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上海水泵集团技术之发动机的选择与应用

内燃机广泛地被用来驱动离心泵和容积式泵。根据应用的场合不同,发动机的燃料可以是汽油,天然气,液化石油气(LPG),沼气或柴油。内燃机同样可以用液体冷却或空气冷却。

基本结构 发动机的基本结构不尽相同,气缸体可以是立式的,卧式呈一字形排列或呈V字形排列。气缸的数目可以从1到20。发动机可以采用四程循环或二程循环,前者曲轴每转四转中有一个动力冲程,后者每转两转中有一个动力冲程。按燃烧室和气缸头的设计来分类,有侧置气门式和顶置气门式两种,前者气门在缸体的一侧,后者气门在气缸盖内。就柴油机而言,燃烧室又分为所谓预燃烧室结构和直接注入式结构,前者有一个预燃烧室用来作初始燃烧,后者则直接将燃料油注入气缸。活塞的运动方向,不同的设计可以是立式的,卧式的,V字形排列中有一定的角度,还有两个活塞在同一个气缸中运动,即所谓对置活塞。

额定功率 现在生产的发动机,功率大小取决于用立方英寸表示的排气量,气缸数目和活塞的运动速度。如下所示:

1. 用空气冷却的汽油,天然气和柴油发动机,功率为1.0~75马力。

2. 液体冷却的汽油发动机10~300马力。

3. 液体冷却的天然气,液化石油气和沼气发动机10~15000马力。

4. 液体冷却的柴油机10~50000马力。马力

5. 混合燃料,天然气,液化石油气和柴油发动机150~25000马力。

如何恰当地选用发动机,考虑内燃机的各项指标是极为重要的。通常要根据发动机将要完成任务的苛刻程度来加以审定。最常见的审定项目有:最大输出功率,是否常处于备用状态,是间断运行还是连续运行。

根据功率试验的结果可以确定内燃机的最大功率,试验应在标准大气压状态或折算到标准状态下进行,即大气温度或表压应当是标准状态。实际应用中由于某些辅助设备,诸如冷却风扇,空气滤清器以及起动系统等方面的原因,额定功率会降低下来。

判断一台发动机是备用的,断续运行或连续运行的,要应用运行功率对最大净功率的百分比系数。例如连续运行时系数为75~80%,间断运行时用90%。

负载循环 负载循环这一术语用来描述加于发动机的负载方式。如果负载系数即平均负载与最大功率之比很低,则我们称之为轻负载循环。但是如果负载系数很高,则我们把它划归为重负载循环。连续运行或负载循环重,是指负载与转速变化都很小,而且每天要工作二十四小时。间断运行或常处于备用状态,是指仅在事故情况下才要求将发动机投入运行,或者发动机经常在部分负荷下运行。

在工业应用中要选择一台合适的发动机,分析功率问题时常常会用到以下术语。

1. 气缸排气量 发动机的气缸容积均按立方英寸计算。即气缸孔面积(英寸)×0.7854×冲程(英寸)×气缸数目。

2. 转矩 发动机的扭转能力用磅·英尺来表示。

T=5252

制动马力

转/分

3. 发动机马力 马力为度量一台发动机的理论特性。制动马力是指在扣除摩擦损失之后所测得的马力。

制动马力=T×

转/分

5252

4. 平均有效制动压力 气缸平均压力给子飞轮的综合转矩。

平均有效制动压力(磅/英寸2)=

792000×制动马力

(四程循环)

转/分×排气量

=

396000×制动马力

(二程循环)

转/分×排气量

5. 活塞速度 给定转速下的活塞平均运动速度为:

活塞速度(英尺/分)=冲程(英寸)×2×

转/分

12

 

选择适当的发动机可以根据以下条件:

海拔高度                   周围空气温度

转速         平均有效制动压力和活塞速度

维修情况                       燃料类型

工作环境(尘埃及脏物)   振动与摇摆程度

视测马力是指在实地海拔高度和实地气温下一台发动机所发出的功率。所有发动机制造厂家所公布的额定功率都是折算至某种标准状态下的数值,对于偏离这些标准状态的情况,必须视实地海拔高度和实地气温,用一个百分比系数加以修正。一般来说,此系数每高出海平面1000英尺改变3.5%,高于60?以后每升高10?变化1%。对于设置有涡轮增压器的发动机来说,尚没有确定的标准,因此应求教于发动机制造厂家。

当前生产的大多数发动机,其旋转方向,从飞轮端来看基本上都是逆时针的,不过很多大型发动机旋转方向可以是逆时针的也可以是顺时针的。发动机的转速由所拖动的设备来决定,但通常是固定的。使用增速齿轮或减速齿轮箱,就可以根据已知的使用条件来选择发动机,同理用齿轮变速箱还可以改变转动方向。

发动机的转速范围通常可以分为三个等级:

高速发动机                1500转/分以上

中速发动机                700~1500转/分

低速发动机                700转/分以下

高速发动机通常尺寸小,重量轻,成本低,因此多用作备用机组或用来作断续运行。中速和低速发动机虽然重量较重,体积也大,但使用寿命长,维修费用也低。

用泵抽送液体,流量往往不时地要求进行调节,在此情况下发动机作为驱动装置,能够变速的这一灵活性显得非常重要。调速的办法非常简便,就是用手动的办法改变发动机的转速,或者用阀门调节泵出口压力或流量,发动机都能与之相匹配。

平均有效制动压力是发动机负载的量度,活塞运动速度则是磨损可能性和维修程度的量度。尽管涡轮增压器和中间冷却式发动机的引入,使上述考虑或多或少地有些变化,但当着眼于发动机的使用寿命时,这两项因素仍然是十分重要的。

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