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将一种能量转变为机械能的机器,叫做发动机。各种发动机按照能源不同,可分为:风力发动机(简称风力机);水力发动机(简称水力机);热力发动机(简称热机)等。把燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的发动机统称做热机,如蒸汽机、柴油机等。根据燃料进行燃烧过程所处的地点不同,热机可分为外燃机和内燃机两大类。
燃料在发动机外部进行燃烧的热机,叫做外燃机。如蒸汽机(往复式)、汽轮机(回转式)等。
燃料直接在发动机内部进行燃烧的热机叫做内燃机。如柴油机、汽油机、天然气机等。
内燃机就是利用燃料燃烧后产生的热能来做功的。柴油发动机是一种内燃机,它是柴油在发动机汽缸内燃烧,产生高温高压气体,经过活塞连杆和和曲轴机构转化为机械动力。
一、活塞式内燃机工作原理
把柱塞装在一个一端封闭的圆筒内,柱塞顶面与圆筒内壁构成一个封闭空间,如果用一个推杆将柱塞和一个轮子连接起来,则柱塞移动时,便通过推杆推动轮子旋转,从而把空气所得到的热能转化为推动轮子旋转的机械能。
内燃机的工作过程,就是按照一定的规律,不断地将燃料和空气送入气缸,并在气缸内着火燃烧,放出热能。燃气在吸收热能后产生高温高压,推动着活塞作功,将热能转化为机械能。
它是由一个独立的发动机所构成。工作时燃料和空气直接送到发动机的气缸内部进行燃烧,放出热能,形成高温、高压的燃气,推动活塞移动。然后通过曲柄连杆机构对外输出机械能。
1.气缸体2.喷油器3.进气门
4.排气门5.活塞6.连杆7.曲轴
二、内燃机的机械传动机构
在往复式内燃机中,曲柄连杆机构的作用是将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动,以实现热能和机械能的相互转变。
它是由活塞1、连杆3和曲轴4等构成。
活塞只能沿气缸直线往复运动。曲轴是由两个中心线在一直线上的轴所构成。其中一个轴安置在机体中心孔内,称做主轴。主轴只能在机体座孔内绕本身中心线转动。另一轴通过曲柄与主轴连接在一起,称做连杆轴。它绕着主轴进行旋转。连杆为两端带有孔的一直杆,一端与活塞相连;另一端与连杆轴相连,它随着活塞移动和曲轴旋转而进行摆动。
当活塞往复运动时,通过连杆推动曲轴绕主轴中心产生旋转运动。活塞移动与曲轴转动是相互牵连在一起的。因此,活塞移动位置与曲轴转动位置是相对应的。
三、单缸四冲程柴油机工作原理
活塞连续运行四个冲程(即曲轴旋转两周)的过程中,完成一个工作循环(进气—压缩—燃烧膨胀—排气)的柴油机,叫做四冲程柴油机。
第一冲程——进气过程活塞从上死点移动到下死点。这时进气门打开,排气门关闭。
进气过程开始时,活塞位于死点位置。气缸内(燃烧室)残留着上次循环未排净的残余废气(图中以小十字符号表示)。它的压力稍高于大气压力,约为1.1~1.2公斤/厘米。
当曲轴旋转时,通过连杆带动活塞向下移动,同时进气门打开。随着活塞下移,气缸内部容积增大,压力随之减小,当压力低于大气压力时,外部新鲜空气开始被吸入气缸。直到活塞移动到死点位置,气缸内充满了新鲜空气。
在新鲜空气进入气缸的过程中,由于受空气滤清器、进气管、进气门等阻力的影响,使进气终了时气缸内的气体压力略低于大气压,约为0.8~0.9公斤/厘米2,又因空气从高温的残余废气和燃烧室壁吸收热量,故温度可达35~50℃。
应当指出,实际柴油机进气门都是在活塞位于死点前提前打开,并且延迟到下死点后才关闭。原因是:若进气过程开始活塞下移时,进气门刚开始打开而不能立即开足,便造成气缸内产生部分真空,使活塞下行时产生较大的阻力。因此进气门要提前在上死点前便打开,则活塞开始由上死点下行时,进气门已开到最大位置,保证空气顺利进入气缸,从而减小活塞的下行阻力。进气过程中,空气沿进气管被吸入气缸时,气流产生惯性作用,若使气门推迟到下死点后关闭,虽然活塞已开始上行,仍可以充分利用气流的流动惯性,使一部分新鲜空气进入气缸,以保证吸入更多的空气。由于进气门早开迟关,所以实际柴油机的进气过程都大于180°曲轴转角,一般为220°~240°。
第二冲程——压缩过程活塞由下死点移动到上死点,在这期间,进、排气门全部关闭。
压缩过程开始时,活塞位于下死点。曲轴在飞轮惯性作用下带动旋转,通过连杆推动活塞向上移动。气缸内容积逐渐减小,新鲜空气被压缩,压力和温度随着升高。
为了实现高温气体引燃柴油的目的,柴油机都具有较大的压缩比,使压缩终了时,气缸内气体温度比柴油的自燃温度高出200~300℃,即500~750℃(柴油的自燃温度约为200~300℃),而压力约炒30~50公斤/厘米2。
为了充分利用燃料燃烧所产生的热能,要求燃烧过程能够在活塞移动到上死点略后位置迅速完成,以使燃烧后的气体充分膨胀多做功,使柴油机效率提高。但是,由于燃料喷入气缸内时,必须经过一定的着火准备阶段,才能实现燃烧(详见本书第六章第二节)。因此,实际柴油机工作中,在压缩冲程结束前(约在上死点前10°~35°),开始将燃料喷入气缸内。在示功图上,m点表示喷油开始时间。
第三冲程——燃烧膨胀过程活塞又从上死点移动到下死点。此时,进、排气门仍然都关闭着。喷入气缸内的燃料在高温空气中着火燃烧,产生大量热能,使气缸内的温度、压力急剧升高。高温、高压气体推动活塞向下移动,通过连杆,带动曲轴转动。因为只有这一行程才实现热能转化为机械能,因此,通常把该行程叫做工作行程。
在燃烧与膨胀过程中,气缸内气体的最高温度可达1700~2000℃,最高压力为60~90公斤/厘米2。随着活塞被推动着下移,气缸容积逐渐增大,气体随之逐渐减小数点。示功图的c—z—b线表示出这一过程中气缸容积与压力变化的情况。在这一曲线上,几乎垂直的c—z线段,表示出燃料急剧燃烧时压力的升高程度。z点表示燃烧压力Pz(又称做最大爆发压力)。
第四冲程——排气过程活塞又从下死点移动到上死点。此时,排气门打开,进气门关闭。
排气过程开始时,活塞位于下死点,气缸内充满着燃料并膨胀作功的废气。排气门打开后,废气随着活塞上移,被排出气缸之外。
燃烧膨胀终了时,气缸内的气体还具有较大的压力,如果排气门在下死点位置时才打开,而不能瞬时间开足便影响废气及时的排出,气缸内的压力也不能迅速降低,使活塞向上运动受到很大的阻力,消耗较多的能量。因此,在实际柴油机工作中,排气门都在活塞移动到下死点前提前打开(一般在下死点前40°~60°)。这样可使废气在较大的压差下,自行流出气缸,使气缸内的压力迅速下降。大大减小活塞上移的阻力,降低排气过程的消耗功。
当活塞上移到上死点时,排气门并不马上关闭,而要推迟到进气过程开始后。如前所述,因为进气门提前在排气过程结束前打开,这样便形成进、排气门同时开启的一段重合时间。在某种情况下(例如增压),还可以利用新鲜空气将残存在气缸内的废气排出去,使气缸内充填更多的新鲜空气。
曲轴依靠尽轮转动的惯性作用继续旋转,上述各过程又重复进行。如此周期循环地工作,实现柴油机连续不断地运转。
四冲程汽油机的工作过程,与四冲程柴油机的工作过程是一样的。汽油机与柴油机的主要区别在于:
燃料 点火方式 压缩比 进气门进入 机体结构
汽油机 汽油 点燃 5-10 汽油与空气的混合气体 有一套点火系统(含火花塞、分电盘、高压点火线包)、化油器
柴油机 柴油 压燃 15-22 空气 无点火系统、无化油器、有喷油器
四、柴油机发动机的结构
柴油机由机体、曲轴连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、启动系统等组成。
1.机体组件:包括机体(气缸—曲轴盖)、气缸套、气缸盖和油底壳等。这些零件构成了柴油机骨架,所有运动件和辅助系统都支承在它上面。
2、曲轴连杆机构:气缸内燃烧气体的压力推动曲轴连杆机构,并将活塞的直线运动变为曲轴的旋转动力。主要部件有:气缸曲轴箱、气缸盖、活塞、连杆、曲轴、飞轮等
3、配气机构:适时向气缸内提供新鲜空气,并适时的排出气缸中燃料燃烧后的废气。它由进气门、排气门、凸轮轴及其传动零件组成。
4、燃油系统:燃料供给系统是按照内燃机工作是所要求的时间,供给气缸适量的燃料。它由燃油箱、燃油滤清器、油泵、喷油器等组成。
5、润滑系统:润滑系统是向柴油机各运动机件的摩擦表面,不断提供适量的润滑油。它由机油泵、机油滤清器、机油散热器等组成。
6、冷却系统:适当冷却在高温下工作的机件,使柴油机保持正常的工作温度。它由水泵、散热器、水套、节温器、风扇等组成
7、启动系统:以外力转动内燃机曲轴,使内燃机由静止状态转入工作状态的装置。由蓄电池、启动马达等组成。
想要充分使用发电机的性能,平时的维护非常重要。今天要给大家普及的是润滑脂对于发电机的重要性!使用过程中,所有发电机润滑脂都会因为氧化、油过度渗出、机械运行和油挥发等原因而发生变质。
在实际操作中,要维持乃至激发电机的性能,制定并遵守科学的电机轴承润滑管理计划是非常重要的。
激发发电机的更高性能的方法如下:
一、定时
影响润滑脂更换频率的因素非常复杂,一般包括温度、使用连续性、润滑脂注入量、轴承尺寸和转速、密封有效性和润滑脂在特殊应用方面的合适性等。因此,决定何时和多久更换一次润滑脂并不是一件简单的事情。
通常情况下,连续运行的轻负荷至中负荷电机,要求至少每年更换一次润滑脂;每高于标称推荐温度10°C时,润滑脂更换间隔时间需要减少一半。
二、定量
确定电机轴承的润滑脂注入量是轴承初次润滑和更换润滑脂时的重要步骤之一。润滑脂注入量不足会引起润滑不足导致轴承故障,而注入量过多则会导致轴承故障和因润滑脂被带入电磁绕组内引发问题。可以参考以下两种方法来确定轴承的润滑脂注入量:
· 轴承内剩余空间的1/2至2/3——当运转速度小于轴承极限速度的50%时;
轴承内剩余空间的1/3至1/2——当运转速度大于轴承极限速度的50%时。
· 确定轴承合适的润滑脂注入量的另一种方法是采用以下公式:
o 润滑脂注入量(克)=轴承外径(毫米)X轴承宽度(毫米)X0.005;
o 或润滑脂注入量(盎司)=0.114X轴承外径(英寸)X轴承宽度(英寸)X0.005;
三、定序
尽可能多地清除旧润滑脂是杜绝润滑脂变质、泄漏和被污染的重要方法,也是避免不相容润滑脂掺混的关键。因此在确认更换时间和更换量后,必须要遵循一套严谨的冲洗和换脂程序!以装有加脂口和排脂口的滚动轴承为例,采用5步“减压法”即可干净利索地完成冲洗和换脂过程:
1. 拆:拆下位于下方的排脂口螺栓,从排脂口清除所有已硬化的油脂;
2. 擦:擦拭润滑脂加脂口;
3. 注:将润滑脂注入加脂口,直到新的润滑脂从排脂口排出,确保旧的润滑脂已全部排尽。在确保设备运行环境安全、可行的情况下,可在设备运行的同时执行本步骤;
4. 排:不用装上排脂口螺栓,电机正常运行并保持运行温度,润滑脂会进行延展以分布均匀,直到多余的润滑脂从排脂口排出,从而降低内部压力;
5. 装:清除多余润滑脂并装上排脂螺栓。
选择正确的润滑脂是整个电机轴承焕新的基础。随着发电机设备润滑环境日趋严苛,选择一款高性能的润滑脂非常重要。润滑脂是一种由基础油、增稠剂和添加剂组成的半固体润滑剂,优质的电机润滑脂在粘度、稠度、抗氧化性、抗磨损、滴点、剪切稳定性等这些典型指标上都表现出色。
我们将为客户持续地创造价值,不断地完善服务品质,不断地开拓市场,再创新的辉煌!
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