任務(wù)2.3柴油機(jī)固定部件的結(jié)構(gòu)與管理

1、【項(xiàng)目介紹】介紹柴油機(jī)主要固定件的作用、工作條件、要求及各部件的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，貫穿螺栓的作用、原理及安裝要求。知識(shí)目標(biāo)：掌握柴油機(jī)主要固定的作用、基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及維護(hù)管理要點(diǎn)。能力目標(biāo)：具備貫穿螺栓的拆裝能力和柴油機(jī)主要固定件的維護(hù)管理能力。【知識(shí)陳述】柴油機(jī)的固定件由氣缸、機(jī)架、機(jī)座和貫穿螺栓等部件組成。其功用為（1）防止動(dòng)力轉(zhuǎn)矩輸出時(shí)引起的傾覆；（2）承擔(dān)整機(jī)重量；（3）承受緊固件的安裝預(yù)緊力；（4）承受氣體力；（5）承受運(yùn)動(dòng)件的慣性力。由于固定件受到各種力、力矩及油、水、氣腐蝕等作用，所以要求其具有足夠的剛度和強(qiáng)度；重量輕，尺寸緊湊，便于拆裝檢修；密封性好，防止漏水、漏油和漏氣；工藝性好，

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造加工。主要固定件的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖2-69 焊接箱型機(jī)架1-上面板；2-導(dǎo)板；3-活塞冷卻油管插入孔；4-貫穿螺栓；6-鏈條箱；7-檢修道門；8-側(cè)板；9-底板十字頭柴油機(jī)中，氣缸、機(jī)架和機(jī)座分開(kāi)制造，由貫穿螺栓連成一剛性整體。筒形活塞式柴油機(jī)的氣缸體、機(jī)架和機(jī)座，有三者分別制造（一般用于大功率柴油機(jī)），也有氣缸體與機(jī)架造在一起或機(jī)架與機(jī)座造在一起的機(jī)體結(jié)構(gòu)。前者常用于中小型柴油機(jī)，采用機(jī)體結(jié)構(gòu)可提高剛度、減輕重量。1）機(jī)架的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。機(jī)架作為柴油機(jī)的固定部件之一，起到支撐氣缸體、與機(jī)座組成曲柄箱以及在十字頭式柴油機(jī)中承受側(cè)推力，為十字頭導(dǎo)向（安裝導(dǎo)板）等作用。柴油機(jī)的

3、支架，它與機(jī)座形成的曲軸箱空間是柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)空間。大型低速柴油機(jī)的機(jī)架有A字型和箱型機(jī)架兩種主要型式。圖2-68所示為雙導(dǎo)板焊接結(jié)構(gòu)A字型機(jī)架，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易。大型十字頭式柴油機(jī)目前普遍采用箱型機(jī)架（如圖2-69）。其主要優(yōu)點(diǎn)是剛性好，但制造加工比較困難。圖2-68 A字型機(jī)架圖2-70深型焊接單壁機(jī)座1、2-縱梁； 3-橫梁；4-油底殼；A-功率輸出端；B-自由端圖2-71貫穿螺栓1-貫穿螺栓；2-上螺帽；3-下螺帽；4-防振夾箍；5-支頭螺釘；6-機(jī)架；7-機(jī)座2）機(jī)座的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。大中型柴油機(jī)，特別是大型柴油機(jī)，都有單獨(dú)的機(jī)座。小型柴油機(jī)的機(jī)座常與機(jī)架制成一體。機(jī)座的

4、作用有：（1）承受全機(jī)重量；（2）承受氣體力、慣性力和安裝預(yù)緊力；（3）集中與儲(chǔ)存滑油并形成密閉空間；（4）安放曲軸，并留有曲柄回轉(zhuǎn)空間。機(jī)座除承重、氣體力、慣性力與安裝預(yù)緊力的作用外，當(dāng)遇到風(fēng)浪顛簸，還要承受額外的扭轉(zhuǎn)、拉伸和彎曲變形等的作用力，所以對(duì)機(jī)座的最基本要求是要有足夠的剛度。機(jī)座是柴油機(jī)的基礎(chǔ)，也是柴油機(jī)裝配時(shí)的基準(zhǔn)件。中小型柴油機(jī)通常采用鑄鐵澆鑄的整體結(jié)構(gòu)；大型低速柴油機(jī)多采用深型焊接單壁機(jī)座（圖2-70），主要由兩側(cè)的縱梁和帶的橫梁焊接而成。每側(cè)縱梁為單層結(jié)構(gòu)，稱單壁機(jī)座，機(jī)座設(shè)計(jì)得較高，以提高剛性。軸承座采用鑄鋼件，也是為了提高剛。3）貫穿螺栓的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖2-71）：

5、貫穿螺栓是柴油機(jī)最長(zhǎng)最重要的螺栓，主要用于大中型柴油機(jī)，它的作用是將機(jī)座、機(jī)架和氣缸體三者或其中兩者連成一個(gè)剛性整體，使這些固定機(jī)件只承受壓應(yīng)力而不承受有氣體產(chǎn)生的拉應(yīng)力。它并不起定位作用，在被連接的兩個(gè)固定件之間仍有定位銷或定位螺栓，以便裝配時(shí)對(duì)中和防止柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)這些機(jī)件之間產(chǎn)生橫向移動(dòng)。機(jī)架和氣缸等機(jī)體的截面形狀復(fù)雜，應(yīng)力很難精確計(jì)算。如果采用的是鐵鑄件則其材料的抗壓能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)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，則因焊縫受壓不受拉，也使工作更加可靠。而優(yōu)質(zhì)鋼制成了貫穿螺栓，強(qiáng)度高，可承受很高的拉伸應(yīng)力。當(dāng)板緊貫穿螺栓時(shí)，螺栓會(huì)稍稍伸長(zhǎng)，而被連接的固定件則會(huì)稍稍被壓縮，

6、當(dāng)氣缸中產(chǎn)生最大爆發(fā)壓力時(shí)，雖然螺栓被拉長(zhǎng)，被連接的固定件也相應(yīng)地回伸，但仍能保持貫穿螺栓兩端螺母與固定件平面緊密接觸，使固定件始終保持被壓狀態(tài)，承受壓縮應(yīng)力，由此提高機(jī)件承受機(jī)械負(fù)荷能力，使固定件的工作可靠性得到保證。貫穿螺栓形狀簡(jiǎn)單，加工方便，如圖2-71所示。由圖可見(jiàn)，貫穿螺栓1位于每個(gè)主軸承兩邊相等距離處。在貫穿螺栓的兩頭，車有螺紋，配置上、下螺帽2和3，在螺帽上緊后將機(jī)座、機(jī)架和氣缸體三者壓緊在一起。在頂端還有供液壓拉伸器拉伸使用的附加螺紋頭。大型低速柴油機(jī)的貫穿螺栓又細(xì)又長(zhǎng)，容易產(chǎn)生橫向振動(dòng)而斷裂，為改變貫穿螺栓振動(dòng)頻率（使振動(dòng)頻率提高），防止發(fā)生共振，通常在其中部裝有防振夾箍4，

7、在水平方向有兩個(gè)支頭螺釘，在貫穿螺栓完全上緊后將其頂緊在氣缸體上，在使用中，支頭螺釘不能有松動(dòng)，故應(yīng)每年檢查一次。圖2-72 貫穿螺栓上緊順序mm的塞尺插入。通常用測(cè)量曲軸拐檔差的方法來(lái)驗(yàn)證貫穿螺栓的緊固質(zhì)量。貫穿螺栓的預(yù)緊力應(yīng)定期進(jìn)行檢查。新發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)使用一年后，應(yīng)全部檢查一次是否符合標(biāo)準(zhǔn)。以后應(yīng)定期檢查，一般每四年檢查一次。貫穿螺栓把氣缸體、機(jī)架和機(jī)座連在一起。因?yàn)楣潭C(jī)件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如果在結(jié)合面處用短螺栓連接，在拉力作用下，各部分受力很不均勻，難以準(zhǔn)確計(jì)算。采用貫穿螺栓結(jié)構(gòu)，拉力由貫穿螺栓承擔(dān)，螺栓的作用力可精確計(jì)算。安裝后，氣缸、機(jī)架和機(jī)座只受壓應(yīng)力不受拉力，可合理利用材料抗壓不抗

8、拉的性能，又提高了柴油機(jī)整體的剛度。在機(jī)架、機(jī)座和貫穿螺栓的管理活動(dòng)中，應(yīng)注意下列事項(xiàng)：1）嚴(yán)防曲軸箱爆炸。曲軸箱上的防爆門（安全釋放閥）要定期進(jìn)行功能檢測(cè)，運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常在觸摸曲軸箱，若發(fā)現(xiàn)過(guò)熱要及時(shí)查找原因；2）曲軸箱各壁面道門和密封蓋板很多，要及時(shí)處理各種漏泄現(xiàn)象，以免造成嚴(yán)重事故。特別是機(jī)座周圍和油殼漏泄，容易造成滑油流失和潤(rùn)滑系統(tǒng)失壓，因此更要密切注意。這可通過(guò)曲軸箱及機(jī)座周圍是否有漏泄現(xiàn)象和柴油機(jī)周圍艙底水中含油多少進(jìn)行判斷。3）機(jī)座是整臺(tái)柴油機(jī)的基礎(chǔ)，承受很復(fù)雜的應(yīng)力，容易出現(xiàn)疲勞裂紋。主承軸座孔周圍形狀復(fù)雜，易出現(xiàn)應(yīng)力集中，更是裂紋的多發(fā)區(qū)。機(jī)座內(nèi)表面和滑油接觸，正常情況下滑油本身基本沒(méi)有腐蝕性，但滑油變質(zhì)后會(huì)使機(jī)座遭受腐蝕，這種腐蝕在柴油機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于污物停滯比運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更為嚴(yán)重。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由熱態(tài)變?yōu)槔鋺B(tài)時(shí)，機(jī)座表面有凝水出現(xiàn)也會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用。腐蝕處，應(yīng)力集中，強(qiáng)度下降，成為裂紋發(fā)源地。焊接機(jī)座的焊接不良處、鑄造機(jī)座的鑄造缺陷區(qū)、由于船體變形使機(jī)座受到較大附加應(yīng)力的地方，也都有可能出現(xiàn)裂紋。所以對(duì)機(jī)座內(nèi)、外表面要定期檢查。柴油機(jī)的不平衡力和力矩都要作用到底腳螺栓上，船體變形有可能使底腳螺栓受到剪切作用，所以要定期檢查地腳螺栓有無(wú)松動(dòng)和斷裂。4）貫穿螺栓斷裂的事例并不罕見(jiàn)，除和制造質(zhì)量有關(guān)外，還與安裝時(shí)預(yù)緊力是否均勻有密切關(guān)系。貫