柴油机的主要固定件

柴油机的主要固定件

柴油机的主要固定件包括机座、机架、气缸、贯穿螺栓和主轴承等。它们构成柴油机的骨架，用来支撑柴油机的运动机构和辅助设备，并形成柴油机的工作和运行空间。

一、工作条件和要求

在十字头式柴油机中，气缸、机架和机座是分开制造，然后由贯穿螺栓连成一刚性整体，这一刚性整体构成了柴油机的主体部分，如图3-4-1所示。而筒形活塞式柴油机的气缸体、机架和机座，由于尺寸、重量、刚性和制造等方面的要求不同，有三者分开制造用贯穿螺栓连接的结构，有两个造在一起（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，还有去掉了机座代之以轻便油底壳的结构。在柴油机中，气缸体、机架和机座构成的箱体内部要安装运动部件的导承和支承——气缸套、导板、主轴承等，形成运动部件（活塞、十字头、连杆、曲轴）和传动部件（传动齿轮、链轮）的运行空间，并布置冷却、润滑和扫气的水、油、气空间。它的外部则要安装喷油泵、调速器、起动与换向设备、增压器、扫气箱、各种系统的管道等。柴油机还要通过机座或机体上的

支承安装到基座上。

柴油机的固定件承受着气体力和运动机件惯性力的

作用，承担着全部机件的重量。动力力矩的输出使它受到

由周期性变化的侧推力所产生的倾覆力矩；惯性力的作用

使它产生振动；对于多缸柴油机，沿纵向还要受到空间力

系和力矩的作用；贯穿螺栓和连接螺栓的紧固使它受到安

装应力；各处温度不同使它产生热应力；水、油、气的作

用使它受到腐蚀。

要求机架、机座有足够的刚度，使各运动机件的支承

和导承变形小，以保证良好的配合和精确的位置。还要有

足够的强度，避免运行中局部发生裂纹和损坏。固定机件

的轮廓尺寸决定着整台机器的外形尺寸，一般固定机件的

重量要占整台机器的1/3左右，所以机架、机座要尺寸小、

重量轻。机架、机座的结构要便于内部运动机件的拆装和

检修。机架和机座的各结合面、检修道门要密封性好，避

免漏泄造成浪费、污染甚至出现事故。

图 L-MC 系列柴油机气缸体、机架和机座连接 1、10-螺钉；2-锁紧垫片；3-保护架；4-下螺母；5-

贯穿螺栓下面部分；6-连接套；7-贯穿螺栓上面部分；8-上螺母；9-保护罩；11-气缸体；12-机架；13-机座

二、构造

1．机体、机座

由于柴油机结构类型的不同，机体、机座的结构也相应地会有较大的差别，形式繁多。在十字

头式柴油机中，机体由机架、扫气箱、气缸体几

个部分组成，而且往往都是分开制造的（最近的

发展是将扫气箱和气缸体连为一体制造的），然后

用贯穿螺栓将其与机座连接成为一个刚性的整

体。图3-4-1所示为MAN B&W L-MC 型柴油机

的机体与机座的连接。气缸体、机架和机座用贯

穿螺栓连接起来。

图3-4-2示出L-MC 型柴油机机架立体图。

它是由上面板、底板、横向隔板和左、右侧板焊

接而成，这种结构的机架称焊接箱式机架，它具

有结构紧凑、重量轻、刚性好以及密封性好的优

点。

在横隔板上设有导板2，导板和机架高度一

样。在侧板上开有检修道门7。由于整个机架为

一刚性整体，使安装简单，找正工作容易，结合

面少，改善了曲轴箱的密封性。在机架的背面设

有防爆门。由于整个机架为一刚性整体，结合面

少，使加工、制造容易，安装简单，也改善了曲

轴箱的密封性。目前MC 系列柴油机和Sulzer RTA

系列柴油机都采用箱形机架。 图3-4-3示出L-MC 柴油机机座。它主要由两侧的纵梁和带铸钢轴承座的横梁焊接而成。每侧纵梁为单层结构（称单壁机座），机座设计得较

高，以尽可能缩小机座宽度。而且提高了刚度，

由于主轴承位置低，改善了贯穿螺栓紧固时的压力分布，避免了由于接合面处的变形对主轴承的不利影响。横梁上的主轴承座支承曲轴。由于轴承座

采用铸钢件，提高了它的刚性，减小了工作时的变

形。机座和它上面的机架共同组成曲轴箱。推力轴

承座和机座为一体，成为一个刚性很好的整体。目

前，在大型低速柴油机中主要采用的是单壁深型机

座。

机座以柔性螺栓用液压工具把紧在船体上设的

基座上。机座与基座之间有垫块，可调节机座上平

面的高度和水平度。机座在基座上的固定包括垂向

固定和横向固定。机座底板是个平面，而水平垫和

垂直垫及这些垫与基座接触的面部都有1:100的斜

度，用来调节机座上平面的高度和水平度以及机座

横向的方位。底脚螺栓采用了球面螺母和球面垫或

平面螺母与两个球面垫，以保证螺母的支承平面与

螺纹中心线垂直，减小螺栓承受附加弯曲应力。机

座的横向和纵向也加以固定，可减小底脚螺栓的剪

应力。这种柴油机的机座下支承面尺寸较大，可允

许采用环氧树脂垫支承。 轴承座孔在机座中的位置较低，便于给主轴承盖定位。机座设计得较高，以提高刚性。在机座的

首端安装有轴向减振器，用以控制轴系的轴向振动，这已是现代新型柴油机的基本配置。机座尾端还设有推力轴承和驱动链条的空间用以安装推力轴承和驱动链轮。S-MC-C 型柴油机几座的主要改进之处在于取消了贯穿螺栓孔使机座与主轴承座的焊接过程都得到了简化，另—个改进之处是在不增加机座宽度的情况下将地脚螺栓移至机座外侧，这样更有利于安装。

机座与船体的基座之间垫有环氧树脂或铸铁垫块，并由地脚螺栓固定。垫块用以调整机座上平面的高度和水平度。

筒形活塞式柴油机由于尺寸较小，对固定件的要求除了保证刚度和强度外，对于发动机尺寸重图 L-MC 型柴油机机架 1-上面板；2-导板；3- 活塞冷却油管插入孔；4-贯穿螺栓孔；5-横向隔板；6-链条箱；7-检修通道；8-侧板；9-底板

图 L-MC 型柴油机机座

1、2-纵梁；3-横梁；4-油底壳；A-功率输出端；B-自由端

量方面的要求更加严格，以期获得最大的单位尺寸功率输出和单位重量功率输出。因此，它的气缸体、机架和机座的组合形式多种多样，有三者分开制造用贯穿螺栓连接的结构；有机架与机座造在一起，气缸体单独制造的结构；也有气缸体与机架造在一起（称之为机体），去掉了机座代之以轻便油底壳的结构。前两种与低速二冲程柴油机一样，采用正置式主轴承结构，而第三种则采用倒挂主轴承结构。气缸体与机架造在一起的机体结构具有结构紧凑、重量轻、刚性好等优点，但对于铸造和加工的要求较高。以前这种结构常用于尺寸较小的中、高速柴油机上，但随着铸造和加工技术的发展，现代新型中速船用柴油机普遍采用这种结构，包括目前世界上缸径最大的W?rtsil? 64型中速柴油机也采用这种结构。

W?rtsil? 32型中速柴油机的机体是由球墨铸铁铸造，所有各缸共用一个机体。机体的上部设有与气缸数相对应的圆孔用以安装气缸套。上部两侧还设有凸轮轴箱和进气总管。另外，所有的油水管路设置在机体之内，避免了油、水、气的漏泄，使之成为外部光洁的真正无管路的发动机。主轴承盖也是由球墨铸铁制造的，它从下部安装并把曲轴倒挂在机体上，轴承螺栓液压上紧，在主轴承盖的侧面还有两根水平螺栓也是液压上紧的用以提高主轴承盖的刚度。柴油机底部是很轻的由薄板焊接而成的油底壳，油底壳采用干式或湿式油底壳皆可。在每个主轴承的下方都有一个液压撑杆，可用来顶起或降下主轴承盖。润滑各主轴承及冷却活塞的滑油也是通过这些撑杆输送的。柴油机采用弹性支撑，确保柴油机的振动不会传到机外。

2．贯穿螺栓

在十字头式柴油机中，都采用贯穿螺栓把机座、机架和气缸体连接成一个刚性整体，在大功率的筒状活塞式柴油机中目前也广泛地采用贯穿螺栓。因为采用贯穿螺栓后不仅可使柴油机固定机件

整体刚性提高；同时，可使铸铁

的固定机件以及焊接的固定机件

的焊缝在工作时的受力状态成为

受压，从而提高了柴油机的工作

可靠性。

图2-4-1示出了L-MC 型柴油

机的贯穿螺栓。它的本体由上、

下两部分组成，中间用螺纹连接

套连接。在安装时先在机外将两

部分连接好后由上面插入贯穿螺

栓孔中。贯穿螺栓是柴油机中最

长最重要的螺栓，为了防止贯穿

螺栓横向振动，将连接套6的下

部与机架上面板的开孔精密配

合，如放大图所示，也有采用三

只螺栓周向将连接套顶住。

图2-4-4为S-MC-C 型柴油机

的贯穿螺栓。它的最明显的特征是以双贯穿螺栓取代了传统的单贯穿螺栓，而且与传统的贯穿螺

栓的不同之处还在于它不再一直插到机座底部，而是拧入到机座顶部的螺孔之中，这样就大大缩短了贯穿螺栓的长度。研究表明，采用这种双贯穿螺栓结构，可以减小主轴承座孔由于贯穿螺栓上紧所引起的变形，保证十字头导板变形减少并可改善滑块的滑动状态、简化机座和主轴承座的焊接过程。

图 S-MC-C 型柴油机的双贯穿螺栓