任务2.3柴油机固定部件的结构与管理

1、【项目介绍】介绍柴油机主要固定件的作用、工作条件、要求及各部件的主要结构特点，贯穿螺栓的作用、原理及安装要求。知识目标：掌握柴油机主要固定的作用、基本结构特点及维护管理要点。能力目标：具备贯穿螺栓的拆装能力和柴油机主要固定件的维护管理能力。【知识陈述】柴油机的固定件由气缸、机架、机座和贯穿螺栓等部件组成。其功用为（1）防止动力转矩输出时引起的倾覆；（2）承担整机重量；（3）承受紧固件的安装预紧力；（4）承受气体力；（5）承受运动件的惯性力。由于固定件受到各种力、力矩及油、水、气腐蚀等作用，所以要求其具有足够的刚度和强度；重量轻，尺寸紧凑，便于拆装检修；密封性好，防止漏水、漏油和漏气；工艺性好，

2、结构简单，便于制造加工。主要固定件的功能和结构特点图2-69 焊接箱型机架1-上面板；2-导板；3-活塞冷却油管插入孔；4-贯穿螺栓；6-链条箱；7-检修道门；8-侧板；9-底板十字头柴油机中，气缸、机架和机座分开制造，由贯穿螺栓连成一刚性整体。筒形活塞式柴油机的气缸体、机架和机座，有三者分别制造（一般用于大功率柴油机），也有气缸体与机架造在一起或机架与机座造在一起的机体结构。前者常用于中小型柴油机，采用机体结构可提高刚度、减轻重量。1）机架的功能和结构特点。机架作为柴油机的固定部件之一，起到支撑气缸体、与机座组成曲柄箱以及在十字头式柴油机中承受侧推力，为十字头导向（安装导板）等作用。柴油机的

3、支架，它与机座形成的曲轴箱空间是柴油机运动件的运动空间。大型低速柴油机的机架有A字型和箱型机架两种主要型式。图2-68所示为双导板焊接结构A字型机架，其结构简单，加工制造容易。大型十字头式柴油机目前普遍采用箱型机架（如图2-69）。其主要优点是刚性好，但制造加工比较困难。图2-68 A字型机架图2-70深型焊接单壁机座1、2-纵梁； 3-横梁；4-油底壳；A-功率输出端；B-自由端图2-71贯穿螺栓1-贯穿螺栓；2-上螺帽；3-下螺帽；4-防振夹箍；5-支头螺钉；6-机架；7-机座2）机座的功能和结构特点。大中型柴油机，特别是大型柴油机，都有单独的机座。小型柴油机的机座常与机架制成一体。机座的

4、作用有：（1）承受全机重量；（2）承受气体力、惯性力和安装预紧力；（3）集中与储存滑油并形成密闭空间；（4）安放曲轴，并留有曲柄回转空间。机座除承重、气体力、惯性力与安装预紧力的作用外，当遇到风浪颠簸，还要承受额外的扭转、拉伸和弯曲变形等的作用力，所以对机座的最基本要求是要有足够的刚度。机座是柴油机的基础，也是柴油机装配时的基准件。中小型柴油机通常采用铸铁浇铸的整体结构；大型低速柴油机多采用深型焊接单壁机座（图2-70），主要由两侧的纵梁和带的横梁焊接而成。每侧纵梁为单层结构，称单壁机座，机座设计得较高，以提高刚性。轴承座采用铸钢件，也是为了提高刚。3）贯穿螺栓的功能和结构特点（图2-71）：

5、贯穿螺栓是柴油机最长最重要的螺栓，主要用于大中型柴油机，它的作用是将机座、机架和气缸体三者或其中两者连成一个刚性整体，使这些固定机件只承受压应力而不承受有气体产生的拉应力。它并不起定位作用，在被连接的两个固定件之间仍有定位销或定位螺栓，以便装配时对中和防止柴油机运转时这些机件之间产生横向移动。机架和气缸等机体的截面形状复杂，应力很难精确计算。如果采用的是铁铸件则其材料的抗压能力远远大于抗拉能力，是材料的性能得到了合理的利用；如果是焊接件，则因焊缝受压不受拉，也使工作更加可靠。而优质钢制成了贯穿螺栓，强度高，可承受很高的拉伸应力。当板紧贯穿螺栓时，螺栓会稍稍伸长，而被连接的固定件则会稍稍被压缩，

6、当气缸中产生最大爆发压力时，虽然螺栓被拉长，被连接的固定件也相应地回伸，但仍能保持贯穿螺栓两端螺母与固定件平面紧密接触，使固定件始终保持被压状态，承受压缩应力，由此提高机件承受机械负荷能力，使固定件的工作可靠性得到保证。贯穿螺栓形状简单，加工方便，如图2-71所示。由图可见，贯穿螺栓1位于每个主轴承两边相等距离处。在贯穿螺栓的两头，车有螺纹，配置上、下螺帽2和3，在螺帽上紧后将机座、机架和气缸体三者压紧在一起。在顶端还有供液压拉伸器拉伸使用的附加螺纹头。大型低速柴油机的贯穿螺栓又细又长，容易产生横向振动而断裂，为改变贯穿螺栓振动频率（使振动频率提高），防止发生共振，通常在其中部装有防振夹箍4，

7、在水平方向有两个支头螺钉，在贯穿螺栓完全上紧后将其顶紧在气缸体上，在使用中，支头螺钉不能有松动，故应每年检查一次。图2-72 贯穿螺栓上紧顺序mm的塞尺插入。通常用测量曲轴拐档差的方法来验证贯穿螺栓的紧固质量。贯穿螺栓的预紧力应定期进行检查。新发动机运转使用一年后，应全部检查一次是否符合标准。以后应定期检查，一般每四年检查一次。贯穿螺栓把气缸体、机架和机座连在一起。因为固定机件的结构比较复杂，如果在结合面处用短螺栓连接，在拉力作用下，各部分受力很不均匀，难以准确计算。采用贯穿螺栓结构，拉力由贯穿螺栓承担，螺栓的作用力可精确计算。安装后，气缸、机架和机座只受压应力不受拉力，可合理利用材料抗压不抗

8、拉的性能，又提高了柴油机整体的刚度。在机架、机座和贯穿螺栓的管理活动中，应注意下列事项：1）严防曲轴箱爆炸。曲轴箱上的防爆门（安全释放阀）要定期进行功能检测，运转中经常在触摸曲轴箱，若发现过热要及时查找原因；2）曲轴箱各壁面道门和密封盖板很多，要及时处理各种漏泄现象，以免造成严重事故。特别是机座周围和油壳漏泄，容易造成滑油流失和润滑系统失压，因此更要密切注意。这可通过曲轴箱及机座周围是否有漏泄现象和柴油机周围舱底水中含油多少进行判断。3）机座是整台柴油机的基础，承受很复杂的应力，容易出现疲劳裂纹。主承轴座孔周围形状复杂，易出现应力集中，更是裂纹的多发区。机座内表面和滑油接触，正常情况下滑油本身基本没有腐蚀性，但滑油变质后会使机座遭受腐蚀，这种腐蚀在柴油机停止运转时由于污物停滞比运转时更为严重。当发动机由热态变为冷态时，机座表面有凝水出现也会产生腐蚀作用。腐蚀处，应力集中，强度下降，成为裂纹发源地。焊接机座的焊接不良处、铸造机座的铸造缺陷区、由于船体变形使机座受到较大附加应力的地方，也都有可能出现裂纹。所以对机座内、外表面要定期检查。柴油机的不平衡力和力矩都要作用到底脚螺栓上，船体变形有可能使底脚螺栓受到剪切作用，所以要定期检查地脚螺栓有无松动和断裂。4）贯穿螺栓断裂的事例并不罕见，除和制造质量有关外，还与安装时预紧力是否均匀有密切关系。贯