我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术的发展

内燃机与配件0引言船舶用柴油发动机是船舶承载最重要的动力源。

伴随着新的排放规定的实施和石油资源的削减。

作为船舶最大的排放能源消耗机器，为了满足节能削减排放的需要，技术开发和新能源的开发利用对策是必需的。

船舶用柴油发动机核心关键部件的研发技术、高品质燃料技术、高效废气净化技术、可再生能源技术的应用等，可为满足海洋运输的高效、节能和减排的需要作出巨大贡献。

1国内船舶柴油机技术分析①工业基础经过多年的努力，我国船用柴油机的开发从无到有，迄今已取得了丰硕的成果，除此之外国家还建立了船用柴油机研究机构和相应企业。

最近几年，大多数已被列为国家高新技术项目，所以，我国柴油机的生产及自主研发、制造水平得到了的大大提高[1]。

②在引进新的技术和改革开放之前，我国引进了多种船用柴油机，通过引进外国先进技术，培养高水平技术人才，目前，已经取得一些科研成就，同时也具备了和世界发达国家竞争力的能力，如今与国外的先进技术相比，我国与发达国家之间船用柴油机的制造技术差距越来越小。

2船舶柴油机技术的发展现状船舶用柴油发动机是船舶用辅助装置的核心，是中国造船产业可持续健康发展不可缺少的组成部分。

近年来，随着世界造船中心向亚洲转移，中国船舶用柴油发动机产业迅速发展。

通过引进国外先进技术，形成了中高速船舶用柴油发动机可设计、制造、开发的产品群，部分产品达到国际先进水平。

甚至为中国船舶用柴油发动机产业的发展奠定了坚实的基础。

但是，中国的船舶用柴油机的开发，现在的综合开发的条件无法满足，产品设计、研究开发、生产技术等领域，国内的柴油机制造企业与国际先进企业之间的差距还有很大。

目前，国内柴油机在中国造船业的匹配率还不到40%，远远落后于与制造业相关的其他产业。

船舶用柴油发动机已经成为影响中国造船行业进一步发展的瓶颈。

在国际上，欧洲造船业中低速船舶用柴油发动机依然被发达国家垄断，manb&w 、WNS 等知名企业的市场份额超过70%[2]。

2013～066(2)上海电J O U R N A I，O F S H A N G H A I 二’。

===二文章编号：1674～540X(2013)02—33—05专擞术E I。

EC T R I C T EC H N()I。

()G Y大功率低速船用≯心}l合式曲轴曲拐零件加I_技术研究及创新宗亮亮1，周焕军1●郭井宽2(1．上海船用曲轴有限公司，上海20l308；2．上海电气股份集团有限公司中央研究院，上海200070)33摘要：为了提高国产曲轴加工的效率和质量，研究了曲拐零件加工中的R凹槽以及曲拐上下面平行度、精准的冲程长度等加工关键点，对原有加工刀具和方案进行了改进创新。

改进后的道具和加工方案显著提高了曲拐加工质量、加工效率，对提高国产类似产品的市场竞争力具有重要的意义。

关键词：船用曲轴；曲拐零件；加工技术；加工效率中图分类号：U664．121．1文献标识码：AR e s ear c h and I nnovat i on of H i gh--pow er L ow-spee dS e m i—m odul ar M ar i ne C r ank T hr ow Pr oc es s i ngZ O N G Li a ngl i a n91，Z H O U H uanj unl，G U O‘，i ng’kuan2(1．Shanghai M ar i ne C r a nks haf t C o．，I xd．，Shanghai201308，C hi na；2．Sha ngha i El ect ri c G r oup C o．，L t d．，C ent r al A cadem e，Shanghai200070，C hi na)A bst r a ct：I n or der t o i m pr ove t he ef f i ci ency and qual i t y of dom e s t i c cr ankshaf t m achi ni ng i n t he cr ank pr oc es si ng，m ac hi ni ng key poi n t s w e r e st udi ed s uch ast he R gr oove pa r t s，uppe r and l ow er par a l l el i sm ac cur ac y of c r a nk。

船用柴油机的现状及发展趋势船用柴油机被誉为船舶的动力“心脏”，可分为低速、中速、高速柴油机。

目前，MAN和Wärtsilä(瓦锡兰)是全球船用柴油机两大品牌，其中MAN是船用低速机龙头，瓦锡兰是船用中速机龙头。

1 低速柴油机工作原理：通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。

低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。

最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。

即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。

电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。

近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。

目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。

MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。

为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。

为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。

MAN B&W 6L60MC型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。

我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术的
发展
近年来，我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术取得了显著发展，曲轴制造工艺完善，其合金性能满足要求，加工精度更高，外形尺寸范围更宽，质量和结构效果有显著改善，与国际先进水平接近。

特别是采用高抗蠕变和金属陶瓷组合的高强度材料，解决了船用柴油机轴系结构强度不足的难点，为机组的安全运行提供了更有力的保障。

随着我国船舶质量标准的持续改进，船用柴油机曲轴制造技术也在不断完善和提高，未来有望进一步提高技术水平，取得更好的发展。

中国船用柴油机技术发展历程20世纪初，中国的航运业还处于非常落后的状态。

大多数船只仍然使用传统的帆船或者煤炭驱动的蒸汽机。

然而，随着工业化和现代化的迅速发展，船舶技术亟待提升，从而激发了对船用柴油机技术的兴趣和需求。

1920年代，中国开始引进和使用船用柴油机技术。

最早引进的船用柴油机主要是从欧洲国家和美国进口的。

这些柴油机采用了较为简单的设计和制造工艺，功率和效率相对较低。

然而，这些柴油机的使用使中国的航运业开始迈向现代化，加速了航运效率的提高和国内贸易的发展。

1930年代，中国开始积极推动船用柴油机的自主研发与生产。

发动机研究和制造机构纷纷成立，国内柴油机技术也开始得到快速发展。

然而，由于当时的技术水平和科研条件的限制，中国的柴油机技术在性能和可靠性方面仍然相对较低。

1950年代，中国开始大规模引进苏联的柴油机技术和设备，并在此基础上进行了一系列的研发和改进。

这些努力带来了重要的突破，使中国的柴油机技术在性能和可靠性方面得到了显著提升。

1960年代，中国进一步提高了对船用柴油机技术的重视程度。

国内柴油机的研发和制造能力得到了进一步增强，并开始向更高端的技术领域挑战。

中国船用柴油机开始出口到其他国家，并受到了一些国际购买者的青睐。

1970年代，中国船用柴油机技术继续取得了重要的突破。

柴油机功率和可靠性进一步提高，研发和制造水平也在全球范围内逐渐崭露头角。

中国的柴油机开始进入国际市场，并在一些重要的船舶领域占据一定市场份额。

1980年代至今，中国的船用柴油机技术取得了长足的发展。

国内柴油机研发和制造企业不断增加，技术水平不断提高。

中国船用柴油机开始进一步国际化，不仅在技术上与国外厂商进行合作，还在一些重要的国际航运项目中使用了中国柴油机。

时至今日，中国船用柴油机技术已经达到了国际领先水平，柴油机的功率、效率和可靠性都有了较大的提升。

中国的航运业在柴油机技术的推动下取得了长足的发展，成为了全球重要的船舶制造和运输强国之一、然而，中国船用柴油机技术的发展仍然面临一些挑战，如环境保护和能源效率等问题，需要继续努力推动技术创新和发展。

我国船舶发动机发展历程一、起步阶段：20世纪50年代至70年代我国船舶发动机的发展可以追溯到20世纪50年代，在这个阶段，我国主要从苏联引进了蒸汽机和柴油机技术。

当时，我国的造船工业还比较薄弱，船舶发动机主要用于军事用途和少量的商业船舶。

这一时期的船舶发动机技术水平相对较低，主要依赖进口。

二、自主研发阶段：80年代至今随着改革开放的推进，我国船舶工业开始蓬勃发展，船舶用发动机的自主研发也成为了重要的任务。

在80年代，我国船舶工程技术研究中心成立，开始了船舶发动机的自主研发。

这一时期，我国船舶发动机主要以中低速柴油机为主。

三、技术突破阶段：90年代至今90年代以后，我国船舶发动机取得了一系列重大技术突破。

在这一时期，我国船舶发动机的技术水平开始逐步接近世界先进水平。

例如，我国首次研制成功了高速柴油机，填补了国内在这一领域的空白。

此外，我国还开始研发环保型船舶发动机，减少排放对海洋环境的污染。

四、市场竞争阶段：21世纪至今进入21世纪，我国船舶发动机的市场竞争日益激烈。

随着船舶工业的发展和船舶运输需求的增加，船舶发动机市场呈现出快速增长的趋势。

同时，国际上一些大型船舶发动机制造商也开始将目光投向中国市场，加大了竞争力度。

我国船舶发动机制造企业通过技术创新和产品优化来提高竞争力，积极拓展国内外市场。

五、未来发展趋势随着我国船舶工业的不断发展和船舶运输需求的增加，我国船舶发动机的未来发展前景广阔。

未来，我国船舶发动机制造企业将继续加大技术创新力度，提高产品质量和性能，努力实现更高水平的自主研发。

同时，环保型船舶发动机也将成为未来的发展趋势，以应对国际环保要求的提高。

总结：我国船舶发动机发展历程可以分为起步阶段、自主研发阶段、技术突破阶段和市场竞争阶段。

从依赖进口到逐步实现自主研发，我国船舶发动机的技术水平得到了显著提升。

未来，我国船舶发动机制造企业将继续努力，推动船舶发动机技术的创新和进步，为我国船舶工业的发展做出更大贡献。

中国船用柴油机技术发展历程一、案例简介本案例以科技含量高、技术复杂的船用柴油机为例，通过分析我国船用柴油机从主要依赖进口到技术引进再到部分自主研发的历程来阐述国际技术贸易对我国科技发展的影响。

从我国船用柴油机依赖进口，在船用柴油机领域没有话语权完全任人宰割，到合理的利用技术贸易引进技术依靠自身的劳动力优势产生微弱的利益再到自己开发拥有自主知识产权的产品以在国际船用柴油机领域有一定的地位，我们将在这样的历程中看到国际技术贸易对我国的科技进步、国防建设以及在我国强国之路上的作用。

二、船用柴油机发展概述1. 船舶柴油机的发展1876年，德国人奥托(N.A.Otto)第一次提出了四冲程循环(即进气、压缩、膨胀、排气)原理，并发明了电点火的四冲程煤气机。

之后，在1880年一些工程师，如英国的D.Clerk和J.Robson，以及德国人K.Benz等成功地开发了二冲程内燃机。

1892年德国工程师Rudolf Diesel申请了压缩发火内燃机专利，并于1897年在MAN公司制成第一台实际使用的柴油机(压燃式、空气喷射、定压燃烧)，其效率因可采用较大的压缩比而比煤气机有显著提高。

1904年柴油机首次用于船舶推进装置(29.4 kW,260 r/min)。

从此在船舶领域里开始了与蒸汽推进装置的竞争局面。

在此后40多年中，柴油机在自身逐步完善中有了很大发展。

1926年瑞士人Alfred Buechi设计了一台废气涡轮增压柴油机，当时由于增压器制造水平的限制，此项技术未能迅速推广。

但总的来看在与蒸汽推进装置竞争中无突破性进展，在船舶使用中，蒸汽推进装置仍占据领先地位。

从第二次世界大战到50年代中后期，由于社会生产力的迅速发展，对船舶推进装置提出了新的要求。

柴油机在此期间完成了大缸径、焊接结构、废气涡轮增压以及使用劣质燃油等四项重大技术成果，并逐步发展了船用低速柴油机系列。

此期间在国外大致有八种船用低速柴油机型号(由八大船用柴油机制造厂生产)。

2024年船用低速柴油机市场发展现状引言船用低速柴油机是航海工业中不可或缺的关键组成部分。

它们被广泛应用于商业船只和海军舰队中，驱动着船只的运行。

本文将介绍船用低速柴油机市场的发展现状，并探讨该行业面临的挑战和机遇。

市场概述船用低速柴油机市场是海洋工业的重要组成部分。

它涉及到商业船只（如货船、油轮、集装箱船等）以及军事舰船（如海军舰队）的需求。

根据市场研究数据，近年来船用低速柴油机市场呈现稳定增长的趋势。

市场驱动因素1. 航运行业的发展全球贸易的增长和航运业的发展是促进船用低速柴油机市场增长的主要因素。

随着世界各地贸易活动的增加，商业船只的需求也在增加。

这增加了对船用低速柴油机的需求量。

2. 环境保护压力的增加随着环境保护意识的提高，对船只排放物的限制也在增加。

船用低速柴油机可以提供更低的碳排放和较高的能源效率。

这使其成为航运行业转向更环保的选择。

3. 新技术的推动新技术的不断创新和进步也推动了船用低速柴油机市场的发展。

例如，新材料、高效燃烧系统和先进的控制技术等的应用，提高了船用低速柴油机的性能和可靠性，使其更加受到航运公司和造船厂的青睐。

市场挑战尽管船用低速柴油机市场呈现出良好的增长势头，但仍然面临一些挑战。

1. 竞争的激烈性船用低速柴油机市场存在激烈的竞争。

市场上有许多知名的制造商和品牌，他们都在努力提供更加高效和可靠的产品。

这对于新进入市场的厂商来说是一个挑战，需要他们不断创新和提高产品质量。

2. 法规限制船用低速柴油机市场受到多种法规的限制，如针对排放控制的国际和地区性法规。

这些法规对市场的发展和产品设计产生了一定的影响，需要制造商进行相应的调整和改进。

3. 不确定的全球经济形势全球经济形势的不确定性也对船用低速柴油机市场带来挑战。

经济衰退和贸易摩擦等因素可能导致船舶订单的减少，从而影响市场需求。

市场机遇除了挑战，船用低速柴油机市场也面临着一些机遇。

1. 新兴市场的发展潜力一些新兴市场，特别是亚洲和南美洲地区，正快速发展，这为船用低速柴油机市场提供了巨大的机遇。

世界最大的船用曲轴你知道吗?世界最大船用曲轴是由中国制造的哦。

由大连生产的长12米、重237吨的“大块头”，是世界上最大船用曲轴。

大连制造中国骄傲2021年12月29日上午，由大连重工起重集团控股的大连华锐船用曲轴有限公司自主研制的第一根大型船用曲轴正式下线。

它长6.7米，重41吨，精加工要求很高，在旋转时的振动幅度不能大于人头发丝的五分之一。

2021年7月27日，迄今为止国产最长最重的船用曲轴在上海电气临港重装备基地下线。

这是中国第一根8K90MC-C船用大功率低速柴油机曲轴，全长16米，重约200吨，填补了国内空白。

也标志着上海电气在中国率先具备了大缸径船用曲轴的制造能力。

继取得这一最新成果后，2021年，上海电气重工集团还将根据海外用户需求，试制世界上最大型号规格的12K98MC-C曲轴等超大超前规格的产品。

上海船用曲轴公司总经理刘超明表示，随着技术的积累和成熟，我国造船业有望打破“一轴难求”受制于人的瓶颈，推动我国从“造船大国”向“造船强国”加快迈进。

打造中国芯曲轴作为船用发动机的关键部件，被誉为船用柴油机的"心脏"，对船舶的安全起着至关重要的作用，大型船用曲轴要求与船舶寿命相等，终身免维护，使用期限一般在二三十年以上，占发动机总造价的三分之一。

但中国造船业几十年来却一直缺少这颗“中国心”。

由于其重量大、加工精度要求高、制造技术难度高，因而业内常用"是否具备曲轴制造能力，从某种程度上代表了一个国家的造船工业水平。

目前日本、韩国、捷克、西班牙等少数几个具备制造大型船用半组合式曲轴能力的国家高度垄断着国际上大型船用曲轴市场。

韩国和日本造船业的重要优势之一，就是它们对曲轴的高度占有。

有鉴于此，上海曲轴公司扮演的角色相当重要，既是解决大功率船用主机配套产品产能不足的突破口，又是我国造船产量在“十一五”末占领世界市场份额25%以上的重要落脚点。

由于少数几个国家完全垄断了全球的曲轴，2001年以后，中国造船业常常碰到用比以前高出一两倍价格也买不到曲轴的情况。

船用曲轴的制造工艺现状介绍文章介绍了船用曲轴制造技术的进展及其工艺特点，指出了各方法的优缺点，评述了船用曲轴制造技术在国内外的发展和应用，并提出今后船用曲轴制造方法的发展方向。

标签：船用曲轴；锻造；镦锻；铸造1 概述曲轴是发动机的核心部件之一，被称为发动机的“心脏”，其制造成本约占发动机总造价的10%-20%[1]，而对船用曲轴而言，这一比例甚至可以达到1/3。

曲轴与活塞杆相连，工作过程中在活塞杆的推动下，曲轴绕主轴颈轴线做旋转运动，进而将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，完成功率输出[2]。

曲轴要承受弯曲力矩、扭转力矩以及交变载荷等的作用，所受载荷大，受力复杂，易产生疲劳破坏。

所以，对大型曲轴的强度、刚度和耐磨性等力学性能提出了较高要求。

2 船用曲轴的分类船用曲轴的制造工艺可分为两类：一种是整体制造的曲轴，主要用于中小船舶；另一种是组装式曲轴，主要用于万吨轮和发电用低速二冲程柴油发动机[3]。

船用低速柴油机上的大缸径曲轴，普遍采用组合的形式，根据装配方式的不同，可分为全组合式和半组合式。

3 船用曲轴的制造工艺现状3.1 组合式船用曲轴制造工艺全组合大型船用曲轴就是把主轴颈、曲臂、曲拐销分别加工，然后将其装配在一起（如图1）；半组合大型船用曲轴则将曲臂和曲拐销加工成为一个整体（即曲拐），然将曲拐和轴颈部件热压成为整体来组成大型船用曲轴（如图2）。

组合式曲轴的曲拐有锻造和铸造两种制造方法。

低速柴油机所用的大型船用曲轴，主要生产企业基本上均采用半组合式工艺。

目前生产大型低速柴油机曲轴的企业主要有：韩国现代、韩国斗山重工业株式会社、日本神户制钢、捷克维特科维策股份公司等[4]。

（1）锻造曲拐。

组合式曲轴锻造的难点在于曲拐锻造。

其锻造方法有：块型锻造法、环锻法、模锻法、弯锻法、镦锻法等。

目前国内生产曲轴毛坯锻件的企业主要有两家，鞍钢重机和一重集团。

（2）铸造曲拐。

铸造曲拐的优点是较经济，成型性好，缺点是容易产生铸造缺陷。

我国大功率船舶柴油机铸造行业现状及发展1大功率船舶柴油机发展趋势众所周知, 柴油机是目前世界上船舶使用最为普遍的动力装置, 尤其是中低速大功率柴油机由于其单机功率大、经济性好、可靠性高等特点, 在散货船、油轮、集装箱船等大型远洋船舶、近海和内陆运输船舶、中小型舰艇和常规潜艇上得到普遍应用。

据统计，我国船舶用低速柴油机和中速柴油机作为动力主机的达90% 以上。

同时, 柴油机主机是船舶中价值最高的配套设备, 其价格占到了船价的10～15% 左右。

因此，一个国家大功率柴油机的制造水平高下是衡量该国船舶配套行业,乃至整个船舶行业水平的重要标志。

而且,中低速大功率柴油机的制造会涉及到钢铁、机械、仪表、电子等相关行业,并对这些行业的发展起到极大的拉动作用。

由此可见, 在一个国家的制造行业中,船用中低速大功率柴油机制造业的重要地位是无庸置疑的。

近年来，随着船舶日趋大型化、巨型化与自动化以及对船舶主机的经济性、可靠性的要求日益提高，大功率船舶柴油机的技术发展呈现出整体优化的趋势，具体表现在以下几个方面:(1)单机、单缸功率越来越大，目前低速机单机功率超过75000kW，中速机单机功率超过26500kW。

(2)大幅度提高其最高燃烧压力和燃油喷射压力。

低速机平均有效压力已达1.90～1.95MPa，爆发压力达15.0～15.5MPa，中速机平均有效压力已达2.4～3.2 MPa，活塞速度10.5～13 rn／s，最大爆发压力15～18 MPa，喷油压力高达180 MPa。

(3)进一步降低燃油消耗率，低速柴油机的燃油消耗率已降低到164g/kW•h，中速机燃油消耗率则降至171～180g/kW•h。

(4)采用电子调速器系统、电控燃油喷射系统、高压共轨燃油喷射系统、智能化电子控制系统，进一步提高柴油机的可靠性，改善低负荷性能，降低油耗，控制NOx 排放，以及安全保护控制等。

(5)总体结构趋于相同，气缸排列以直列和V 形两种为主，既是技术目标，也是经济目标的要求。