其他常见机电设备14-22

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1、第 六 章其他常见机电设备第一节 内燃机热力发动机：将燃料发出的热能转变为机械能的动力机械称之为热力发动机，简称为热机。燃料直接在发动机内部燃烧的热机称为内燃机。燃料在发动机外部燃烧的热机称为外燃机。内燃机热效率高，体积小，启动迅速，包括活塞式内燃机和燃气轮机。一、概述（一）分类使用燃料：柴油、汽油、煤气等。工作循环冲程数：四冲程、二冲程。汽缸数和排列方式：立式、卧式等。进气方式：非增压、增压。冷却方式：水冷、风冷。着火方式：点燃式（汽油机） 、压燃式（柴油机） 。可燃气混合方式：外部混合（汽油机） 、内部混合（柴油机） 。（二）内燃机术语1.工作循环：进气、压缩、燃烧膨胀、排气。2.上、下止

2、点：活塞在汽缸内作往复运动时的两个极端位置。3.活塞行程：上下止点之间的距离。4.汽缸工作容积：活塞从上止点运动到下止点所扫过的容积。燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶部与汽缸盖之间的容积。汽缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶部与汽缸盖之间的容积。显然，汽缸总容积= 汽缸工作容积 +燃烧室容积。5.压缩比：汽缸总容积与燃烧室容积之比，表示气体在汽缸内被压缩的程度。6.工况：工作状况，一般用功率和曲轴转速表示。注意：柴油机：燃料在压缩终点前喷入汽缸，在汽缸内部混合，称为内部形成混合气。汽油机：燃料和空气在汽缸外部先混合好再进入汽缸，称为外部形成混合气。柴油机：空气在汽缸内被压缩，产生高温、高压

3、，使燃料自行燃烧，称为压燃式。汽油机：利用火花塞产生的电火花将燃料点燃，称为点燃式。（三）型号型号由首部、中部、后部和尾部组成。首部是产品特征代号，包括系列代号、换代符号和地方企业代号；中部由缸数符号、汽缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成；后部是结构特征符号和用途特征符号；表 6-1 结构特征符号符号 结构特征 符号 结构特征 无符号F N S 水冷风冷 凝汽冷却 十字头式 Z 增压增压中冷可倒转 表 6-2 用途特征符号符号 用途 符号 用途 无符号 T M G Q J 能用型及固定动力 施拉机 摩托车 工程机械 汽车 铁路机车 DCYL 发电机组 船用主机右机基本型 船用主机左机基本型

4、 农用运输车 林业机械 尾部是区分符号。例如：柴油机：165F ：表示单缸、四冲程、缸径 65mm、风冷、通用型；12V135ZG：表示 12 缸、V 型、四冲程、缸径 135mm、水冷、增压、工程机械用；汽油机1E65F：表示单缸、二冲程、缸径 65mm、风冷、通用型；492QA：表示四缸、直列、四冲程、缸径 92mm、水冷、汽车用；需要强调的是：最重要的是缸数、汽缸直径是必不可少的；结构特征省略表示水冷；用途特征省略表示通用型、固定动力。二、工作原理（一）工作循环：进气、压缩、燃烧膨胀、排气。四个行程中只有燃烧膨胀是作功的，其余行程依靠惯性运动，采用多缸发动机可以增加功率，转速也更加均匀。

5、（二）增压柴油机：进气之前经压气机压缩，可以增加进气量，多烧油，从而在相同汽缸直径和行程的条件下，提高功率。废气推动废气涡轮旋转，涡轮带动压气机旋转。 三、内燃机总体结构（一）曲柄连杆机构（曲轴、连杆、活塞）1.活塞组：活塞、活塞环、活塞销等。2.连杆组：连杆、连杆盖、连杆轴瓦、连杆螺栓等。3.曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、附件等。 （二）固定件由机体、汽缸盖、汽缸垫、汽缸套和油底壳等组成。（三）配气系统由凸轮轴、推杆、挺柱、摇臂、气门等组成。（四）燃料供给系柴油机的燃料供给系统由油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油器、喷油泵等组成。汽油机的燃料供给系统由油箱、输油泵、滤清器、化油器等组成。 （五）冷却系

6、由汽缸、汽缸盖、水泵、散热器等组成。 （六）润滑系由机油泵、机油滤清器、机油散热器、各种阀等组成。（七）点火系统是汽油机、煤气机等所特有的系统。由火花塞、点火线圈、分电器和蓄电池组成。（八）起动系统由启动电动机、蓄电池、启动按钮和导线组成。四、汽油机和柴油机的区别主要在于所用燃料、燃料供给方式、点火方式等。 表 6-3 汽油机与柴油机主要不同点的比较项目 柴油机 汽油机 进气 纯空气 汽油与空气的混合气 点火方法 利用压缩空气的高温自燃点火 利用火花塞电级产生的火花点火 燃料的雾化与混合气的形成方法 柴油在燃烧室内由喷油器雾化，与被压缩的高温空气混合 汽油在燃烧室外由汽化器雾化，与高速的空气流

7、混合，再进入燃烧室进行压缩 压缩比 较高 较低 扭矩 低速时扭矩较大 高速时扭矩较大 机体结构 因燃烧压力高，机件强度大，构造坚固，较笨重 因燃烧压力低，机件强度低，构造轻巧 热效率 较高 较低 适于功率范围 适用于大、中和小功率 适用于中、小及微型功率 转速 较低 较高 柴油机：燃料在压缩终点前喷入汽缸，在汽缸内部混合，称为内部形成混合气。 汽油机：燃料和空气在汽缸外部先混合好再进入汽缸，称为外部形成混合气。 柴油机：空气在汽缸内被压缩，产生高温、高压，使燃料自行燃烧，称为压燃式。汽油机：利用火花塞产生的电火花将燃料点燃，称为点燃式。此外，在压缩比、扭矩、热效率、转速和功率范围等方面，也有差

8、别。五、内燃机主要性能指标（一）输出扭矩：曲轴上输出的扭矩。（二）有效功率：单位时间对外所做的功。在标定功率时，必须标定出相应的转速，称为标定转速。根据内燃机用途的不同，我国规定了四种功率：15 分钟功率、1 小时功率、12 小时功率和持续功率。1.12 小时功率。为内燃机允许连续运行 12 小时的最大功率，适用于农用拖拉机、农业排灌、内燃机车、船舶等的功率标定。（三）有效燃料消耗率（比油耗）：每发出 1 千瓦小时的功所消耗的燃料（千克）（四）有效热效率是所用燃料的低热值，即完全燃烧时放出的热量。一般高速柴油机的热效率在 0.360.40中速柴油机的热效率在 0.380.45低速柴油机的热效率

9、在 0.400.48汽油机的热效率在 0.250.36增压内燃机偏于高值。五、燃气轮机（一）基本结构1.压气机：完成气体压缩过程。 2.燃烧室：完成燃烧过程，由外壳、火焰管、涡流器、喷油嘴、混合器组成。有圆筒形、管形、环形三类。3.涡轮：完成膨胀做功和排气过程，将热能和压力能转变为机械能。和离心式（径流式）相比，轴流式在大流量的情况下，效率较高，应用广泛。（二）燃料：可用煤油、柴油、重油、原油、天然气等；不能用汽油或乙醇。（三）特点：功率大、重量轻、体积小、振动小，但是热效率低。第二节金属熔炼设备作用：获得一定温度和预定成分的金属液体，并尽量减少液体金属中的气体和夹杂物，提高设备利用率。一、铸

10、铁熔炼设备：冲天炉、反射炉、工频感应炉等。其中，冲天炉简单、操作方便、熔化率高、成本低，应用广泛。冲天炉由炉身、烟筒、炉缸和前炉组成。 加料口以下，主风口以上部分，称为炉身；高于加料口的部分，称为烟筒；主风口以下至炉底部分为炉缸；前炉是储存铁水和排渣用。金属炉料：新生铁、回炉铁、废钢、铁合金。炉料熔化后，含碳量增高，硅、锰因烧损而减少，磷基本不变，硫含量增大。冲天炉的技术经济指标：铁水出炉温度 1400-1500。熔化率（吨/小时） 。 燃料消耗率：用铁焦比或焦碳消耗率表示。二、铸钢熔炼设备（一）氧化还原反应发生钢液内、炉渣内、钢液与炉渣间、炉渣与炉气间，炉渣与炉衬间。（二）常用的设备：一般工

11、厂为了生产铸钢件，采用电弧炉和感应电炉做为铸钢熔炼设备。1.电弧炉：依靠石墨电极与炉料之间产生的电弧发热进行冶炼。酸性炉衬：价格便宜、寿命长、生产率高，但不能去除硫、磷。碱性炉衬：可以去除硫、磷，冶炼优质钢，但成本高。 2.感应电炉：金属炉料在中频或工频电流产生的交变磁场作用下，表面产生涡流发热，使金属熔化。可以熔炼优质钢，熔炼速度快，能源消耗少，含气少，夹杂少，合金元素损失少。（三）有色金属熔炼1.有色金属：除铁与铁合金以外的其它金属。2.熔炼要求：快速熔化，以免合金元素烧损。3.常用设备：坩埚炉、反射炉、电阻炉。第三节金属压力加工设备金属压力加工分为锻造和冲压两种。锻造是利用锻压机械对金属

12、坯料施加压力，使其产生塑性变形，以便获得具有一定机械性能、形状和尺寸的锻件的加工方法。冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的加工方法。锻造和冲压都属于塑性加工性质，统称为锻压。锻压机械型号表示方法如下：通用锻压设备类别代号如下：表 6-4 通用锻压设备的类别代号类别 机械压力机 液压机 线材成形自动机 锤 锻机 剪切机 弯曲校正机 其他 字母代号 J Y Z C D Q W T表 6-5 机械压力机的组、系代号表 6-6 部分液压机的组系代号组型 名称 组型 名称Y11 单臂式锻造液压机 Y32 四柱液压机Y12 下拉式锻造

13、液压机 Y33 四柱上移式液压机Y13 正装式锻造液压机 Y41 单柱校正压装液压机Y13 模锻液压机 Y54 绝缘材料板热压机Y23 单动厚板冲压液压机 Y63 轻合金管材挤压液压机Y24 双动厚板冲压液压机 Y71 塑料制品液压机Y26 精密冲裁液压机 Y75 金刚石液压机Y27 单动薄板冲压液压机 Y76 耐火砖液压机Y28 双动薄板冲压液压机 Y77 碳极液压机Y29 橡皮囊冲压液压机 Y78 磨料制品液压机Y30 单柱液压机 Y79 粉末制品液压机Y31 双柱液压机 Y98 模具研配液压机表 6-7 锻压机械通用特性代号特性名称 数控 自动 液压 气动 高速 精密代号 K Z Y Q

14、 G M例如： JB21-60：J- 压力机B-第二次改型21-开式固定台60-主参数 60KN一、锻造设备（一）锻锤由重锤落下或强迫高速运动产生的动能对坯料做功，使之塑性变形的机械。1.空气锤生产小型锻件；空气锤规格以落下部分（工作活塞、上抵铁）质量表示；打击力一般为落下部分质量的 1000 倍左右。通过控制机构，可以使锤头完成连续打击、单下打击、上悬、下压等动作。2.蒸汽空气锤生产大中型锻件，分为自由锻锤和模锻锤；蒸气空气锤以落下部分（活塞、锤头、锤杆、上抵铁）质量表示，一般为 1000-5000kg。必须借助于蒸汽或压缩空气驱动，动力供给系统复杂，噪音大，振动大。（二）机械压力机使用曲柄

15、滑块机构、凸轮机构以及螺旋机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对坯料进行加工。1.摩擦压力机电动机 - 带传动 - 摩擦盘（飞轮）- 螺旋传动 - 滑块 规格用公称工作压力表示，一般小于 3.5MN；无固定的下死点，可以多次打击成形。2.曲柄压力机电动机 - 曲柄滑块机构 - 滑块用于模锻件生产，机身刚度大；过去多用曲柄滑块机构，现在为提高刚度已改用双滑块楔式；吨位用滑块接近下死点时所产生的最大压力表示，一般为 2 - 120 MN；结构刚度大，振动小，噪声小，加工精度高，生产率高。表 6-8 热模锻曲柄压力机的吨位、锻件重量和尺寸设备吨位 10（1000） 16（1600） 20

16、（2000） 31.5（3150） 40（4000 ） 80（8000） 锻件最大重量（ kg ） 在分模面上的投影面积（ ） 能锻齿轮直径（ mm ） 2.5 150 130 4.0 240 175 7.0310200 18570270 30800320 801810480 （三）水压机水压机依靠液体静压力使金属变形；水压机规格以静压力表示，一般为 8000-120000 KN；由三梁（上横梁、下横梁、活动横梁） 、四柱、工作缸、回程缸和操作系统组成。工作特点：以静压力代替冲击力，在整个工作行程中都能对工件施加最大工作压力避免了震动，工作条件较好但设备庞大，造价较高。 二、冲压设备（一）剪板机（剪床）：使用剪切的方法，使板料分离。电动