柴油機(jī)工作原理是什么

  柴油機(jī)工作原理

單缸往復(fù)活塞式柴油機(jī)結(jié)構(gòu)主要由排氣門、進(jìn)氣門、氣缸蓋、氣缸、活塞、活塞銷、連桿和曲軸等組成。氣缸內(nèi)裝有活塞，活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接。活塞在氣缸內(nèi)作一上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過連桿推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為丁吸入新鮮空氣和排出廢氣，在氣缸蓋上下設(shè)有進(jìn)氣門和排氣門。

(1)基本名聞術(shù)語

①上止點(diǎn)：活塞離曲軸中心 距離的位置。

②下止點(diǎn)：活塞離曲軸中心小距離的位置。

③活塞行程(沖程)：上止點(diǎn)與下止點(diǎn)間的距離，用符號(hào)S表示，單位為mm。

④曲柄半徑：曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心的距離，用符號(hào)r表示，單位為mm。活塞行程S等于曲柄半徑r的兩倍。

⑤氣缸工作容積在：一個(gè)氣缸中，活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的氣缸容積。用符號(hào)Vh表示，単位為L(zhǎng)。

⑥柴油機(jī)排量：柴油機(jī)所有氣缸工作容積的總和稱為柴油機(jī)排量，用VH表示。

柴油機(jī)排量表示柴油機(jī)的做功能力，在其他參數(shù)相同的前提下，柴油機(jī)排量越大，則其所發(fā)出的功率就越大。

⑦燃燒室容積當(dāng)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。用符號(hào)Vc表示。

氣缸總?cè)莘e當(dāng)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。用符號(hào)Va表示。它等于燃燒室容積Va與氣缸工作容積Vh之和。

⑨壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。用符號(hào)ε表示。

壓縮比ε表示氣缸中的氣體被壓縮后體積縮小的倍數(shù)，也表明氣體被壓縮的程度，通常柴油機(jī)的壓縮比ε=12～22。壓縮比越大，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體被壓縮得越厲害，氣體的溫度和壓力就越高，柴油機(jī)的效率也越高。

⑩工作循環(huán)：柴油機(jī)中熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，是通過活塞在氣缸內(nèi)工作，連續(xù)進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)過程來完成的。每進(jìn)行這樣一個(gè)過程稱為一個(gè)工作循環(huán)。如柴油機(jī)活塞走完四個(gè)沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)完成一個(gè)工作循環(huán)，稱該機(jī)為四沖程柴油機(jī)如活塞走完兩個(gè)沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)一周)完成一個(gè)工作循環(huán)，稱改機(jī)為二沖程柴油機(jī)。

(2)四沖程柴油機(jī)工作原理

①進(jìn)氣過程   活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，這時(shí)在配氣機(jī)構(gòu)的作用下進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉。由于活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力降低，新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管不斷吸入氣缸。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，使進(jìn)氣終了氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力P0(約78～91kPa)，溫度為320～340K.

②壓縮過程   活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)、排氣門關(guān)閉。氣缸內(nèi)容積不斷減少，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時(shí)氣體壓力可達(dá)3～5MPa，溫度高達(dá)750～1000K，為噴人氣缸內(nèi)的柴油蒸發(fā)、混合和燃燒創(chuàng)造條件。

③做功過程   所示]在壓縮過程即將終了時(shí)，噴油器將柴油以細(xì)小的油雰噴入氣缸，在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發(fā)，與空氣混合，形成混合氣。并在高溫下自動(dòng)著火燃燒，放出大量的熱量，使氣缸中氣體溫度和壓力急劇上升。燃燒氣體的 壓力可達(dá)6～9MPa， 溫度可達(dá)1800～2000K。高壓氣體膨脹推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功。由于噴油和燃燒要持續(xù)一段時(shí)間，所以雖然活塞開始下移，但此時(shí)還有噴入的燃料繼續(xù)燃燒放熱，氣缸內(nèi)的壓力并沒有明顯下降，隨著活塞下移，氣缸內(nèi)的溫度和壓力才逐漸下降。做功行程結(jié)束時(shí)，壓力約為0.2～0.5MPa。

④排氣過程   做功過程結(jié)末后，排氣門打開，進(jìn)氣門關(guān)閉。活塞在曲軸的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速從排氣門排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力，因此，排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內(nèi)殘余廢氣的壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為700～900K。

活塞經(jīng)過上述四個(gè)連續(xù)過程后，便完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)排氣過程結(jié)束后，柴油機(jī)曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述四個(gè)過程又重復(fù)進(jìn)行。如此周而復(fù)始地進(jìn)行個(gè)又一個(gè)的工作循環(huán)，使柴油機(jī)連續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)起來，并帶動(dòng)工作機(jī)械做功。

(3)二沖程柴油機(jī)工作原理

二沖程柴油機(jī)無進(jìn)氣門。氣缸(氣缸套)壁上有一組進(jìn)氣孔，由活塞的上下運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)氣孔的開、閉，氣缸蓋上設(shè)有排氣門。空氣由掃氣泵提高壓力以后，經(jīng)氣缸外部的空氣室和氣缸壁上的進(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸，完成進(jìn)氣和掃氣過程。燃燒后的廢氣由氣缸蓋上的排氣門排出。其工作過程如下。

① 行程   行程也稱換氣-壓縮過程。曲軸帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣孔和排氣門均打開，新鮮空氣山掃氣泵以高于大氣壓力送入氣缸中，并把氣缸中的殘余廢氣從排氣門掃除。這種進(jìn)、排氣同時(shí)進(jìn)行的過程稱為“掃氣過程”。活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞越過進(jìn)氣孔后，進(jìn)氣孔破活塞關(guān)閉的同時(shí)配氣機(jī)構(gòu)也使排氣門關(guān)閉。于是氣缸內(nèi)的新鮮空氣被壓縮，一直進(jìn)行到上止點(diǎn)。

②第二行程   第二行程也稱膨脹-換氣過程。活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，噴油器開始噴油，被噴油器噴成的雰狀柴油與高溫壓縮空氣相遇，便迅速燃燒。由于燃?xì)鈮毫Φ淖饔茫苿?dòng)活塞向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而輸出動(dòng)力。當(dāng)活塞下行至某一時(shí)刻時(shí)排氣門打開，做功后的廢氣由排氣門排出。活塞繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，隨后進(jìn)氣孔打開，新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸，開始“掃氣過程”。活塞一直運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，完成第二個(gè)工作行程。

(4)二沖程與四沖程柴油機(jī)的比較

與四沖程柴油機(jī)比較，二沖程柴油機(jī)有以下主要特點(diǎn)。公明發(fā)電機(jī)

①曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)做功過程，因此，當(dāng)二沖程柴油機(jī)工作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程柴油機(jī)相同時(shí)，在理論上其功率應(yīng)為四沖程柴油機(jī)功率的兩倍。但由于結(jié)構(gòu)上的關(guān)系，二沖程柴油機(jī)廢氣排除不徹底，并且換氣過程減小了有效工作行程。因而在同樣的工作容積和曲軸轉(zhuǎn)速下，二沖程柴油機(jī)的功率約為四沖程柴油機(jī)的1.5～1.7倍。

②二沖程柴油機(jī)因其曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)做功行程，在相同轉(zhuǎn)速下工作循環(huán)次數(shù)多，故輸出轉(zhuǎn)矩均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

③大多數(shù)二沖程柴油機(jī)部分或全部采用氣孔換氣，配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。所以，二沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕·使用維修方便。

④換氣時(shí)間短，并需要借助新鮮空氣來清掃廢氣，換氣效果相對(duì)較差。

維曼發(fā)電機(jī)租賃

維曼發(fā)電機(jī)租賃
柴油發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)：講的太清楚了
這里介紹柴油發(fā)電機(jī)的構(gòu)造，由于發(fā)電機(jī)大小不同，結(jié)構(gòu)也不相同，但主要部分的結(jié)構(gòu)與功能相同，本課件就柴油發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與組成進(jìn)行介紹，為顯示清楚，定子與轉(zhuǎn)子槽數(shù)都較少，定子線圈外形按導(dǎo)線繞制的線圈繪制(不是用銅條或銅管連接成的線圈)。發(fā)電機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)則參考大中型柴油發(fā)電機(jī)繪制。

  發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子與定子組成。柴油發(fā)電機(jī)是同步發(fā)電機(jī)，由于柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，故柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子只有一對(duì)磁極，在額定轉(zhuǎn)速每分鐘3000轉(zhuǎn)時(shí)輸出50赫茲的三相交流電。下面通過一個(gè)柴油發(fā)電機(jī)模型來介紹柴油發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造與組成。

  由于大型柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子磁極表面線速度達(dá)150m/s以上，離心力很大，故轉(zhuǎn)子直徑不能過大，大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子都為細(xì)長(zhǎng)型。轉(zhuǎn)子圓周上沒有凸出的磁極，轉(zhuǎn)子鐵芯是一個(gè)在圓周上開有一些槽的圓柱，在圓周兩側(cè)各有一段槽距大的面稱為大齒，就是磁極(圖1所示)，稱之為隱極式轉(zhuǎn)子。在槽中嵌有勵(lì)磁繞組，隱極式轉(zhuǎn)子將勵(lì)磁繞組分成多個(gè)線圈，便于安裝與加固。

  勵(lì)磁繞組兩端通過集電環(huán)(滑環(huán))接到勵(lì)磁電源，在轉(zhuǎn)子圓周兩側(cè)就形成北極與南極，旋轉(zhuǎn)時(shí)就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

  放大的定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯截面圖，兩鐵芯間有氣隙。定子鐵芯的內(nèi)圓周有嵌放定子線圈的槽，在槽口兩側(cè)有固定槽楔的小槽，槽楔用途是壓住定子線圈。轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周有嵌放轉(zhuǎn)子線圈的槽，在槽口兩側(cè)有小槽，用來固定槽楔，在槽底有用于通風(fēng)的槽。

  轉(zhuǎn)子鐵芯與軸用高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率的合金鋼材整體制作，在轉(zhuǎn)子鐵芯部分有一些軸向與徑向的孔隙，用來通風(fēng)冷卻。由于各種電機(jī)冷卻方式不同，孔隙布置走向也不同，這里就不作介紹了，見圖4。

  柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

  轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組由多個(gè)線圈組成，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中，多個(gè)線圈串聯(lián)起來組成轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子軸的勵(lì)磁端(簡(jiǎn)稱勵(lì)端)安裝集電環(huán)，轉(zhuǎn)子繞組的兩個(gè)線端分別連接到兩個(gè)集電環(huán)。見圖5。

  嵌裝好繞組的柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

  嵌放好線圈后在槽口塞入槽楔，壓住槽內(nèi)線圈，線圈在槽外的端部用護(hù)環(huán)壓住，防止線圈被離心力甩出，見圖6。

  為減小負(fù)序磁場(chǎng)的影響，在轉(zhuǎn)子表面還裝有阻尼裝置，這里就不介紹了。

  轉(zhuǎn)子線圈與護(hù)環(huán)

  為降低發(fā)電機(jī)的溫度，在轉(zhuǎn)子兩端還裝有軸流風(fēng)扇對(duì)機(jī)內(nèi)氣體進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。見圖7，這是整個(gè)轉(zhuǎn)子，是發(fā)電機(jī)中的旋轉(zhuǎn)部件。

  安裝好集電環(huán)與風(fēng)扇的柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

  定子

  因?yàn)槎ㄗ予F芯內(nèi)的磁通是在不停的變化，為防止渦流損耗，定子鐵芯采用多層硅鋼片疊成，硅鋼片涂絕緣漆相互絕緣。硅鋼片導(dǎo)磁良好。為通風(fēng)冷卻定子鐵芯分成多段，段間有縫隙實(shí)現(xiàn)徑向通風(fēng)。在定子鐵芯的兩端用壓圈與穿心螺桿壓緊定子鐵芯，見圖8。

  柴油發(fā)電機(jī)定子鐵芯

  在定子鐵芯槽內(nèi)嵌放定子的三相繞組，繞組形式一般為雙層疊繞。每相繞組由多個(gè)線圈組成，按一定規(guī)律對(duì)稱排列，大型發(fā)電機(jī)的線圈只有幾匝，是用一根根銅條或銅管彎成，在端部進(jìn)行連接形成線圈。本模型簡(jiǎn)化處理，線圈是由表皮絕緣的導(dǎo)線繞成多匝的線圈。

  在24槽電機(jī)模型有24個(gè)線圈，分為3組，組成三相繞組，6個(gè)引出線中3個(gè)是A、B、C相輸出端，3個(gè)為中性線端，一同連接到到電機(jī)下方的出線盒的瓷套管端子。

  嵌裝好線圈還要在槽口插入槽楔，把線圈壓緊固定。圖11是嵌裝好線圈的定子鐵芯剖視圖。

  發(fā)電機(jī)的實(shí)際組裝過程是定子鐵芯先安裝進(jìn)機(jī)座，然后才進(jìn)行線圈的嵌裝工作。

  定子與轉(zhuǎn)子裝入機(jī)座

  機(jī)座(機(jī)殼)由鋼板卷制焊接而成，為確保剛度在殼內(nèi)壁焊有多圈圓環(huán)筋與多條軸向筋。本模型圓環(huán)筋較寬，為便于冷卻氣體流動(dòng)，開有多個(gè)通氣孔。在機(jī)座下方有發(fā)電機(jī)出線盒，發(fā)出的三相交流電從這里引出，見圖12。安裝好的機(jī)殼加端蓋應(yīng)有很好的氣密性，以防止冷卻介質(zhì)泄露。

  發(fā)電機(jī)機(jī)殼

  把定子鐵芯安裝在發(fā)電機(jī)機(jī)座內(nèi)，再進(jìn)行定子線圈嵌裝，把各相線圈連接起來組成三相繞組。在定子鐵芯的槽口插入定子槽楔，壓緊槽內(nèi)線圈，見圖13。三相繞組的6個(gè)線端連接到出線盒的六個(gè)瓷套管端子，在出線盒外接成 Y 形連接，按三相四線輸出。

  裝入機(jī)座的發(fā)電機(jī)定子鐵芯與繞組

  把轉(zhuǎn)子插入定子鐵芯內(nèi)是發(fā)電機(jī)安裝的重要工序，要保證不損傷定子與轉(zhuǎn)子的任何部分。圖14是插入轉(zhuǎn)子后的狀態(tài)。

  發(fā)電機(jī)安裝轉(zhuǎn)子

  本模型的兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸承安裝在機(jī)殼兩側(cè)的端蓋上，稱為端蓋式軸承。每塊端蓋由上下兩塊組成，在端蓋上安裝軸承部件，軸承部件由軸瓦與軸承油密封等組成，循環(huán)的密封油可以潤(rùn)滑軸瓦、防止氫氣泄露、降低軸瓦溫度。

  安裝好機(jī)殼兩側(cè)的下端蓋，在端蓋上安裝軸承部件，軸承把轉(zhuǎn)子支撐起來，轉(zhuǎn)子磁極與定子鐵芯間留有氣隙，轉(zhuǎn)子可自由旋轉(zhuǎn)，見圖15。

  發(fā)電機(jī)安裝軸承

  安裝電刷裝置

  轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電源連接到電刷，電刷與集電環(huán)緊密接觸，勵(lì)磁電流先通過電刷，再通過集電環(huán)到轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組。電刷由天然石墨制成，有很好的自潤(rùn)滑特性，導(dǎo)電良好，電刷通過刷辮接到勵(lì)磁端子。電刷裝在刷盒內(nèi)，可自由上下移動(dòng)，壓簧把電刷壓向集電環(huán)。壓簧采用恒壓彈簧，在電刷整個(gè)行程中壓力基本不變，恒壓彈簧固定在彈簧夾上，彈簧夾上有楔形卡子，彈簧夾插在刷盒內(nèi)，卡子進(jìn)入卡孔就卡住了。圖16左圖是壓簧，右圖是較新的電刷在刷盒的狀態(tài)，中圖是磨損較多的電刷(待換電刷)在刷盒的狀態(tài)。

  電刷盒結(jié)構(gòu)

  刷盒固定在刷握上，刷握固定在刷握架上，刷辮連接到勵(lì)磁電源接線端子上，見圖17左圖，在圖17右圖中顯示了電刷與集電環(huán)的相對(duì)位置(圖中隱去了轉(zhuǎn)子軸)。

  電刷裝置與集電環(huán)

  僅為發(fā)電機(jī)電刷示意圖，實(shí)際大型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流很大，每個(gè)集電環(huán)由幾段組成，電刷組相應(yīng)增多，電刷數(shù)量達(dá)數(shù)十個(gè)。集電環(huán)采用耐磨的優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，為降低集電環(huán)溫度，集電環(huán)有通風(fēng)孔，在兩集電環(huán)之間還裝有離心風(fēng)扇。

  電刷裝置安裝在發(fā)電機(jī)的勵(lì)端集電環(huán)的兩側(cè)。在轉(zhuǎn)子兩端還要安裝轉(zhuǎn)子上的風(fēng)扇，為了使風(fēng)扇的氣流按照指定路徑流動(dòng)，必須安裝上導(dǎo)風(fēng)罩，見圖18。

  發(fā)電機(jī)安裝電刷與風(fēng)扇

  發(fā)電機(jī)整機(jī)

  把機(jī)座兩端的上半端蓋安裝好，發(fā)電機(jī)就組裝好了，圖19是柴油發(fā)電機(jī)的剖視圖。

  冷卻系統(tǒng)

  大型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量很大，必須有強(qiáng)有力的冷卻措施，不同型號(hào)發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座等主要結(jié)構(gòu)基本一樣，但冷卻系統(tǒng)五花八門，也較復(fù)雜。

  主要的冷卻介質(zhì)是氫氣與水，也有用空氣。氫氣比空氣的密度小很多、導(dǎo)熱系數(shù)大很多;水與很大的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)大、價(jià)格低廉。冷卻方式主要有：

  全氫冷發(fā)電機(jī)，電機(jī)定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵芯均用氫氣冷卻。

  水氫冷發(fā)電機(jī)，電機(jī)定子繞組采用水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組與定子鐵芯用氫氣冷卻。

  水水空發(fā)電機(jī)，電機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組采用水內(nèi)冷、定子鐵芯用空氣冷卻。

  水水氫發(fā)電機(jī)，電機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組采用水內(nèi)冷、定子鐵芯用氫氣冷卻。

  全水冷發(fā)電機(jī)，電機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組采用水內(nèi)冷、定子鐵芯也用水冷卻。

  空冷發(fā)電機(jī)，電機(jī)定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵芯均用空氣冷卻，僅用于中小型發(fā)電機(jī)。

  氫氣或水如何在電機(jī)內(nèi)循環(huán)則有多種途徑，根據(jù)循環(huán)路線在定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯上制作冷卻介質(zhì)的通道，繞組水冷采用空心銅管作導(dǎo)線，在管內(nèi)通水冷卻。

  ，機(jī)座完全密封，在機(jī)殼靠?jī)啥嗽O(shè)有氫氣冷卻器，氫氣冷卻器就是排管式熱交換器，管內(nèi)是流動(dòng)的水，水通過電機(jī)外設(shè)備冷卻。在機(jī)殼內(nèi)部充滿氫氣，風(fēng)扇向兩端抽出熱氫氣，熱氫氣經(jīng)過氫氣冷卻器降溫，再次進(jìn)入定子與轉(zhuǎn)子帶走熱量。圖中淺藍(lán)色箭頭線示意氫氣的流動(dòng)路徑。

  除了上述的基本部件外，在定子、轉(zhuǎn)子、繞組、軸承等部位分布著許多溫度傳感器;在一些部位還有壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、位移傳感器等，監(jiān)視發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)。

  在機(jī)外還配有發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)、冷卻水的凈化裝置與循環(huán)裝置、氫氣的儲(chǔ)存與控制裝置、密封油的循環(huán)系統(tǒng)等。

   的技術(shù)工人就是電工，這句話沒毛病吧?