2 柴油机的结构和主要部件
柴油机的结构和主要部件
柴油机的结构和主要部件：柴油机主要部件包括燃烧室部件(活塞、气缸、气缸盖)、曲柄连杆机构(十字头、连杆、曲轴、飞轮及轴承)、机架、机座和贯穿螺栓等。
这些部件构成柴油机的主体，统计表明，船用柴油机主要部件发生的故障占柴油机故障总数的90％左右，其中燃烧室部件故障约占故障总数的50％。
活塞、连杆、曲轴等组成柴油机的运动件，其作用是把气缸内燃气所作的功以曲轴回转运动的形式输出。
气缸、气缸盖、机架、机座以及主轴承等组成柴油机的固定件，它们构成柴油机的工作循环空间和曲轴箱空间，并支承柴油机的所有其他机件和附属设备。
1．活塞1)活塞的作用活塞的主要功用是与气缸、气缸盖等组成封闭的燃烧室空间；承受气缸内气体压力，并将其通过连杆传递到曲轴；在筒形活塞式柴油机中，还要承受连杆倾斜时产生的侧推力，起往复运动的导向作用；在二冲程柴油机中，还启闭气口，控制换气，活塞下部有时还用作扫气泵。
2)活塞的工作条件活塞的工作条件极为恶劣，它受到燃气高温、高压、烧蚀和腐蚀的作用，又是在高速运动、润滑不良并且冷却困难等情况下工作的。
它的热负荷和机械负荷很高，而活塞材料在高丑下力学性能又有所降低，故活塞在工作中易发生裂纹和变形。
(1)活塞受燃气压力、运动质量的往复惯性力以及连杆倾斜时产生的侧推力的周期性作用，并且这些机械负荷都具有冲击性。
(2)活塞顶部受到高温燃气的周期加热，热负荷很高，不仅使材料的强度降低，并产生较大的热变形和热应力，而且还受到燃气的化学侵蚀。
(3)活塞在侧推力作用和润滑不良的状态下作往复运动，摩擦损失功大，磨损严重。
周期性改变方向的侧推力使活塞在运动中撞击气缸套，引起活塞变形及气缸和气缸套振动。
(4)中高速柴油机中由于活塞的往复惯性力较大，会使柴油机振动加剧。
3)对活塞的要求根据活塞的作用和工作条件，要求活塞具有足够的强度和刚度、密封可靠、散热和冷却效果好、摩擦损失小、有良好的耐磨性和小的线膨胀系数。
对中、高速柴油机还要求重量轻。
柴油机的结构和主要部件
四冲程中速柴油机是MAN B&W、Mak、Wärtsilä
等公司的产品。
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MAN B&W公司的S50MC-C型柴油机
焊接机座、焊接机架，铸造缸体 。 双贯穿螺栓联结机座、机架和缸体——最明显特征； 链传动凸轮轴； 液压驱动排气阀； 瘦型缸套，水套冷却； 气缸单排润滑； 缸盖钻孔水冷； 活塞头油冷，供油采用套管结构； 进气恒压增压； 直流扫气； 十字头结构，双侧导滑板； 半组合式曲轴，薄壁轴瓦； 可选择遥控操纵或机旁操纵。
活塞的惯性力、摩 擦、敲击、侧推力
振动 冷却水腐蚀、穴蚀
P37
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机械负荷
机械负荷是指：承受燃烧压力、惯性力、振动冲 击的强烈程度。
来源： 气缸盖和气缸套：气体压力、安装预紧力 活塞：气体压力、往复惯性力、侧推力敲击等振
动冲击。 特点：周期交变、冲击性
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气缸盖损坏
气缸盖在极为苛刻的条件下工作，其底板受热面 “鼻梁区”或内侧表面可能产生裂纹及腐蚀形式 的损坏.
引起这种损坏的原因如下： 热疲劳 机械疲劳 腐蚀疲劳
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气缸盖热疲劳
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，
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活塞受力
活塞组受气缸内气体作用力F，高速往 复运动产生的惯性力Fj，连杆倾斜时
所产生的侧压力FH 的周期性作用； 现代柴油机以上各力已达到相当高的
程度，并带有冲击，使交变机械应力 增大。
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第二章柴油机结构及主要部件
第二章柴油机结构及主要部件柴油机是一种内燃机，将柴油燃料转化为机械能。
它由许多不同的组成部分组成，每个部分都承担着特定的功能。
在这篇文章中，我们将重点介绍柴油机的结构及其主要部件。
一、柴油机的结构柴油机的主要结构主要包括以下几个方面：1.缸体和缸盖：缸体是柴油机的外壳，用来固定各个部件。
缸盖则是位于缸体顶部的覆盖物，它与缸体紧密密封，形成燃烧室。
2.活塞和活塞环：活塞是柴油机中最重要的部件之一、它在缸内的上下往复运动产生压力，将热能转化为机械能。
活塞环则是用来密封缸内和活塞之间的间隙，并防止润滑油进入燃烧室。
3.活塞连杆和曲轴：活塞连杆连接活塞和曲轴，将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。
曲轴则是柴油机功率输出的主要部件，它将活塞的运动转化为旋转力来驱动机器。
4.进气和排气系统：进气系统将空气引入燃烧室，而排气系统将燃烧产物排出机器。
进气系统通常包括进气管、增压器、空气滤清器和进气门等部件。
排气系统通常包括排气管、消音器和排气门等部件。
5.燃油系统：燃油系统将柴油燃料从燃油箱送入燃烧室，使其燃烧。
燃油系统通常包括燃油泵、喷油嘴和燃油滤清器等部件。
6.冷却系统：冷却系统用于控制柴油机的温度，防止过热。
它通常由水泵、散热器和风扇等部件组成。
7.润滑系统：润滑系统用于减少摩擦并降低部件之间的磨损。
它通常包括油泵、滤清器和油冷却器等部件。
二、柴油机的主要部件1.缸套：缸套是安装在缸体中的零件，用于提供活塞与缸体之间的密封。
它通常由耐磨材料制成，以承受极高的压力和摩擦。
2.调速器：调速器是用于控制柴油机运行速度的部件。
它通过调整柴油机燃料供给量来控制机器的转速。
3.凸轮轴：凸轮轴是柴油机中的重要部件之一，它用来控制气门的开启和关闭。
凸轮轴的形状决定了气门的开闭时间和程度。
4.滑动轴承：滑动轴承用于支撑曲轴和凸轮轴的旋转运动。
它通常由润滑油来减少摩擦和磨损。
5.节气门：节气门用于控制柴油机进气量的大小。
它通常由踏板或电子系统控制。
第二章柴油机的结构和主要零部件1
第二章柴油机的结构和主要零部件1第二章柴油机的结构和主要零部件1柴油机是一种利用柴油燃料进行内燃机燃烧的发动机，具有高效率、高可靠性和长寿命等特点，广泛应用于各种车辆、船舶和发电等领域。
了解柴油机的结构和主要零部件对于掌握其工作原理和维护保养十分重要。
本文将详细介绍柴油机的结构和主要零部件。
一、柴油机的结构柴油机主要由缸体、缸盖、曲轴箱、气门机构、燃油系统和润滑系统等组成。
1.缸体和缸盖：缸体是柴油机的主体部分，用于承受气缸内部的高压力和高温。
缸盖则位于缸体的顶部，用于固定气缸盖垫片和气缸盖螺栓，并密封气缸。
2.曲轴箱：曲轴箱是柴油机的底部部分，用于安装和支撑曲轴、连杆和活塞等零件。
曲轴箱内还包括曲轴箱盖、曲轴、连杆轴承和主轴承等重要部件。
3.气门机构：气门机构用于控制进气门和排气门的开闭，调节柴油机的进排气过程。
气门机构包括进气门、排气门、气门座、气门杆和气门弹簧等零部件。
4.燃油系统：燃油系统用于将燃油喷入气缸进行燃烧，包括燃油箱、供油泵、喷油器、燃油滤清器和燃油管路等。
燃油系统的正常工作对于柴油机的性能和经济性具有重要影响。
5.润滑系统：润滑系统用于给柴油机各个零部件提供润滑油，减少摩擦和磨损，延长使用寿命。
润滑系统包括油箱、油泵、滤清器、油冷器和润滑管路等。
二、柴油机的主要零部件1.活塞和活塞环：活塞是柴油机中作用于气体的关键部件，通过活塞杆与连杆相连接，与曲轴形成往复运动。
活塞环用于密封活塞与气缸之间的空隙，减少燃气泄漏和机油进入气缸。
2.缸套：缸套是套在气缸内部的圆筒形零件，用于保护气缸内壁和提供活塞运动的密封和导向。
3.曲轴：曲轴是柴油机的动力输出轴，将活塞的往复运动转化为旋转运动。
曲轴通常由多个连杆连接片组成。
4.连杆：连杆将活塞与曲轴相连，将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。
5.气门：柴油机的气门用于控制进气和排气过程，包括进气门和排气门。
气门的开闭由于凸轮轴的驱动。
6.活塞销和连杆轴承：活塞销连接活塞和连杆，通过销孔固定。
柴油机的结构和主要零部
7．常见故障
气缸套的损坏形式有内表面磨损、裂纹、拉缸、 外表面的腐蚀和穴蚀 1）裂纹 ①部位：一般发生在应力集中的部位。如气口、 布油槽及凸肩等处。 ②原因： ③检查方法：
2）磨损 （1）气缸套磨损的形式 ①熔着磨损：一般发生在活塞位于上止点时第一道活 塞环所对应的缸套位置。
②腐蚀磨损：A、低温腐蚀 防止低温腐蚀的措施 B、高温腐蚀
1单体式气缸盖
2整体式气缸盖
①单体式：每个气缸设一个气缸盖，用在中、大型高 增压柴油机。特点是气缸盖和气缸套接合面处的密封 性好，拆装方便，但气缸的中心距加大，柴油机长度 增加。
②整体式：整个柴油机所有气缸的气缸盖铸成一体， 多用于小型柴油机。特点是气缸的中心距小，结构紧 凑，但易变形，密封性差，结构复杂，加工不便。 ③分组式：2~3个气缸的气缸盖合铸成一体，用在缸 径较大的中小型高速机上。
③磨料磨损：
（2）过度磨损
正常磨损：铸铁缸套的磨损量＜0.1mm/kh 套的磨损量＜0.01--0.03mm/kh
原因：
镀铬缸
（3）缸套磨损的最大位置
大多数柴油机缸套磨损的最大位置是在活塞位于上止 点时第一道活塞环所对应的缸套位置：
原因：①活塞在上部运动速度较低，不易形成液体动 力润滑和油膜；
②缸套上部温度高，气缸油易氧化变质、蒸发烧结；
模块二 柴油机的结构和主要零部件
重点：柴油机各主要部件的作用、工作条件、 工作原理及结构特点，各部件的常见故障及原 因，管理注意事项。
难点：燃烧室部件承受的机械负荷、热负荷及 分析，缸套、活塞、连杆、十字头、曲轴、活 塞杆填料涵及活塞冷却机构的结构，曲柄排列 与发火顺序。
主要内容
单元一 燃烧室部件
1-活塞杆；2-冷 却油管；3-活 塞裙；4-活塞 环；5-活塞头
第二章柴油机的结构和主要零部件
5．构造 1）大型低速柴油机气缸盖的构造
图 MAN-B&W S-MC-C型柴油机气缸盖 1-排气阀孔；2-冷却钻孔；3-垂直孔；4-喷油器孔；5-起动阀孔；6-安全阀 于示功阀孔；7-气缸盖螺栓孔；8-冷却水腔；9-冷却水套
（1）冷却水孔离燃烧室却很近，构成“薄壁强背”， 可降低热负荷和机械负荷。
1-活塞杆；2-冷 却油管；3-活 塞裙；4-活塞 环；5-活塞头
（1）活塞尺寸大，单位容积的散热面积小，采用强制冷 却。
（2）头部和裙部分开制造，头部承受高温高压燃气作用， 用耐热合金钢制造；裙部与缸套接触，产生摩擦，采用 耐磨铸铁制成，两者用柔性螺栓连接。
（3）顶部制成凹形：有利于扫气，有利于自由膨胀，有 利于燃油与空气的混合。
（6）缸盖螺栓在圆周上均匀分布，保证缸盖、缸套 受力均布。
2）中速柴油机气缸盖的构造
（1）进、排气道左右布置，减少高温排气对低温进气的加 热作用。
（2）进气阀孔比排气阀孔大，以提高充气量。
（3）缸盖底板上设有水平中隔板，可把底板减薄，提高冷 却效果，减少热应力。
（4）中隔板通过气道、喷油器道与底板相连，使底板得到 强有力的支承，提高底板的机械应力。
③磨料磨损：
（2）过度磨损
正常磨损：铸铁缸套的磨损量＜0.1mm/kh 套的磨损量＜0.01--0.03mm/kh
原因：
镀铬缸
（3）缸套磨损的最大位置
大多数柴油机缸套磨损的最大位置是在活塞位于上止 点时第一道活塞环所对应的缸套位置：
原因：①活塞在上部运动速度较低，不易形成液体动 力润滑和油膜；
②缸套上部温度高，气缸油易氧化变质、蒸发烧结；
③缸套上部压力高，作用在环背上的气体力大，摩擦 力大；
柴油机的结构和主要零部件分解课件
03
燃烧室的设计需要综合考虑燃料喷射、混合气形成、燃烧速度和排放等多个因 素，以达到最佳的性能表现。
柴油机的维护与保
04
养
定期检查与保养项目
燃油系统检查
冷却系检查
确保燃油系统清洁，无堵塞和泄漏，定期 更换燃油滤清器。
检查冷却液是否清洁，冷却系统无泄漏， 定期更换冷却液。
润滑系统检查
空气滤清器检查
凸轮轴
通过与气门挺杆的配合，控制气门的开启和 关闭时间。
排气门
控制排气通道的开启和关闭，保证废气排出 。
空气滤清器
过滤进入气缸的空气中的杂质和灰尘，保证 空气质量。
燃油系统
燃油箱
储存燃油。
燃油滤清器
过滤燃油中的杂质和水分，保 证燃油质量。
喷油器
将燃油喷入燃烧室，与空气混 合后燃烧。
输油泵
将燃油从燃油箱输送到喷油器 ，保证燃油供应。
检查机油是否清洁，油位是否正常，定期 更换机油和机油滤清器。
定期清洁或更换空气滤清器，确保进气系 统畅通。
主要零部件的更换周期
01
燃油滤清器
每行驶10000-20000公里更换一次 。
机油滤清器
每行驶5000-10000公里更换一次。
03
02
空气滤清器
每行驶5000-10000公里清洁或更换 一次。
柴油机的结构和主要零 部件分解课件
目录
• 柴油机概述 • 柴油机的主要零部件 • 柴油机的结构特点 • 柴油机的维护与保养
柴油机概述
01
柴油机的定义与特点
总结词
柴油机是一种以柴油为燃料的内燃机， 具有高效率、大功率和低油耗等特点。
VS
详细描述
2 柴油机的结构和主要部件.
2.2 柴油机的主要部件及检修2.2.1柴油机的结构特点2.2.1.1现代船用柴油机的结构特点1．气缸尺寸采用长行程或超长行程 S/D对二冲程柴油机的换气品质影响较大，在弯流扫气的二冲程柴油机上，S/D过大则换气品质恶化，S/D较小则换气品质较好。
2．燃烧室部件普遍采用钻孔冷却结构现代超长行程柴油机燃烧室部件的热负荷和机械负荷已达到相当高的程度，成为限制柴油机继续提高增压度的主要因素。
为了合理解决这一技术难题，普遍采用了钻孔冷却结构，这是一种最佳的“薄壁强背”结构形式。
3．采用旋转式排气阀及液压式气阀传动机构旋转式排气阀可使排气阀在启闭时有微小的圆周运动，可保证气阀密封面磨损均匀、贴合严密，提高了排气阀的可靠性。
液压式气阀传动机构改变了沿用几十年的机械式气阀传动机构，延长了气阀机构的使用寿命、减轻了排气阀的噪声，成为现代直流换气柴油机广泛采用的气阀及气阀传动机构。
4．喷油泵采用可变喷油定时（VIT）机构小缸径柴油机的VIT机构采用曲线斜槽柱塞，其喷油定时与喷油量的关系是固定的；大缸径柴油机的VIT机构采用升降套筒法调节喷油定时，而喷油量的调节则采用旋转柱塞法，其喷油定时与喷油量的关系是可变的。
5．采用薄壁轴瓦超长行程柴油机的十字头轴承和曲柄销轴承均承受着巨大的单向冲击性负荷，为了提高它们的可靠性，广泛使用了薄壁轴瓦。
6．独立的气缸润滑系统气缸注油量随负荷自动调整，注油定时电子控制，以保证气缸套可靠的润滑。
7．曲轴上增设轴向减振器超长行程柴油机的发展使曲轴轴向刚度变弱，容易产生轴向振动。
因而现代超长行程柴油机常在曲轴前端增设轴向减振器，以有效地消减曲轴的轴向振动。
8．焊接曲轴焊接曲轴是把单位曲柄通过焊接而组成一个整体的焊接型曲轴。
这是现代曲轴制造工艺中的一项重要成就。
目前这种曲轴已在长冲程大型低速机中应用。
典型题目:1.下面对现代低速柴油机结构特点的叙述中，（）不正确。
A．燃烧室部件钻孔冷却B．采用薄壁轴瓦C．曲轴上装轴向减振器D．采用铸造曲轴2. 采用（）来提高现代船用柴油机的经济性已不可取。
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2.2 柴油机的主要部件及检修2.2.1柴油机的结构特点2.2.1.1现代船用柴油机的结构特点1．气缸尺寸采用长行程或超长行程 S/D对二冲程柴油机的换气品质影响较大，在弯流扫气的二冲程柴油机上，S/D过大则换气品质恶化，S/D较小则换气品质较好。
2．燃烧室部件普遍采用钻孔冷却结构现代超长行程柴油机燃烧室部件的热负荷和机械负荷已达到相当高的程度，成为限制柴油机继续提高增压度的主要因素。
为了合理解决这一技术难题，普遍采用了钻孔冷却结构，这是一种最佳的“薄壁强背”结构形式。
3．采用旋转式排气阀及液压式气阀传动机构旋转式排气阀可使排气阀在启闭时有微小的圆周运动，可保证气阀密封面磨损均匀、贴合严密，提高了排气阀的可靠性。
液压式气阀传动机构改变了沿用几十年的机械式气阀传动机构，延长了气阀机构的使用寿命、减轻了排气阀的噪声，成为现代直流换气柴油机广泛采用的气阀及气阀传动机构。
4．喷油泵采用可变喷油定时（VIT）机构小缸径柴油机的VIT机构采用曲线斜槽柱塞，其喷油定时与喷油量的关系是固定的；大缸径柴油机的VIT机构采用升降套筒法调节喷油定时，而喷油量的调节则采用旋转柱塞法，其喷油定时与喷油量的关系是可变的。
5．采用薄壁轴瓦超长行程柴油机的十字头轴承和曲柄销轴承均承受着巨大的单向冲击性负荷，为了提高它们的可靠性，广泛使用了薄壁轴瓦。
6．独立的气缸润滑系统气缸注油量随负荷自动调整，注油定时电子控制，以保证气缸套可靠的润滑。
7．曲轴上增设轴向减振器超长行程柴油机的发展使曲轴轴向刚度变弱，容易产生轴向振动。
因而现代超长行程柴油机常在曲轴前端增设轴向减振器，以有效地消减曲轴的轴向振动。
8．焊接曲轴焊接曲轴是把单位曲柄通过焊接而组成一个整体的焊接型曲轴。
这是现代曲轴制造工艺中的一项重要成就。
目前这种曲轴已在长冲程大型低速机中应用。
典型题目:1.下面对现代低速柴油机结构特点的叙述中，（）不正确。
A．燃烧室部件钻孔冷却B．采用薄壁轴瓦C．曲轴上装轴向减振器D．采用铸造曲轴2. 采用（）来提高现代船用柴油机的经济性已不可取。
A．增大压缩比B．增大行程缸径比C．增大增压器的效率D．增大喷油提前角3. 现代船用低速柴油机的结构特点有（）。
Ⅰ.钻孔冷却Ⅱ.电子控制柴油机无凸轮轴Ⅲ.电子控制柴油机无喷油泵Ⅳ.采用薄壁瓦轴承Ⅴ.采用独立气缸润滑系统Ⅵ.采用旋转排气阀A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ＋ⅥB．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋ⅣD．Ⅰ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ4. 现代船用柴油机的结构特点有（）。
Ⅰ.活塞环数量减少Ⅱ.燃烧室部件采用“薄壁强背”结构Ⅲ.低速机采用焊接式整体曲轴Ⅳ.中速机采用锻造整体曲轴Ⅴ.中速机普遍采用倒挂式主轴承Ⅵ.低速机气缸盖采用锻造结构A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ＋ⅥB．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋ⅤC．Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ＋ⅥD．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ＋ⅥDdad11规则2.2.1.3十字头式柴油机的结构十字头式柴油机的特点是活塞的高度一般较小，活塞杆与气缸中心线重合，活塞与活塞杆相连，活塞杆下端通过十字头上的十字头销与连杆的小端相连接。
十字头的滑块在导板之间滑动。
活塞上下运动时的导向作用主要由十字头承担，侧推力产生在滑块与导板之间。
由于活塞不起导向作用而且与气缸套壁之间没有侧推力，它们之间间隙较大，磨损较小，不易擦伤或卡死。
又由于活塞杆只作垂直方向的直线运动，可以在气缸下部设一隔板，把气缸和曲轴箱空间隔开，防止气缸由于燃烧重油产生的脏油、烟灰和燃气流入曲轴箱，污染曲轴箱底的润滑油。
还可利用这一隔板在活塞下方空间形成活塞底泵，作为辅助的扫气泵。
它的缺点是柴油机高度和重量增大，结构复杂。
目前大型低速二冲程柴油机都采用十字头式柴油机形式。
典型题目:1. 关于十字头式柴油机下列说法正确的是（）。
A．理论上活塞与缸套不接触，所以缸套的磨损不是摩擦造成的，而是腐蚀造成的B．十字头的导板固定在机座上C．活塞杆与十字头的连接有在十字头上部用螺钉固定和在十字头下部用螺母固定两种方式D．气缸套不受侧推力，所以机体无横向振动c2. 关于十字头式柴油机下列说法不正确的是（）。
A．曲轴箱空间与气缸空间普遍采用横隔板分开B．横隔板处有活塞杆填料函C．双侧导板性能优于单侧导板，现代低速机普遍采用双侧导板十字头D．导板采用飞溅润滑，气缸采用注油润滑d3. 在气缸直径与最高气体爆炸压力一定的条件下，采用十字头式柴油机的最大优点是（）。
A．减少气体力的合力B．使十字头销的直径不受气缸直径的限制C．增大气体力的合力D．使十字头销的直径受到气缸直径的限制b11规则2.2.2燃烧室部件11规则2.2.2.1燃烧室部件的组成11规则2.2.2.2燃烧室部件承受的负荷（机械负荷和热负荷的概念）1．热负荷柴油机的热负荷是指燃烧室等接触高温的部件因承受高温而降低或丧失其工作能力，或零部件各部分之间的温度分布不均匀，存在着温度差，引起热应力和热变形。
热负荷是指受热部件所受热应力、热流量等的强烈程度。
柴油机热应力随热流密度q、壁面厚度δ、材料的线性膨胀系数α、材料的弹性系数E的增大而增大。
当q一定时，柴油机受热部件壁面越厚，其部件的热应力越大；而对于一定的壁厚δ，柴油机受热部件热应力与受热部件的热流密度q成正比。
温度分布是最准确的热负荷表达方式。
在船舶上，轮机管理人员根据柴油机的排气温度来判断柴油机热负荷的高低，这是最实用和直接的方法。
因为在正常情况下，当柴油机循环喷油量增加（热负荷相应也提高）时，燃烧室部件的温度和排气温度都增加。
燃烧室部件在交变的热应力作用下产生的疲劳叫热疲劳。
这种疲劳均产生于燃烧室高温表面压、拉应力的交替变化。
如果局部在高温下产生“蠕变”，继而产生塑性变形，当停车或负荷降低壁面温度降低时，因塑性变形处无法恢复原状而产生残余拉应力。
由此，形成了压、拉应力的交替。
由于该交变应力的变化周期与转速无关而只取决于启动-停车或负荷变化周期，因而此种交变应力亦称低频应力。
由热疲劳引起的裂纹，通常从高温触火面开始，逐渐发展形成疲劳破坏。
如：柴油机气缸盖底座孔之间、气缸盖与气缸套接合的圆角处、气口边缘、喷油孔边缘等触火面处的裂纹。
2．机械负荷柴油机的机械负荷是指柴油机零部件在各种情况下承受的机械应力（拉、压、弯、扭及复合应力）。
柴油机的机械负荷主要来自气体压力、惯性力、装配预紧力，以及由振动、变形引起的附加应力等。
柴油机的机械负荷有两大特点：其一为周期交变；其二为具有冲击性。
（1）气体力柴油机工作中气缸内的气体压力是周期变化的，其最大值为最高爆发压力，变化频率与单位时间内的循环次数有关，即与转速有关，因而由气体力产生的机械应力亦称高频应力。
由高频应力产生的疲劳又称高频疲劳损坏或脉动应力疲劳。
零件的机械应力与爆发压力pz值成正比，因此在船舶上，轮机管理人员以最实用和直接的方法即以柴油机的最大爆发压力pz值来判断柴油机的机械负荷的大小。
对柴油机的pz值必须加以限制，使其控制在允许的范围内。
由气体力在燃烧室各部件内产生的机械应力具有下述不同性质。
①活塞顶：触火面为压应力；冷却面为拉应力。
②气缸盖：触火面为压应力；冷却面为拉应力。
④气缸套：在内、外表面产生切向应力与径向应力。
其中，触火面切向应力最大，冷却面切向应力最小，但均为拉应力。
触火面径向应力最大为压应力，冷却面径向应力为零。
研究指出，机械应力与部件壁厚成反比，即壁厚δ越大，机械应力越小。
热应力的对比：内压外拉。
（2）运动机件的惯性力活塞组件在缸内的运动是一种变速往复运动，因而必然产生往复惯性力Pj。
研究指出，活塞组件的往复惯性力也是一种周期交变的机械力，其大小与活塞组件的质量和曲轴转速的平方成正比。
显然，由往复惯性力Pj产生的机械应力也称为高频应力。
对于中、高速四冲程柴油机，活塞组件的往复惯性力是一种不可忽视的机械负荷，有关部件的损坏多与此负荷有关。
（3）安装应力作用在气缸盖和气缸套上的安装应力均与预紧力成正比，与零件壁厚成反比。
因而在安装工作中，安装预紧力不要过大，否则将产生过大的安装应力。
作用在燃烧室壁面上的机械应力是一种高频应力。
其数值大小均与部件壁厚δ成反比，即壁厚δ越大，机械应力越小。
因而从降低机械应力的观点看，应力求增大壁厚，但由此将使壁面的热应力增大，所以对燃烧室部件不能采取厚壁结构，合理解决这一技术难题的措施是采用“薄壁强背”结构。
所谓薄壁就是燃烧室部件的受热面要薄，以减少壁面热应力，而强背就是在薄壁的背面设置强有力的支撑，以降低其机械应力。
现代新型柴油机采用的钻孔冷却结构是“薄壁强背”结构的一种最好形式。
典型题目：1.关于燃烧室部件的机械负荷，论述不当的是（）。
A．气缸套和气缸盖的机械负荷主要来自气体力和摩擦力B．活塞的机械负荷主要来自气体力和惯性力C．高频气体力的变化周期为一个工作循环的时间D．惯性力变化的周期为曲轴一转的时间a2.会使燃烧室部件超热负荷的是（）。
A．柴油机加负荷过快 B．启动操作瞬时给油过大 C．柴油机超速 D．安全阀不能按要求开启a3.船舶轮机人员判断热负荷高低所使用的方法是（）。
A．热应力 B．温度场 C．排气温度 D．热流密度c4.从柴油机热负荷的定义出发，准确表示受热部件热负荷的方法是（）。
A．热流密度 B．热应力 C．排气温度D．温度场d5.柴油机受热部件壁面（），其部件的热应力（）。
A．越薄/越大 B．越厚/越大 C．厚或薄/不变 D．增厚/先降后增b6.作用在活塞顶面上的高频应力的性质是（）。
A．上表面为压应力，下表面为拉应力B．上、下表面均为压应力C．上、下表面均为拉应力 D．上表面为拉应力，下表面为压应力a7.引起燃烧室部件热疲劳破坏的主要原因是（）。
A．温差大 B．转速高 C．启、停频繁 D．高负荷运转c8.现代大型柴油机的燃烧室部件多采用钻孔冷却，其原因在于（）。
A．加强冷却 B．提高机械强度 C．便于加工 D．形成薄壁强背结构d9.燃烧室壁面产生的热应力，其规律是（）。
A．触火面为压应力，水冷面为拉应力B．两表面均为压应力C．触火面为拉应力，水冷面为压应力D．两表面均为压应力a10.在下列缸套表面承受的机械应力分析中，正确的是（）。
A．内表面承受的切向应力最大，径向应力最小B．内表面承受的切向应力最小，径向应力最大C．内表面承受的切向应力最大，径向应力最大D．内表面承受的切向应力最小，径向应力最小c11.热疲劳现象多出现在燃烧室触火面，这主要是由于在触火面发生了（）。
A．高温腐蚀 B．高温烧损 C．高温蠕变D．高温下材料强度下降c12.燃烧室部件水冷面出现一条主裂纹的可能原因大多是（）。
A．高频应力 B．低频应力 C．应力腐蚀D．腐蚀疲劳a13.在燃烧室部件的水冷面产生两条以上裂纹且无分支其可能原因是（）。
A．高频应力 B．机械应力 C．应力腐蚀D．腐蚀疲劳d14.活塞顶面出现龟裂的主要原因是（）。