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力传动组件是发电机的重要组成部件,其主要任务是将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动,并将作用在活塞顶部的燃气压力转变为扭矩,通过曲轴向外输出动力,使热能转变成机械能。动力传动组件包括的部件有连杆、连杆轴瓦、连杆衬套、连杆螺栓、曲轴、飞轮和活塞组件。
1.功用
在动力传动组件中,连杆的作用是连接活塞和曲轴,并把作用在活塞上的燃气压力传递给曲轴。
2.条件和使用材料
发电机在运转过程中,主要承受活塞顶部的燃气压力以及活塞组件和连杆往复运动时产生的惯性力,同时还要承受摩擦力的作用。这些力使连杆时而被压缩,时而受到拉伸,而连杆摆动所产生的惯性力还会使连杆出现弯曲。因此,要求制造连杆的材料必须具有足够的强度和刚度,重量还要尽量轻。
目前,连杆一般选用优质中碳钢模锻或滚压成型,并且要进行调质处理。中小功率发电机的连杆有的采用球墨铸铁制造,其效果较好,且成本也较低。对于强化程度较高的发电机,连杆采用高级合金钢(40Cr、40MnB、42CrMo等)滚压制造。合金钢的特点是抗疲劳强度高,但对应力集中比较敏感,因此采用合金钢时,对外部形状、过度圆角和表面粗糙度等都有严格的要求。近年来,我国也采用稀土镁球墨铸铁制造高速发电机的连杆。
3.构造
连杆主要由大头、杆身和小头3部分组成。
连杆大头装配在曲轴连杆轴颈上,曲轴转动时,它也随连杆轴颈相对转动。在连杆大头内部装有轴瓦,连杆大头能拆卸下来的部分称为连杆大头盖。大头的切面分为直切口和斜切口两种,根据机使用性能的不同可以选用直切口或斜切口。连杆大头和大头盖用两个或4个螺栓固定在一起,连杆大头的孔径尺寸要求比较精确,通常在大头和大头盖的同一侧打上配对记号。
(2)杆身
连杆大头和小头的中间部分称为杆身。杆身的断面形状多为“工”字形,这是因为在材料断面面积相等的条件下,其抗弯断面模数 ,所以连杆能在软轻重量的情况下获得较大的结构刚度和强度。
(3)连杆小头
连杆与活塞销相连接的部分称为连杆小头。小头一般为薄壁圆形结构,下端用半径软大的圆弧与杆身圆滑衔接,在小头内部装配有薄壁衬套。为了润滑衬套与活塞间的配合表面,在连杆小头和衬套上钻孔(或铣槽)来收集飞溅下来的油雾。有的在杆身内部钻一个油道,润滑油从曲轴连杆的轴颈经过杆身内部油道进入衬套的摩擦表面。
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发电机组的构成
发电机组通常由机、三相交流同步发电机和控制系统组成。移动式发电机组的机、发电机和控制屏(箱)均安装在公共底座上;固定式机组的机和发电机安装在公共底座上,且底座是固定在钢筋混凝土基地上的,而控制屏和箱等设备则与机组分开安装。
机的飞轮売与发电机前端盖轴向采用凸肩定位,连接成一体、使机驱动发电机转子运动。同时,为了减小噪声,机组一般需要安装专用消声器;为了减小机组工作时的振动,在机、发电机、水箱和电气控制箱等主要组件与公共底座的连接处,一般装有减振器或橡皮减振垫。
1.1.1发动机
机是发电机组的动力系统,它的优点是扭矩大、热效率和经济性能好,具有较高的供电可靠性和自动化功能,同时在节能和CO2排放上具有优势。但机由于工作压力大,要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以机比较笨重,体积较大;机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,机工作时振动噪声大;不易蒸发,冬季冷车时启动困难。
机的基本构成包括机体、两大机构(曲柄连杆机构、配气机构)和四大系统(机燃料系统、润滑系统、冷却系统和起动充电系统)。
1.机体
机体是发动机的骨架,用于安装和支撑发动机各总成零部件,由气缸体—曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫、齿轮室和飞轮壳等组成。
2.两大机构
机的两大机构即曲柄连杆机构和配气机构。
(1)曲柄连杆机构
曲柄连杆机构固定在机体之上,是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件(热能转换为机械能)。其组成可分为活塞组、连杆组和曲轴飞轮组。其中活塞组由活塞、活塞环和活塞销组成、而连杆组由连杆、连杆螺钉(栓)和连杆轴承构成。曲轴飞轮组则由曲轴、飞轮和扭转减振器等组成。
(2)配气机构
配气机构的功能是按发电机工作循外的要求,定时启闭各缸的进排气门,保证混合气或新鲜空气及时充入气缸,在压缩和膨胀过程中,维持燃烧室的密封,并及时排除燃烧后的废气。包括气门组和气门传动组。气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座及锁紧装置等件,气门传动组包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等零件。
3.四大系统
四大系统包括进机燃料系统、润滑系统、冷却系统和启动充电系统。
(1)机燃料系统
机燃料系统的功能是向气缸供给清洁的空气和按机各种工况的要求定时定量地向燃烧室喷入,并将燃烧的废气排到大气中去。
供给系统由油箱、输油泵、弗列加滤清器、喷油泵,喷油器及管路等零部件组成。
(2)润滑系统
润滑系统由机油泵、弗列加滤清器、压力表、温度表、冷却器、调压阀等组成,基本任务是将一定数量、清洁和温度适宜的润滑油送至各摩擦表面进行润滑,主要功能是减磨、冷却、清洁、密封和防锈。
(3)冷却系统
根据冷却介质的不同,冷却系统通常分为两种类型风冷系统和水冷系统,对应的有空冷发动机和液冷发动机。
(4)启动充电系统
发电机在静止状态下,用外力推动曲轴,使发电机开始运转的全过程称为启动,完成启动所需的装置称为启动系统。常见的启动方式有人力启动、发动机启动、压缩空气启动和辅助机启动。