1、畢業設計（專題論文） 題 目 淺析船舶低速柴油機的組裝 姓 名 系 部 專 業 班 級 學 號 指導教師 2015年6月3日淺析船舶低速柴油機的組裝摘要：本文通過對中船設備引進的德國Man B &W公司低速柴油機系中的6S42和6S50兩種機型的組裝過程的基本闡述與講解。以此兩種機型為代表，簡單闡述一下船舶低速柴油機在裝配過程中應注意的問題以及過程中出現問題的解決方案。最后綜合討論船舶低速柴油機裝配工藝的好壞對其組裝完成后試車運行過程以及各方面性能的影響。關鍵詞：低速柴油機；組裝；裝配工藝；性能影響前 言鎮江中船設備有限公司（鎮江船用柴油機廠）公司引進并生產德國MAN BW 公司 L1

2、6/24、L21/31、 L23/30、L27/38、 L28/32 、L32/40、S35、S40、S42、S46、S50等系列機型和丹麥瓦錫蘭公司RT-flex35、RT-flex40、RT-flex50等系列機型。近年來又投資建設低速機生產組裝基地，功率范圍涵蓋450-14240KW。圖1是6S50柴油機的外形圖。本文就我個人在中船設備實習期間所從事的S42、S50低速柴油機裝配過程中的一些感悟和看法，在此淺談一下低速柴油機幾項主要部件的組裝。低速柴油機大多為二沖程柴油機。低速柴油機由于性能優良、可靠性好、使用維護方便、能燃用劣質燃油等優點，已被廣泛用于散貨船、油船、集裝箱船等大型遠洋船

3、舶上。由于船舶日趨大型化、巨型化與自動化以及對船舶主機的經濟性、可靠性的要求不斷提高，低速柴油機的技術發展呈現出整體優化的趨勢具體表現以下幾個方面：基本理論方面，柴油機是內燃機，提高熱效率，提高熱能轉化成機械能，控制燃燒，提高經濟性。在結構方面，采用非冷卻式噴油器、可變噴油定時油泵、長沖程、液壓驅動式排氣門、單氣門直流掃氣、定壓增壓、高效渦輪增壓器。性能方面，平均有效壓力不斷提高，增加活塞的平均速度，改進零部件結構，增加強度，不斷降低燃油消耗率水平，使柴油機的單機或單缸功率不斷增大，使用壽命延長。采用電子調速系統,電子燃油噴射系統、高壓共軌燃油噴射系統、智能化電子控制系統，簡化了柴油機的設計，

4、降低了柴油機的成本，優化了運行控制，進一步提高了低速柴油機的可靠性，改善低負荷性能，降低燃油消耗率，控制NOx排放以及安全保護控制等。1低速柴油機的組裝柴油機的裝配是柴油機制造過程中最后一個階段的工作。一臺柴油機能否保證良好的工作性能和經濟性以及可靠地運轉，很大程度上決定于裝配工作的好壞，即裝配工藝過程對產品質量起決定的影響。因此，為了提高裝配質量和生產率，必須對與裝配工藝有關的問題進行分析研究。例如，裝配精度、裝配方法、裝配組織形式、柴油機裝配工藝過程及其應注意的問題和裝配技術規范等等。下面就結合幾個柴油機重要部件裝配過程實例來談一談低速柴油機的裝配過程。1.1機座的安裝與校平圖1 6S50

5、柴油機的外形圖機座結構介紹機座是整臺柴油機的基礎，其結構包括機座下平面、機座地腳螺栓、機底殼、機座上平面和機座水平調整螺栓等幾部分組成。機座下平面主要是用于與裝配過程中水平地面接觸或者柴油機裝船時與船體基座相連接，其主要作用是對柴油機的整體起到支撐作用。機座地腳螺栓的作用主要起到固定柴油機與船舶基座的作用，機底殼則大多是用于收集柴油機循環下來的潤滑油，機座上平面則是與柴油機機架相連接，機座水平調整螺栓則是用來調整機座水平的部件。1.1.2機座的安裝機座的定位與安裝十分重要，其質量不僅直接影響整臺柴油機的質量和可靠運轉，而且直接影響船舶推進系統的質量和可靠性。所以，機座的定位與安裝是柴油機在船上

6、安裝的關鍵。柴油機在制造過程中低速機一般都是分段組裝的，最后將組裝好的分段再進行總裝，機座在裝配過程中最重要的就是找水平，其前期的裝配上架工作相對來說還是很簡單的事情。現就6S50機機座定位找水平進行以下簡單的說明。機座定位安裝必須保證機座上平面的平直，以保證機架、氣缸體安裝的正確。要求機座地腳螺栓均勻上緊后，機座上平面的平面度應與臺架安裝時平面度基本相符，或橫向直線度應不大于0.05mmm，縱向直線度應不大于0.03mmm，機座全平面內平面度應不大于0.10mm，在將機座的各方位水平找準以后，用塞尺檢查找準后的機座水平是否滿足裝配工藝的技術要求，在確認已滿足技術要求以后，將水平提交予質量檢測

7、部，在質量檢測部驗收合格的情況下，將機座的邊角螺栓用泵車泵緊。待機座各角螺栓泵緊以后，再用塞尺檢查各平面的間隙是否在誤差范圍以內。1.1.3裝配問題及解決方案在機座找水平的操作過程中，要保持相對穩定的空間工作環境。在校平操作進行時，旁邊不能有相對較大外界震動的干擾，若其他機組此時正在進行動車試驗，則應立即停止機座水平校驗工作，待動車實驗停止以后方可繼續進行，否則極易影響水平測量的精確程度，試車試驗本身產生的巨大震動對機座水平就有一定的影響。1.2機架的安裝機架在機座上縱向定位，利用機座首端或尾端端面上的定位基準塊來實現定位，實際操作過程中定位銷可以確定定位基準，是一個比較重要的標準件。機架上對

8、應端面與機座上基準面要緊貼且要保證0.05mm塞尺插不進。機架橫向定位采用拉線法。在機架首、尾兩端導板中央分別拉鉛垂鋼絲線。測量機座上平面上的機架左、右兩側面距鋼絲線的距離，并使之相等，即ab，則機架橫向準確定位。對于中船重工6S42機的機架安裝時，要求機架下平面與機座上平面應緊密接觸，用0.05mm塞尺檢查應插不進；局部用0.10mm塞尺檢查插入深度不大于30mm；0.15mm塞尺插不進。可在結合面上涂抹密封膠6134使接觸緊密。機架安裝后其上平面的平面度誤差不大于0.06mm（即6絲）。1.3氣缸蓋與氣缸套的安裝1.3.1對氣缸蓋的工作條件和要求有足夠的強度、良好的耐熱性；同時材料還應具有

9、良好的澆鑄工藝性。氣缸蓋的結構應有足夠的剛性。觸火面形狀應符合圖紙要求。有足夠圓弧過度且光潔完整。受壓面和各種道腔應分別符合規定的壓力試驗要求，各安裝座孔尺寸、形狀都應符合精度要求。尤其是各個閥座孔與閥錐面應保持良好的密封狀態。氣缸直徑在400mm以下的氣缸蓋材料多用  HT400之類的灰鑄鐵；400mm以上者多用球墨鑄鐵。不少大型低速柴油機采用鑄鋼缸蓋或者采用鑄鐵鑄鋼組合式缸蓋。氣缸套的功用、工作條件和要求1）與缸蓋、活塞共同構成氣缸工作空間。2）筒形活塞柴油機的氣缸套承受活塞側推力，成為活塞往復運動的導程。3）將活塞組件及本身的熱量傳給冷卻水，使之工作溫度適當。4）二沖程柴油機的

10、氣缸套布置有氣口，由活塞啟閉，實現配氣。氣缸套內表受高溫高壓燃氣直接作用，并始終與活塞環及活塞裙部發生高速滑動摩擦。外表與冷卻水接觸，在較大溫差下產生嚴重熱應力，冷卻水側易產生穴蝕。活塞對缸套的側推力不僅加劇其內表摩擦，側推力改變方向時，活塞還撞擊缸套。此外還受到較大的安裝預緊力。氣缸蓋和氣缸套在低速柴油機組裝過程中也是一個比較重要的過程，氣缸蓋與氣缸套連接在一起的牢固程度、密封程度直接決定了燃油燃燒過程，柴油機內部是否可以良好燃燒和平穩運行，對保證活塞組件的安全也是一個很重要的工序。在氣缸蓋與氣缸套的安裝進行前，首先要做好的工作就是清潔。氣缸蓋與氣缸套部件在運往裝配現場的時候，其表面部件貼合

11、面多數都是涂有防銹油的，因此在裝配之前要認真進行清潔，清潔劑可選用輕柴油或者專用清洗劑來進行。要充分清除殘留在氣缸套和氣缸蓋內的灰塵和顆粒雜質，防止此類雜志灰塵殘留在內部堵塞油路油管。用柴油或專業清洗劑洗好后要用壓縮空氣進行吹凈。壓縮空氣吹凈以后要用干凈的白布將其擦干凈。在掃氣箱上部，每個氣缸裝有一個堅固的鑄鐵框架。這些框架稱作氣缸體或冷卻水套，并帶有垂直法蘭，與掃氣箱一樣，可用螺栓將各框架連成首尾兩組。 基座、機架和氣缸用長貫穿螺栓連到一起，形成一個較大的堅實結構，減少了使用時產生的變形及振動。氣缸套有鑄鐵制成，缸套表面有時鍍鉻。氣缸套向下延伸到掃氣箱。缸套與掃氣箱頂部的密封由橡膠圈實現，橡

12、膠圈安裝在缸套上切削的環槽內。在氣缸套伸入掃氣箱內的部位有一列稱為掃氣口的開口。氣口的高度是這樣布置的，當活塞位于下止點時，活塞上沿剛好打開氣口。氣口在缸套上以大約20度的傾角制成，其結果是使掃氣旋轉。 各缸頂部由特殊耐熱鋼制成的缸蓋封閉。缸蓋裝在缸套頂部的平面上，并由機加工的凸肩定位。密封圈嵌入在缸蓋錐形面時必須十分小心。氣缸蓋和氣缸套用旋入缸體中的雙頭螺栓固定。 缸套上有鉆孔用于潤滑，新型的缸套在其最上部還有鉆孔用于冷卻。 每個缸蓋上有一個大型中心孔，用于安裝排氣閥，還有兩到三個孔用于裝噴油器，還有些孔用來安裝起動閥、安全閥、示功閥、以及作為排氣閥冷卻水腔的進出口。 1.3.3氣缸蓋氣缸蓋

13、做成兩部分，下部為特殊的薄壁鍛鋼結構，使得燃氣區域在吸收熱應力時能強制冷卻。氣缸蓋下部由上部鑄鐵支撐部分定位，上部支撐部分經長雙頭螺栓把氣體力傳遞給氣缸體。其掃氣是MAN柴油機的回流掃氣形式，且掃、排氣口繞缸套圓周大部分布置成兩排。氣口間的垂直區域由水冷卻，冷卻水通過鑄造管進入排氣口上部圍繞缸套的冷卻水通道。 氣缸蓋做成兩部分，下部為特殊的薄壁鍛鋼結構，使得燃氣區域在吸收熱應力時能強制冷卻。氣缸蓋下部由上部鑄鐵支撐部分定位，上部支撐部分經長雙頭螺栓把氣體力傳遞給氣缸體。氣缸蓋和缸套的結合面的布置應盡可能遠離燃燒過程。施加于柴油機結構上的氣體載荷受液壓預緊的貫穿螺栓限制，貫穿螺栓把機座、機架和氣

14、缸體連成一體。 1.4氣缸體的安裝氣缸體單缸安裝時，利用定位銷和孔使其在機架上平面準確定位。氣缸體連接成整體安裝時，可按以下方法定位：利用帶百分表的專用量具在首、尾兩缸氣缸體內測量。測量時，將專用量具分別緊貼于導板工作面和側端面。用百分表測量氣缸體下部填料函孔內表面的首（尾）、左（右）部位，記下讀數。將量具再緊貼于另一導板工作面和另一側端面，測量填料函孔的尾（首）、右（左）部位，記下讀數。兩次縱向、橫向測量讀數分別使之相等，則氣缸體橫向、縱向準確定位。允許偏差不超過0.05mm。氣缸體與機架結合面應緊密貼合，用0.05mm塞尺檢查，局部插入深度不大于30mm；用0.10mm塞尺檢查不應插進。氣

15、缸體之間結合面亦應緊貼。結合面處均可采用密封膠使之緊密接觸。1.5貫穿螺栓的安裝貫穿螺栓將柴油機的機座、機架、氣缸體緊固地連接成一體，構成柴袖機的固定件。貫穿螺栓安裝前，將上部螺母、上中間環和貫穿螺栓螺紋部分清潔并涂二硫化鉬，再將貫穿螺栓安裝到貫穿螺栓孔中，安裝過程中注意以下問題：貫穿螺栓的上緊用圓棒上緊螺母6至其與上中間環7接觸為止。測量貫穿螺栓的外露部分長度L，再用液壓拉伸器分兩次上緊。 第一階段上緊，預緊力為35MPa，上緊全部貫穿螺栓，測量各螺栓外露部分長度L1，則螺栓受力后的伸長量L1：L1L1L    mmRTA38、RTA48的L1為2.42.6mm。 第二階

16、段上緊，預緊力為60MPa，上緊全部貫穿螺栓，測量各螺栓外露部分長度L2，則螺栓伸長量L2：L2L2L    mmRTA38的L2為4.4mm。上緊順序 為了防止機座、機架和氣缸體因受力不均產生變形，除要求按說明書規定的預緊力上緊貫穿螺栓外，還要求按照合理的順序上緊貫穿螺栓。一般是成對上緊，并從柴油機中央開始，依次交替向兩端進行。記錄油壓和伸長量等數值，以備檢查比較。1.6十字頭滑塊與導板的組裝連桿大、小端的軸向間隙圖2是6S50機的十字頭銷部件。十字頭式柴油機的十字頭滑塊與導板應均勻接觸，安裝間隙和極限間隙應符合說明書或規定。對于6S42機標準來講，一般小端軸向間隙：0.

17、30.5mm；大端軸向間隙：（0.010.15）d（d為曲柄銷直徑）。連桿與十字頭裝配后，在平板上垂直裝態測量時，連桿大、小端軸承孔中心線的平行度不大于0.15mmm。在水平狀態測量時，平行度（歪扭允差）不大于0.15mmm。對于6S42柴油機活塞、活塞桿、十字頭、滑塊等零部件裝配后，應符合下列要求： 圖2 6S50機十字頭銷部件（1）活塞裙外圓與活塞桿外圓的同軸度不大于0.10mm；（2）活塞桿中心線與十字頭銷中心線垂直，垂直度不大于0.05mmm；（3）活塞桿與十字頭之間的連接螺栓裝妥后，其支承面間用0.05mm塞尺檢查不應插進；（4）滑塊工作面與活塞桿中心線的平行度不大于0.10mmm；

18、（5）滑塊兩側面與活塞桿中心線的平行度不大于0.15mmm；（6）連桿與十字頭裝配后，在平板上垂直裝態測量時，連桿大、小端軸承孔中心線的平行度不大于0.15mmm。在水平狀態測量時，平行度（歪扭允差）不大于0.15mmm。滑塊工作面與活塞桿中心線平行度檢驗檢驗時，首先調整活塞桿中心線、十字頭銷中心線和首、尾正車滑塊工作面M、E與平臺11平行。調節千斤頂6和V形托架7、9，使百分表測量A、B和C、D讀數分別相等。則活塞部件中心線和十字頭銷中心平行于平臺。調節支承首、尾滑塊的千斤頂8、10和8、10，使首、尾正車滑塊工作面M、E與平臺平行。然后用百分表測量倒車首、尾滑塊工作面N、F上相距l兩點的讀

19、數a、a和b、b。則正、倒車滑塊工作面平行度即為滑塊工作面與活塞桿中心線的平行度，為：（aa）l  或（bb）l1） 連桿大、小端軸承孔中心線平行度檢驗2） 連桿桿身與大、小端軸承組裝成一體后，應檢驗垂直平面內和水平平面內的大、小端軸承孔中心線的平行度，以保證活塞運動裝置的對中性和正常運轉。3） 連桿以大端軸承剖分面為基準立于平臺上，十字頭銷安置在小端軸承下瓦上。用置于小端平臺上的百分表測量十字頭銷上相距l兩點的讀數a、b，則大、小端軸承孔中心線在垂直平面內的平行度：1) （ab）l    mmm2) 連桿水平置于平臺上的千斤頂上。調節千斤頂使百分表與沿大端軸承孔

20、全長讀數不變，則大端軸承孔中心線和連桿桿身軸線平行于平臺。用百分表測量十字頭銷頸上相距l的兩點讀數a、b。則大、小端軸承孔中心線在水平平面內的平行度：（ab）l    mmm1.7曲軸組件的安裝曲軸的功用：把活塞的往復運動通過連桿變成回轉運動傳遞給輸出軸；把各缸所作的功匯集起來向外輸出；帶動柴油機的附屬設備。曲軸的工作條件是比較苛刻的，這主要表現在以下幾個方面：受力復雜；應力集中嚴重；附加應力很大；軸頸遭受磨損。它既受變化的空間力系作用，又受到高速滑動摩擦危害。氣體作用力、往復運動慣性力及連桿大端回轉慣性力直接作用于曲柄銷，經曲柄傳給主軸頸。它們使各單位曲柄在空間不同方向受

21、到彎曲與扭曲，各曲柄間也存在相互扭轉。諸力的作用，使曲柄銷和主軸頸均受到彎、扭的聯合作用；使曲柄臂受拉、壓、彎、扭的復合載荷。由于諸力和力矩均隨曲柄轉角變化，均為重復脈動載荷，對曲軸產生疲勞損傷。曲軸是柴油機中最長最重的部件，直接影響整臺柴油機的尺寸和重量。曲軸形狀復雜，加工質量要求很高，制造工藝難度大，因此也是柴油機中造價最高的部件。曲軸的工作好壞對整臺柴油機有直接影響。對曲軸的主要要求是：疲勞強度高，工作安全可靠；有足夠的剛性，工作時變形小，使軸承負荷均勻；有足夠的軸頸承壓面積，以保證較低的軸承比壓；曲軸的軸頸要有良好的耐磨性能，并允許多次車削修復；曲柄的布置要兼顧動力均勻、主軸承負荷低、平衡性好、扭轉振動小、有利于增壓系統的布置。2.小 結以上就是我本人在中船設備實習這期間所接觸的船舶低速柴油機的裝配工藝中的比較典型的幾個工藝過程。通過在中船實習的這段時間，我對低速柴油機的裝配過程算是有了一個比較全面的認識和了解，在親眼親手經歷了船舶低速機的組裝過程以后，我對裝配工藝又有了一個新的了解和認識。我覺得裝配工藝的好壞對于一件產品后期性能的確定及使用壽命的長短都起到了一個關鍵性的影響。當然，隨著科技水平的不斷進步和客戶對產品性能要求的不斷提高，新型的裝配工藝方式也在逐漸的走入到車間取代老的裝配工藝方法，比如近段時間開始比較流行的采用虛擬裝配工藝實現柴油機實物裝配前的