對於咱們學輪機工程的人來說，在入學後老師們總少不了給我們講：大型船舶的柴油機有三層樓高。想想如果按照三米一層算的話，一臺柴油機就有九米高，這絕對算的上是一個龐然大物，這也就難怪老師們總是樂此不疲的來強調有三層樓高了。
大型集裝箱船
可是當我們工作後，接觸到新的大型船舶後發現，現在的船舶是越造越大，40萬噸的礦砂船、30萬噸的油輪、超20000箱的集裝箱船等等是越來越來了，這樣對主機功率的要求是越來越大了，同時伴隨著節能綠色型的低轉速長衝程柴油機的普及，所以船用柴油機的尺寸是越造越大了。（注：功率不變的情況下，柴油機轉速越低，體積越大。現在大型船用低速機的轉速能低至80轉/分）
40萬噸礦砂船停泊太倉港
就拿世界上最主要的兩家船用柴油機廠商“MAN Diedel & Turbo公司”和“Wärtsilä公司”來說，它們兩家各自最大的船用柴油機其轉速都在100轉/分左右，功率都超過10萬馬力，長度27米以上，高度13米以上，單機重量更是超過2000噸。這遠比老師們說的“三層樓高的柴油機“大的多，那麼這麼大一個柴油機是如何組裝在一起呢？
瓦錫蘭的大型低速船用柴油機
大型低速船用柴油機因為體積巨大，所以並不能像小型柴油機那樣把氣缸體和機架做成一個整體稱之為機體，並省去機座用輕便的油底殼代替。大型船用柴油機都是把柴油機的主體部分分為氣缸體、機架和機座來分開製造。
小型柴油機
小型柴油機的機體
機座是柴油機的基礎，其用來安裝支撐柴油機的曲軸，上部用來支撐機架。在柴油機的裝配時用來做基準件的。
機座
機架是柴油機的支架，它下部支撐在機座上，上部支撐氣缸體，同時也來承受十字頭的側推力。機架和機座構建起曲軸的迴轉空間，也就是曲軸箱。（大型船用柴油機的曲軸箱很大，人可以直接進去）
機架
氣缸體是由鑄鐵製造而成，安裝在機架上，它的作用是支撐固定氣缸套，構建掃氣空間。
氣缸體
我們看上面的圖片可以看出分開製作後的部件依然非常巨大，那麼其組裝必然是一個很有難度的工程，而它的組裝也恰恰是我們今天要講的重點。實際中大型船用柴油機都是採用超長的貫穿螺栓（從柴油機上部直接貫穿到柴油機底部），把氣缸體、機架、機座連接成一個剛性的整體。
貫穿螺栓連接示意圖
為什麼要採用這麼長的螺栓來連接呢？這是因為柴油機固定機件的結構複雜，如果在結合面採用短螺栓連接，在拉力的作用下，各部分受力很不均勻，難以準確計算受力情況，也容易造成柴油機機體的損壞。而採用抗拉強度好的貫穿螺栓，拉力由貫穿螺栓承擔，這樣貫穿螺栓的作用力很好計算和控制。而安裝後的氣缸體、機架和機座也只受壓應力不受拉應力，這樣既充分利用抗壓而不抗拉材料的性能，又提高了柴油機整體的剛度。
大型低速船用柴油機
不過後來的研究發現傳統的單貫穿螺栓（下圖右邊）上緊時容易引起主軸承座孔的變形，所以現在很多柴油機開始採用雙貫穿螺栓（下圖左邊）。雙貫穿螺栓其下部不再一直插到機座底部，而是擰入到機座頂部的螺栓孔中，這樣能大大縮短貫穿螺栓的長度，也能減少了因貫穿螺栓引起的主軸承座的變形，保證了十字頭導板的變形減少，改善曲軸和十字頭滑塊的工作狀態。不過需要注意的是，這麼長的螺栓還容易發生橫向振動，而引起共振，所以大型低速柴油機貫穿螺栓的中部還應加裝橫向支頭螺釘，以改變貫穿螺栓振動頻率，防止發生共振。
貫穿螺栓的形式
下圖為某款大型船用柴油機的貫穿螺栓，可以看出其長度接近八米了，看到這裡可能有網友會好奇這麼長的螺栓該怎麼上緊呢？
貫穿螺栓的尺寸
我之前就講過了，貫穿螺栓的受拉力情況是有嚴格的要求的，那麼靠人工去上緊顯然是無法保證，再說也擰不動，所以貫穿螺栓的安裝實際是依靠液壓設備拉到規定的拉力後，再把螺帽上緊到位，最後卸掉液壓就完成。
作者：小船人的夢想 2018年10月22號。
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