项目四气缸套的拆装与维.ppt

轮机工程学院,2023年8月30日星期三,项目四 气缸套的拆装与维修,缸套吊装,缸径的测量,轮机工程系,2023年8月30日星期三,二冲程柴油机气缸套,二冲程柴油机气缸套,轮机工程系,2023年8月30日星期三,气缸（Cylinder）,轮机工程系,2023年8月30日星期三,中小型柴油机的机体,机架与缸体制成一体,轮机工程学院,2023年8月30日星期三,简介本项目主要介绍筒形活塞式柴油机缸套（如图4-1）和十字头式柴油机缸套（如图4-2），在熟悉缸套组成和结构特点的基础上，根据说明书的规定的步骤和程序，组织学生进行缸套的拆装、检测与维修，以恢复其技术状态。在拆检过程中学生要能正确的进行拆装、能对气缸进行正确检查和测量，能对气缸按故障类型进行相应的维修或更换，并记录。本项目具体任务有：缸套的拆装；缸套的测量与维修。,项目描述,轮机工程学院,2023年8月30日星期三,任务描述 通过对缸套的拆装，了解缸套的功用、工作条件、要求和材料，熟悉缸套的组成和结构特点，掌握缸套的拆装步骤及注意事项。本任务以筒形活塞式柴油机缸套为实例，要求学生能独立的完成缸套的拆装，并能达到职业能力的要求。,任务一 气缸套的拆装,轮机工程学院,2023年8月30日星期三,学习目标 1能掌握气缸的作用、工作条件、要求与材料；2能描述气缸的组成和结构特点；3能对缸套进行正确拆装；4能掌握缸套拆装过程的注意事项。,任务一 气缸套的拆装,轮机工程系,2023年8月30日星期三,一、气缸的功用及工作条件 二、气缸套的要求及材料 三、气缸的构造,任务一 气缸套的拆装,相关知识,一、缸套的作用及工作条件,1.作用：构成燃烧室的机件之一；筒形机，引导活塞组往复运动并承受侧压力；二冲程机，气缸中下部设气口，布置气道；十字头机气缸下部作扫气泵空间；气缸外设置扫气箱、排气管、凸轮箱、增压器等。2.工作条件：安装力和高温、高压燃气作用 较大机械应力和热应力变形；缸套内受燃气的高温和低温腐蚀，外受到冷却水的腐蚀；活塞组在气缸套内的高速往复运动，引起摩擦和磨损；筒形活塞，受活塞组侧推力的撞击，产生变形和高频振动，引起穴蚀。当用贯穿螺栓把气缸体、机架和机座紧固到一起时，气缸体承受压力。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,二、气缸套的要求与材料,1.要求：足够的强度和刚度，良好的耐磨性和抗腐蚀能力，并对它进行良好的润滑和冷却；在气缸套和气缸盖的结合面、气缸体和气缸套的结合面要有可靠的气封和水封。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,二、气缸套的要求与材料,轮机工程系,2023年8月30日星期三,1）湿式气缸套,优：外表面与水接触，冷却效果好；制造方便；缺：壁厚较大，需可靠的冷却水密封。应用最广。,2）干式缸套,缸套外部镶套形成。降低气缸体高度，简化结构减轻重量，对超长行程尤其有利。用于新型低速机。,外表面不与水接触，气缸体内布置水腔。优：缸套薄，省合金材料；缺：缸体内孔和缸套外表面需精密加工，保证紧密贴合，良好散热。用于批量生产小型机。,3）带冷却水套式气缸套,c）带冷却水套式气缸套,2.气缸的结构,轮机工程系,2023年8月30日星期三,二、气缸套的要求与材料,3.材料及处理：灰铸铁、耐磨合金（含硼、钡、钛、磷、妮等）铸铁和球墨铸铁。缸套内表面进行松孔镀铬、氮化、磷化、表面淬火、喷镀耐磨合金等工艺处理。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,二冲程S-MC型柴油机气缸,左为S-MC型，右为S-MC-C型。S-MC-C改进型结构特点：（右与左的区别）1）S-MC-C改进型，气缸体内无冷却水腔，避免了缸套下部的低温腐蚀。2）缸套与缸盖密封面降低，密封面工作条件较好。3）进一步降低了缸体的高度,三、气缸的构造,轮机工程系,2023年8月30日星期三,RTA钻孔冷却缸套,结构特点：上部壁厚，刚度和强度高，气体压力作用的机械应力和变形均较小；受热内表面，沿圆周均匀斜钻许多冷却水孔，冷却效果很好，既降低内表面温度，又减小上部温差，减小热应力。上部与缸体间水密，靠缸套凸缘与气缸体支承凸缘肩的精确加工或加紫铜垫圈保证。下部采用23道“O”型密封圈进行密封，密封圈由耐油耐热橡胶（如丁睛橡胶）制成。,三、气缸的构造,轮机工程系,2023年8月30日星期三,MC型柴油机气缸套,结构特点：凸肩上半部钻孔冷却，下半部外侧装有钢套6，形成冷却水腔5，见b）图。缸套支承环带上均布着安装注油接头的钻孔，见a)图。缸套凸肩高，降低了气缸体的高度。缸套下部不用水冷却，使气缸套中、下部有较高的温度，消除该区域腐蚀磨损。新型低速柴油机均已采用凸肩很高、气缸套的下部不用水冷却的气缸套。如“干式”气缸体。S-MC-C.,三、气缸的构造,轮机工程系,2023年8月30日星期三,三、气缸的构造,筒型柴油机气缸套,轮机工程学院,2023年8月30日星期三,任务实施,任务一 活塞的拆装、测量与维修,模块一 气缸套的拆装,轮机工程学院,2023年8月30日星期三,任务描述通过对缸套内圆表面磨损的测量、记录和计算，能得出最大圆度、圆柱度或最大内径增量并于说明书比较，以确定磨损程度和维修方案。,任务二 气缸套的测量与维修,学习目标 1能描述气缸故障形式及特点；2能对缸套直径进行正确的测量，计算和分析；3能根据故障的类型进行修理。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,一、气缸套的磨损,任务二 气缸套的测量与维修,相关知识,常见的失效形式：内圆表面的磨损、裂纹和拉缸；外圆表面的穴蚀和裂纹。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,一、气缸套的磨损,油膜失去干摩擦高温冷焊粘着粘着点剪切材料转移反复作用后脱落 磨粒。,1.熔着磨损,2.磨料磨损,3.腐蚀磨损,三种异常磨损形式：,有磨料进入了摩擦表面。,燃油中含S，遇缸套低温发生低温腐蚀。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,磨料进入气缸摩擦表面的原因分析及预防措施,1）磨料进入气缸摩擦表面的途径：外来磨料：随进气过程吸入的空气中的灰尘；滑油中的杂质。内部磨料：摩擦、磨损产生的磨损产物；燃烧不完全的积碳。2）预防措施：注意“三滤”（空气、燃油、滑油）的清洗；利用分油机对燃油、滑油杂质进行分离；确保燃烧完全。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,腐蚀磨损的原因分析及预防措施,1）腐蚀磨损的原因：燃油中含硫；露点温度；低温腐蚀、酸腐蚀、“冷”腐蚀；2）预防措施：降低含硫量；适当提高冷却水温度；适量碱度和数量的气缸润滑油。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,二、气缸套的检修,正常磨损率：铸铁0.1mm/kh；镀铬缸套在；无明显划痕、变色或粗燥表面。,1）异常磨损的特征 若超出正常磨损率，或表面出现异常情况，则可能发生了异常磨损。,2.气缸套的异常磨损,1.正常磨损的特征,轮机工程系,2023年8月30日星期三,a）正常磨损：上下止点活塞速度为零，磨损较大；b）进气灰尘、积碳等引起的磨料磨损；c）磨屑、滑油杂质引起的磨料磨损；d）粘着磨损示意图；e）燃油高硫分，频繁低温起动引起的腐蚀磨损；f）长期冷却水温度过低引起的腐蚀磨损。,二、气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,三、减少气缸套磨损的途径,1.制造安装工艺,1）材料合金铸铁；2）加工工艺内圆表面高频淬火、松孔镀鉻；3）装配质量轴线重合；4）配合间隙定期吊缸检测调整。,2.日常管理使用,1）加强燃油和燃烧的管理；2）保证良好的润滑；3）注意气缸冷却水温度。,轮机工程学院,2023年8月30日星期三,任务实施,模块一 气缸套的磨损测量与圆度、圆柱度计算,模块二 气缸套的检修,任务二 气缸套的测量与维修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,1、检测：指标：部位：缸套的上部工具：样板+内径千分尺2、标准：磨损率：铸铁：0.1mm/kh；镀Cr：0.010.03mm/kh；说明书船级社的标准；,磨损率、圆度误差、缸径最大增量,模块一 气缸套的磨损测量与圆度、圆柱度计算,轮机工程系,2023年8月30日星期三,模块一 气缸套的磨损测量与圆度、圆柱度计算,轮机工程系,2023年8月30日星期三,模块一 气缸套的磨损测量与圆度、圆柱度计算,轮机工程系,2023年8月30日星期三,1.气缸套磨损的修复（1）磨损量未超标轮机员自修轻微拉痕：粗粒度金刚沙磨石或砂纸；较轻擦伤：用油石、锉刀、风砂轮等手工消除。（2）磨损量超标造船厂修复镗缸修理尺寸法：镗缸，选配新的活塞组件。恢复尺寸法：镗缸+电镀（Cr或Fe）,模块二 气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,2.良好磨合的标志,1）润湿、光亮、清洁的缸壁表面；2）工作表面无明显磨损、划痕等；3）活塞环的自如运动；4）活塞环表面发亮的磨合带。,3.影响磨合质量的因素,1）润滑润滑油品质和数量（纯矿物油或低碱性汽缸油，增加气缸油供应量）；2）摩擦表面形貌；3）磨合程序逐渐增加负荷。,模块二 气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,模块二 气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,活塞组件与气缸套由于干摩擦引起粘着，产生拉毛、划痕、擦伤、咬死甚至裂纹的现象。,4、拉 缸,模块二 气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,拉缸症状,拉缸征兆,声音异常,吊缸检查,温度显著升高,扫气箱着火,转速下降自动停车,轮机工程系,2023年8月30日星期三,拉缸种类,磨合拉缸,拉缸种类,运转拉缸,轮机工程系,2023年8月30日星期三,拉缸原因,拉缸工艺原因,表面粗糙度,安装不正,装配间隙不对,气缸套变形,材料不匹配,轮机工程系,2023年8月30日星期三,活塞与气缸套间隙（mm）,轮机工程系,2023年8月30日星期三,防止拉缸的工艺措施,防止措施,保证装配工艺,外表面强化,内表面加工,内表面强化,轮机工程系,2023年8月30日星期三,拉缸早期,加大气缸油注油量,出现过热,单缸停油、降速,加强活塞冷却,拉缸严重,降速慢车,增大活塞冷却,停车后盘车,拉缸时的应急措施,轮机工程系,2023年8月30日星期三,船舶在航行时，当柴油机的一个或一个以上的气缸发生了故障，一时无法排除，此时可采取停止有故障气缸运转的措施。,封缸,船舶规范要求：六缸以下的柴油机，应能停掉一个缸；多于六缸的柴油机，应能停掉两个气缸。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,1停止该气缸供油发火故障：气缸不能发火而运动部件尚可运转。如喷油泵、高压油管、喷油器故障，或气阀咬死、气缸漏气、拉缸等。措施：单缸停油，提起喷油泵滚轮或打开喷油器的回油阀。注意：避免关闭喷油泵的进出口阀，造成喷油泵偶件干磨咬死。直流二冲程柴油机，可将排气阀锁住在开启位置，以减少活塞消耗的压缩功。,封缸,轮机工程系,2023年8月30日星期三,2拆掉活塞组件故障：活塞、气缸盖或气缸裂纹或损坏而无法使用，但连杆和十字头尚能正常工作措施：必须拆掉包括活塞杆和填料函在内的活塞组件，并完成下述工作：(1)提起喷油泵滚轮，停止泵油；(2)封住排气通道；(3)用专用工具封住活塞杆填料箱孔；(4)在十字头上安装专用封盖；(5)封闭活塞冷却系统；(6)把通向起动阀的控制空气管拆下并封住；(7)把通向起动阀的起动空气管拆下并封住；(8)关闭该缸气缸冷却水的进出口阀；(9)把该缸的气缸润滑油量减至最小；(10)活塞组件拆除后重新安装气缸盖。,封缸,轮机工程系,2023年8月30日星期三,3活塞、连杆、十字头都拆掉故障：连杆、十字头或导板严重损坏，轴承损坏，措施：拆除全部运动部件。完成上述第2项的措施并且：(1)用夹具封闭曲轴曲柄销上的油孔；(2)封闭十字头润滑系统。,封缸,轮机工程系,2023年8月30日星期三,5.气缸套冷却侧裂纹,在气缸套外表面上部支承凸缘的根部多发生周向裂纹，可裂穿，甚至整个圆周上裂纹连通，造成支承凸缘以下部分缸套脱落的严重事故。,模块二 气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,冷却侧流道设计结构不良,冷却水流速过高,局部过度冷却,热应力过大,冷却水道根部应力集中,冷却侧裂纹,模块二 气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,气缸套内圆表面裂纹,拉缸,冷却水腔结垢,死水或涡流区,交变热应力过大,喷射压力较大,燃油黏度过高,排气温度过高,6.气缸套内圆表面裂纹,模块二 气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,模块二 气缸套的检修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,观察法,着色探伤,经验判断,水压试验,7.气缸套裂纹的检修,检验方法,修理方法,金属扣合,临时修理,更换,封缸,模块二 气缸套的检修,轮机工程学院,2023年8月30日星期三,任务拓展,一、船机零件的腐蚀,二、穴蚀,任务二 气缸套的测量与维修,轮机工程系,2023年8月30日星期三,1高温腐蚀或钒腐蚀2低温腐蚀,一、船机零件的腐蚀,轮机工程系,2023年8月30日星期三,1高温腐蚀或钒腐蚀,定义：柴油机在运转时，燃烧产生的低熔点的V、Na化合物在高温下（550以上）附着在燃烧室组件（气缸盖及其阀件、气缸套和活塞）上，发生化学作用而产生的破坏。机理:重油燃烧生成的低熔点（500640）的V、Na、S化合物（V2O5、Na2SO4），附着在550以上的零件（排气阀、阀座、活塞顶部）上，此类化合物呈酸性，将零件表面的氧化膜溶解，裸露金属再氧化，再溶解，形成腐蚀凹坑。（V:Na=3）,轮机工程系,2023年8月30日星期三,2低温腐蚀,燃气中的SO2、SO3和水蒸气在工件（如气缸壁、废气涡轮增压器壳体等）表面温度低于硫酸的露点（约170）时，会在工件的表面生成亚硫酸或硫酸，从而造成零件的腐蚀,称为低温腐蚀。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,三、防止化学腐蚀的方法,1选材 2在零件的表面覆盖保护膜：如镀锌、镀锡、发蓝等3合理的结构设计：如壁厚要留有余量。4环境控制：如控制冷却温度、控制燃油的成分（S、V%、Na%）、加入缓蚀剂等。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,3 电化学腐蚀,一、概述定义：金属表面在离子导电的电解质溶液中发生电化学作用而产生的破坏，称为电化学腐蚀。特点：（1）有电流产生。（2）是最常见、破坏最严重的腐蚀形式。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,三、防止电化学腐蚀的方法,1、设计方面：2、工艺方面3、使用管理方面,3 电化学腐蚀,轮机工程系,2023年8月30日星期三,2、工艺方面,（1）在零件金属表面覆盖保护层非金属：油漆、树酯、塑料、玻璃钢等金属：电镀Cr、Zn、NI、喷涂、刷镀等。（2）电化学保护：阴极保护（、）牺牲阳极阴极保护法：阴极电流由其他一种电位更负的金属来提供。外加电流阴极保护法：外加电源向金属提供阴极电流。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,牺牲阳极阴极保护法1824年，英国科学家Humphrey Davy首次用铸铁保护木质船体外包覆的铜层，有效地防止了铜的腐蚀。,Fe,Cu,i,稀硫酸,Zn,轮机工程系,2023年8月30日星期三,示意图,常用的牺牲阳极材料有：镁基合金、锌基合金和铝基合金。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,外加电流阴极保护法,1928年，美国人在新奥尔良对长距离输气管道成功地进行了世界上第一例外加电流阴极保护。最小保护电流密度。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,最小保护电流密度,轮机工程系,2023年8月30日星期三,二、穴蚀（Cavitation）,穴蚀又称空泡腐蚀或气蚀，是一种局部腐蚀。特征：（1）与液体接触，并做高速相对运动；（2）在零件表面形成聚集的小孔群，象蜂窝状。孔穴内表面清洁，无腐蚀产物。,1.概述,轮机工程系,2023年8月30日星期三,常发生穴蚀的船机零件有：气缸套外圆表面；（水）螺旋桨的桨叶；（水）离心泵叶轮等。（水）喷油泵柱塞（燃油）轴瓦的工作表面；（滑油）,二、穴蚀（Cavitation）,轮机工程系,2023年8月30日星期三,2.柴油机缸套的穴蚀,缸套发生严重穴蚀的机型：中、高速筒状活塞式柴油机,缸径在105300mm的筒状活塞式柴油机的气缸套穴蚀较为普遍和严重，是主要的损坏形式。是缸套的主要损坏形式。二冲程十字头式低速柴油机气缸套基本上不发生穴蚀破坏。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,3缸套穴蚀的机理,侧推力缸壁振动瞬时真空冷却水汽化形成气泡高压使气泡破裂冲击反复作用疲劳脱落形成孔穴。缸套穴蚀的主要原因：缸套的振动。而振动又受缸套与活塞间隙、缸套的刚度及侧推力等的影响。,轮机工程系,2023年8月30日星期三,4防止缸套穴蚀的措施,（1）减少缸套振动：（2）提高缸套抗穴蚀能力：（3）其它方法：,