第八章 柴油机主要零件的检修

第八章柴油机主要零件的检修第一节气缸盖的检修气缸盖是燃烧室的组成部件，其结构复杂、孔道较多、壁厚不均，受到机械应力、热应力和腐蚀的共同作用，受力复杂，工作条件差,常见的故障是：底面（触火面）、冷却面的裂纹，冷却面的腐蚀、气阀阀座和导套的磨损等一.气缸盖裂纹1.发生部位1）底面（触火面）裂纹：发生在各种开孔的过渡圆处，并沿径向发展2）冷却面裂纹老式机：冷却侧环形筋的根部（应力集中处）并沿圆周方向向底面扩展新式（钻孔冷却）机：在钻孔处发生裂纹，并向底面扩展（由腐蚀和燃烧不良引起）2.气缸裂纹的检验方法1）冷却水压力波动，有气泡冒出2）启动前冲车，示功阀有水喷出3）机油油位增多或油质乳化4）吊缸时，发现燃烧室某些部位生锈以上几点可说明燃烧室部件有穿透性裂纹存在3.气缸盖产生裂纹的原因1）根本原因是热应力和机械应力周期作用引起的疲劳破坏2）轮机人员操作不当或维护保养不良引起4.修理1）穿透性及关键部位的严重裂纹应换新缸套2）微小裂纹采用锉刀、油石和风砂轮打磨消除3）底面裂纹采用金属扣合法修理4）各种孔壁上的裂纹采用镶套法修理5）外表面采用覆板法修理二.气阀阀面的检修1.阀座面磨损的检修：气阀座面磨损后阀线变宽、中断、模糊，气阀关闭不严，产生漏气原因：高温下气阀座面不断受到冲击，气阀座面金属产生塑变和拉毛；高压下阀与阀座的配合面有微小相对运动，产生磨损，1）大型低速柴油机气阀磨损后采用随机专用的磨床研磨修复铸钢阀座磨损严重时，采用堆焊修复；中、小型机阀座磨损较轻时，采用研磨修复2）气阀研磨后密封性检查方法（1）铅笔画线法：在阀面每3—5毫米画一线，将阀贴在阀座上，转动90º，取出阀，如铅笔线全部擦掉，表明密封性好（2）敲击阀及阀座，若阀座面有一连续光环，表明密封性好（3）煤油试验法：煤油浸5分钟后，无浸入配合面，表明密封性好2.气阀座面烧伤和腐蚀的检修烧伤和腐蚀大多发生在排气阀座面上，阀座面产生麻点、凹坑，甚至局部烧穿，大多发生在排气阀座面上。

原因：主要是由于座面的变形、磨损、积炭和座面裂纹等引起气阀关闭不严，高温燃气漏泄；阀座过热和金属烧损；燃用重油发生高温钒腐蚀。

修理：阀盘锥面上的腐蚀和烧伤的麻点、凹坑可机械加工消除，然后用专用磨床修磨，或采用堆焊、喷焊工艺修复。

阀座面的腐蚀、烧伤可机加工或手工铰削，也可进行堆焊、喷焊。

损伤严重时应更换座圈第二节气缸套的检修气缸套的损坏形式：1）内圆表面的磨损、腐蚀、裂纹和拉缸2）外圆表面的穴蚀、裂纹一.气缸套磨损检修1.缸径的磨损指标1）缸套的磨损量超过0.4%—0.8%D（缸径）时，燃烧室失去密封性2）铸铁缸套正常磨损率小于0.1毫米/千小时镀铬缸套正常磨损率在0.01—0.03毫米/千小时2.气缸套内圆表面磨损测量1）测量部位（1）分别在首尾和左右方向各测四个位置a上止点时，第一道活塞环对应的缸径b行程中点时，第一道活塞环对应的缸径c行程中点时，末道刮油环对应的缸径d下止点时，末道刮油环对应的缸径（2）大型机缸径测量一般采用随机的定位样板来定位2）测量后，通过计算，得出最大圆度/圆柱度误差、磨损率、最大内径增量；并与说明书或标准比较，以确定磨损程度和选择修理方案3.气缸套磨损得修复1）船员自修（1）轻微的纵向拉痕，用砂纸或油石打磨光滑再使用（2）较轻檫伤，用油石、锉刀、风砂轮手工消除后再使用2）船厂修复（1）镗缸修复：镗缸后内径增量仍未超标（2）修理尺寸法：在保证缸壁强度下（内径已超标），镗缸后，再依新缸径尺寸配活塞组件，以保证配合间隙不变（3）恢复尺寸法：缸径已超标时，先镗缸再用电镀或喷涂工艺修理，恢复原有缸径及配合间隙二.缸套裂纹的检修1.气缸套裂纹大多为热疲劳和机械疲劳所致，管理人员维护保养不良、管理操作不当是发生裂纹的直接原因一般发生在应力集中的部位2.分类1）冷却侧裂纹：在冷却水一侧产生裂纹，向缸套内侧扩展2）内圆表面裂纹（内侧）：由于高温、热疲劳、拉缸等原因，在内侧产生裂纹，并向冷却侧扩展3.修理1）内表面少量的纵向裂纹，可用强密扣合修理2）内表面少量的横向裂纹，需换新缸套3）裂纹较严重或已裂穿时，换新缸套三.拉缸1.拉缸：活塞与气缸的配合面产生过度磨损、拉毛、划痕、檫伤、裂纹或咬死等现象；是不同程度的粘着磨损；严重时导致咬缸和自动停车等故障2.拉缸的种类1）磨合拉缸2）运行拉缸3.产生的原因根本原因是：工作表面油膜变薄或被破坏，从而发生粘着磨损1）工作表面粗糙度不合适引起磨合拉缸2）安装不良或长期运行导致活塞、缸套的对中性差引起油膜被破坏，发生拉缸4.防止拉缸的措施1）保证良好的对中性2）缸套采用波纹加工，以改善润滑3）缸套、活塞环表面强化处理（镀铬、喷钼等）第三节活塞的检修活塞的主要损坏形式：外圆表面及环槽的磨损、裂纹和破裂，顶部烧蚀等一.活塞的损坏与检修1.活塞外圆表面1）磨损：一般筒形活塞因受侧推力作用，外圆表面易磨损测量：采用外径千分尺测取活塞上、中、裙部的外径2）修复：2.环槽1）环槽的磨损以第一、二道环为最为快；环槽的正常磨损率为0.01毫米/千小时2）测量：使用样板（厚度相当于新环的高度）和塞尺测量修复方法：（1）光车，选配活塞环；要求槽脊减薄量不超过原厚度的20%-25%且同一活塞不能有两个环采用此法（2）光车，镀铬及或喷焊恢复尺寸（3）镶垫环，恢复尺寸3.活塞裂纹1）触火面的裂纹主要由热应力引起，同时还有机械应力的作用2）冷却侧裂纹主要由于过大的机械应力引起3）钢质、铝质活塞顶部裂纹较轻时，焊补；钢质活塞裂纹严重时局部更换环槽根部、穿透性、冷却侧等裂纹，换新活塞。

4.活塞烧蚀1）烧蚀使厚度减薄，强度降低，甚至影响压缩比。

2）使用活塞顶部样板和塞尺测量烧蚀程度。

3）采用措施（1）改变活塞安装位置（2）焊补（3）换新二。

验收轮机人员应对活塞的材料成分，性能、尺寸、形状和位置精度、表面粗糙度进行验收。

第四节活塞环的检修活塞环的作用：密封、传热，布油、刮油活塞环的损坏形式：过度磨损、折断、粘着及弹力丧失一.扫气口检查（二冲程机）通过扫气口检查活塞环等零件的工作状态（P138）二.损坏与检修1.活塞环随活塞在气缸内作往复运动，使活塞环外圆工作表面磨损，径向厚度减小，搭口间隙增大；活塞环在环槽内运动使环的上、下端面磨损、轴向高度减小，环与环槽的间隙即平面间隙增大；正常的磨损率为0.1—0.5毫米/千小时寿命一般为：8000—10000小时测量：1）搭口间隙---环处于工作状态时的开口大小；为环的热胀间隙，一般大于等于安装间隙小于极限间隙（1毫米）2）平面间隙---环与环槽端面的间隙；其值应在装配间隙与极限间隙范围内（一般为零点几毫米）通常，第一道环的平面间隙较大，其它环依次减小。

(1)大尺寸活塞环的测量：将环装入活塞内再测量（2）小尺寸活塞环的测量：如下图3）环径向厚度测量：是衡量环磨损的参数2.折断多为第一、二道环易折断，折断部位在搭口附近原因：1）搭口间隙过小2）环槽积碳3）气缸有磨台4）环槽过度磨损5）环挂住扫气口3.粘着—环卡死在槽内部位：第一、二道环易粘着原因：大多因过热、滑油过多或燃烧不良措施：从扫气口用木棒检查判断；发生粘着后应换新活塞环避免过热，滑油量合适，保证燃烧质量4.弹力丧失检查方法：1）测量法—环的自由开口小于新环的自由开口时表明弹力丧失2）吊缸时人为使开口闭合或扩张一倍，若开口增量超过10%，表明弹力过小3）对比法：用新环压旧环，若新环开口未闭合，旧环已闭合，表明弹力不足4）吊缸时，将环装入气缸，若能轻易装入和移动，表明弹力过小检修：用小锤轻敲击环的内圆表面三.轮机员配换活塞环工艺1.可用修锉搭口两端和环的上端面来调节搭口和平面间隙（不允许锉环的下端面）2.要求环的径向厚度环槽小0.5—1.0毫米3.应将新环装在第一、二道环槽内4.安装时环的搭口应错开5.新环应进行20—24小时的磨合，磨合时应把气缸油注油量调到最大四.验收环1.活塞环尺寸、形状和位置精度及表面粗糙度应符合图纸要求2.活塞环材料、金相和硬度符合要求，环的硬度比缸套硬度高HB10—203.活塞环外观、弹力检查4.密封性检查：（漏光法）同一处漏光不超过30º；几处漏光的总和不超过90º；搭口30º范围内不允许漏光第五节活塞销的检修活塞销的作用：筒形活塞与连杆的连接，传递气体力和往复惯性力；主要的损坏形式是：磨损和裂纹1.活塞销的检测1）活塞销的磨损测量：使用外径千分尺测量，并计算圆度和圆柱度误差2）活塞销裂纹的检测：使用外观检查或磁粉探伤；工作表面不允许有裂纹和横向发纹，允许有少量的纵向发纹（小于5条）2.活塞销的修理：使用镀铬、镀铁等方法修理；当表面有裂纹和渗碳层剥落时应换新。

第六节活塞杆填料函的检修作用：密封扫气空气、刮除活塞杆油污、分隔气缸与曲柄箱一.结构（从上到下）1.上部填料函:密封扫气空气，防止扫气室污油进入曲柄箱1）刮油环：刮去杆表面的污油2）密封环：密封扫气空气2.下部填料函:防止曲柄箱机油带入扫气箱1）第一道刮油环—刮掉扫气室带入的污油，经SR孔排出2）第二、三四道刮油环—刮掉由曲柄箱带入的机油，由OR孔流回曲柄箱3.各道刮油环和密封环由三段扇形块组成二.检修环的间隙接近或超过最大值，环内表面产生划痕、檫伤等损坏时应换新环；每次吊检活塞时必须检修填料函第七节曲轴的检修曲轴的作用：将活塞的往复运动变成曲轴的回转运动，汇集并输出各缸的功率特点：形状复杂，刚性差，重量占整机7%—15%，造价占10%—20%；影响柴油机的正常运行及船舶的安全航行和经济性损坏形式：磨损、腐蚀、裂纹、断裂、红套滑移一.检修1.磨损的检修圆度误差：同一圆周因气体力的变化而引起的磨损不均；会破坏油膜，降低轴承的承载力圆拄度误差：轴向因弯曲应力和活塞组件不对中而引起的磨损不均；会引起轴向负荷分配不均，活塞运动失中1）测量—使用外径千分尺或游标卡尺（1）曲柄销直径：将待测曲柄销转到上止点或下止点后再测量（2）主轴直径：应拆除主轴承并盘出轴瓦后再进行测量，2）曲轴磨损的修复（1）修理尺寸法：轴径减少量大于0.01D（D为轴径）时应进行强度校核（2）恢复尺寸法：采用镀铬、镀铁工艺2.轴颈檫伤与腐蚀的检修1）轻微檫伤：用麻绳或细砂纸磨去伤痕2）较浅伤痕：用油石打磨消除伤痕，再用砂纸打光亮3）较深伤痕：用油光锉轻锉，再用砂纸打光3.曲轴裂纹与断裂的检修1）锻钢和铸钢曲轴毛坯均要进行无损检验2）修理（1）较小的裂纹采用修磨除去裂纹（2）较深的裂纹采用换新或局部换新（组合式）（3）断裂时可采用焊接进行应急处理4.红套滑移的修理1）红套：（热套）利用热胀冷缩原理的工艺，实现过盈配合2）红套滑移：组合或半组合式曲轴因过大的冲击扭转作用，使主轴颈与曲柄臂的套合处发生错位（动）；它将影响滑移之后各缸的定时3）滑移的检查：（1）征兆：定时不正，后燃严重，冒黑烟；振动剧烈；停车后不能再启动（2）检查：红套时所划曲柄臂中心孔线或拐档表安装孔相对主轴颈纵向垂直平面位置的变化为依据4）修理（1）滑移角度不大，可降低负荷进港后修理（2）在港内原地修理（3）进船厂重新红套二. 臂距差1. 臂距差的概念1）假设：（1）主轴颈与曲柄臂的夹角为90º且不变（2）主轴颈、曲柄销颈、曲柄臂不变形（3）曲柄销与两曲柄臂的夹角α、β大小相等、变化一样2）臂距值：曲柄的两个曲柄臂间的距离（L）置时的臂距值之差，也称拐档差△⊥=L上-L下△＿=L左-L右3）臂距差、曲柄变形、轴承高低间的关系（+、-表示方向）2. 臂距差的测量测量点一般设在距曲柄销中心线（S+D）/2处；距曲柄销中心线越远测出的臂距值越大，臂距差越大（绝对值）2）测量的条件与要求条件：（1）冷态（2）夜间或清晨或阴雨天气时（避免太阳爆晒）（3）装载条件相同下（新造船、修船时取空载时测量）要求：（1）一次装完成全部测量（2）正车回转进行测量3）测量与记录测量：（1）未装活塞组件时，转一周测量四个点（2）已装活塞组件时，转一周测量五个点，曲柄销位于165º、195º两点的平均值代替L下即L下=（L′下+L″下）/2记录：（1）以曲柄销位置为准记录（2）以表的位置为准记录（3）测量精度的衡量：（L上+L下）-（L左+L右）<±0.03毫米时，表明测量基本准确；如果几次测量结果均超过±0.03毫米时，表明曲轴存在严重的变形4）臂距差的参考标准（1）说明书（2）中国船级社规定（3）中国修船标准5）臂距差测量时机要求（活塞行程小于200毫米的小型机不必测量）(1)新造柴油机（2）进厂修理时（3）营运期间（4）特殊情况3.影响臂距差的因素1）主轴承下瓦的不均匀磨损 2）机座变形和下沉 3）装载的影响（1）中机仓：满载后，曲轴向拱腰形变化，呈负；（空载时应使臂距为正值）（2）尾机舱：曲轴首端曲柄的臂距差受影响（同中机舱型）（3）装载后，发现臂距差超标时，应重新配载，进行调整4）活塞运动件和爆发压力的影响：向塌腰型变化，呈正值5）飞轮的影响：使尾部曲轴呈拱腰型变化，呈负值6）轴系的影响（1）轴系高于曲轴，下开口；使曲轴往塌腰型变化，呈正值（2）轴系低于曲轴，上开口；使曲轴往拱腰型变化，呈负值三.主轴承高度的判断1.分析法：根据所测臂距差进行分析判断主轴承的高低2.桥规法（作图法，见P160 图8-32）图中OO线代表机座上平面3. 臂距差法1）经验判断法2）简单作图法（P162 图8-33）图中原点O的臂距差为03）MAN-B&W型作图法（复杂作图法见P162图8-34）X-X线为位置最低的两轴承的连线第八节轴承的检修滑动轴承的形式1.过度磨损—主要由维护保养不良引起2.裂纹和剥落1）主要发生在白合金厚壁轴承上2）龟裂—由于交变负荷引起，白合金轴承容易发生，十字头轴承容易发生3.腐蚀：由于滑油含有水分或油变质，使轴承产生电化学腐蚀的麻点4.烧熔：润滑被破坏而导致轴承合金熔化二.轴承的检测1.滑动轴承的安装要求1）瓦与座孔的配合面应贴合良好（1）厚壁下瓦：中、大型机瓦与座的接触面大于等于75%小型机瓦与座的接触面大于等于80%接触不良时，采用敲击或磨锉瓦背，绝不允许修锉轴承座面（2）薄壁瓦：通过瓦与座的过盈配合来实现紧贴2）轴颈与下瓦在一定的角度内均匀接触3）间隙：应在安装间隙和极限间隙之间，△安≤△<△极2.间隙的测量1）塞尺法：粗检，简便但精度不高2）压铅法：铅条直径为（1.5—2.0）倍安装间隙，长度为120º—150º轴颈弧长数量2—3条3）比较法：测出轴的外径与轴承孔的内径，计算出两者的差值，即为轴承间隙 3.轴瓦磨损量的检测方法1）用桥规测出主轴颈下沉量2）测取瓦的厚度4.轴瓦合金层脱壳检查：对于厚壁轴瓦，采用听响法或渗透探伤进行检测三.轴瓦的修理厚壁瓦：局部修刮、焊补、重浇合金薄壁瓦：喷涂工艺修复1.局部修刮2.焊补3.重新浇注四.主轴承下瓦的更换1.瓦的盘出：应从瓦口较厚的一端或有定位唇的一端盘出：可利用油孔插销钉盘出，也可用千斤顶顶起轴颈后盘出下瓦2.瓦的安装：（色油检查）1）瓦的两侧面有油，瓦背无油：表明瓦口向外张开变形；修锉瓦背两侧或敲击瓦口内侧使之向外张开2）瓦的两侧面无油，瓦背有油：表明瓦口有向内收拢的变形，用木槌敲击瓦口内侧使之向外张开第八节精密偶件的检修柴油机燃油系统三对精密偶件：高压油泵柱塞、出油阀偶件、喷油器针阀偶件一．精密偶件的主要损坏形式1.高压油泵柱塞-套筒偶件1）圆柱配合面的过度磨损：导致各缸喷油量不均2）柱塞工作面的穴蚀：柱塞螺旋槽易发生穴蚀3）圆柱配合面的拉痕及偶件咬死（咬死后一般停在上部）：因燃油有杂质、配合间隙过小、零件材料处理不当2.出油阀-阀座偶件1）工作表面的过度磨损：止回作用下降2）阀与阀座卡紧、咬死、关闭不严3.针阀-针阀体偶件1）圆柱及圆锥配合面的过度磨损针阀偶件圆柱配合面过度磨损后，使配合面的间隙增大、喷油压力降低和雾化不良；环形密封带越窄，压强越大，锥面的密封作用和燃油喷射终了时切断燃油的性能就越好2）针阀端面的腐蚀3）针孔的磨损与堵塞：影响雾化二.精密偶件的检验最常见的损坏形式是磨损1.清洗：喷孔用通针，配合面不可使用棉纱或破布檫2.一般检查：借助放大镜观察表面3.偶件的磨损检验1）密封性检验（1）滑动试验法：将偶件倾斜45o,抽出被包容的偶件长度1/3，放手后，让偶件借助于本身的重量下滑；（2）油液降压试验法：油压从30MPa降至5MPa的时间应不少于20s，表明柱塞圆柱面密封良好2）雾化试验（1）喷出的燃油应成雾状，无肉眼可见的飞溅油粒、连续油柱和局部浓稀不均匀的现象；（2）喷油开始和终了时声音清脆，喷油迅速、利落；（3）喷油开始前和终了后不得有渗漏，允许喷孔周围有湿润现象三.精密偶件的修理1.柱塞偶件的修复1）尺寸选配法2）修理尺寸法3）镀铬修复2.针阀偶件的修复：锥面配合处采用互磨；端面采用平板研磨第九节气阀的检修气阀的损坏形式：1）气阀阀盘锥面与阀杆的磨损2）阀面的烧伤与高温腐蚀3）阀盘与阀杆的裂纹及阀杆的弯曲变形第九节重要螺栓的检修船机重要螺栓有：气缸盖螺栓、活塞连接螺栓、连杆螺栓、主轴承螺栓、贯穿螺栓、地脚螺栓一.连杆螺栓上紧螺栓时应按说明书的方法和规定的预紧力进行；不得随意调换螺栓与装配孔的配合关系二. 贯穿螺栓1.是柴油机中最长、最重的螺栓2.每运转一年后应对全部贯穿螺栓的上紧程度进行一次检查3.安装时应成对上紧；并从中央开始，依次交替向两端进行上紧4. 贯穿螺栓断裂最主要的原因是：预紧力是否达到说明书的要求及各螺栓预紧力是否均匀三地脚螺栓要求15%的地脚螺栓采用紧配（定位）螺栓。