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专业志 >> 上海船舶工业志 >> 专记 >> 中国第一次研制的船用重型低速柴油机


中国第一次研制的船用重型低速柴油机

新中国成立以后,造船工业得到逐步发展。在第一个五年计划期间,船用动力机械开始设计和试制一些小型船用主机,作为建造小型船舶之用。从总体上讲,船机仍落后于船体。

19578月一机部和交通部联合通知,决定在第二个五年计划期间,进行中国船用重型低速柴油机的研制,并组织有关设计、科研、工厂、航运部门联合着手具体规划、调研和协调研制工作。

19589月成功地完成中国第一台2000马力二冲程船用重型低速柴油机的设计、试制,并装上了3000吨沿海客货船“和平59”号,填补了中国这方面的空白。

在此基础上,1958年下半年开始进行中国第一台万吨远洋船主机——8820马力大缸径二冲程船用重型低速柴油机7ESDZ75/160型的研制工作。

该柴油机是根据第一机械工业部在195981416日召开的船用重型低速柴油机设计协调会议决议要求设计的。设计工作于19588月开始,由一机部、交通部船用主机技术委员会主持,在沪东造船厂党委直接领导下,组织一机部九局产品设计四室、沪东造船厂、上海船舶修造厂、上海交通大学、新中动力机厂等5个单位40人共同合作,下厂进行设计,仅用48天时间就完成了图纸设计。

完成设计后,由沪东造船厂、上海船舶修造厂、新中动力机厂3个厂同时投入生产,以后由于任务变化,仅由沪东造船厂进行试制,并于19609月完成总装,制造周期为17个月。与此同时,还进行75/160单缸试验机试制,于1959年底动车。

该柴油机体积、重量大,结构复杂,性能要求和制造精度都较高,需要有重型建造设备(铸、锻、加工、热处理、起重等)、质量好的原材料、熟练的技术工人和有经验的技术专家,但这在当时都很缺乏。在制造过程中,碰到许多困难,如曲轴的回转半径有1.1米,设备无法加工,便自己动手设计制造C836落地机床解决加工问题;总重有44吨的曲轴采用组合形成,一般有全组合式和半组合式二种,该曲轴同时进行了二种方案设计,后经研究后,后者比前者材料省、加工量少,成本要低得多,套合工艺也简单,决定选用铸钢半组合式方案。但是,当时忽略了这是以保证铸件质量为前提的,没有意识到该方案单个曲拐铸钢件重达10吨左右,技术上没有一定措施是很难达到大型曲轴质量要求的,而图纸上又没有严密技术要求,铸造也按常规工艺,致使第一批铸坯因机械性能和铸造质量均达不到要求,全部报废。第二批虽然在材料质量和铸造工艺都加以控制,机械性能合格,加工后问题仍不少,不能用;后只能采用全组合式进行合成,通过试验制订立式套合新工艺方法,套合结果良好。

由于对大缸径柴油机的链传动装置缺乏经验和资料,设计是按43/82柴油机链条的比例放大的,原设计选用国产90厘米双排链,材料原拟采用合金钢,因材料无法供应,改用45号碳钢,因进度原因又委托非专业厂协作生产,链条制造精度较差。该链条经126小时运行,4片链板断裂。后材料改用合金钢及委托大厂制造,但在第四次、第五次耐久试验都发生了链板断裂,销轴咬伤。于是决定停止试验。为此,成立链条专业小组进行全面深入分析、考察外轮主机键传动装置等一系列调研工作后重新设计制造,链板采用65号碳钢,链传动机构及润滑装置进行改进。新制链条通过第六次耐久试验144小时运行后,探伤检查链板未发现裂纹,仅部分轴销有轻微咬伤现象,问题基本得到解决。

增压器与链条一样,同样缺乏经验和资料的情况下进行设计的。196012月柴油机进行一级增压试验中,增压器发生喘振无法正常运行,经放气试验及增压器平台试验的结果表明:增压器与柴油机的配合工作线处在小流量高压比的喘振区,无法实现一级增压,只能换成带扫气泵的串联增压方式,并通过整机调试,使性能基本达到要求,但增压度较低。

柴油机在试验过程中,还发生过严重咬缸、活塞环断裂等问题。

机架为单片A字架组合结构,单征A字架焊接完成后,经退火处理和机加工达到图纸要求。在第一阶段性能试验后,全面拆检返修中发现A字架有变形现象,对该问题工厂和设计部门认为是残余应力造成,而使用和船检部门认为是机架强度、刚度问题,意见不一。后在国家科委和有关单位支持下,确定进行一系列试验、研究工作。196310月~196411月,由原总字402部队、中国科学院力学研究所、中国科学院光学精密机械研究所、原总字908部队协助,共同进行了机架静力强度测量、有机玻璃模型试验、钢模型试验、三维光弹模型试验等8项专题试验,以测出A字架所受最大应力值、开孔和焊接对A字架强度影响、求得代表性截面应力分布情况。鉴定工作组经研究,鉴于A字架实际变形未再扩大,承载后应力较小强度足够,焊接应力所引起的变形与实际情况一致,同意装船试用。

为柴油机试验需要,自行设计制造了国内首制的最大设备10000马力水力测功器及2500立方米/时螺杆泵。

196010月,8820马力柴油机研究工作进入性能调试阶段,至19633月先后完成非增压运转、一级增压试验、串联增压试验。在这段时间中暴露了较多设计、建造方面的问题,通过修整、设计改进、平台或单缸反复试验分析及整机调试,使这些问题得到解决或改善。柴油机性能指标也基本达到设计要求。

1963321日,根据三机部指示,7ESDZ75/160柴油机技术工作组召开成立后第一次会议,讨论通过7ESDZ75/160柴油机国家平台鉴定试验大纲。1963325日成立试验组,具体负责鉴定试验。

196332529日,试验组主持柴油机外特性和推进特性测试,此后工厂对柴油机进行全面返修。1964525日起进行装复后性能试验,至8月底,性能参数达到第一阶段性能试验指标。19649828日,按国家平台鉴定试验大纲完成该阶段全部鉴定试验项目。技术工作组审查和通过性能试验报告,经各方研究,决定将主机持续功率定为8800马力。19641117日开始进行柴油机耐久鉴定试验,试验前后共失败5次,直到196561日于第6次试验时才获得成功。

鉴于8820马力柴油机已完成国家鉴定试验大纲所规定的项目,试验结果表明该机结构基本可靠,性能参数达到设计指标,主要件磨损基本良好,技术工作组通过鉴定报告,并同意首制机装船使用和后续机继续投产。该机于19656月装上中国第一艘万吨级远洋船“东风”号。该船于同年12月通过国家鉴定。

8820马力柴油机的研究成功,初步形成中国第一个重型低速柴油机的制造基地,不但填补了中国大缸径船用重型低速柴油机这一空白,也为今后国产机的研制和国际先进船用重型低速柴油机的引进生产打下坚实基础,为中国远洋船舶发展创造了有利条件。该机的后续机7ESDZ75/160A型,于1977年获上海市科学大会重大科技成果奖。


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