1、,第一章 內(nèi)燃機第一節(jié) 概述,一、發(fā)動機及種類 1.發(fā)動機：凡是把某種形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器 都稱為發(fā)動機。 由能源不同分為：風力發(fā)動機 、水力發(fā)動機、熱力發(fā)動機等。 2.熱力發(fā)動機：把燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。 分 為內(nèi)燃機和外燃機。 外燃機：蒸汽機、汽輪機等。 內(nèi)燃機：柴油機、汽油機、煤氣機等。,二、內(nèi)燃機分類 1.按燃料分：煤油機、柴油機、汽油機、煤氣機等； 2.按完成一個工作循環(huán)的行程數(shù)分：四沖程式、二沖程式； 3.按著火方式分：壓燃式、點燃式 4.按用途分：固定式 （發(fā)電、排灌、農(nóng)產(chǎn)品加工等）、 移動式（拖拉機、汽車發(fā)動機）； 5.按進氣方式分：增壓式、非增壓式； 6.按冷卻方

2、式分：水冷、風冷； 7.按氣缸數(shù)分：單缸、多缸； 8.按氣缸排列形式分：直列式、臥式、v型。,三、內(nèi)燃機系列和型號 1.系列：按氣缸直徑不同將內(nèi)燃機分成幾個系列，在同一系列中包括缸數(shù)不同的多種機型。 如：95系列柴油機，195 295 395 495 695 等。 例如：495柴油機，表示四缸、四行程、缸徑95mm、 水冷柴油機； 1E40F汽油機，表示單缸、二行程、缸徑40 mm、風冷汽油機。,2.型號：,變型符號：用數(shù)字順序表示,機器特征符號：用字母表示 Q 汽車用 T 拖拉機用 C 船用 Z 增壓 F 風冷.無F為水冷,缸徑 ：用mm數(shù)表示氣缸直徑,行程：E表示二行程.不用符號表示四行程

3、 氣缸數(shù)：用數(shù)字表示,第二節(jié)內(nèi)燃機工作原理 一、一般結(jié)構(gòu)和基本術語 1.一般結(jié)構(gòu) （圖1-1） 氣缸蓋、進氣門、排氣門、噴油器或火花塞、氣缸、活塞、連桿、曲軸、飛輪等。 2.常用名詞術語： （1）上止點：活塞在氣缸中往復運動時，活塞頂離曲軸中心最遠處。 （2）下止點：活塞在氣缸中往復運動時，活塞頂離曲軸中心最近處。 （3）活塞行程：活塞在上、下止點之間移動的距離，用S表示。 （4）燃燒室容積（Vc）：活塞位于上止點時活塞頂與氣缸蓋之間的空間容積。 （5）氣缸工作容積（Vh）：上止點與下止點之間的氣缸容積。 Vh=DS10/4 (L) 式中：D缸徑 S活塞行程 內(nèi)燃機總排量(Vl)：多缸內(nèi)燃機各

4、氣缸工作容積之和. Vl=Vhi 式中：i氣缸數(shù) （）氣缸總?cè)莘e（ Va）：活塞位于下止點時，活塞頂上方封閉容積。 VaVcVh （）.壓縮比（）：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。 VaVc（VcVh）VcVhVc 表示氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。 柴油機：汽油機：,二、單缸四沖程柴油機工作過程 .柴油機基本工作原理： 先將新鮮空氣吸入氣缸并壓縮，然后將柴油以高壓噴射到燃燒室內(nèi)，利用被壓縮后的高溫空氣使柴油著火燃燒，高溫高壓的燃氣推動活塞作功，使柴油機運轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能向外界輸出。 .工作過程： （）進氣過程：曲軸轉(zhuǎn)角從，活塞由上止點下止點，氣缸容積，壓力，進氣門開，排氣門閉，在壓力差作用下，

5、新鮮空氣被吸入氣缸，直至活塞下止點，進氣終了，進氣門閉。 （）壓縮行程：曲軸轉(zhuǎn)角從，活塞由下止點上止點，進、排氣門關閉，氣體被壓縮，、均，KPa。,（）作功行程：曲軸轉(zhuǎn)角從360 540，進、排氣門關閉，.氣缸內(nèi)溫度柴油自燃溫度（約），高壓柴油噴入燃燒室，迅速與空氣混合，著火燃燒，放出大量熱能，此時.氣缸內(nèi)KPa ，高溫高壓燃氣推動活塞由上止點下止點，通過連桿轉(zhuǎn)動曲軸，作功行程終了時，KPa， K； （）排氣行程：曲軸轉(zhuǎn)角從540 720,活塞由下止點上止點，排氣門打開，進氣門關閉，廢氣壓力大氣壓，在活塞推送和壓力差下廢氣排出。,以上“進、壓、爆、排“四個行程循環(huán)往復，柴油機不斷工作，柴油機每

6、完成進氣壓、壓縮、作功、排氣四個行程稱為一個工作循環(huán)。一個工作循環(huán)中活塞往復四次，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周。,三、單缸四行程汽油機工作過程： .汽油機基本工作原理： 先將汽油和新鮮空氣組成可燃混合氣體吸入氣 缸并壓縮，然后用電火花點火使混合氣燃燒，高溫高壓的燃氣推動活塞作功使汽油機運轉(zhuǎn)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。 .工作過程：與四沖程柴油機類似， 主要區(qū)別： （）進氣行程吸入氣缸不是純空氣，而是空氣與汽油相混合的可燃混合氣。 （）汽油機壓縮比較小 （）采用電火花點火。,.二沖程柴油機與二沖程汽油機工作過程的區(qū)別： 吸入新鮮空氣而非混合氣； 壓縮終了時噴入柴油； 壓燃而非點燃。 .二沖程內(nèi)燃機與四沖程比較特點： 曲

7、軸每轉(zhuǎn)一周作功一次理論功率為四沖程的兩倍； 因作功頻率高，故運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可采用小尺寸飛輪； 省去了配氣機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕； 換氣時間短，廢氣排除不干凈；減少了有效作功行程，實際功率為四沖程.倍； 換氣時有部分新鮮可燃混合氣隨廢氣排出，經(jīng)濟性較差。,五、內(nèi)燃機的組成 一般由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、 燃料供給系統(tǒng)、潤滑系、冷卻系和起動裝置等組成。在汽油機上還設有點火系。,第三節(jié) 曲柄連桿機構(gòu),一、概述 1. 功用 曲柄連桿機構(gòu)是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動機構(gòu)，用來傳遞力和改變運動方式。工作中，曲柄連桿機構(gòu)在作功行程中把活塞的往復運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，對外輸出動力，而在其他三個行程

8、中，即進氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞的往復直線運動?？偟膩碚f曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機借以產(chǎn)生并傳遞動力的機構(gòu)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。,第四節(jié) 配氣機構(gòu),一、概述 1功用： 配氣機構(gòu)是進、排氣管道的控制機構(gòu)，它按照氣缸的工作順序和工作過程的要求，準時地開閉進、排氣門、向氣缸供給可燃混合氣（汽油機）或新鮮空氣（柴油機）并及時排出廢氣。另外，當進、排氣門關閉時，保證氣缸密封。進氣充分、排氣徹底，四行程發(fā)動機都采用氣門式配氣機構(gòu)。,三、配氣相位和氣門間隙 1配氣相位(valve timing)（圖3-18） （1）定義：配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門的開啟時刻

9、和開啟延續(xù)時間，通常用環(huán)形圖表示-配氣相位圖。 （2）理論上的配氣相位分析 理論上講進、壓、功、排各占180，也就是說進、排氣門都是在上、下止點開閉，延續(xù)時間都是曲軸轉(zhuǎn)角180。 但實際表明，簡單配氣相位對實際工作是很不適應的，它不能滿足發(fā)動機對進、排氣門的要求。,原因： 氣門的開、閉有個過程 開啟 總是 由小大 關閉 總是 由大小 氣體慣性的影響 隨著活塞的運動 同樣造成進氣不足、排氣不凈 發(fā)動機速度的要求 實際發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時都很短，當轉(zhuǎn)速為5600r/min時一個行程只有60/（56002）=0.0054s，就是轉(zhuǎn)速為1500r/min，一個行程也只有0.02s，這樣

10、短的進氣或排氣過程，使發(fā)動機進氣不足，排氣不凈。 可見，理論上的配氣相位不能滿足發(fā)動機進飽排凈的要求，那么，實際的配氣相位又是怎樣滿足這個要求的呢？下面我們就進行分析。,（3）實際的配氣相位分析 為了便進氣充足，排氣干凈，除了從結(jié)構(gòu)上進行改進外（如增大進、排氣管道），還可以從配氣相位上想點辦法，氣門能否早開晚閉，延長進、排氣時間呢？ 氣門早開晚閉的可能 從示功圖中可以看出，活塞到達進氣下止點時，由于進氣吸力的存在，氣缸內(nèi)氣體壓力仍然低于大氣壓，在大氣壓的作用下仍能進氣；另外，此時進氣流還有較大的慣性。由此可見，進氣門晚關可以增加進氣量。 進氣門早開，可使進氣一開始就有一個較大的通道面積，可增加

11、進氣量。 在作功行程快要結(jié)束時，排氣門打開，可以利用作功的余壓使廢氣高速沖出氣缸，排氣量約占50%。排氣門早開，勢必造成功率損失，但因氣壓低，損失并不大，而早開可以減少排氣所消耗的功，又有利于廢氣的排出，所以總功率仍是提高的。 從示功圖上還可以看出，活塞到達上止點時，氣缸內(nèi)廢氣壓力仍然高于外界大氣壓，加之排氣氣流的慣性，排氣門晚關可使廢氣排得更凈一些。,由此可見，氣門具有早開晚關的可能，那么氣門早開晚關對發(fā)動機實際工作又有什么好處呢？ 進氣門早開：增大了進氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進氣阻力，增加進氣量。 進氣門晚關：延長了進氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進氣量。 排氣門早開：

12、借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。 排氣門晚關：延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。,2氣門間隙(valve clearance) （1）定義：氣門間隙是指氣門完全關閉（凸輪的凸起部分不頂挺柱）時，氣門桿尾端與搖臂或挺柱之間的間隙。 （2） 作用：給熱膨脹留有余地 保證氣門密封 不同機型，氣門間隙的大小不同，根據(jù)實驗確定，一般冷態(tài)時，排氣門間隙大于進氣門間隙，進氣門間隙約為0.250.3mm，排氣門間隙約為0.30.35mm。,間隙過大：進、排氣門開啟遲后，縮短了進排氣時間，降低了氣門的開啟高度，改變了正常的配氣相位，使發(fā)動機因進氣不足，排氣不凈

13、而功率下降，此外，還使配氣機構(gòu)零件的撞擊增加，磨損加快。 間隙過小：發(fā)動機工作后，零件受熱膨脹，將氣門推開，使氣門關閉不嚴，造成漏氣，功率下降，并使氣門的密封表面嚴重積碳或燒壞，甚至氣門撞擊活塞。,概述,柴油機所用的燃油是柴油。 柴油的粘度大且不易蒸發(fā) 柴油機是利用高壓噴射的方法，在壓縮行程接近終了時，將柴油噴入氣缸，直接在氣缸內(nèi)與空氣混合形成可燃混合氣. 借助氣缸內(nèi)工質(zhì)的高溫自行著火燃燒。,1.柴油機的基本工作特征,2柴油的使用性能指標 柴油是在533-623k的溫度范圍內(nèi)，從石油中提煉出的碳氫化合物，含碳87%，氫12.6%和氧0.4%。 發(fā)火性指燃油的自燃能力，16烷值越高，發(fā)火性越好。

14、 蒸發(fā)性由燃油的蒸餾實驗。 粘度決定燃油的流動性，粘度越小，流動性越好。 凝點指柴油冷卻到開始失去流動性的溫度 柴油按凝點分為10，0，-10，-20，-35五個牌號，其凝點分別不高于10，0，-10,-20,-35，牌號越高凝點越低。其代號分別為RCZ-10，RC-0，RC-10，RC-20，RC-35，R和C是燃和柴字的漢語拼音字頭，凝點在0以上的則在-前加上Z字，選用時，號數(shù)應比實際氣溫低510。,概述,對柴油機燃油供給系統(tǒng)的要求:,1時為稀混合氣；1時為濃混合氣；=1時為標準混合氣。柴油機的通常都大于1，一般在1.152.2范圍內(nèi)。 過大，混合氣過稀，燃燒速度慢，散發(fā)熱量多，Ne 。

15、過小，混合氣過濃，燃燒不完全，油耗增加，冒黑煙，經(jīng)濟性變壞。 可見是影響發(fā)動機功率和油耗的重要因素。 （2）噴射壓力必須足夠高,一般在10MPa以上，以利于柴油霧化。 （3）柴油噴射系統(tǒng)的噴油規(guī)律應與燃燒過程相對應?？刂魄捌趪娚淞?；加快中期噴射量；盡快結(jié)束后期噴射。 （4）在燃燒室內(nèi)組織較強的空氣渦流運動，促進空氣與柴油的均勻混合。,（1）可燃混合氣濃度適中 常用過量空氣系數(shù)表示，它是燃燒1燃料實際供給的空氣量與理論所需空氣量之比。,=,工作時，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復運動，從而完成泵油任務 泵油過程可分為以下三個階段。 進油過程 供油過程 回油過程,（一

16、）柱塞式噴油泵的泵油原理,回油過程 柱塞向上供油，當上行到柱塞上的斜槽（停供邊）與套筒上的回油孔相通時，泵油室低壓油路便與柱塞頭部的中孔和徑向孔及斜槽溝通，油壓驟然下降，出油閥在彈簧力的作用下迅速關閉，停止供油。此后柱塞還要上行，當凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過去后，在彈簧的作用下，柱塞又下行。此時便開始了下一個循環(huán)。 結(jié)論：通過上述討論，得出下列結(jié)論 柱塞往復運動總行程L是不變的，由凸輪的升程決定。 柱塞每循環(huán)的供油量大小取決于供油行程,供油行程不受凸輪軸控制是可變的。 供油開始時刻不隨供油行程的變化而變化。 轉(zhuǎn)動柱塞可改變供油終了時刻，從而改變供油量。,第八節(jié) 發(fā)動機潤滑系 一、概述 發(fā)動機工作時，各

17、運動零件均以一定的力作用在另一個零件上，并且發(fā)生高速的相對運動，有了相對運動，零件表面必然要產(chǎn)生摩擦，加速磨損。因此，為了減輕磨損，減小摩擦阻力，延長使用壽命，發(fā)動機上都必須有潤滑系(lubrication system)。,1. 功用 潤滑作用：潤滑運動零件表面，減小摩擦阻力和磨損，減小發(fā)動機的功率消耗； 清洗作用：機油在潤滑系內(nèi)不斷循環(huán)，清洗摩擦表面，帶走磨屑和其它異物； 冷卻作用：機油在潤滑系內(nèi)循環(huán)還可帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，起冷卻作用； 密封作用：在運動零件之間形成油膜，提高它們的密封性，有利于防止漏氣或漏油； 防銹蝕作用：在零件表面形成油膜，對零件表面起保護作用，防止腐蝕生銹； 液壓作用

18、：潤滑油還可用作液壓油，如液壓挺柱，起液壓作用； 減震緩沖作用：在運動零件表面形成油膜，吸收沖擊并減小振動，起減震緩沖作用,二、發(fā)動機潤滑系的組成及油路,集濾器、機油泵、油底殼、機油濾清器、機油散熱器、機油壓力表、機油溫度表,放油螺栓,油底殼,機油濾清器,油路,集濾器,第九節(jié) 冷卻系 一、概述 1.作用 冷卻系(cooling system)的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。,冷卻的必要性：發(fā)動機工作時，因燃料的燃燒及運動零部件之間摩擦產(chǎn)生大量的熱，氣缸內(nèi)氣體溫度可達2000度以上，直接與高溫氣體接觸的如氣缸體、氣缸蓋、活塞、氣門等若不及時加

19、以冷卻，其運動部件將可能因受熱膨脹而破壞正常間隙，或因潤滑在高溫下失效而卡死；各機件也可能因高溫而導致其機械強度降低甚至損壞。,冷卻的功能：使工作中的發(fā)動機得到適度的冷卻，從而保持發(fā)動機在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。 冷卻的不當所造成的后果：,2分類 冷卻系按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風冷和水冷，如果把發(fā)動機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系。由于水冷系冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機運轉(zhuǎn)噪音小，目前汽車發(fā)動機上廣泛采用的是水冷系。,正常冷卻的冷卻介質(zhì)： 水冷卻系統(tǒng)：水為介質(zhì)，即把發(fā)動機高溫零件的熱量先傳給水，然后經(jīng)水

20、再傳給大氣而進行冷卻的一套裝置。其優(yōu)點在于冷卻均勻、運轉(zhuǎn)時噪音小，得以廣泛應用。 風冷卻系統(tǒng)：通過高速的空氣流介質(zhì)把高溫零件的熱量直接帶入大氣散發(fā)而進行的冷卻系統(tǒng)。 兩者的適用范圍：,水冷卻系統(tǒng)的分類,自然循環(huán)冷卻式：它分為蒸發(fā)式、冷凝式、熱流式三種。水的密度隨溫度的變化而變化，冷卻水在冷卻系統(tǒng)中進行循環(huán)。優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，一定程度上可以自動調(diào)節(jié)冷卻強度；缺點是冷卻不均勻、局部會引起過熱且水箱的容積較大。 強制循環(huán)冷卻式：它分為閉式和開式冷卻系統(tǒng)兩種。利用一水泵的動力造成壓差，迫使水在發(fā)動機中不斷循環(huán)，以水為載體帶走熱量達到冷卻效果。,二、水冷系的組成和水路,目前大多數(shù)發(fā)動機采用強制循環(huán)式水冷

21、卻系統(tǒng)。 1、作用：以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。 2、組成： 散熱器及其散熱器蓋：高溫冷卻液的熱量傳遞給空氣，使冷卻液溫度降低 風扇：強力抽吸，使空氣流由前向后以高速從散熱器中通過 水泵：機體外的水吸入并加壓 節(jié)溫器：保證發(fā)動機在不同負荷和轉(zhuǎn)速條件下在適宜的溫度范圍內(nèi)工作，以控制冷卻水大、小循環(huán)回路的裝置； 水套：氣缸蓋與氣缸體之間的夾層空間，使水得以接近受熱零件，并可循環(huán)流動 分水管：使多缸發(fā)動機各汽缸冷卻強度均勻 其他附件：百葉窗、放水閥、水溫表、支撐架等,蠟式節(jié)溫器,蠟式節(jié)溫器在橡膠管和感應體之間的空間里裝有石蠟，為提高導熱性，石蠟中常摻有銅粉或鋁粉。常溫

22、時，石蠟呈固態(tài)，閥門壓在閥座上。這時閥門關閉通往散熱器的水路，來自發(fā)動機缸蓋出水口的冷卻水，經(jīng)水泵又流回氣缸體水套中，進行小循環(huán)。當發(fā)動機水溫升高時，石蠟逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對反推桿上端頭產(chǎn)生向上的推力。由于反推桿上端固定，故反推桿對橡膠管、感應體產(chǎn)生向下反推力，閥門開啟，當發(fā)動機水溫達到80以上時，閥門全開，來自氣缸蓋出水口的冷卻水流向散熱器，而進行大循環(huán)。,3.1 三相異步電動機的構(gòu)造,1.定子,定子由機座、鐵芯、三相繞組組成。機座用鑄鐵或鑄鋼制成，用來固定和保護定子鐵芯和定子繞組；兩個端蓋支承轉(zhuǎn)子。 鐵芯是由互相絕緣的硅鋼片疊成的，壓裝在機座內(nèi)，鐵芯的內(nèi)圓周表

23、面沖有槽，用以放置定子繞組。 定子繞組由漆包線制成，分成三相對稱也嵌放在鐵芯的線槽內(nèi)，每相定子繞組引出兩個線頭（始端和末端），三相繞組的六個端頭通過引出線引到機體外部的接線盒內(nèi)。三相繞組可以聯(lián)接成星形Y和三角形。,轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。 轉(zhuǎn)子鐵芯是圓柱狀，用硅鋼片疊成。表面沖有槽，用來安裝轉(zhuǎn)子繞組，鐵芯壓裝在轉(zhuǎn)軸上。 轉(zhuǎn)子繞組做成鼠籠狀，就是在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中放銅條，兩端用端環(huán)聯(lián)接，或者在槽中澆鑄鋁液，兩端用導體連成一個整體（短路）。 轉(zhuǎn)軸用來支承轉(zhuǎn)子鐵芯，并輸出轉(zhuǎn)矩。 在轉(zhuǎn)子與定子之間有一個間隙，叫做氣隙（0.251.5mm）,分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：

24、一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360,取決于三相電流的相序,2.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向,結(jié)論： 任意調(diào)換兩根 電源進線，則旋轉(zhuǎn) 磁場反轉(zhuǎn)。,任意調(diào)換兩根電源進線 (電路如圖),極對數(shù),旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) 與三相繞組的排列有關,4.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,工頻：,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù),p=1時,旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1與極對數(shù) p 的關系,6. 轉(zhuǎn)差率,旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與 旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。,由前面分析可知，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場 旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 不可能達到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，即,如果:,因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。,異步電動機

25、運行中:,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得,轉(zhuǎn)差率s,例：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n=975 r/min，電源頻率 f=50 Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。,解：,根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn) 速的關系可知：n1=1000 r/min , 即,p=3,額定轉(zhuǎn)差率為,3.3 三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù),1. 型號,例如： Y 132 M4,用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。,JO2-51-4電動機銘牌： 三相異步電動機 型號JO2-51-4 功率7.5kw 頻率50HZ 電壓 380V 電流14.9A 接法（ ） 轉(zhuǎn)速 1450轉(zhuǎn)/分 溫升 75 工作方式 連續(xù) 絕緣等

26、級 E 產(chǎn)品編號 年 月出廠 電機廠,4. 電流,例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形聯(lián)結(jié)下電機的線電流為 6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為 6.73A。,5. 功率與效率,電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。,額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機 械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率 P1。,效率就是輸出功率與輸入功率之比。 損耗功率包括銅損、鐵損、機械損耗。,定子相電流比相電壓滯后一個角， cos就是功率因數(shù)。 它表示電路里實際消耗的功率與電路總功率之比。,6. 功率因數(shù),注意：實用中應選 擇容量合適的電機，防止出現(xiàn) “大馬拉

27、 小車” 的現(xiàn)象。,三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載 時約為 0.7 0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負載時，功率因數(shù)最高。,7. 額定轉(zhuǎn)速,電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉(zhuǎn)速。,定額（工作方式） 是表明電動機允許連續(xù)使用的時間。 定額分為： 連續(xù)表示電機可以依照額定的功率連續(xù)使用下去，繞組不會過熱。 短時表示電機不能連續(xù)使用，而只能在規(guī)定的時間內(nèi)依照額定的功率短使用，這樣才不會過熱。 斷續(xù)表示電機的工作是短時的，但可以多次重復使用。,3.4 三相異步電動機的起動,1. 起動性能,起動問題：起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小。 一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5

28、7 倍; 電動機的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.02.2)倍。,后果：,原因：,起動： n = 0，s =1, 接通電源。,2. 起動方法,(1) 直接起動 二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。,（適用于鼠籠式電動機）,(3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動,（適用于繞線式電動機）,設：電機每相阻抗為Z,降壓起動,(1) Y 換接起動,降壓起動時的電流 為直接起動時的,下一頁,章目錄,總目錄,上一頁,(2) 自耦降壓起動,Q2下合： 接入自耦變 壓器，降壓 起動。,Q2上合： 切除自耦變 壓器，全壓 工作。,合刀閘開關Q,Q2,自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時 聯(lián)成 Y形不能采用Y起動的鼠籠式

29、異步電動機。,方法：任意調(diào)換電源的兩根進線，電動機反轉(zhuǎn)。,電動機 正轉(zhuǎn),電動機 反轉(zhuǎn),3.三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn),3.5 三相異步電動機的制動,1. 能耗制動,制動方法,能耗制動 反接制動 發(fā)電反饋制動,在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相 繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與 旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的 轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。,2. 反接制動,停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電動機定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而獲得所需的制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。,3. 發(fā)電反饋制動,當電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 時，旋

30、轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變 化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制,動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成 電能回送給電網(wǎng)。,n n1,三、水泵的一般構(gòu)造,1葉輪 2泵殼 3填料函密封裝置,混流泵葉輪,離心泵葉輪 .封閉式 .半封閉式 .敞開式,軸流泵葉輪,蝸殼形泵殼 1.蝸道 2.葉輪 3.出水口,填料函示意圖 1.填料盒 2.填料座 3.填料 4.水封管 5.水封環(huán) 6.壓蓋,二、水泵的工作原理 1.離心泵的工作原理,離心泵是借離心力的作用來抽水的。圖示為單級離心泵。當其葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，流道中的水在離心力的作用下，從葉輪中部以高速被甩離葉輪，射向四周。水流經(jīng)過斷面逐漸擴大的泵殼

31、流道，流速逐漸變慢而水壓增加，壓向出水管。此時葉輪的中心部分形成真空，而水源水面在大氣壓力的作用下，通過進水管進入泵內(nèi)，稱為吸水。如果葉輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，水就源源不斷地由低處抽送到高處。,單級離心泵 1.進水管 2.葉片 3.葉輪 4.泵殼 5.出水管,壓水原理：泵內(nèi)先灌滿水，開動水泵，葉輪旋轉(zhuǎn)，水在離心力的作用下被葉輪甩出水口。由于流道的截面由小到大，逐步減慢了水流的流速，把高速水流的動能轉(zhuǎn)變成壓力能，以增加水流的壓力，然后從出水管壓出。 吸水原理：水在離心力的作用下，葉輪把水甩出，水原來占有的地方形成真空，而水面還有大氣壓力的作用，水面壓力高，泵進口壓力低，水沿吸水管被壓上來，進入葉輪中。,2軸

32、流泵的工作原理,軸流泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推升力來抽水的。它的葉輪浸沒在水里。當葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉片對水產(chǎn)生升力作用，把水往上推送。但同時還使水產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，須用導水葉來消除，使泵內(nèi)水流沿著泵軸方向流動。其特點是大流量、低揚程。,軸流泵 1進水喇叭 2. 出水彎管 3. 聯(lián)軸器 4. 導水葉 5. 葉輪,第四節(jié) 水泵的主要工作參數(shù),1. 水泵的揚程H,水泵的揚程 H泵所輸送的單位重量流體從進口到出口的能量增值，單位：m,又叫總揚程，也叫“水頭”，以H表示。指單位重量的液體通過水泵后，所獲得的能量。其實際指水泵能夠揚水的高度。 總揚程H總由實際揚程（H實）和損失揚程（h損）兩部分組成。,即： H總

33、=H實+h損 或： H總=H吸+H壓 H吸=H實吸+h吸損 H壓=H實壓+h壓損 H總=H吸+H壓 =H實吸+H實壓+h吸損+h壓損 =H實+h損,2. 流量,單位時間內(nèi)泵所輸送的流體量稱為流量， 常用Q表示。,又叫出水量或輸水量：指水泵的單位時間內(nèi)所能抽送水的體積或重量。單位：升/秒。,水泵銘牌上標出的流量，通常是指“額定流量”。 水泵的尺寸與形狀是根據(jù)這一流量設計的，又稱“設計流量”。一般泵在這個流量下運行，效率最高，若偏離這個流量，效率則下降。,流量是水泵的重要工作參數(shù)之一，水泵在運行中，如果流量發(fā)生變化，其它參數(shù)(如揚程，功率，效率)也相應變化。,3. 功率,泵的功率指輸入功率，也是原

34、動機傳到泵軸的上的功率，稱為軸功率，用N表示；單位：“瓦”、“千瓦”、“馬力”。,泵的輸出功率又稱為有效功率Ne ，它表示單位時間內(nèi)流體從泵中所得到的實際能量，可用流量和揚程求得:,被輸送流體的容重,Q單位用,H單位用 m；,則Ne單位為千瓦（kw）；,對泵通常是,軸功率N和有效功率 之間相差一個泵內(nèi)損失，即,包括機械損失，容積損失，和水力損失三部分。,注：上式中的102是由于容重單位用,4. 效率,效率是標志著泵傳遞功率的有效程度，即泵工作的經(jīng)濟性，可以用效率的變化高低來衡量， 效率是有效功率與軸功率的比值。,離心泵的效率與其形式、結(jié)構(gòu)及容量大小有關，對于單級離心泵， ， 多級離心泵 。,例

35、題 某水泵流量 ,揚程 ，水泵的效率 ，原動機的備用系數(shù)K=1.05，原動機的傳動效率 試確定原動機的容量。,解：,原動機所需的容量為,7比轉(zhuǎn)數(shù)：又叫“比速”。它是反映水泵揚程、流量、轉(zhuǎn)速的綜合參數(shù)，是設計水泵的一個準則。它與轉(zhuǎn)速是兩個完全不同的概念。其大小與葉輪的形狀及大小有關。用ns表示。一般而言，對于離心泵，ns=50300，混流泵為ns=300600，軸流泵為6001200。 定義：泵的揚程為1米，流量為0.07506米3/秒時，一臺水泵葉輪的轉(zhuǎn)速叫這臺水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)。,上式:Q泵的流量m3/s; H揚程 m; n泵的轉(zhuǎn)數(shù)rpm,泵的比轉(zhuǎn)數(shù),若是雙吸泵，,對多級泵，,z為多級泵的級數(shù)。,

36、例題 試計算8BA-18型離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns ，最 佳工況下該泵的工作參數(shù)為 Q=80L/s； H=17mH2O，轉(zhuǎn)速n=1450rpm.,解：,8BA-18型離心泵型號的數(shù)字中，18表示縮小了 10倍并化成整數(shù)的比轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)水泵的計算比轉(zhuǎn) 數(shù)ns的公式：,化成整數(shù)：比轉(zhuǎn)數(shù) ns =180,第四章 水處理機械 第一節(jié) 水體中的溶氧及其變化規(guī)律 一、水中氧的來源 自然界水體中氧的來源主要有二個方面：其一是空氣中的氧溶入水中約占10%，其二是水體中浮游植物光合作用釋放氧。浮游植物進行光合作用時，吸收CO2，釋放O2，這是水中溶氧的一個重要來源，約占90%。 壓力相同時，水中的飽和溶氧量是隨著溫度的

37、降低而升高的。,三、影響氧氣溶解度和氧溶液速度的因素 影響氧氣溶解度的因素有溫度、壓力和含鹽量。氧氣及一切氣體的溶解度均是隨水溫的升高而下降。在一定溫度下，氧氣的溶解度隨其壓力的增加而增大，兩者成正比關系。水中含鹽量越高，氧氣的溶解度越小。,氧溶解速度的影響因素，主要是氧的飽和度和氣 液接觸界面。水中氧氣不飽和程度越大，即飽和程度越小，氧氣的溶解速度越快。氣 液接觸界面越大，氧氣溶解速度越快。氣液接觸界面攪動越大，氧氣溶解速度越快。,四、水車式增氧機 1.組成：電動機、減速箱、機架、浮筒、葉輪等。 電動機一般采用三相異步電動機，轉(zhuǎn)速為8901450轉(zhuǎn)/分，功率為0.753千瓦。 2.增氧原理

38、工作時，葉輪上葉片部分或全部浸沒于水中。電動機帶動葉輪作單向轉(zhuǎn)動，槳葉入水擊打水面，激起水花，把空氣帶入水中。同時產(chǎn)生一個作用力，將表層水壓入下層，并使水向后流動。當槳葉與水面垂直時，能迫使水體有一較大的定向水流；當槳葉繼續(xù)轉(zhuǎn)動而尚未離開水面時，槳葉背面形成負壓，使下層水上升；槳葉離開水面后，將水拋向空中并激起強烈水躍，增加水與空氣接觸。,三、葉輪式增氧機械 葉輪式增氧機的葉輪，依其結(jié)構(gòu)特點又分為倒傘型葉輪、深水型葉輪和泵型葉輪等。增氧機在污水處理行業(yè)被稱之為曝氣裝置。主要由電機、減速箱、支架、葉輪、浮筒等五部分組成。,倒傘葉輪增氧機 1結(jié)構(gòu) （1）電動機 增氧機的動力均采用電動機。電動機上都

39、裝有不礙通風的電機罩，以防日曬雨淋。通常采用JO2型全封閉三相異步電動機，最新系列產(chǎn)品Y系列三相異步電動機。轉(zhuǎn)速為13901480轉(zhuǎn)/分。 （2）減速器 其作用是把電動機的高速降低轉(zhuǎn)給葉輪，同時，降速后又能夠增加扭矩帶動葉輪。,（3）支架 均為鋼管，用以連接浮筒支撐增氧機浮于水面，并使葉輪保持一定的浸沒深度，一般采用三根，有的還設有水位調(diào)節(jié)裝置。 （4）葉輪 由鋼板焊接而成，主體為一倒園錐體，呈一倒傘形。它承擔著形成水躍，攪拌水體和吸入空氣三種任務。 （5）浮筒 用鋼板焊接而成或注塑而成。一般采用三只浮筒。,2工作原理 增氧機浮于水面工作，隨水位升降而升降，工作不受水位影響。這種增氧機在魚池中

40、運動的主要機械作用是增氧、攪水和曝氣，這三個作用是在機器運轉(zhuǎn)過程中同時完成的。它的增氧原理是通過機械作用造成水躍、液面更新和負壓進氣等共同作用的結(jié)果。,3水質(zhì)改良機 其特點是：水質(zhì)改良機綜合改良水質(zhì)的主要目標是池塘內(nèi)的淤泥，不象增氧機那樣，主要目標是池塘中的水體。水質(zhì)改良機不僅具有翻噴淤泥、改良水質(zhì)、抽吸底層低溫貧氧水達到增氧的功能外，還具有排灌和利用淤泥施肥的兩項功能。,第五節(jié) 水質(zhì)凈化機械 一、水質(zhì)凈化機概述 生物轉(zhuǎn)盤和生物轉(zhuǎn)筒統(tǒng)稱為水質(zhì)凈化機。二者工作機理相同，適用小體，高密度養(yǎng)殖業(yè)。 水質(zhì)凈化機特點是：工作時不流水、不換水而凈化水質(zhì)，其凈化機理是利用生物膜來凈化水質(zhì)。,三、凈化機理 生物轉(zhuǎn)盤凈化水質(zhì)的機理是：由于盤片的旋轉(zhuǎn)，使盤面交替進出水面，連續(xù)運行710天后，盤片上形成生物膜。生物膜的形成與水溫有關。水溫低，形成慢，效果差。水溫要15以上為好。,生物膜形成后，當盤片轉(zhuǎn)入水中時，水中的有機物被生物膜吸附。當盤片轉(zhuǎn)到空氣中時，被盤片帶起的水膜沿著生物膜表面向下灑滴，空氣中的氧不斷地溶解到水膜中去。微生物吸收水膜中的溶解氧，在