曲軸是活塞與柴油發(fā)電機(jī)各輔助系統(tǒng)間能量傳遞的中介 引言：曲軸是柴油發(fā)電機(jī)的中心部件，是活塞與柴油發(fā)電機(jī)各輔助系統(tǒng)間能量傳遞的中介。工作時(shí)，它要承受很高的氣體壓力、往復(fù)慣性力、離心力及其他力矩的作用。 所以我們對(duì)曲軸的要求是：要有足夠的強(qiáng)度和剛度；軸徑表面的耐磨性好并經(jīng)常保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)；靜平衡和動(dòng)平衡要好，在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。曲軸主要由主軸頸、連桿軸頸（又稱(chēng)曲柄銷(xiāo)）、曲柄臂、平衡重塊、前端及后端等部分組成。 主軸頸和連桿軸頸：主軸頸與連桿軸頸都是尺寸精度較高的圓柱體，它們與曲柄臂相連接，組成曲柄。主軸頸是用來(lái)支撐曲軸的，曲軸繞主軸頸中心高速運(yùn)轉(zhuǎn)。連桿軸頸則是用來(lái)與連桿大端相連接的。 曲柄臂:曲柄臂的作用是連接主軸頸與連桿軸頸，通常制成橢圓形或圓形，其厚度與寬度應(yīng)使曲軸有足夠的剛度和強(qiáng)度。平衡重塊，平衡重塊通常設(shè)在與連桿軸頸相對(duì)的一側(cè)曲軸臂上，形狀多為扇形。平衡重塊的作用是平衡連桿軸頸及陸柄臂的重量、離心力及其力矩，以減輕主軸承的負(fù)荷，增加運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的平衡性能。 曲軸前端：曲軸的前端裝有皮帶輪，用以安裝直接或間接驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、水泵及充電機(jī)等的皮帶。它上面還裝有正時(shí)齒輪、油封等。 曲軸后端：曲軸后端裝有法蘭盤(pán)，用螺栓緊固連接飛輪，還設(shè)置有油封、回油槽等。 主軸連桿軸承 主軸承和連桿軸承用來(lái)與主軸頸和連桿軸頸形成良好的摩擦副，以減少摩擦損失。大部分柴油發(fā)電機(jī)采用摩擦表面有耐磨合金層的滑動(dòng)軸承。此軸承做成剖分式，俗稱(chēng)軸瓦。上軸瓦和下軸瓦之間用主軸承螺栓固緊，在軸瓦中還有油孔和油槽，并與主軸頸中的油孔相通，潤(rùn)滑油從孔內(nèi)流通，以強(qiáng)制潤(rùn)滑主軸承摩擦表面和連桿軸頸摩擦表面。另外，現(xiàn)在有許多柴油發(fā)電機(jī)的主軸承采用滾動(dòng)軸承，這樣做的結(jié)果使主軸承的潤(rùn)滑由壓力式潤(rùn)滑變成了飛濺式潤(rùn)滑，減少了潤(rùn)滑油管路，但是使用滾動(dòng)軸承會(huì)使柴油發(fā)電機(jī)的工作噪音有所增加，使用耐磨合金軸瓦可以有效地降低曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的噪音，但是必須增加主軸承的潤(rùn)滑強(qiáng)度。 飛輪 飛輪的主要作用是存儲(chǔ)做功沖程產(chǎn)生的能嫩，克服其他沖程的阻力，以保持曲軸旋轉(zhuǎn)的連續(xù)性和均勻性，使柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。飛輪多是由灰口鑄鐵或球墨鑄鐵制成的大圓盤(pán)，輪邊尺寸寬而厚，這是因?yàn)樵谥匾庖欢ǖ那闆r下，可獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。飛輪在輪邊刻有第1缸活塞位于上止點(diǎn)的標(biāo)記，可根據(jù)此標(biāo)記調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)的配氣正時(shí)、供油或點(diǎn)火提前角。上述內(nèi)容是對(duì)從機(jī)體組件到曲軸連桿組件的一個(gè)大致介紹。

氣缸套高頻振動(dòng)是柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生穴蝕的根本原因 導(dǎo)讀：發(fā)生穴蝕破壞的除了柴油發(fā)電機(jī)氣缸套零件外，還有軸瓦、噴油泵注塞、螺旋槳槳葉及離心泵葉輪等。機(jī)件穴蝕破壞問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注，尤其是缸套穴蝕已是柴油發(fā)電機(jī)的重要問(wèn)題，引起國(guó)內(nèi)外的重視與研究。氣缸套穴蝕是柴油發(fā)電機(jī)普遍存在的嚴(yán)重問(wèn)題。隨著柴油發(fā)電機(jī)的功率增加、強(qiáng)載度提高和高速、輕型化，氣缸套穴蝕破壞就成為妨礙柴油發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的首要問(wèn)題，嚴(yán)重地影響柴油發(fā)電機(jī)的工作可靠性和氣缸套的使用壽命。 一般說(shuō)來(lái)，高速、輕型大功率柴油發(fā)電機(jī)，不論是開(kāi)式冷卻還是閉式冷卻，氣缸套都有不同程度的穴蝕。有的柴油發(fā)電機(jī)投入運(yùn)轉(zhuǎn)不久(僅幾十小時(shí))就會(huì)在氣缸套外圓表面上出現(xiàn)穴蝕小孔，甚至柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不足千小時(shí)缸套就因穴蝕穿孔而報(bào)廢，此時(shí)缸套內(nèi)表面尚未磨損。二沖程十字頭式低速柴油發(fā)電機(jī)氣缸套基本不發(fā)生穴蝕破壞。 1．穴蝕部位：缸套穴蝕發(fā)生在濕式氣缸套外圓表面上，一般集中在柴油發(fā)電機(jī)的左右側(cè)方向，特別是承受側(cè)推力 一側(cè)的偏上方；冷卻水進(jìn)口、水流轉(zhuǎn)向處和水腔狹窄處對(duì)應(yīng)的缸壁上；缸套下部密封圈附近缸壁。缸套冷卻水腔除缸套穴蝕外，不應(yīng)忽視氣缸套和氣缸體材料的差異和材料內(nèi)部的各種電化學(xué)不均勻性導(dǎo)致的宏觀和微觀電化學(xué)腐蝕。這兩種腐蝕同時(shí)存在或交替進(jìn)行均會(huì)加重缸套的腐蝕。此外，冷卻水(海水或淡水)的水質(zhì)、含氣量、流速等均對(duì)穴蝕有影響。 2.氣缸套穴蝕機(jī)理 1）一般穴蝕機(jī)理：迄今為止，關(guān)于穴蝕機(jī)理的論述很多，其中較為普遍接受的一種理論認(rèn)為：機(jī)件發(fā)生穴蝕的先決條件是機(jī)件浸于液體中，并與液體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或機(jī)件在液體中受到某種能量的傳遞作用，形成液體中的局部瞬時(shí)高壓或瞬時(shí)高真空。在瞬時(shí)高真空區(qū)，液體汽化形成氣泡，或溶于水中的空氣以空泡形式從液體中分離出來(lái)；在另一瞬間形成高壓時(shí)，空泡、氣泡被壓縮，泡內(nèi)氣體迅速液化而使氣泡潰滅，這時(shí)周?chē)后w急速?zèng)_向潰滅處，產(chǎn)生極強(qiáng)的沖擊波作用在金屬表面。頻繁地沖擊，使機(jī)件表面金屬逐漸剝落。與此同時(shí)，金屬表面還產(chǎn)生微觀電化學(xué)腐蝕，兩種腐蝕交替進(jìn)行共同作用致使機(jī)件穴蝕破壞。 2) 柴油發(fā)電機(jī)氣缸套外圓表面與氣缸體(或機(jī)體)構(gòu)成冷卻水空間，在狹小的環(huán)形通道中流動(dòng)著淡水或海水。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于缸套和活塞之間的間隙，活塞在側(cè)推力作用下不斷地沖撞著缸壁的左、右側(cè)，使氣缸套產(chǎn)生高頻振動(dòng)。缸套高頻振動(dòng)和缸壁的彈性變形使冷卻水空間的容積交替地增大和減小，冷卻水相應(yīng)交替地膨脹與被壓縮。膨脹時(shí)受拉伸作用形成瞬時(shí)低壓，被壓縮時(shí)形成瞬時(shí)高壓。此外，冷卻水進(jìn)口和流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生渦漩使冷卻水通道內(nèi)壓力變化，也會(huì)形成瞬時(shí)高壓或低壓。在瞬時(shí)低壓時(shí)產(chǎn)生氣泡，瞬時(shí)高壓時(shí)氣泡潰滅，缸套外圓表面頻繁受到?jīng)_擊和微觀電化學(xué)腐蝕作用而破壞。 3．影響缸套穴蝕的因素：生產(chǎn)中并非所有的筒狀活塞式柴油發(fā)電機(jī)氣缸套都發(fā)生穴蝕破壞，即使是發(fā)生穴蝕破壞其程度也各不相同。缸套穴蝕與柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、柴油發(fā)電機(jī)的工藝參數(shù)等有關(guān)。 1）缸套振動(dòng)。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中氣缸套高頻振動(dòng)是產(chǎn)生穴蝕的根本原因，缸套振動(dòng)強(qiáng)度與以下各點(diǎn)有關(guān)：（1）活塞與氣缸套之間的配合間隙：活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞對(duì)氣缸壁的沖擊能量的大小取決于活塞質(zhì)量和活塞在氣缸中橫擺時(shí)的速度。活塞質(zhì)量固定不變，但速度隨著活塞與缸套之間的配合間隙的增加而增大。所以，活塞對(duì)缸壁的沖擊能量取決于活塞與缸套配合間隙的大小。配合間隙大，活塞橫擺加速度大，沖擊前壁能量大，則缸套振動(dòng)增強(qiáng)。（2）缸套剛度：缸套剛度直接影響缸套的振動(dòng)。剛度大，受活塞沖擊時(shí)缸套變形小，振動(dòng)小，可有效地防止穴蝕。缸套剛度除與其材料有關(guān)外，還與缸套壁厚和縱向支承跨距的大小有關(guān)，缸壁厚度增加，支承跨距縮短，缸套剛度增大。氣缸套與氣缸體(機(jī)體)之間的配合間隙對(duì)缸套的剛度亦有影響。如果柴油發(fā)電機(jī)缸套與缸體鑄成一體，缸套剛度增大，可有效地防止穴蝕。（3）冷卻水腔結(jié)構(gòu) 冷卻水腔通道太窄，水流速度增高，容易產(chǎn)生空泡。柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)要求冷卻水腔內(nèi)水流速度應(yīng)小于2m/s，水腔寬度t為14%D (D為氣缸套內(nèi)徑)或不小于10mm，各處均勻一致，水流暢通不形成死水區(qū)和渦流區(qū)，有利于降低缸套穴蝕。柴油發(fā)電機(jī)把冷卻水腔窄處由1.5mm增至7mm，大大降低缸套穴蝕。 2）冷卻水溫度與壓力：冷卻水溫度過(guò)高將加速腐蝕的進(jìn)程，但也不宜長(zhǎng)期水溫過(guò)低。實(shí)驗(yàn)表明，鋼鐵和鋁等金屬材料在淡水溫度為50～60oC時(shí)穴蝕嚴(yán)重，隨著水溫的升高，穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮柴油發(fā)電機(jī)的效能和降低腐蝕、穴蝕出發(fā)，冷卻水腔淡水溫度在80～90oC為好。冷卻水壓力高可以抑制空泡的形成，減少穴蝕的發(fā)生。但冷卻水壓力提高將使其溫度升高而加速穴蝕。 4．防止缸套穴蝕的措施 除從材料和結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)來(lái)防止和降低缸套穴蝕外，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)氣缸套穴蝕，還可采用以下措施： （1）缸套外圓表面覆蓋保護(hù)層或強(qiáng)化層。采用鍍鉻、滲氮、噴陶瓷、涂環(huán)氧樹(shù)脂或涂尼龍等工藝使金屬表面與冷卻水隔開(kāi)，或使缸套外圓表面強(qiáng)化，可有效地防止電化學(xué)腐蝕與穴蝕。 （2）在冷卻水腔內(nèi)安裝鋅塊實(shí)施陰極保護(hù)防止電化學(xué)腐蝕；例如柴油發(fā)電機(jī)氣缸套外表面安裝鋅帶并堅(jiān)持定期更換取得防止穴蝕的良好效果。 （3）在冷卻水中加入緩蝕劑；例如乳化油緩蝕劑或被膜緩蝕劑，使在缸套外表面上形成一層較薄的連續(xù)保護(hù)膜，不僅可以防止電化學(xué)腐蝕，而且可以減弱空泡破裂時(shí)的沖擊波對(duì)缸套外表面的沖擊作用，從而減輕穴蝕。 結(jié)論：在實(shí)踐中防止或減輕穴蝕的方法很多，選用時(shí)依具體機(jī)型、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。