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曲軸的形狀和發(fā)動機的發(fā)火次序
曲軸的形狀及曲柄銷間的相互位置(即曲拐的布置)與沖程數(shù)、氣缸數(shù)、氣缸排列方式(直列或V形等)和各氣缸做功行程發(fā)生的順序(稱為發(fā)火次序或工作順序)有關。曲軸的形狀同時要滿足慣性力的平衡以及發(fā)動機工作平穩(wěn)性的要求。
對四沖程發(fā)動機，曲軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)就是一個工作循環(huán)，每個氣缸都發(fā)火做功一次。各缸的發(fā)火間隔時間(用0CA表示)要求均勻。如果發(fā)動機有i個氣缸，則發(fā)火間隔為7200/i0CA，即曲軸每轉(zhuǎn)7200/i時，就有一個氣缸做功，這樣才會使發(fā)動機的工作平穩(wěn)。下面介紹常用的4缸、6缸和V形8缸發(fā)動機的發(fā)火次序。
(1)四沖程直列4缸機，缸數(shù)i＝4，發(fā)火間隔為7200/4＝1800CA。4個曲柄銷布置在同一平面內(nèi)，1、4缸的曲柄銷朝上時，2、3缸的朝下，1、4缸與2、3缸相隔1800。這種發(fā)動機可能采用的一種發(fā)火次序。
這種發(fā)火次序為1-3-4-2，習慣上以1缸為準，l缸做功后接著是3缸做功，以此類推。這種發(fā)動機的各氣缸，就是按照1-3-4-2的順序循環(huán)，不斷周而復始地工作著。
如將上述2、3缸的工作過程互換，則可得到另一種發(fā)火次序。這種互換之所以可能，是因為2、3缸的曲柄銷(即它們的活塞)的位置是相同的。這樣就得到另一種發(fā)火次序，即1-2-4-3。
所以，4缸機可能采用兩種發(fā)火次序，即1-3-4-2和1-2-4-3。不過，對某一種具體的發(fā)動機來說，由于發(fā)火次序還與氣門機構的安排等有關，因而是確定而不能變更的。使用一臺發(fā)動機時，必須了解它的發(fā)火次序。
1-3-4-2和1-2-4-3兩種發(fā)火次序在工作平穩(wěn)性和主軸承負荷方面，沒有什么區(qū)別。一般柴油機采用前一種。
(2)四沖程直列6缸機，發(fā)火間隔為7200CA/6＝1200CA。6個曲柄銷分別布置在3個平面內(nèi)(每個平面內(nèi)2個)，各平面間互成1200。曲柄銷的具體布置可有兩種方式。當1、6缸的曲柄銷朝上時，2、5缸的朝左，3、4缸的朝有，其發(fā)火次序是1-5-3-6-2-4。國產(chǎn)6缸機都采用這種曲軸和發(fā)火次序。
曲柄銷布置的另一種方式是將上述 種方式的2、5缸分別與3、4缸互換。這種方式的發(fā)火次序是1-4-2-6-3-5。
當然，上述兩種6缸機的曲軸還可能采用其他的發(fā)火次序，但由于在實際發(fā)動機上幾乎沒有應用，因而不作介紹。
按發(fā)火次序看，前后兩個氣缸的做功行程有600是重疊的，這種現(xiàn)象是容易理解的。因為各氣缸間做功行程的間隔是1200，而每個氣缸的做功行程本身都是1800，就必然有600互相重疊。在這個600中，兩個氣缸都在做功，前一個氣缸做功末完，后一個氣缸的做功已開始了。這種做功行程重疊的觀象對發(fā)動機的工作平穩(wěn)性是有利的。
(3)四沖程8缸機，大多將氣缸排列成雙列V形(兩列氣缸中心線的夾角常取900)。氣缸數(shù)i＝8，其發(fā)火間隔為7200CA/8＝900CA。這種發(fā)動機左右兩列氣缸中相對的一對連桿共裝在一個曲柄銷上，所以V形8缸機只有4個曲柄銷。通常將4個曲柄銷布置在兩個互成900的平面內(nèi)。
V形8缸機常用的發(fā)火次序為1-5-4-2-6-3-7-8。
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河北衡水柴油發(fā)電機運動部件故障的原因
河北衡水柴油發(fā)電機曲柄連桿結(jié)構常見故障有拉缸、連桿磨損、敲缸、連桿短脫、螺栓斷裂、曲軸斷裂等，這些故障主要發(fā)生與高速運動部位，采集裝置難以安裝并進行數(shù)據(jù)采集，且發(fā)生故障后信號干擾信息較多，也難以準確診斷和識別。目前許多學者都比較傾向于地域數(shù)據(jù)的處理和診斷，也有部分學者考慮依靠動力學對河北衡水柴油發(fā)電機運動部件進行分析和診斷，更進一步地找準故障產(chǎn)生的機理及原因。后者這種方法主要依靠計算機仿真軟件實現(xiàn)，通過對河北衡水柴油發(fā)電機進行建模，設定河北衡水柴油發(fā)電機各部件工作參數(shù)，設置各部件出現(xiàn)故障后的參數(shù)，進行通過仿真模擬，識別故障發(fā)生時各部件參數(shù)狀態(tài)。這一技術具有可操作性強、實驗周期短、省時、省資金等優(yōu)點，該技術為未來發(fā)展的一個潛力方向。
運動部件產(chǎn)生故障主要原因主要為兩方面，一方面相互連接的兩個部件由于長時間的接觸，造成了磨損，使得接觸表面變形，在運動過程產(chǎn)生振動及噪聲，另一方面由于接觸部件之間發(fā)生嚴重的磨損后產(chǎn)生了相互運動過程的碰撞及撞擊，直接產(chǎn)生了異響等現(xiàn)象。顯而易見，各部位產(chǎn)生故障涉及到諸多方面的內(nèi)容，包括機械動力、熱力、摩擦等，故障的分析不能僅僅依靠簡單的分析就可以進行診斷和確定。
1.拉缸故障診斷拉缸故障會引起活塞機件損壞、河北衡水柴油發(fā)電機油耗增加、轉(zhuǎn)速降低、連桿斷裂、曲軸箱爆炸，嚴重影響發(fā)電機正常運行。目前主要通過對發(fā)電機進行故障信號檢測，判斷拉缸時振動信號頻域范圍，例如國外研究學者 Jacobo Porteiro 通過分析研究，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡驗證了拉缸時發(fā)電機故障的特征，并分析預測了發(fā)電機內(nèi)潤滑油內(nèi)金屬顆粒的含量值。
2. 敲缸故障診斷敲缸指的是活塞撞擊氣缸內(nèi)壁產(chǎn)生明顯異響的現(xiàn)象，敲缸時巨大的撞擊力使得缸體外壁產(chǎn)生較為強大的振動，同時長期的敲缸對活塞及缸體造成嚴重的破壞。在敲缸故障診斷方面，利用計算機仿真軟件，分析了在不同轉(zhuǎn)速、不同負載和敲缸程度下的故障信號特征，實現(xiàn)了對敲缸狀態(tài)下發(fā)電機故障的分析和診斷。
3.連桿軸異常診斷河北衡水柴油發(fā)電機長時間大功率工作，連桿軸會產(chǎn)生磨損，使得軸承之間間隙變大，在連桿軸帶動活塞及曲軸運動過程，造成敲擊幅度變大，容易產(chǎn)生連桿的變形及斷裂。杜小元通過對兩岸頭與軸承之間的振動信號分析，實現(xiàn)了對往復式發(fā)電機連桿故障振動信號角域和值域的分析，實現(xiàn)驗證具有一定的可靠性。
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河北衡水柴油發(fā)電機組常用術語及釋義
上止點：活塞在氣缸里做往復直線運動時，當活塞向上運動到 位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心遠的極限位置，稱為上止點。
下止點：活塞在氣缸里做往復直線運動時，當活塞向下運動到 位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心近的極限位置，稱為下止點。
活塞行程：活塞從一個止點運動到另一止點的距離，即上、下止點之間的距離稱為活塞行程。一般用s表示，對應一個活塞行程，曲軸旋180°。
曲柄半徑：曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通常活塞行程為曲柄半徑的2倍，即s=2R。
氣缸工作容積：活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的容積，稱為氣缸工作容積。
燃燒室容積：活塞位于上止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為燃燒室容積。
氣缸總?cè)莘e：活塞位于下止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和。
發(fā)電機組排量：多缸發(fā)電機組各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)電機組排量。
壓縮比：壓縮比是發(fā)電機組中一個非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。通常汽油發(fā)電機的壓縮比為6—10，河北衡水柴油發(fā)電機的壓縮比較高，一般為16—22。
工作循環(huán)：每一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、做功和排氣過程，即完成進氣、壓縮、做功和排氣4個過程叫一個工作循環(huán)。
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