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柴油發(fā)電機噴油器的構(gòu)造原理是怎樣的
柴油發(fā)電機燃油供給系統(tǒng)的功用是根據(jù)柴油發(fā)電機負(fù)荷的需要,按時將適量的柴油以霧狀噴入氣缸與空氣均勻地混合。康明斯柴油發(fā)電機燃油供給系統(tǒng)的機件可分為:燃油箱、輸油泵、調(diào)速器、噴油器等。
柴油發(fā)電機燃油供給系統(tǒng)的布置。在康明斯柴油發(fā)電機驅(qū)動下,輸油泵從燃油箱內(nèi)吸進燃油,并以一定的壓力經(jīng)燃油水分離器、燃油濾清器過濾后送到噴油泵,過量的燃油返回油箱。燃油在噴油泵內(nèi)被加壓后,以極高的壓力經(jīng)高壓油管送至各缸噴油器,向各個氣缸進行的噴射,過量的燃油經(jīng)回油歧管返回油箱。
發(fā)電機雖然噴油器的種類繁多,但其構(gòu)造原理基本相同,典型柴油發(fā)電機噴油器總成,由噴油器體、針閥偶件、緊帽、頂桿、調(diào)壓螺釘?shù)冉M成。針閥偶件用緊固螺套固定在噴油器體上,調(diào)節(jié)彈簧通過頂桿部件將針閥偶件壓緊在針閥體密封錐面上,調(diào)壓彈簧的壓力由調(diào)壓螺釘調(diào)節(jié),調(diào)壓螺釘用螺母鎖緊。其中針閥偶件(由針閥和針閥體組成)按結(jié)構(gòu)形式可分為開式和閉式兩大類。目前廣泛應(yīng)用的是閉式,其主要形式分為軸針式和孔式兩種。
上述噴油器結(jié)構(gòu)因調(diào)壓彈簧位置在噴油器的上部,彈簧位置與針閥距離較遠(yuǎn),所以必須通過一根較長的頂桿,把彈簧與針閥的運動聯(lián)系起來。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是在調(diào)壓彈簧頂部容易布置調(diào)壓螺釘,針閥開啟壓力可利用調(diào)壓螺釘進行無極調(diào)整,調(diào)整方便。但這種結(jié)構(gòu)也有缺點,及頂桿較長、質(zhì)量較大,容易產(chǎn)生慣性力較大。因為針閥由靜止到開啟應(yīng)迅速,噴油結(jié)束后,針閥應(yīng)迅速向上運動轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳逻\動,以求針閥盡快回位并停止供油。但這種運動的轉(zhuǎn)變與噴油器運動件的的慣性有關(guān),慣性愈大針閥關(guān)閉所需時間愈長,燃燒室內(nèi)高溫氣體也愈容易到灌入針閥偶件內(nèi),產(chǎn)生積炭、燒損密封座面等現(xiàn)象。
為了克服上述結(jié)構(gòu)的缺點,近幾年來國內(nèi)外已發(fā)展出一種新的噴油器總成。
改進后的噴油器結(jié)構(gòu)的顯著特點是取消運動件頂桿,改用一個質(zhì)量較小的彈簧下座,將調(diào)壓彈簧下移到接近針閥尾部,同時針閥直徑也減小。由于這種噴嘴器結(jié)構(gòu)降低了運動件的慣性,所以又稱為低慣量噴油器。康明斯柴油發(fā)電機B、C系列采用了這種結(jié)構(gòu)的噴油器總成。該噴油器上有4個噴油孔,標(biāo)準(zhǔn)噴油壓力為24.5~25.3MPa。它的優(yōu)點是提高針閥開啟和關(guān)閉速度,降低針閥回油時在密封錐面出的沖擊應(yīng)力,既能改善性能又能提高使用壽命。這種結(jié)構(gòu)對針閥開啟壓力的調(diào)整采用改變墊片厚度的辦法,因此開啟壓力的調(diào)整不如一般噴油器所采用的調(diào)整螺釘方便,且壓力只能有級調(diào)整。為了保證足夠的調(diào)整精度,采用每隔0.05mm為每一級的墊片進行調(diào)整
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柴油發(fā)電機運動部件故障的原因
柴油發(fā)電機曲柄連桿結(jié)構(gòu)常見故障有拉缸、連桿磨損、敲缸、連桿短脫、螺栓斷裂、曲軸斷裂等,這些故障主要發(fā)生與高速運動部位,采集裝置難以安裝并進行數(shù)據(jù)采集,且發(fā)生故障后信號干擾信息較多,也難以準(zhǔn)確診斷和識別。目前許多學(xué)者都比較傾向于地域數(shù)據(jù)的處理和診斷,也有部分學(xué)者考慮依靠動力學(xué)對柴油發(fā)電機運動部件進行分析和診斷,更進一步地找準(zhǔn)故障產(chǎn)生的機理及原因。后者這種方法主要依靠計算機仿真軟件實現(xiàn),通過對柴油發(fā)電機進行建模,設(shè)定柴油發(fā)電機各部件工作參數(shù),設(shè)置各部件出現(xiàn)故障后的參數(shù),進行通過仿真模擬,識別故障發(fā)生時各部件參數(shù)狀態(tài)。這一技術(shù)具有可操作性強、實驗周期短、省時、省資金等優(yōu)點,該技術(shù)為未來發(fā)展的一個潛力方向。
運動部件產(chǎn)生故障主要原因主要為兩方面,一方面相互連接的兩個部件由于長時間的接觸,造成了磨損,使得接觸表面變形,在運動過程產(chǎn)生振動及噪聲,另一方面由于接觸部件之間發(fā)生嚴(yán)重的磨損后產(chǎn)生了相互運動過程的碰撞及撞擊,直接產(chǎn)生了異響等現(xiàn)象。顯而易見,各部位產(chǎn)生故障涉及到諸多方面的內(nèi)容,包括機械動力、熱力、摩擦等,故障的分析不能僅僅依靠簡單的分析就可以進行診斷和確定。
1.拉缸故障診斷拉缸故障會引起活塞機件損壞、柴油發(fā)電機油耗增加、轉(zhuǎn)速降低、連桿斷裂、曲軸箱爆炸,嚴(yán)重影響發(fā)電機正常運行。目前主要通過對發(fā)電機進行故障信號檢測,判斷拉缸時振動信號頻域范圍,例如國外研究學(xué)者 Jacobo Porteiro 通過分析研究,利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驗證了拉缸時發(fā)電機故障的特征,并分析預(yù)測了發(fā)電機內(nèi)潤滑油內(nèi)金屬顆粒的含量值。
2. 敲缸故障診斷敲缸指的是活塞撞擊氣缸內(nèi)壁產(chǎn)生明顯異響的現(xiàn)象,敲缸時巨大的撞擊力使得缸體外壁產(chǎn)生較為強大的振動,同時長期的敲缸對活塞及缸體造成嚴(yán)重的破壞。在敲缸故障診斷方面,利用計算機仿真軟件,分析了在不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)載和敲缸程度下的故障信號特征,實現(xiàn)了對敲缸狀態(tài)下發(fā)電機故障的分析和診斷。
3.連桿軸異常診斷柴油發(fā)電機長時間大功率工作,連桿軸會產(chǎn)生磨損,使得軸承之間間隙變大,在連桿軸帶動活塞及曲軸運動過程,造成敲擊幅度變大,容易產(chǎn)生連桿的變形及斷裂。杜小元通過對兩岸頭與軸承之間的振動信號分析,實現(xiàn)了對往復(fù)式發(fā)電機連桿故障振動信號角域和值域的分析,實現(xiàn)驗證具有一定的可靠性。
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