曲柄連桿機構(gòu)

　　一、功用與組成

　　曲柄連桿機構(gòu)的功用是：將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運動的機械能，再通過連桿將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。

　　曲柄連桿機構(gòu)由以下三部分組成：

　　1．機體組主要包括氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋和氣缸墊等不動件。

　　2．活塞連桿組主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等運動件。

　　3．曲軸飛輪組主要包括曲軸，飛輪和扭轉(zhuǎn)減振器、平衡軸等機構(gòu)。

　　二、工作條件及受力分析

　　曲柄連桿機構(gòu)是在高溫、高壓、高速以及有化學(xué)腐蝕的條件下工作的。在發(fā)動機作功時，氣缸內(nèi)的更高溫度可達2500k以上，更高壓力可達5MPa～9MPa，現(xiàn)代汽車發(fā)動機更高轉(zhuǎn)速可達3000r／min～6000r／min，則活塞每秒鐘要行經(jīng)約100～200個行程，可見其線速度是很大的。此外，與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸的機件(如氣缸、氣缸蓋，活塞等)還將受到化學(xué)腐蝕。

　　由于曲柄連桿機構(gòu)是在高壓下作變速運動，因此它在工作時的受力情況是很復(fù)雜的。在此只對受力情況作一簡單分析。

　　曲柄連桿機構(gòu)受的力主要有氣體壓力，往復(fù)慣性力，旋轉(zhuǎn)運動件的離心力以及相對運動件接觸表面的摩擦力。

　　(一)氣體壓力

　　在工作循環(huán)中，氣缸內(nèi)氣體壓力是不斷變化的。作功行程壓力更高，其瞬間更高壓力機可達3MPa～5MPa柴油機可達5MPa～9MPa，這意味著作用在曲柄連桿機構(gòu)上的瞬間沖擊力可達數(shù)萬牛頓(N)。下面分析各機件作功行程的受力情況。

　　氣體壓力對氣缸蓋和活塞頂作用有大小相等，方向相反的力，分別用集中力P′p，和Pp表示。作用力Pp經(jīng)活塞傳到活塞銷上，分解為Np和Sp兩個力。Np垂直于氣缸壁，它使活塞的一個側(cè)面壓向氣缸壁，稱為側(cè)壓力。該力以O(shè)為支點形成一個與曲軸轉(zhuǎn)向相反的力矩M′p有使發(fā)動機向左翻倒的傾向，故被稱為翻倒力矩。力Sp通過活塞銷推壓連桿，并沿連桿方向傳到曲柄銷上，使曲柄銷處受壓。Sp又可分解為沿曲軸方向的法向力Rp和垂直于曲柄方向的切向力Tp。力Rp使曲軸主軸頸處受壓并使曲軸彎曲；力Tp除了也具有力Rp的類似作用外，它以曲柄半徑為力臂產(chǎn)生的扭矩M還可使曲軸扭轉(zhuǎn)變形，但也正是此扭矩能夠?qū)ν廨敵鰟恿?，因而它是分解后一有效的力?/p>

　　依此法分析，氣體壓力較小的壓縮沖程的受力狀況。進、排氣行程氣體壓力很小，可以忽略。

　　綜上所述，氣體壓力使氣缸蓋承受向上的推力，活塞頂承受向下的椎力、活塞側(cè)面與氣缸。

發(fā)電機組的一般選擇

　　1） 發(fā)電機選用永磁勵磁方式提高機組瞬態(tài)特性，提升機組耐受非線性負載的能力

　　永磁勵磁系統(tǒng)由五部分組成：發(fā)電機主勵磁繞組（轉(zhuǎn)子），永磁發(fā)電機（PMG），自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR），勵磁機和旋轉(zhuǎn)二極管。勵磁系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時，進口發(fā)電車租借，永磁發(fā)電機（PMG）的永磁轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)，切割PMG的定子繞組而產(chǎn)生三相正弦電勢，引入發(fā)電機自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）作為AVR的輸入電源，AVR通過檢測發(fā)電機的三相輸出電壓自動調(diào)節(jié)勵磁機磁場的勵磁電流，從而調(diào)節(jié)勵磁機轉(zhuǎn)子的三相輸出電壓，經(jīng)旋轉(zhuǎn)二極管整流后輸送至發(fā)電機主轉(zhuǎn)子的勵磁回路。由此可見，輸出電壓的調(diào)節(jié)，其實是通過AVR對勵磁機磁場的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的（如附圖所示）。在這個系統(tǒng)中有以下幾個特點：

　?、儆捎赑MG系統(tǒng)提供一個與定子輸出電壓波形畸變及大小無關(guān)的恒定的勵磁電源，因而能提供較高的電動機起動承受能力，并對非線性負載產(chǎn)生的主機定子輸出電壓的波形畸變具有抗干擾性，可提高發(fā)電機帶非線性負載能力。

　　②AVR檢測三相輸出電壓（三相方均根檢測），具有精度極高的穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率（通?？蛇_±0.5%）。

　?、鄹鼜姷目篃o線電干擾能力。

　?、芨鼜姷某惺芏搪冯娏髂芰Γㄍǔ？蛇_3倍額定電流，持續(xù)10S）。

　　2） 選擇機組的容量

　　 當(dāng)柴油發(fā)電機組啟動向負載供電時，由于UPS已經(jīng)在停電的若干秒時間內(nèi)由電池組向負載放電，因此機組供電時首先接入的將是UPS的整流元器件，而且還有蓄電池的充電電流的大小影響。對于12脈沖整流的UPS，發(fā)電機容量需要在其2.5容量以上才可確保機組正常工作：以400KVA UPS為例

　　  2.5倍X400=1000kVA

　　 因此，作為常規(guī)的選用，實際所需的機組其容量應(yīng)不低于1000kVA才能保證任何情況下機組均能穩(wěn)定工作。

　 

12日，3.4兆瓦LHD林東模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組在浙江舟山下海。這是我國首臺自主研發(fā)生產(chǎn)裝機功率潮流能發(fā)電機組。

   海洋潮流能是一種儲并可再生的清潔能源。此前，潮流能領(lǐng)域規(guī)模海洋潮流能發(fā)電站是由英國研發(fā)的，2008年下海并網(wǎng)發(fā)電，體量是1.2兆瓦。我國海洋潮流能發(fā)電機組規(guī)模只有0.3兆瓦。

   此次在舟山市岱山縣秀山島南部海域下海的3.4兆瓦LHD林東模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組長70米、寬30米，平均高20米，重2500噸，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，并申請了國內(nèi)外46項技術(shù)。項目總工程師林東介紹，海底潮流發(fā)電機就像把風(fēng)電發(fā)電機放到海里，潮水來的時候渦輪機就轉(zhuǎn)起來，同時帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，然后帶動發(fā)電機運行。該發(fā)電機組總成平臺可抵抗16級臺風(fēng)和4米巨浪，預(yù)計2016年6月可以正式發(fā)電，運行穩(wěn)定后年發(fā)電量可達到600萬千瓦時。

   為打開海洋潮流能模塊發(fā)電的新路子，浙江舟山聯(lián)合動能新能源開發(fā)有限公司與杭州林黃丁新能源研究院先后投入2億多元研發(fā)資金，并建造了可試驗項目齊全的模擬海洋能大型實驗室，進行海洋潮流能發(fā)電研究。

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