浅析船舶低速柴油机的组装解读

1、毕业设计（专题论文） 题 目 浅析船舶低速柴油机的组装 姓 名 系 部 专 业 班 级 学 号 指导教师 2015年6月3日浅析船舶低速柴油机的组装摘要：本文通过对中船设备引进的德国Man B &W公司低速柴油机系中的6S42和6S50两种机型的组装过程的基本阐述与讲解。以此两种机型为代表，简单阐述一下船舶低速柴油机在装配过程中应注意的问题以及过程中出现问题的解决方案。最后综合讨论船舶低速柴油机装配工艺的好坏对其组装完成后试车运行过程以及各方面性能的影响。关键词：低速柴油机；组装；装配工艺；性能影响前 言镇江中船设备有限公司（镇江船用柴油机厂）公司引进并生产德国MAN BW 公司 L1

2、6/24、L21/31、 L23/30、L27/38、 L28/32 、L32/40、S35、S40、S42、S46、S50等系列机型和丹麦瓦锡兰公司RT-flex35、RT-flex40、RT-flex50等系列机型。近年来又投资建设低速机生产组装基地，功率范围涵盖450-14240KW。图1是6S50柴油机的外形图。本文就我个人在中船设备实习期间所从事的S42、S50低速柴油机装配过程中的一些感悟和看法，在此浅谈一下低速柴油机几项主要部件的组装。低速柴油机大多为二冲程柴油机。低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已被广泛用于散货船、油船、集装箱船等大型远洋船

3、舶上。由于船舶日趋大型化、巨型化与自动化以及对船舶主机的经济性、可靠性的要求不断提高，低速柴油机的技术发展呈现出整体优化的趋势具体表现以下几个方面：基本理论方面，柴油机是内燃机，提高热效率，提高热能转化成机械能，控制燃烧，提高经济性。在结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长冲程、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器。性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞的平均速度，改进零部件结构，增加强度，不断降低燃油消耗率水平，使柴油机的单机或单缸功率不断增大，使用寿命延长。采用电子调速系统,电子燃油喷射系统、高压共轨燃油喷射系统、智能化电子控制系统，简化了柴油机的设计，

4、降低了柴油机的成本，优化了运行控制，进一步提高了低速柴油机的可靠性，改善低负荷性能，降低燃油消耗率，控制NOx排放以及安全保护控制等。1低速柴油机的组装柴油机的装配是柴油机制造过程中最后一个阶段的工作。一台柴油机能否保证良好的工作性能和经济性以及可靠地运转，很大程度上决定于装配工作的好坏，即装配工艺过程对产品质量起决定的影响。因此，为了提高装配质量和生产率，必须对与装配工艺有关的问题进行分析研究。例如，装配精度、装配方法、装配组织形式、柴油机装配工艺过程及其应注意的问题和装配技术规范等等。下面就结合几个柴油机重要部件装配过程实例来谈一谈低速柴油机的装配过程。1.1机座的安装与校平图1 6S50

5、柴油机的外形图机座结构介绍机座是整台柴油机的基础，其结构包括机座下平面、机座地脚螺栓、机底壳、机座上平面和机座水平调整螺栓等几部分组成。机座下平面主要是用于与装配过程中水平地面接触或者柴油机装船时与船体基座相连接，其主要作用是对柴油机的整体起到支撑作用。机座地脚螺栓的作用主要起到固定柴油机与船舶基座的作用，机底壳则大多是用于收集柴油机循环下来的润滑油，机座上平面则是与柴油机机架相连接，机座水平调整螺栓则是用来调整机座水平的部件。1.1.2机座的安装机座的定位与安装十分重要，其质量不仅直接影响整台柴油机的质量和可靠运转，而且直接影响船舶推进系统的质量和可靠性。所以，机座的定位与安装是柴油机在船上

6、安装的关键。柴油机在制造过程中低速机一般都是分段组装的，最后将组装好的分段再进行总装，机座在装配过程中最重要的就是找水平，其前期的装配上架工作相对来说还是很简单的事情。现就6S50机机座定位找水平进行以下简单的说明。机座定位安装必须保证机座上平面的平直，以保证机架、气缸体安装的正确。要求机座地脚螺栓均匀上紧后，机座上平面的平面度应与台架安装时平面度基本相符，或横向直线度应不大于0.05mmm，纵向直线度应不大于0.03mmm，机座全平面内平面度应不大于0.10mm，在将机座的各方位水平找准以后，用塞尺检查找准后的机座水平是否满足装配工艺的技术要求，在确认已满足技术要求以后，将水平提交予质量检测

7、部，在质量检测部验收合格的情况下，将机座的边角螺栓用泵车泵紧。待机座各角螺栓泵紧以后，再用塞尺检查各平面的间隙是否在误差范围以内。1.1.3装配问题及解决方案在机座找水平的操作过程中，要保持相对稳定的空间工作环境。在校平操作进行时，旁边不能有相对较大外界震动的干扰，若其他机组此时正在进行动车试验，则应立即停止机座水平校验工作，待动车实验停止以后方可继续进行，否则极易影响水平测量的精确程度，试车试验本身产生的巨大震动对机座水平就有一定的影响。1.2机架的安装机架在机座上纵向定位，利用机座首端或尾端端面上的定位基准块来实现定位，实际操作过程中定位销可以确定定位基准，是一个比较重要的标准件。机架上对

8、应端面与机座上基准面要紧贴且要保证0.05mm塞尺插不进。机架横向定位采用拉线法。在机架首、尾两端导板中央分别拉铅垂钢丝线。测量机座上平面上的机架左、右两侧面距钢丝线的距离，并使之相等，即ab，则机架横向准确定位。对于中船重工6S42机的机架安装时，要求机架下平面与机座上平面应紧密接触，用0.05mm塞尺检查应插不进；局部用0.10mm塞尺检查插入深度不大于30mm；0.15mm塞尺插不进。可在结合面上涂抹密封胶6134使接触紧密。机架安装后其上平面的平面度误差不大于0.06mm（即6丝）。1.3气缸盖与气缸套的安装1.3.1对气缸盖的工作条件和要求有足够的强度、良好的耐热性；同时材料还应具有

9、良好的浇铸工艺性。气缸盖的结构应有足够的刚性。触火面形状应符合图纸要求。有足够圆弧过度且光洁完整。受压面和各种道腔应分别符合规定的压力试验要求，各安装座孔尺寸、形状都应符合精度要求。尤其是各个阀座孔与阀锥面应保持良好的密封状态。气缸直径在400mm以下的气缸盖材料多用  HT400之类的灰铸铁；400mm以上者多用球墨铸铁。不少大型低速柴油机采用铸钢缸盖或者采用铸铁铸钢组合式缸盖。气缸套的功用、工作条件和要求1）与缸盖、活塞共同构成气缸工作空间。2）筒形活塞柴油机的气缸套承受活塞侧推力，成为活塞往复运动的导程。3）将活塞组件及本身的热量传给冷却水，使之工作温度适当。4）二冲程柴油机的

10、气缸套布置有气口，由活塞启闭，实现配气。气缸套内表受高温高压燃气直接作用，并始终与活塞环及活塞裙部发生高速滑动摩擦。外表与冷却水接触，在较大温差下产生严重热应力，冷却水侧易产生穴蚀。活塞对缸套的侧推力不仅加剧其内表摩擦，侧推力改变方向时，活塞还撞击缸套。此外还受到较大的安装预紧力。气缸盖和气缸套在低速柴油机组装过程中也是一个比较重要的过程，气缸盖与气缸套连接在一起的牢固程度、密封程度直接决定了燃油燃烧过程，柴油机内部是否可以良好燃烧和平稳运行，对保证活塞组件的安全也是一个很重要的工序。在气缸盖与气缸套的安装进行前，首先要做好的工作就是清洁。气缸盖与气缸套部件在运往装配现场的时候，其表面部件贴合

11、面多数都是涂有防锈油的，因此在装配之前要认真进行清洁，清洁剂可选用轻柴油或者专用清洗剂来进行。要充分清除残留在气缸套和气缸盖内的灰尘和颗粒杂质，防止此类杂志灰尘残留在内部堵塞油路油管。用柴油或专业清洗剂洗好后要用压缩空气进行吹净。压缩空气吹净以后要用干净的白布将其擦干净。在扫气箱上部，每个气缸装有一个坚固的铸铁框架。这些框架称作气缸体或冷却水套，并带有垂直法兰，与扫气箱一样，可用螺栓将各框架连成首尾两组。 基座、机架和气缸用长贯穿螺栓连到一起，形成一个较大的坚实结构，减少了使用时产生的变形及振动。气缸套有铸铁制成，缸套表面有时镀铬。气缸套向下延伸到扫气箱。缸套与扫气箱顶部的密封由橡胶圈实现，橡

12、胶圈安装在缸套上切削的环槽内。在气缸套伸入扫气箱内的部位有一列称为扫气口的开口。气口的高度是这样布置的，当活塞位于下止点时，活塞上沿刚好打开气口。气口在缸套上以大约20度的倾角制成，其结果是使扫气旋转。 各缸顶部由特殊耐热钢制成的缸盖封闭。缸盖装在缸套顶部的平面上，并由机加工的凸肩定位。密封圈嵌入在缸盖锥形面时必须十分小心。气缸盖和气缸套用旋入缸体中的双头螺栓固定。 缸套上有钻孔用于润滑，新型的缸套在其最上部还有钻孔用于冷却。 每个缸盖上有一个大型中心孔，用于安装排气阀，还有两到三个孔用于装喷油器，还有些孔用来安装起动阀、安全阀、示功阀、以及作为排气阀冷却水腔的进出口。 1.3.3气缸盖气缸盖

13、做成两部分，下部为特殊的薄壁锻钢结构，使得燃气区域在吸收热应力时能强制冷却。气缸盖下部由上部铸铁支撑部分定位，上部支撑部分经长双头螺栓把气体力传递给气缸体。其扫气是MAN柴油机的回流扫气形式，且扫、排气口绕缸套圆周大部分布置成两排。气口间的垂直区域由水冷却，冷却水通过铸造管进入排气口上部围绕缸套的冷却水通道。 气缸盖做成两部分，下部为特殊的薄壁锻钢结构，使得燃气区域在吸收热应力时能强制冷却。气缸盖下部由上部铸铁支撑部分定位，上部支撑部分经长双头螺栓把气体力传递给气缸体。气缸盖和缸套的结合面的布置应尽可能远离燃烧过程。施加于柴油机结构上的气体载荷受液压预紧的贯穿螺栓限制，贯穿螺栓把机座、机架和气

14、缸体连成一体。 1.4气缸体的安装气缸体单缸安装时，利用定位销和孔使其在机架上平面准确定位。气缸体连接成整体安装时，可按以下方法定位：利用带百分表的专用量具在首、尾两缸气缸体内测量。测量时，将专用量具分别紧贴于导板工作面和侧端面。用百分表测量气缸体下部填料函孔内表面的首（尾）、左（右）部位，记下读数。将量具再紧贴于另一导板工作面和另一侧端面，测量填料函孔的尾（首）、右（左）部位，记下读数。两次纵向、横向测量读数分别使之相等，则气缸体横向、纵向准确定位。允许偏差不超过0.05mm。气缸体与机架结合面应紧密贴合，用0.05mm塞尺检查，局部插入深度不大于30mm；用0.10mm塞尺检查不应插进。气

15、缸体之间结合面亦应紧贴。结合面处均可采用密封胶使之紧密接触。1.5贯穿螺栓的安装贯穿螺栓将柴油机的机座、机架、气缸体紧固地连接成一体，构成柴袖机的固定件。贯穿螺栓安装前，将上部螺母、上中间环和贯穿螺栓螺纹部分清洁并涂二硫化钼，再将贯穿螺栓安装到贯穿螺栓孔中，安装过程中注意以下问题：贯穿螺栓的上紧用圆棒上紧螺母6至其与上中间环7接触为止。测量贯穿螺栓的外露部分长度L，再用液压拉伸器分两次上紧。 第一阶段上紧，预紧力为35MPa，上紧全部贯穿螺栓，测量各螺栓外露部分长度L1，则螺栓受力后的伸长量L1：L1L1L    mmRTA38、RTA48的L1为2.42.6mm。 第二阶

16、段上紧，预紧力为60MPa，上紧全部贯穿螺栓，测量各螺栓外露部分长度L2，则螺栓伸长量L2：L2L2L    mmRTA38的L2为4.4mm。上紧顺序 为了防止机座、机架和气缸体因受力不均产生变形，除要求按说明书规定的预紧力上紧贯穿螺栓外，还要求按照合理的顺序上紧贯穿螺栓。一般是成对上紧，并从柴油机中央开始，依次交替向两端进行。记录油压和伸长量等数值，以备检查比较。1.6十字头滑块与导板的组装连杆大、小端的轴向间隙图2是6S50机的十字头销部件。十字头式柴油机的十字头滑块与导板应均匀接触，安装间隙和极限间隙应符合说明书或规定。对于6S42机标准来讲，一般小端轴向间隙：0.

17、30.5mm；大端轴向间隙：（0.010.15）d（d为曲柄销直径）。连杆与十字头装配后，在平板上垂直装态测量时，连杆大、小端轴承孔中心线的平行度不大于0.15mmm。在水平状态测量时，平行度（歪扭允差）不大于0.15mmm。对于6S42柴油机活塞、活塞杆、十字头、滑块等零部件装配后，应符合下列要求： 图2 6S50机十字头销部件（1）活塞裙外圆与活塞杆外圆的同轴度不大于0.10mm；（2）活塞杆中心线与十字头销中心线垂直，垂直度不大于0.05mmm；（3）活塞杆与十字头之间的连接螺栓装妥后，其支承面间用0.05mm塞尺检查不应插进；（4）滑块工作面与活塞杆中心线的平行度不大于0.10mmm；

18、（5）滑块两侧面与活塞杆中心线的平行度不大于0.15mmm；（6）连杆与十字头装配后，在平板上垂直装态测量时，连杆大、小端轴承孔中心线的平行度不大于0.15mmm。在水平状态测量时，平行度（歪扭允差）不大于0.15mmm。滑块工作面与活塞杆中心线平行度检验检验时，首先调整活塞杆中心线、十字头销中心线和首、尾正车滑块工作面M、E与平台11平行。调节千斤顶6和V形托架7、9，使百分表测量A、B和C、D读数分别相等。则活塞部件中心线和十字头销中心平行于平台。调节支承首、尾滑块的千斤顶8、10和8、10，使首、尾正车滑块工作面M、E与平台平行。然后用百分表测量倒车首、尾滑块工作面N、F上相距l两点的读

19、数a、a和b、b。则正、倒车滑块工作面平行度即为滑块工作面与活塞杆中心线的平行度，为：（aa）l  或（bb）l1） 连杆大、小端轴承孔中心线平行度检验2） 连杆杆身与大、小端轴承组装成一体后，应检验垂直平面内和水平平面内的大、小端轴承孔中心线的平行度，以保证活塞运动装置的对中性和正常运转。3） 连杆以大端轴承剖分面为基准立于平台上，十字头销安置在小端轴承下瓦上。用置于小端平台上的百分表测量十字头销上相距l两点的读数a、b，则大、小端轴承孔中心线在垂直平面内的平行度：1) （ab）l    mmm2) 连杆水平置于平台上的千斤顶上。调节千斤顶使百分表与沿大端轴承孔

20、全长读数不变，则大端轴承孔中心线和连杆杆身轴线平行于平台。用百分表测量十字头销颈上相距l的两点读数a、b。则大、小端轴承孔中心线在水平平面内的平行度：（ab）l    mmm1.7曲轴组件的安装曲轴的功用：把活塞的往复运动通过连杆变成回转运动传递给输出轴；把各缸所作的功汇集起来向外输出；带动柴油机的附属设备。曲轴的工作条件是比较苛刻的，这主要表现在以下几个方面：受力复杂；应力集中严重；附加应力很大；轴颈遭受磨损。它既受变化的空间力系作用，又受到高速滑动摩擦危害。气体作用力、往复运动惯性力及连杆大端回转惯性力直接作用于曲柄销，经曲柄传给主轴颈。它们使各单位曲柄在空间不同方向受

21、到弯曲与扭曲，各曲柄间也存在相互扭转。诸力的作用，使曲柄销和主轴颈均受到弯、扭的联合作用；使曲柄臂受拉、压、弯、扭的复合载荷。由于诸力和力矩均随曲柄转角变化，均为重复脉动载荷，对曲轴产生疲劳损伤。曲轴是柴油机中最长最重的部件，直接影响整台柴油机的尺寸和重量。曲轴形状复杂，加工质量要求很高，制造工艺难度大，因此也是柴油机中造价最高的部件。曲轴的工作好坏对整台柴油机有直接影响。对曲轴的主要要求是：疲劳强度高，工作安全可靠；有足够的刚性，工作时变形小，使轴承负荷均匀；有足够的轴颈承压面积，以保证较低的轴承比压；曲轴的轴颈要有良好的耐磨性能，并允许多次车削修复；曲柄的布置要兼顾动力均匀、主轴承负荷低、平衡性好、扭转振动小、有利于增压系统的布置。2.小 结以上就是我本人在中船设备实习这期间所接触的船舶低速柴油机的装配工艺中的比较典型的几个工艺过程。通过在中船实习的这段时间，我对低速柴油机的装配过程算是有了一个比较全面的认识和了解，在亲眼亲手经历了船舶低速机的组装过程以后，我对装配工艺又有了一个新的了解和认识。我觉得装配工艺的好坏对于一件产品后期性能的确定及使用寿命的长短都起到了一个关键性的影响。当然，随着科技水平的不断进步和客户对产品性能要求的不断提高，新型的装配工艺方式也在逐渐的走入到车间取代老的装配工艺方法，比如近段时间开始比较流行的采用虚拟装配工艺实现柴油机实物装配前的