831第二章 柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要部件 第五節(jié)

1、第二章柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要部件414第五節(jié)燃燒室部件承受的負(fù)荷661熱負(fù)荷柴油機(jī)的熱負(fù)荷是指燃燒室等接觸高溫的部件因承受高溫而降低或喪失其工作能力，或零部件各部分之間的溫度分布不均勻，存在著溫度差，引起熱應(yīng)力和熱變形。熱負(fù)荷是指受熱部件所受熱應(yīng)力、熱流量等的強(qiáng)烈程度。柴油機(jī)熱應(yīng)力隨熱流密度q、壁面厚度δ、材料的線性膨脹系數(shù)α、材料的彈性系數(shù)E的增大而增大。當(dāng)q一定時(shí)，柴油機(jī)受熱部件壁面越厚，其部件的熱應(yīng)力越大；而對(duì)于一定的壁厚δ，柴油機(jī)

2、受熱部件熱應(yīng)力與受熱部件的熱流密度q成正比。在船舶上，輪機(jī)管理人員根據(jù)柴油機(jī)的排氣溫度來判斷柴油機(jī)熱負(fù)荷的高低，這是最實(shí)用和直接的方法。因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，當(dāng)柴油機(jī)循環(huán)噴油量增加（熱負(fù)荷相應(yīng)也提高）時(shí)，燃燒室部件的溫度和排氣溫度都增加。燃燒室部件在交變的熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的疲勞叫熱疲勞。這種疲勞均產(chǎn)生于燃燒室高溫表面壓、拉應(yīng)力的交替變化。如果局部在高溫下產(chǎn)生“蠕變”，繼而產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)停車或負(fù)荷降低壁面溫度降低時(shí)，因塑性變形處無法恢復(fù)原狀

3、而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。由此，形成了壓、拉應(yīng)力的交替。由于該交變應(yīng)力的變化周期與轉(zhuǎn)速無關(guān)而只取決于啟動(dòng)停車或負(fù)荷變化周期，因而此種交變應(yīng)力亦稱低頻應(yīng)力。由熱疲勞引起的裂紋，通常從高溫觸火面開始，逐漸發(fā)展形成疲勞破壞。如：柴油機(jī)氣缸蓋底座孔之間、氣缸蓋與氣缸套接合的圓角處、氣口邊緣、噴油孔邊緣等觸火面處的裂紋。2機(jī)械負(fù)荷柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷是指柴油機(jī)零部件在各種情況下承受的機(jī)械應(yīng)力（拉、壓、彎、扭及復(fù)合應(yīng)力）。柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷主要來自氣體壓力、慣性

4、力、裝配預(yù)緊力，以及由振動(dòng)、變形引起的附加應(yīng)力等。柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷有兩大特點(diǎn)：其一為周期交變；其二為具有沖擊性。（1）氣體力柴油機(jī)工作中氣缸內(nèi)的氣體壓力是周期變化的，其最大值為最高爆發(fā)壓力，變化頻率與單位時(shí)間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)，因而由氣體力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力亦稱高頻應(yīng)力。由高頻應(yīng)力產(chǎn)生的疲勞又稱高頻疲勞損壞或脈動(dòng)應(yīng)力疲勞。零件的機(jī)械應(yīng)力與爆發(fā)壓力pz值成正比，因此在船舶上，輪機(jī)管理人員以最實(shí)用和直接的方法即以柴油機(jī)的最大爆發(fā)壓力

5、pz值來判斷柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷的大小。對(duì)柴油機(jī)的pz值必須加以限制，使其控制在允許的范圍內(nèi)。由氣體力在燃燒室各部件內(nèi)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力具有下述不同性質(zhì)。①活塞頂：觸火面為壓應(yīng)力；冷卻面為拉應(yīng)力。②氣缸蓋：觸火面為壓應(yīng)力；冷卻面為拉應(yīng)力。④氣缸套：在內(nèi)、外表面產(chǎn)生切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力。其中，觸火面切向應(yīng)力最大，冷卻面切向應(yīng)力最小，但均為拉應(yīng)力。觸火面徑向應(yīng)力最大為壓應(yīng)力，冷卻面徑向應(yīng)力為零。研究指出，機(jī)械應(yīng)力與部件壁厚成反比，即壁厚δ越大，機(jī)械應(yīng)

6、力越小。（2）運(yùn)動(dòng)機(jī)件的慣性力活塞組件在缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是一種變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而必然產(chǎn)生往復(fù)慣性力Pj。研究指出，活塞組件的往復(fù)慣性力也是一種周期交變的機(jī)械力，其大小與活塞組件的質(zhì)量和曲軸轉(zhuǎn)速的平方成正比。顯然，由往復(fù)慣性力Pj產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力也稱為高頻應(yīng)力。對(duì)于中、高速四沖程柴油機(jī)，活塞組件的往復(fù)慣性力是一種不可忽視的機(jī)械負(fù)荷，有關(guān)部件的損壞多與此負(fù)荷有關(guān)。（3）安裝應(yīng)力作用在氣缸蓋和氣缸套上的安裝應(yīng)力均與預(yù)緊力成正比，與零件壁厚成反比。因而

7、在安裝工作中，安裝預(yù)緊力不要過大，否則將產(chǎn)生過大的安裝應(yīng)力。作用在燃燒室壁面上的機(jī)械應(yīng)力是一種高頻應(yīng)力。其數(shù)值大小均與部件壁厚δ成反比，即壁厚δ越大，機(jī)械應(yīng)力越小。因而從降低機(jī)械應(yīng)力的觀點(diǎn)看，應(yīng)力求增大壁厚，但由此將使壁面的熱應(yīng)力增大，所以對(duì)燃燒室部件不能采取厚壁結(jié)構(gòu)，合理解決這一技術(shù)難題的措施是采用“薄壁強(qiáng)C9.船舶輪機(jī)人員判斷熱負(fù)荷高低所使用的方法是（）。A熱應(yīng)力B溫度場(chǎng)C排氣溫度D熱流密度D10.從柴油機(jī)熱負(fù)荷的定義出發(fā)，準(zhǔn)確表示

8、受熱部件熱負(fù)荷的方法是（）。A熱流密度B熱應(yīng)力C排氣溫度D溫度場(chǎng)A11.溫度場(chǎng)是表示受熱部件熱負(fù)荷高低的方法之一，它表示（）。A受熱件的溫度分布圖B受熱部件的最高溫度C受熱件的溫度均布圖D受熱件的平均溫度場(chǎng)D12.柴油機(jī)受熱部件壁面（），其部件的熱應(yīng)力（）。A溫度越高越大B溫度越低越大C溫差越大越小D溫差越大越大B13.柴油機(jī)受熱部件壁面（），其部件的熱應(yīng)力（）。A越薄越大B越厚越大C厚或薄不變D增厚先降后增C14.柴油機(jī)受熱部件的熱應(yīng)