9g32型船用中速柴油機設計開發(fā)

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1、9G32型船用中速柴油機設計開發(fā)摘要：在6G32型、8G32型柴油機成功應用的基礎上,以高強化度柴油機的設計理念和產(chǎn)品系列化的原則，設計開發(fā)了新產(chǎn)品9缸9G32型(4400kW)船用中速柴油機，填補了我國自主品牌高性能、中速、功率大于4000kW柴油機產(chǎn)品的空白，并形成了G32直列機型產(chǎn)品的系列化。關鍵詞：柴油機；設計；驗證DevelopmentandDesignofMedium-SpeedMarineDiesel9G32HUORongkang,LINing,SUNLiangyan,HEZhiqiang,WUYanjun,CHENQinghui,HUSheng(Guangzho

2、uDieselEngineFactoryCo.,LtdGuangzhou510371)Abstract：Medium-speedmarinediesel9G32(9-cylinder,4400kW)isanewproductdevelopedanddesignedbasedonthesuccessfulapplica.tionofengines6G32and8G32withdesignphilosophyofhighstrengthdieselandproductserialization,whichsupplyagapofindependentbrandofhighperfo

3、rmaneemedium-speeddieseloflargerpowerinchinaandformseriesofin-linedieselG32.Keywords：Diesel,Design,Verification1前言2007年，廣州柴油機廠與中國船舶重工集團公司711研究所聯(lián)合開發(fā)了6G32型（2665kW）船用中速柴油機。2008年，廣州柴油機廠開發(fā)了8G32型（3552kW）柴油機。至今，投入使用的6缸和8缸燃用重油的G32柴油機已有100多臺，廣泛應用于客滾船、油船、集裝箱船、散貨船、渡車船、火車渡輪等。安裝首批6G32柴油機作主動力的集裝箱船和散貨船，主機運

4、行時間已超過20000小時，用戶評價G32柴油機功率充足、經(jīng)濟性好、性能穩(wěn)定、可靠性高。G32柴油機通過技術鑒定，認為G32系列柴油機是我國自行開發(fā)、具有完全自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品機型；其技術水平在國內(nèi)自主品牌產(chǎn)品中處于領先地位，達到本世紀初國際同類先進產(chǎn)品的水平。2010年5月，廣州柴油機廠股份有限公司開發(fā)了9G32型柴油機,填補了我國自主品牌高性能、中速、功率大于4000kW柴油機產(chǎn)品的空白，形成了G326、8、9缸五種功率產(chǎn)品的系列化（見表1）,適應了船舶市場對中速大功率柴油機的需求。2主要技術參數(shù)9G32型柴油機設計指標及主要技術參數(shù)見表2O3總體設計原則G32系列柴油機依

5、照高效、節(jié)能、環(huán)保的理念，可靠性第一的設計原則，力求結構簡單，注重維護保養(yǎng)方便。9G32的總體布置、結構形式與8G32基本相同，單缸輸出功率和平均有效壓力提升了10%,9G32柴油機橫剖面如圖1。圖19G32柴油機橫剖面圖4技術設計技術設計階段，對總體設計方案中的曲軸部件、柴油機發(fā)火次序、排放性能、渦輪增壓系統(tǒng)和軸系扭轉振動特性等關鍵技術問題進行了充分的論證，以期獲得9G32柴油機良好的綜合性能，并且盡可能地降低技術風險。4.1全平衡的曲軸9G32曲軸材料為優(yōu)質(zhì)合金鋼，整體連續(xù)纖維鍛造。曲軸采用全平衡方式，每一曲柄上都設置了一對大尺寸的平衡塊以平衡每一曲柄的不平衡離心力，改善曲

6、軸應力和軸承負荷的分布，并獲得合適的油膜厚度，保證曲軸的安全運行。按照中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》中柴油機曲軸強度評定的相關規(guī)定，進行9G32柴油機曲軸直徑校核，結果表明主軸頸和曲柄銷均為安全而且留有足夠大的裕度；采用三維有限元應力計算分析，并以此為基礎進行曲軸的疲勞強度校核，合格系數(shù)滿足中國及外國主要船級社規(guī)范的要求。9G32型柴油機曲軸見圖2O圖29G32柴油機曲軸4.2發(fā)火次序四沖程單列9缸發(fā)動機的發(fā)火次序常見的有六種。在滿足各方面性能的前提下，擬優(yōu)先考慮平衡特性系數(shù)較小的曲柄布置方案和相應的1-2-4-6-8-9-7-5-3發(fā)火次序。按擬定的曲柄布置方案和發(fā)火次序，通

7、過動力計算、軸承負荷計算、平衡分析、最小油膜厚度計算、軸系扭轉振動計算、軸心軌跡計算，MMPC渦輪增壓系統(tǒng)的模擬計算，各方面性能良好,確定9G32柴油機采用1-2-4-6-8-9-7-5-3發(fā)火次序。4.3排放性能隨著船舶市場的快速發(fā)展以及排放法規(guī)的日趨嚴格，對船用柴油機設計提出了更具挑戰(zhàn)性的要求。9G32柴油機為滿足國際海事組織（IMO）對NOx排放的要求并實現(xiàn)在整個運行轉速范圍內(nèi)無可見煙色的目標，采取了以下的技術措施：4.3.1提高柴油機的壓縮比提高壓縮比，使壓縮沖程終點的壓力升高。額定