安装，且始终保持发动机在最佳状态。它从沉淀柜和储油柜中抽取油，并通过集成泵将其输送到2 个日用柜中（1 个用于高硫燃料，另1 个用于低硫燃料）。该装置易于安装，可根据日用柜内启停油位自动控制启停。该技术不仅可以使发动机运行更加方便，而且还将为保护环境做出重大贡献。由于iCOlube 智能船用润滑油系统将使发动机总是以优化的润滑油注油率和最适宜的碱值（BN）运行，因此将减少碳沉积和冷腐蚀风险，反过来，就意味着将延长大修间隔，从而减少对备件的需求。在校准和调整后，只需要对燃油硫含量进行确认。该系统自动计算汽缸油的最佳比例，使系统油效率的提高更进一步。从气候变化方面考虑，iCOlube 智能船舶润滑油系统的生命周期评估结果显示，该系统能够减少13%的二氧化碳排放。 1.1.5 气缸油自动混合系统 气缸油自动混合系统（ACOM）对2 种被认可的不同碱值的气缸油进行混合，如低碱值气缸油与高碱值的气缸油混合。ACOM 单元由3个油柜组成：1 个低碱值的气缸油柜、1 个高碱值的气缸油柜以及1 个混合优化碱值的气缸油柜。当ACOM 单元安装在船上，气缸油日用柜可以取消不用。ACOM 单元直接从气缸油储存柜抽取气缸油。采用ACOM 单元时，事先通过做气缸油扫描试验得出最佳的气缸油注油速率因子（ACC 因子）。混合后，气缸油碱值范围从BN25 到BN100 或更高，可以确保在任何时候以最小的注油速度供给最佳碱值的气缸油，使气缸油用量显著减少。 1.2 低速机排放控制技术
柴油机拉缸的现象及原因分析
柴油机拉缸的现象及原因分析 柴油机拉缸现象： 柴油机拉缸是指缸壁上沿活塞移动方向出现的沟纹而漏气，使动力性和经济性变差，严重时活塞环卡死在缸内，使柴油机不能正常工作。气缸被活塞拉伤会使高温气体下窜入曲轴箱，机油上窜入燃烧室，积碳过多；燃油漏至油底壳冲淡机油，并可从加机油口处看见脉动的油烟及废气冲出。 原因分析： 1、使用不规范，（新车或大修车）走合期未按规定操作，使柴油机超速、超负荷工作，温度过高，破坏了汽缸壁上润滑油膜，引起活塞环与汽缸壁间干磨擦而熔结拉缸。严的重时活塞膨胀过大，形成磨料拉伤。 2、安装时有异物落入各缸，形成磨料拉伤。 3、因烧机油或机油质量差造成胶质和积碳粘结住活塞环，使环卡在环槽失去弹性而拉缸。 4、活塞与汽缸壁配合间隙过小（小于2丝），工作时活塞膨胀拉缸。 5、活塞环闭口间隙过小（小于15丝），工作时环口对接在一起而拉缸。 6、活塞销卡簧脱落，使活塞销窜出拉伤汽缸。 7、冷启动或低温下猛轰油门，燃油雾化不良，过多燃油进入汽缸冲洗汽缸壁上的油膜拉缸。 8、连杆变形使活塞在缸内歪斜而拉伤。 9、柴油机行驶中过水，使水进入汽缸内，水遇热瞬间膨胀，把连杆顶弯拉缸，或水冲刷润滑油膜造成环、活塞与汽缸干摩擦而拉伤。 10、缸套选组不当。缸套选组过大，压缸后缸套内孔收缩变形，与活塞配缸间隙过小而拉伤；缸套选取组过小，使缸套与机体孔间隙过大，燃烧室外内热量无法及时散出去而拉缸。 11、活塞销与销孔配合间隙过小，工作时销孔处受热膨胀而造成销孔部位拉伤。 12、机油中磨屑杂质过多，造成活塞裙部的纵向拉伤；或机油量不足造成高温熔接而拉伤。 13、机油牌号选择不对，粘度过大或过小，不易形成均布的润滑油膜，出现干磨擦而拉伤。 14、柴油机过热造成的拉缸：
发动机缸体(汽缸盖)常见缺陷与对策剖析
中小型乘用车发动机缸体（汽缸盖）常见缺陷与对策浅析概述 （铸件脉纹形成机理及其防治） 改革开放后近十年来，我国的汽车制造工业得到了飞速发展，许多高端汽车品牌，几乎与发达国家同步推出面世，与之相适应的汽车发运机制造业也得到了迅猛发展，其中发动机铸造的水平也得到了极大的提高，无论铸造产量还是铸件技术要求及铸件质量，都有基本上满足了现代汽车发动机日益提高的要求。 以中小型乘用发动机主要铸件汽缸体（汽缸盖）生产为例，众多汽车发动机铸造企业都有采用了粘土砂高压造型（少数为自硬树脂砂造型），制芯则普遍采用覆膜砂热芯或冷芯工艺，而在熔炼方面大都采用双联熔炼或电炉熔炼，所生产的发动机均为高强度薄壁铁件。许多厂家为满足高强度薄壁铸铁件的工艺要求，纷纷引进先进的工艺技术装备，如高效混砂机，高压造型线，高度自动化的制芯中心，强力抛丸设备，大多采用整体浸涂，烘干，并且自动下芯。在过程质量控制方面，许多企业实现了在线检测与控制，如配备了型砂性能在线检测，热分析法铁水质量检测与判断装置，真空直读光谱议快速检测。清洁度检查的工业内窥镜等。相当一部分企业还在产品开发方面应用了计算机模式拟技术。可以毫不夸张地说，就硬件配件而言，我国发动机铸造水平丝毫不亚于当今世界上工业发达国家，一句话，具备了现代铸造生产条件。（为叙述方便，以下称上述框架内容的生产条件为现代生产条件。）然而应该承认，在发动机铸造企业的经济效益与产品质量以及铸件所能达到的技术要求方面，我们与世界发达国家还有较大的差距。提高生产质量，减少废品损失，是缩小与发达国家差距，发挥引进设备效能，提高企业效益的重要途径。本文试图就我国铸造企业在现代铸造条件下，中小型乘用车发动机灰铸铁汽缸体（汽缸盖）铸件生产中常见的铸造缺陷与对策，与广大业界同仁作一交流。 1气孔 气孔通常是汽缸体铸件最常见缺陷，往往占铸件废品的首位。如何防止气孔，是铸造工作者一个永久的课题。 汽缸体的气孔多见于上型面的水套区域对应的外表面（含缸盖面周边），例如出气针底部（这时冒起的气针较短）或凸起的筋条部。以及缸筒加工后的内表面。严重时由于型芯的发气量大而又未能充分排气，使上型面产生呛火现象，导致大面积孔洞与无规律的砂眼。 在现代生产条件下，反应性气孔与析出性气孔较为少见，较为多见的是侵入性气孔。现对侵入性气孔分析出如下： 1.1原因 1.1.1 型腔排气不充分,排气系统总载面积偏小。 1.1.2浇注温度较低。 1.1.3浇注速度太慢;,铁液充型不平稳,有气体卷入。 1.1.4型砂水份偏高;砂型内灰分含量高,砂型透气性差。 1.1.5对于干式气缸套结构的发动机,水套砂芯工艺不当(如未设置排气系统或排气系统不完善；或因密封不严，使浇注时铁水钻入排气通道而堵死排气道；砂芯砂粒偏细，透气不良；上涂料后未充分干燥；砂芯砂与涂料发气量太大，或发气速度不当，涂料的屏蔽性差……).经验证明,干式缸套的缸体的气孔缺陷,很大程度上与水套工艺因素相关连。 1.1.6孕育剂未经干燥且粒度不当;铁液未充分除渣,浇注时未挡渣,由此引起渣气孔。 1.1.7浇注时未及时引火 1.2对策 1.2.1模型上较高部位设置数量足够,截面恰当的出气针或排气片;而芯头部位设置排气空腔.上述排气系统均应将气体引至型外。通常排气截面为应内浇道总截面积1.5~1.8倍左右。 1.2.2浇注系统按半开放半封闭原则设置为宜,且须具有一定的拦渣功能,这样铁液充型时比较
燃油均质机在船舶节能减排中的应用
燃油均质机在船舶节能减排中的应用 1燃油均质机在船舶营运中的必要性 重质燃油（以下简称重油）具有高发热值，安全的储运性能，无后处理排放的特征，对于船舶航运业来说，随着船舶体量越来越庞大，燃油消耗成本在船舶营运成本中占比已经超过了50%，在竞争激烈的航运业，为降低能耗成本，重油在船舶中的使用越来越广泛，重油已经成为中低转速船舶柴油机和燃油锅炉的主要燃料。重油是以原油提炼而剩下的残留油为主，再添加适量轻质油调配达到所需要的黏度，所以不但沥青等大分子结团含量特别高，而且杂质多。随着炼油技术的日益进步，船用重油的品质却是越来越差，船舶燃用这种密度高、沥青多、油泥多的重油，正面临着越来越多的棘手的问题： 1.1重油预处理和净化处理困难船用重油的预处理和净化处理主要通过沉降、离心分离和过滤等方法脱除燃油中的水分和固态物质，燃油的高密度以及大量存有的沥青、杂质等给船舶分油机的净化分离带来越来越多的困难，不但使杂质、淤渣未能有效分离，还大大提升分油机的故障率，增加滤器负担；同时重油在船舶储油柜沉积形成大量的油泥沉淀，并使分油机、过滤器等处产生大量污垢，甚至堵塞，造成燃油驳运困难。 1.2燃油燃烧不完全影响柴油机工况重油中存有大量沥青质等絮凝物质，不利于燃油雾化，且因黏度不一使得雾化水准不一致，造成燃烧不完全。未完全燃烧的碳颗粒常常是引起相关机件发生异常磨损的原因，尤其是残留在油品中的催化剂微粒细小，既硬又脆，进入燃油系统后会对高压油泵柱塞和套筒造成异常磨损甚至咬死，还会使喷油器异常磨损，造成喷油雾化不良，缸套、活塞环等磨损加剧。同时不完全燃烧的热效率低，增加船舶能耗，造成资源浪费。 1.3船舶废气排放污染严峻船舶柴油机燃烧的重油因为存有着大量的沥青质而产生了大量的CO2，同时为了改善柴油机燃烧工况而增大空气供给量，又增大氮氧化物的排放，这些废气的排放对环境造成了严峻
柴油机拉缸现象及分析
柴油机拉缸现象及分析 发表时间：2015-09-02T14:03:33.520Z 来源：《基层建设》2015年1期供稿作者：田兴海1 夏山宏2 [导读] 黑龙江省航务勘察设计院黑龙江哈尔滨 150001；2 黑龙江省航运救捞站黑龙江哈尔滨 150001 常表现为转速自动下降，严重时可使柴油机停车，此时气缸可能咬死。 田兴海1 夏山宏21 黑龙江省航务勘察设计院黑龙江哈尔滨 150001；2 黑龙江省航运救捞站黑龙江哈尔滨 150001 摘要：主要介绍了柴油机拉缸现象及其产生的机理、影响因素、预防措施等情况。 关键词：柴油机拉缸；机理；对策拉缸是柴油机一种不为常见的故障，它是发动机活塞与缸套之间或活塞环与缸套之间发生的一种严重磨损损伤，属于粘着磨损的一种。拉缸产生磨损量很大，可达正常磨损的几十倍之多。拉缸一般多发生在柴油机试车磨合阶段，在正常工作时也偶有发生。 1 拉缸表象1.1 声音-异常。柴油机振动突然加剧，有嗒嗒嗒或吭吭吭地异常声响。 1.2 温度-异常。排气、冷却水及润滑油温度都有明显升高。 1.3 排烟-异常。打开曲轴箱盖板等地方出现冒白烟或黑烟现象。 1.4 转速-不稳。常表现为转速自动下降，严重时可使柴油机停车，此时气缸可能咬死。 柴油机拉缸后，在气缸表面可发现其表面有片状或条状兰色条纹，并形成一定面积的拉毛，其表面硬度比原基体组织有所增高，这是由于在拉缸瞬间产生的局部高温引起奥氏体转变而形成的。值得说明的是，气缸产生磨粒磨损时其表面也会产生拉伤条纹，但其颜色仍与原基体组织相同。 2 柴油机产生拉缸的机理中小型柴油机，气缸壁与活塞之间的润滑是靠飞溅来实现的，工作条件不够理想，故有时不能形成油膜保护其摩擦表面，易产生干摩擦。由于摩擦副表面的高速运动，又产生很高的摩擦热，这种热量积累使其局部温升高，当达到金属熔点时，在两接触处产生金属显微熔接，相当于焊熔在一起。因活塞运动又会被该力拉开随之冷却，这样就出现了一个表面的材料转移粘附在另一滑动面上，形成坚硬层或脱落为磨料。若形成的是坚硬层时，其表面的粗糙组织会继续刮伤其摩擦表面，使拉伤范围继续扩大，深度也加深，当发展一定程度时至使柴油机停车，两摩擦表面金属烧熔到一起，就形成咬缸现象。 拉缸从金属微观形态上分析，可认为是摩擦副双方原子键的熔接和分离过程。如果摩擦副之间没有产生油膜，势必发生金属与金属直接接触，在界面上会形成粘着结点。当摩擦副运动时，这种原子键的联接又会脱开，其结果使材料从一方转移到另一方上去，形成材料转移过程，在这个过程中常常也会形成磨粒脱落。拉缸实质就是这种粘着磨损发展到比较严重的结果。 3 影响拉缸的几方面因素影响柴油发动机拉缸的因素很复杂，其根本原因是润滑不良和局部载荷过大等问题，因此，影响因素主要概括为以下几个方面。 3．1 润滑情况的影响活塞头部温度很高，油膜易被烧损。若刮油环刮油作用过甚，也会使表面难以形成油膜导致干摩擦。故有些刮油环上开有纵向槽，保证刮油不过量，可有效防止拉缸现象。 3．2 工作条件的影响柴油机在磨合期磨合质量对拉缸产生有很大关系，未经磨合或磨合不好时，其磨合表面没有形成有利的工作状态，此时若投入全负荷工作易产生拉缸；经过磨合的气缸，当工况变化过于剧烈：如处于低速空载时加载到满负荷的时间过于短促，也易引起拉缸；柴油机在散热不良或缺水状态下工作时，当气缸工作产生的热量多于散出的热量时，热平衡被破坏，温升加快，温度增高，气缸表面油膜烧坏而产生拉缸；在装配柴油机时，若活塞与缸壁间隙过小或活塞连杆组件的对中性不好时，均易产生摩擦热继而形成拉缸。 3．3 材质及结构设计方面的因素发动机气缸套的材质对拉缸的产生有直接的关系，据研究如基体铁素体过多时易产生拉缸。在结构设计方面，如气缸及活塞的刚性主要影响在瞬时冲击力作用下其裙部与缸套的接触状态，特别是在长期高负荷工况下工作，活塞处于高温膨胀状态，其受热变形后的轮廓形状及此时与缸套的配合情况更为重要。 4 拉缸的应急处理及预防对策柴油机在使用过程中对有经验的操作者来说，可根据拉缸的种种迹象采取应急措施。一般正确的操作方法是：先减速运行，然后逐渐卸去负荷，再过渡到停车状态。停车后还应在未完全冷却前盘一两次车，防止气缸被咬死。 根据前面分析影响拉缸的各种因素，也不难找出预防拉缸的措施。 4.1 对大修后的发动机一定要正确履行磨合工艺，其中包括冷磨合、空载热磨合等等，这对预防拉缸和防止过快磨损、延长柴油机使用寿命都有重要的意义。 4.2 要注意保证柴油机的润滑及冷却。在润滑方面应注意定期更换润滑油并保证一定的液面高度。注意检查刮油环的情况，从而保证能在缸壁上形成油膜。在冷却方面应注意清理冷却系统中的污垢，保证冷却效果良好。 4.3 在维修装配时除要检查缸壁间隙外，还应检查活塞在气缸中的对中性，防止由于活塞的倾斜而拉伤缸壁。 4.4 如果条件允许，也可采取一些表面处理工艺。 4.4.1 经磷化处理的缸套，由于表面形成一层较软的多孔性的保护膜，这种膜具有良好的吸附能力，良好的贮油性及工作时的自润性，提高了发动机磨合效果及抗拉缸能力。 4.4.2 高磷合金铸铁缸套，在浇铸时由于内壁冷却速度较慢，往往析出较粗大的石墨，石墨剥落后形成针孔状，这种多孔性有利于表面的自润能力，有利于提高抗拉缸能力。气缸套有时采用多孔性镀铬也是出于同样目的。
383柴油机气缸盖设计开题报告
XXXX大学毕业设计（论文）开题报告 （学生填表） 学院：车辆与动力工程学院 2011年 3 月 20 日课题名称383柴油机设计（缸盖） 学生姓名XXX专业班级热发XXX课题类型工程设计 指导教师XXX职称副教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义 柴油机与汽油机相比热效率高，可降低油耗20%~30%，同时其在低速时扭矩大，动力性、加速性好。柴油机的普遍转速低，故磨损等小，使用寿命长[1]。此外，由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高，因此，柴油机在配套使用中将更进一步显示出其优越性 [2]。 随着我国经济的发展，能源消耗速度加快，大气污染，环境污染加剧。对于内燃机行业，这两大问题也相当重要。所以需要对提高对能源的利用，同时对排放污染物的成分及含量加以控制[3]。三缸发动机却比较好的结合其他动力系统，达到能源的高效利用。 本次设计的是383小型柴油机。该383柴油机为三缸、直喷式燃烧室，标定功率为20kw。与直喷式燃烧室对应的是分隔式燃烧室。由于相对于分隔式燃烧室，直喷式具有结构简单，燃烧迅速，对转速变化比较敏感，排放中微粒含量低。所以采用直喷式能够提高经济性、降低燃油消耗率，其较小的表面积与体积比使得散热损失小，冷启动性能好，没有分隔式中的流动损失[4]。 三缸柴油机相对于四缸机而言机体长度要小，在采用相同的材料的情况下，就减少了发动机的重量，对发动机的加速性能有一定的提升；另外三缸机更利于混合动力的使用，可以更充分的利用发动机所输出的功，与相同小排量的其它发动机相比，经济性要好；同时三缸机的使用可以减少摩擦功，降低泵气损失，进而提高发动机的有效功率； 缸盖上有进排气气道，水道等等。缸盖气道的性能影响着柴油机的动力性，根据自然吸气的特点，最大限度多进气，多排气，从结构上考虑，主要是气道的布置及结构能降低流动损失，同时不影响进气涡流的形成及质量[5]。进气涡流的质量影响着燃烧室中可燃混合气的形成质量，进而影响燃烧质量，影响发动机的动力性。而进气涡流的性能会增大进气阻力损失。 在缸盖上的“鼻梁区”是热负荷比较高的地方，应力比较集中。缸盖中水道的布置不仅仅要考虑水道结构对水的流动性的影响，保证水的正常循环，同时要注意对“鼻梁区”的冷却，避免“鼻梁区”的破裂。水道的布置不
汽缸体和汽缸盖裂纹的修复
汽缸体和汽缸盖裂纹的修复 柴油机运转过程中，汽缸体与汽缸盖容易产生裂纹，造成漏气、漏水、烧坏汽缸垫，甚至发生机械事故。汽缸体与汽缸盖出现裂纹应及时进行修复，方法主要有以下4种。 1.补板法 补板法主要用于修补裂纹较多且相对集中或有部分破洞的机体平整的外表面。具体步骤是：①清除裂纹附近准备补板部位的油污、漆皮等物；②用直径3～5?mm 的钻头在各裂纹的端点钻出止裂孔，防止裂纹延伸；③把厚度为2.5～3?mm的低碳钢板切成补板，补板要比裂纹周围宽出20～30?mm；④沿补板周围钻孔，孔距为15～20?mm，孔径为3～5?mm；⑤将补板覆盖在裂纹上，使其与汽缸体或汽缸盖贴合紧密，随后以补板为样板在汽缸体或汽缸盖上钻孔并攻丝；⑥用螺钉把补板固定。固定前应在补板与汽缸体或汽缸盖之间垫上一层石棉垫，若在2个贴面上涂上红丹油，效果会更好。 2.栽丝法 栽丝法常用于修复单裂纹，如附图所示，其方法：①用直径3～5?mm的钻头先在裂纹的两端钻出止裂孔1和2，然后每隔2～4?mm钻出孔3、孔4；②在钻好的孔眼中攻丝；③将紫铜棒螺钉旋入孔中，旋入的长度与汽缸壁厚度相同，再将紫铜棒截断，其断面高出缸体2?mm；④用同样的方法，按附图中钻孔的先后顺序钻出一系列的孔眼，攻丝并旋入紫铜棒螺钉，在整个裂缝上形成一条螺钉链；⑤用手锤轻轻敲铆紫铜螺钉的露出部分，将其铆平；⑥用水压法检查裂纹处是否漏水，如有轻微漏水，可继续用手锤轻铆渗漏处的紫铜螺钉。 3.电焊法 电焊法的步骤是：先用直径4mm的钻头在裂纹两端钻止裂孔，同时沿裂纹开v 形坡口槽，槽的深度以不超过机体壁厚2/3为宜；再用直径4?mm的双金属焊条（或在加热的情况下用铸铁焊条）焊补即可。
柴油机拉缸故障的原因分析及预防措施
柴油机拉缸故障的原因分析及预防措施 【摘要】通过对柴油机拉缸故障的原因分析表明，预防拉缸故障是涉及到设计、制造和装配、试车、实船使用及维护、维修等柴油机全寿命过程中的一个系统工程问题。指出通过严格把握上述柴油机全寿命过程中的每一细节，柴油机拉缸故障时可以预防的。 【关键词】柴油机；拉缸；磨损 1 前言 在试验和维修柴油机的工作实践中，经常碰到活塞、活塞环组件和气缸套相互配合的接触面出现拉痕、大面积拉伤、粘着等异常磨损，严重时活塞、活塞环组件与气缸套粘连甚至咬死，这种现象一般称为柴油机拉缸故障。引起柴油机拉缸故障的原因很多，预防拉缸故障是涉及到设计、制造和装配、试车、实船使用及维护、维修等柴油机全寿命过程中的一个系统工程问题。本文就柴油机拉缸故障的原因及预防措施作探讨。 2 拉缸故障的种类、原因和预防措施 根据相关资料和柴油机实际使用经验，活塞(活塞环、气缸套)发生拉缸、异常磨损大致可分为磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损和上述四种磨损形式同时存在的复合磨损。复合磨损由于两种或两种以上的磨损形式相互促进，使磨损速度远远大于单一形式的磨损。本文将分别论述各种磨损形式的原因及预防措施。 2．1 磨粒磨损 磨粒磨损主要是由于机械硬质颗粒进入气缸，嵌入活塞、活塞环和气缸套的滑动面之间，对摩擦表面产生磨料作用而引起磨损。这种磨损是柴油机最普遍的磨损形式。机械硬质颗粒进入气缸的途径主要有下面几个方面： (1)零部件清洁度 零部件的清洁度不够是产生磨粒磨损的最主要原因。如果整体铸造活塞油冷内腔型砂的清洗、铸造气缸盖冷却水腔及进排气内腔型砂的清洗、气缸套珩磨后内壁面的清洗不当，型砂或焊接残渣就有可能进入气缸，成为磨料。 (2)装配场地环境条件 在单个零部件清洁度都能满足要求的情况下，部件安装和柴油机总装场地的环境条件也是产生磨料磨损的主要因素。如果在装配时，对某些不合格零部件进行现场打磨、钻孔、攻螺纹等不应在装配时进行的工作；装配工人佩戴的手套及清洁用物不洁或沾上了硬质颗粒(如临时盖在气缸盖上的盖板)等情况，都将严重影响到装配质量。这些硬质颗粒一旦进入气缸，就将发生磨粒磨损事故。 (3)进气系统的清洁度
船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施解析
重庆交通大学应用技术学院 2013届航运工程系毕业生论文 论文题目：船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施 班级：10级轮机7班 姓名：陈红雨 指导教师：谭显坤 日期：2013—5—20 重庆交通大学应用技术学院航运工程系
船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施 轮机7班陈红雨 [摘要]:在简要介绍船舶柴油机气缸盖恶劣的工作环境基础上，指出它容易产生的故障，并针对常出现的裂纹故障，分析其裂纹产生的原因，并指出如何检查裂纹，以及一些应急修理方法，最后给出预防气缸盖裂纹产生的处理措施。 [关键词]:船舶；柴油机；气缸盖；裂纹；检查；处理；预防 [Abstract] This essay firstly introduces the abominable working environment in which the diesel engine cylinder cover works，points out it easy to be in trouble and analyzes the causes leading to cracks．It also tells how to repair the cracks just by checking the cracks and preventing its appearance damage.Some measures are given here. [Keywords] Ship;Diesel Engine;Cylinder Cover;Crack;Check;Repair;Prevent 引言 气缸盖是柴油机的一种紧固件，也是柴油机燃烧室的组成部分。船用柴油机各种型式的气缸盖的共同特点是结构复杂，孔道较多，壁厚不均。它不仅受到高温高压气体的强烈作用，而且周期性地承受较高的机械负荷与热负荷，也受到因冷却水造成的局部冷热不均影响，同时还由于螺栓预紧力使气缸盖承受着压应力，并与燃气压力共同作用使气缸盖受到弯曲作用，此外，还在截面变化处容易产生应力集中等，正是由于气缸盖如此恶劣的工作条件，致使气缸盖很容易失效损坏。通常失效损坏形式为：其底面和冷却水腔产生裂纹，这是柴油机经常出现的损坏现象，还有气阀底面和导套容易磨损，冷却水侧被腐蚀等。 本文主要针对船舶柴油机气缸盖最经常出现的损坏现象——裂纹，进行详细叙述，分析其裂纹产生原因极其修理、预防措施等。
铸造铝合金发动机缸盖裂纹的修复
铸造铝合金发动机缸盖裂纹的修复 BJ2021型（或CA88型）发动机使用一段时间后发现启动困难，功率不足、冒黑烟，冲坏气缸垫而漏气、漏水，机油压力降低、发动机音响异常。经解体检查，发现铝合金缸盖3、4缸燃烧室间发生横贯裂纹，不久又发现其它铝合金发动机缸盖在进、排气门座口之间，气门座与燃烧室之间，缸盖螺栓孔与水道孔之间也出现裂纹。鉴于该现象比较普遍，经过现场调查、走访询问，并翻阅资料，查找出原因并进行了修复。 1、缸盖的焊接 单独购置铝合金缸盖比较困难，为了节省资金、降低维修费、延长设备寿命、提高修理水平，决定对其进行焊接。 1.1铝合金焊接的特点 （1）易氧化。铝合金易氧化，生成一层致密而难溶的AL2O3氧化膜，厚度约为0.1-0.2μm，其熔点达到2050℃，远远超过铝合金的熔点（一般约600℃左右），比重较大，阻碍金属溶化，容易造成焊缝金属的夹渣，而且氧化铝薄膜还吸附较多水分，使焊缝生成气孔，降低机械性能。 （2）易吸气。液态铝可溶解大量氢气，固态时几乎不溶解氢。当焊缝液态金属快速冷却凝固时，氢来不及析出，在焊缝中聚集形成气孔。 （3）热胀冷缩。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大2倍，易产生较大的焊接变形和内应力，对缸盖等刚性较大，结构或含杂质过多形成低熔点共晶时易产生裂纹。 （4）导热性高。铝在熔化时所需热量及焊接热量损失大，要求采用能量集中的强热源。 （5）合金元素蒸发及烧损。铝合金中低沸点元素在高温电弧作用下易蒸发和烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝质量下降。 （6）高温强度和塑性低。铝合金在370℃时强度仅为10MPa，常常不能支持液体熔池金属的重量，容易造成焊缝金属塌落和烧穿现象。 （7）无色泽变化。铝合金从固态转变为液态时，颜色变化不明显，操作时难以掌握加热温度。
柴油机拉缸原因及预防方法
浅谈柴油机拉缸原因及预防方法 玉柴机器股份有限公司 苏福东 2010年7月8日
浅谈柴油机拉缸原因及预防方法 苏福东 柴油机拉缸是常见的故障，其表现为气缸壁表面出现刮拉痕迹及沟槽状的拉伤，严重时活塞与气缸壁粘连、活塞卡滞、活塞环被拉卡抱死。拉缸结果往往赵成发动机动力性严重下降、启动困难、窜气窜机油严重和增大机油的消耗，甚至造成活塞抱缸、发动机熄灭而不能工作。 一、柴油机拉缸机理 柴油机拉缸有两种类型：一种属粉末磨损。由于机械杂质进入气缸形成的磨料，附与气缸表面造成气缸壁平行于气缸轴线拉痕或粗大拉伤；另一种属熔着磨损。是一种破坏性更大的磨损，是由于活塞、活塞环与气缸壁之间的机油油膜因某些原因不易形成或遭破坏，致使局部表面发生干摩擦产生大量的摩擦面熔成粗糙的表面，从而加重磨损，导致拉缸。 二、柴油机拉缸原因分析 柴油机拉缸有很多方面的原因，本人主要针对以下几方面的原因分析： 1.冷水式柴油机冷却系统内有气阻 柴油机装车后，冷却系统安装副水箱与大气相通，因此其冷却系统内部存在着有气阻碍问题，但对于非车用和在台架上进行热试验的柴油机，在节温器未打之前其冷却系统基本处于一个完全封闭的状态，冷却水泵的强制作用下进行循环冷却，在这种状态下如果系统内空气排不净，空气就会在这样的一个封闭强制的系统中形成气阻，气阻随着水泵的强制作用下会在系统内运动（往瞬间压力较低移动），气阻造成零件的局部冷却不充分甚至失效。这种情况下便造成柴油机过热而引起拉缸。玉柴YC6105QC发动机组672机型的出水管在设计上存在缺陷，其暖风阀装于出水总管轴心线偏下位置。该机型在热试时只能通过暖风阀排掉冷却系统内的空气，但由于阀的焊接位置有缺陷而造成阀的开口方向不当，无法将阀开口上方的空气排除干净，残留于管内形成流动性气阻，因此造成了改机型在台架热试是极易发生拉缸故障。 2.操作上的原因 由于操作方面的不当而造成拉缸，主要表现在以下几个方面： （1）冷启动不经过暖风机就马上加大负荷运转。由于刚启动时机油温度低，粘度大而流动性差，机油不能充分流至各润滑部位，机油泵供油量少，同时原气缸壁上的机油在停车后沿气缸壁下流，使壁面在启动瞬间得不到工作时的润滑，致使缸套内壁与活塞组件摩擦急剧磨损，导致拉缸故障发生。 （2）机油不足开车。在机油供给不足（油面过低）情况下运行柴油机，各润滑部位不能实现正常的润滑，各机件表面因此产生摩擦而加剧磨损，引起拉缸和烧瓦等故障。 （3）在机油压力过低下运转柴油机。机油压力过低润滑系不能实现正常的机油循环和压力润滑，无法将足量的机油可靠地供至各零件的摩擦表面使各润滑部位得到充分的润滑，从而导致磨损或拉缸、烧瓦等故障。 （4）冷水量不足开车。冷却水量不足（水面过低），则影响冷却效果，造成柴油机工作过高，引起气缸套、活塞等主要受热件过热，导致其机械性能强度如：强