曲柄连杆机构
一、功用与组成
曲柄连杆机构的功用是:将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能,再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。
曲柄连杆机构由以下三部分组成:
1.机体组主要包括气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫等不动件。
2.活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件。
3.曲轴飞轮组主要包括曲轴,飞轮和扭转减振器、平衡轴等机构。
二、工作条件及受力分析
曲柄连杆机构是在高温、高压、高速以及有化学腐蚀的条件下工作的。在发动机作功时,气缸内的更高温度可达2500k以上,qsk19-g20康明斯国三机型,更高压力可达5mpa~9mpa,现代汽车发动机更高转速可达3000r/min~6000r/min,则活塞每秒钟要行经约100~200个行程,可见其线速度是很大的。此外,与可燃混合气和燃烧废气接触的机件(如气缸、气缸盖,活塞等)还将受到化学腐蚀。
由于曲柄连杆机构是在高压下作变速运动,因此它在工作时的受力情况是很复杂的。在此只对受力情况作一简单分析。
曲柄连杆机构受的力主要有气体压力,往复惯性力,旋转运动件的离心力以及相对运动件接触表面的摩擦力。
(一)气体压力
在工作循环中,气缸内气体压力是不断变化的。作功行程压力更高,其瞬间更高压力机可达3mpa~5mpa柴油机可达5mpa~9mpa,这意味着作用在曲柄连杆机构上的瞬间冲击力可达数万牛顿(n)。下面分析各机件作功行程的受力情况。
气体压力对气缸盖和活塞顶作用有大小相等,方向相反的力,分别用集中力p′p,和pp表示。作用力pp经活塞传到活塞销上,分解为np和sp两个力。np垂直于气缸壁,它使活塞的一个侧面压向气缸壁,称为侧压力。该力以o为支点形成一个与曲轴转向相反的力矩m′p有使发动机向左翻倒的倾向,故被称为翻倒力矩。力sp通过活塞销推压连杆,并沿连杆方向传到曲柄销上,使曲柄销处受压。sp又可分解为沿曲轴方向的法向力rp和垂直于曲柄方向的切向力tp。力rp使曲轴主轴颈处受压并使曲轴弯曲;力tp除了也具有力rp的类似作用外,它以曲柄半径为力臂产生的扭矩m还可使曲轴扭转变形,但也正是此扭矩能够对外输出动力,因而它是分解后一有效的力。
依此法分析,气体压力较小的压缩冲程的受力状况。进、排气行程气体压力很小,可以忽略。
综上所述,气体压力使气缸盖承受向上的推力,活塞顶承受向下的椎力、活塞侧面与气缸。
由于国产机组在机械性能、电气性能、操作性能、---性、日常维护和使用寿命上与国外---机组差距明显,所以自20世纪80年代起我国先后引进国外多种型号的船用柴油机(如康明斯、mwm等)、发电机(如斯坦福、西门子等)、空气断路器及电表等生产技术,以满足国内船舶工业的需要。
目前,我国船用柴油发电机组主要存在的问题:
(1)柴油发电机组设备的科研、设计、试制、生产水平滞后,各科研和生产单位之间缺乏统一的和协调,技术---;甚至有些单位为了眼前利益,重复引进成套柴油发电机组设备,导致重复投资,---资产流失和不---的---。
(2)柴油发电机组型号多而杂,标准化、系列化程度低,不同产品之间的通用性差,基础件、零配件差,集成性差,安装和维修难度大。与国外---机组相比,柴油机的经济性、动力性、结构紧凑性、---性、耐久性、振动噪声等指标差距较大;而发电机的结构紧凑性、零部件的通用性、动态和稳态调压性能、---性使用寿命和电磁兼容能力等方面差距也很明显。
(3)新技术、新工艺应用缓慢。新技术和新工艺能提高柴油机的动力性、经济性,降低振动噪声和废气的含量,提高产品的和寿命,如多气门进气系统、稀薄燃烧、电控喷射、增压中冷技术等,不但可提高压缩比提高进气、减小进气阻力,使燃烧更充分,提高柴油机的输出功率,降低燃油消耗率,而且可以---排放,降低尾气中的烟度等。
(4)20世纪80年代引进的船用发电机配套用的柴油机和发电机,虽经企业---和吸收,并提高了国产化程度、增加了自制件的比例,但忽视了在---吸收的基础上进行改进和,所以产品性能和多年均保持在原有水平上,但随着国外新产品和新机型的不断发展,原有的引进产品已失去了市场竞争力。
(5)在船用柴油发电机组的电气设备中,电子与电器元件是薄弱环节之一,以至于影响了发电、配电和控制装置的性能和---性,这是我国目前应重点解决的问题。
随着时代进步,建筑业,道路工程及工业化设备的快速发展,若同步进行工作,不免会给供电局造成负担。自柴油发电机组的出现,不仅解决了这种负担,还提升了工作效率,同时柴油发电机组市场需求正处于增长状态,趣味性的讲有点像是在“---”。
柴油发电机组是以柴油机为原动机,拖动同步发电机发电的一种电源设备。是一种起动迅速、操作维修方便、投资少、对环境的适应性能较强的发电装置。
柴油发电机组是一种应急发电设备,无论在重工业,还是在一些特殊行业均可适用。成本低、工期短是柴油发电机组市场在发展可再生能源的大环境下实现---的主要原因。另外,柴油发电机组作为可移动电源,在需要移动作业的领域也是的,如,船舶用电、石油开采、工程抢修、等。
此外,一些供电量---短缺的,如肯尼亚、乌干达和坦桑尼亚等非洲,也是推进柴油发电机组市场需求增长的原因之一。平均每周需要5小时来减载负荷,这导致企业不得不重新启用柴油发电机。企业要想维持不间断生产,那就得依赖柴油发电机组,这也就促进市场需求的持续增长。充分说明了柴油发电机组市场需求为何能“---”增长了。
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