废气涡轮增压器在汽车上的应用
毕业综合技能训练工作报告废气涡轮增压器在汽车上的应用
摘要
当今时代，科学技术的迅猛发展，极大的促进了汽车技术和汽车工业的高速发展，汽车正日益广泛地深入到社会和人们日常生活的各个方案，这使得汽车修理称为引人注目、迅猛发展的行业。
废气涡轮增压型发动机是利用发动机本身排出的压力废气驱动涡轮旋转，涡轮轴带动叶轮式压气机来提高进气的压力，增加气缸的充气量。采用涡轮增压技术能使发动机功率提高30％～100％，并降低发动机的比油耗和比质量，同时减轻发动机的排气污染，还可以扩大发动机的变形系列。
关键字：发动机废气涡轮增压热负荷爆震匹配
目录
1 增压技术的结构和工作原理 (1)
1.1概述 (1)
1.1.1 增压技术简介 (1)
1.1.2 发动机进气增压的基本原理 (3)
1.1.3 增压发动机的特点 (4)
1.2 废气涡轮增压器及其增压系统 (4)
1.2.1 废气涡轮增压器的工作原理 (4)
2 涡轮增压的优缺点及使用注意 (8)
2.1涡轮增压器优缺点分析 (8)
2.1.1 涡轮增压器优缺点的对比 (8)
2.1.2 比较奥迪A6 1.8T与奥迪A6 1.8 (9)
2.1.3 涡轮增压器的不足之处 (9)
2.2 涡轮增压器的使用注意 (10)
2.2.1 工作环境 (10)
2.2.2 不能着车就走 (10)
2.2.3 不要立即熄火 (10)
2.2.4 注意选择机油 (11)
3 未来废气涡轮增压的发展趋势 (12)
4 结束语 (15)
参考文献 (16)
1 增压技术的结构和工作原理
1.1概述
1.1.1 增压技术简介
近年来，发动机进气增压技术已经成为国内外内燃机发展的重要方向之一，过去增压技术主要应用于柴油机上，现在汽油机上也开始大量采用增压技术。这是因为发动机进气增压技术具有许多优点：
1）能够提高发动机升功率——提高了发动机的动力性；
2）能够降低发动机比油耗和比质量——提高发动机的经济性；
3）能够减轻发动机排气污染——提高了发动机的排放性；
4）能够扩大发动机变形系列等。
当前，由于汽车一方面在向高速、重载方向发展，对发动机的动力性和燃料经济性提出更高的要求；另一方面发动机尾气的排放污染，各国排放法规的日益苛刻，使人们极力寻求减小大气污染的措施。这种种方面的原因，使汽车发动机进气增压技术获得迅速发展，其中以美国、英国、德国、瑞典等国家发展较快。
发动机增压方法很多，其中涡轮增压器在技术上最为成熟，并具有很多突出的优点，因此涡轮增压成为汽车发动机增压的主要类型为获得广泛应用。此外，在研究和发展废气涡轮增压系统的同时，其他增压系统也相继有所发展，例如气波增压系统。
随着推进技术的发展，涡轮增压器及其增压系统的应用使柴油机的性能得到大幅度提高（它可使发动机的功率比以前的自然吸气方式提高4倍），并改进了操作灵活性，降低环境污染。涡轮增压器对二冲程和四冲程发动机提供各种所需的输出功率起着重要的作用,它能通过其精巧的设计装置传送更高的压比、综合效率以及容积流量比等，而且增压器的更简单和更紧凑设计使涡轮机更加容易检修，提高了可靠性和耐用性.。
该装置最早应用在飞机上，由于飞行高度不断攀升，空气越来越稀薄，造成飞机引擎进气量不足，因此涡轮增压器便被采用，以此尽可能多地向飞机引擎“打注”新鲜空气。随着废气涡轮技术的慢慢普及，它又被用到了军事装备上。由于军用装甲车辆均为柴油发动机，为了提高功率，军车率先使用它，如美国的M1A1及德国的豹Ⅱ等主战坦克。
废气涡轮增压在民用车辆的应用则起步较晚，主要是因为轻型车辆(如轿车)大多采用汽油发动机，其对增压技术的要求很高，所以这项技术早期的民间应用仅局限于柴油机上(我国有依维柯、得利卡等柴油车型都有应用)，普及率因此大打折扣。
随着柴油机技术的不断改进以及柴油机经济性和故障率低的优点，柴油机也逐渐应用在轿车上，为了提高功率及大扭矩输出，一些国外汽车厂商也纷纷应用了废气涡轮技术(如大众的TDI引擎，奔驰、宝马也有柴油增压车型)。同样因为技术的进步，汽油涡轮增压引擎也逐渐多见(如富豪的增压车型、三菱枪骑兵EVO系列、富士的增压车型等)，这都使得车辆的动力性得到了极大的提高。实践证明，采用该装置后功率可至少提高10%-30%，并能进一步降低油耗，尾气排放也有一定程度的改善。
既然废气涡轮增压器有如此神奇功用，我们在使用过程中就应当十分注意。大家应该知道，废气涡轮增压器里的涡轮和叶轮都是高速旋转的，因此它的润滑工作就应当十分到位。为了保证装置长期安全的工作，通常由发动机主油道单独分出一支润滑油道来对涡轮分叶轮中间的浮动轴承进行润滑。高速旋转的涡轮与叶轮具有很大的旋转惯性，转速需要一段时间才能降下来，如果我们在使用中让车辆突然熄火或停车即刻熄火，就切断了发动机通往增压器浮动轴承的润滑油路，使得高速旋转的涡轮、叶轮的充分润滑失去保证。长期如此，必定会引起废气涡轮增压的故障，出现噪音偏高、工作粗暴、发动机下降，因此正确的操作方法应当是停车后，检
查一下水温、油温，再怠速运转1分钟左右，待增压器转子转速降下来，再熄火。
相对地，如果发动机长期低速运转也会对增压器造成损坏，一方面发动机低速运转则增压器涡轮也低速运转，长期下去会使润滑浮动轴承的润滑油从叶轮端渗出，并随同新鲜空气进入气缸燃烧，从而影响发动机正常工作。另一方面，渗出的机油也会影响增压器本身的工作，造成增压器工作效率下降，直至损坏。因此在使用中，车主应经常检查增压器的来、回油管，保证增压器润滑充分从而正常工作。
由于废气涡轮增压器的涡轮与叶轮是高精密度件，所以请车主不要自作聪明自行修理。车主朋友平时只要检查一下油管，听一下它的工作声音，而无需做额外的特殊保养。一旦废气涡轮增压器发生损坏，不能修理一下重复使用，而需要检查引起增压器损坏的原因并更换废气涡轮增压器，以保证发动机正常工作。
以上简单介绍了废气涡轮增压器使用中的注意事项，如果您有辆涡轮增压的车可要铭记于心，若想爱车能长期健康，需要您平时多用心，关键时刻才能少担心。
1.1.2 发动机进气增压的基本原理
增压，就是利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送入发动机气缸的过程。增压后，每循环进入气缸内的新鲜充量密度增大，使实际充气量增加，从而达到提高发动机功率和改善经济性能的目的。
发动机的有效功率为
（1-1）
式中i——缸数；
Pme——平均有效压力；
Vs——工作容积；
n——发动机的转速
τ——冲程数；
可知提高发动机功率的方法:
①改变发动机结构参数—增加缸数i，增大缸径D、活塞冲程S, 减少冲程数 ；
②提高发动机转速n及活塞平均运行速度；
③提高平均有效压力。
1.1.3 增压发动机的特点
①进气增压可以提高发动机的升功率。
②功率相同时，发动机的空间尺寸减少，质量减轻，这有利于提高车用发动机的经济性。
③通过增压器的合理设计，可以将扭矩特性改进为低速高扭矩，这对车用发动机非常有利。
④在达到额定输出功率时，摩擦损耗相对较小，在部分负荷时，增压发动机的工况更接近最大效率设计工况点。
⑤可通过增压度来弥补随行驶地区海拔高度升高而导致的功率下降。
⑥降低噪声。柴油机增压后，由于混合气工作温度升高，着火延迟期缩短，燃烧过程变得柔和，对直喷式柴油机更是有利。
⑦通过增压可以降低有害气体排放。
⑧机械随时减少，经济性得到改善。
⑨增压机主要零部件的机械负荷和热负荷均增加。
1.2 废气涡轮增压器及其增压系统
1.2.1 废气涡轮增压器的工作原理
涡轮增压器连接到发动机的排气歧管。气缸内排出的尾气带动涡轮旋转，与燃气轮机类似。涡轮通过轴与安装在空气过滤器与吸气管之间的压
缩机相连。压缩机把空气压缩到气缸中。气缸排出的尾气流过涡轮叶片，使涡轮旋转。流过叶片的尾气越多，涡轮旋转速度就越快。
图—1
在连接涡轮的轴另一端，压缩机将空气抽到气缸中。压缩机是一种离心泵，它在叶片的中心位置吸入空气，并在旋转时将空气甩到外面。
为了适应高达150,000转/分的转速，必须小心支撑涡轮轴。大部分轴承在这样的高速下会爆炸，所以绝大多数的涡轮增压机使用的是液压轴承。这类轴承能使轴浮于一层薄薄的油膜上，这些油从轴四周恒定抽入。这可以起到两个作用：一方面能够降低轴和一些其他涡轮增压机部件的温度，另一方面能够减小轴在旋转时遇到的摩擦。
在为发动机设计涡轮增压机时，需要权衡许多利弊。在下一节，我们将了解一些需要权衡的因素，并说明其如何影响涡轮增压机的性能。
许多人都知道，汽车发动机的工作，多是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功，从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下，若想提高发动机的输出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而，向气缸内多提供燃料容易做到，但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧，靠传统的发动机进气系统是很难完成的。
就拿汽油机来说，每向气缸内提供1公斤的汽油，约需要气缸吸入15公斤的空气，才能保证汽油充分燃烧。这15公斤的空气，其体积将是非常大的，光靠气缸在发动机进气过程产生的真空度，不容易将这么大体积的空气完全吸入。因此，提高发动机吸入气体的能力，也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。增压技术就是一种提高发动机的进气能力的方法。从原理上讲，增压并无神秘之处。它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩，提高进入气缸的气体密度，减小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大大增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。
增压过程中采用的压气机又叫做增压器。废气涡轮增压是进气增压的一种方式。发动机的增压方法根据驱动增压器所用能量来源的不同，基本上可以分为三类：第一类是机械增压系统，增压器由发动机曲轴通过齿轮(或链条等)直接驱动。第二类是废气涡轮增压系统，增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。第三类是复合增压系统，即在发动机上，既采用废气涡轮增压器，又同时应用机械驱动式增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其他增压方式。
这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就
压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。
2 涡轮增压的优缺点及使用注意
2.1涡轮增压器优缺点分析
2.1.1 涡轮增压器优缺点的对比
涡轮增压的最大优点是可提高发动机的功率和扭矩。
涡轮增压的优点是显而易见的，它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约40%甚至更多。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量的发动机经增压后，可以产生较大排量发动机相同的功率。另外，发动机在采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和降低尾气排放。
汽油机采用涡轮增压技术有一定难度。凡事有利就有弊，涡轮增压也不例外。发动机在采用废气涡轮增压技术后，工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高，从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。
为了保证增压发动机在较高的机械负荷和热负荷条件下，能可靠耐久地工作，必须在发动机主要热力参数的选取、结构设计、材料、工艺等方面作必要的改变，而不是简单地在发动机上装一个增压器就行了。由于这个改变过程在实行中难度颇大，而且还要考虑增压器与发动机的匹配问题，因此在一定程度上也限制了废气涡轮增压技术在发动机上的应用。
相对来说，废气涡轮增压器与柴油机配合运行时，涡轮机允许工作的范围较广，高效率范围也较宽，在配合运行中产生的问题较少，所以废气涡轮增压技术在柴油机应用的比较多。而对于汽油机在增压后，提
高了缸内混合气压缩和燃烧气体的温度和压力，提高了燃烧室受热零件的热负荷，很容易产生爆震。这也就是至今为止，增压技术在汽油机上得不到广泛应用的主要原因。
2.1.2 比较奥迪A6 1.8T与奥迪A6 1.8
奥迪A61.8T比1.8功率大，但比2.4起步慢，奥迪A6 1.8T的发动机在其动力输出上就充分体现了废气涡轮增压技术的优势。由其功率——扭矩曲线图可以看出，随着发动机转速的提高，其功率逐渐增大，在5700转/分钟时达到最大值110千瓦。这与未装增压器的1.8升发动机相比，最大功率提高了大约20%。观察其扭矩变化，在低转速时(1750转/分钟以下)发动机具有良好的扭矩特性。在1750转/分钟时，发动机输出最大扭矩210 N.m，并在1750~5700转/分钟之间一直保持这个最大扭矩，这一点与未装增压器的发动机有所不同。与奥迪A6 1.8相比，安装增压器后，其最大扭矩增加了25%。
奥迪A6 2.4的发动机排量比1.8T的要大许多，而其最大功率和最大扭矩却相差不多。但是从曲线图中不难看出，在低转速时，1.8T的扭矩和功率要比2.4的小。这是因为涡轮增压在中、高转速时作用更明显。因此表现为，奥迪A6 1.8T的起步就要比2.4略慢，若匹配自动变速器，这点更为明显。不过，当发动机转速较大时，涡轮增压凭借其宽广的“扭矩高原”，优势便会突出。但仅以发动机来论，1.8T满足车辆一般性需要，已是绰绰有余了。
2.1.3 涡轮增压器的不足之处
在搞清楚涡轮增压器的结构和它的基本工作原理之后，想到优点的同时，缺点一定是有的，鱼和熊掌真的是不可兼得啊。涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.7秒，使发动机延迟增加或减少输出功率。这样如果你急加速，就会感觉发动机使不上劲。但
随着技术的进步，涡轮延迟在一定程度上得到改善:例如采用两个较小涡轮并联来代替一个较大的涡轮，在效果基本相同时，减小了涡轮延迟。但涡轮延迟仍不可完全避免。
在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短，而且机械性能、润滑性能都会受到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。
2.2 涡轮增压器的使用注意
2.2.1 工作环境
涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮，它再怎么先进还是一套机械装置，由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作，增压器废气涡轮端的温度在600度以上，增压器的转速也非常高，因此为了保证增压器的正常工作，对它的正确使用和维护十分重要。
2.2.2 不能着车就走
尤其在冬季，发动机启动后，最好让其怠速运转一段时间，以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。千万注意刚启动后不能猛轰油门，以防损坏增压器油封。可想而知，这个过程是一个润滑的作用。
2.2.3 不要立即熄火
发动机长时间高速运转后，比如跑完高速，要进入服务器休息，不能立即熄火。原因是发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，增压器涡轮部分的高温传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转，因此，发动机热机状态下如果突然停机，会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。最好是怠速运转3-5分钟后在熄火。
由此可见，高速运转后，怠速运转3-5分钟是为了涡轮增压器降低温度。
2.2.4 注意选择机油
由于涡轮增压器的作用，使进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高，发动机结构更紧凑、更合理，较高的压缩比，使发动机的工作强度更高。机械加工精度也更高，装配技术要求更严格。所有这些都决定了涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。同时也就决定了发动机的内部零部件要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件。所以在选用涡轮增压轿车车用机油时，就要考虑到它的特殊性，所使用的机油必须抗磨性好，耐高温，建立润滑油膜快，油膜强度高和稳定性好。而合成机油或半合成机油恰好可以满足这一要求，所以机油除了最好使用原厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质润滑油。
3 未来废气涡轮增压的发展趋势
对于车用高速柴油机，为了改善低工况性能，可采用高速时放气
的措施，这是一种简单而安全的措，但高工况经济性不好。为了提
高涡轮增压器的经济性能，近十几年科研工作者进行了大量的研究，
其中可变喷嘴环截而涡轮增压器是呼声最高的，许多国家都进行了研
究并取的了很大的进步。
可变截而涡轮增压是燃气通过涡轮喷嘴叶片时，根据涡轮增压柴
油机外界负荷的变化来改变喷嘴环叶片的角度，使进入涡轮叶片的气流参数产生变化，通过涡轮烩降的变化实现涡轮功的变化，让压气机
出口的增压压力发生变化，从而达到涡轮增压器与发动机在各工况下
的良好匹配。可变截而涡轮增压器的原理简图如图4所示.由于发动机工况变化的瞬态性，因此可变喷嘴叶片调整的响应性也是可变喷嘴汽油机增压的发展相对较晚，技术水平也落后于柴油机。我国20世纪70年代末开始研究汽油机增压，并在CA一lOB和DG26100一12机型上取得成功。20世纪80年代末，清华、西安交大等几家高等院校和内燃机厂也相继对49ZQ汽油机进行增压研究川。作为汽油机增压，除提高功率扭矩外，还用于高原上恢复功率。由于受爆震的影响和热负荷的限制，增压度都不高，性能也不够完善，实际应用很少。到2001年，只有少数车型采用增压，还没有国产增压车型。现在，国内已开发出轿车用增压柴油机和汽油机产品，如帕萨特一领驭1.8T、大众一速腾1. 8T、奥迪A6L 2. OT等均采用了涡轮增压技术。
国内一些著名公司和院校都非常重视发动机与增压器匹配的研究。中
科院工程热物理所、清华大学、燃气涡轮研究所通过可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配试验测得增压压力和排气压力值，结合发
动机结构参数，计算了发动机的流通特性，建立了可变喷嘴增压器与发动机的联合工作曲线。对联合工作曲线的分析表明:设计的可变喷嘴涡轮增压器与发动机匹配良好，不会出现喘振和阻塞。
由大众集团主产的、世界上首台新型带涡轮压的直喷汽油发动机已于2005年问世。这款2. 0 LFSI ( Fuel Stratified Injection，燃料分层喷射)发动机适用于大众集团生产制造的诸多车型，如奥迪A3,A4,A6和高尔夫GTI等。2. 0 L FN被评为“2005年最有影响力的发动机”。结合涡轮增压，FSI拥有性能高和油耗低的特点[[3]0
据报道，欧洲的汽车制造商和零部件供应商正将汽油机涡轮增压器视为降低排放的有效武器，有内燃机2008年2月望使该产品在欧洲的需求剧增。通过引人涡轮增压器，汽车制造商可以提供较小排量的汽油机。与现有的同类产品相比，这种发动机的性能持平或更高，
而油耗量较低;加__七车辆质量的减轻，可帮助欧洲的汽车制造商实现他们对欧盟的保证，即2008年，乍辆的COZ平均值为163岁km。博格华纳公司和霍尼韦尔公司希望到2010年，欧洲的汽油机中大概有25%为涡轮增压发动机[4]。
日本马自达汽车公司日前宣布，该公司成功开发了排量为2.3 L的直喷式涡轮增压汽油机13-VDT，命名为MZR2. 3 DISI TURBO，并装备在马自达speed Atenza轿车上。发动机的缸径为87. 5 mm，行程94 mm，压缩比9.5，最高输出功率为200 kW，最大功率转速5 500 r/min，最大扭矩380 N·m，
最大扭矩转速3 0( 0 r/min，总排气量2.26 L。该发动机通过配合使用直喷系统和涡轮增压器，增大了低中速区的扭矩，也提高了高功率输出时的动力性能。直喷系统以最大11. 5 MPa的高压向缸内喷射燃料，通过利用气化吸热，强化缸内冷却效果，提高了混合气体的填充效率。通过鉴定，马自达speed At~作为一台超低排放的汽车，其废气排放只有2005年日本排放标准的75%，超过2010年燃油经济标准5%。
Petit jean D, BernardinoL, Middlemass C等学者对10年内批量生产涡轮增压和自然吸气的发动机/车辆进行了比较，结果表明涡轮增压发动机带来8%一10%燃油经济性收益[’]。经其他实验型发动枷车辆严格背对背比较得出的数据表明，涡轮增压发动机在燃油经济性方面有18%的收益。相同功率情况下，除了燃油经济性收益外，涡轮增压发动机在排量方面可缩小约30%。成本估算表明，尽管增加了涡轮增压器的成本，涡轮增压的、排量缩小的4缸发动机可比相同功率的、相当的(或更大的)V6发动机节约成本300美元左右。相同的基本型发动机可以涡轮增压至不同的增压度，以开发出更宽广的标定功率范围。这种策略用相同的基本型发动机替代几个发动机系列，可以产生显著的成本效益。
4 结束语
汽油机增压已有相当长的发展，近30年它被作为一种改善汽油机的燃料经济性以及减少排气污染的手段而得到迅速发展。同时增压作为高海拔地区功率恢复的一种措施而显示出了独特的优越性。现代轿车发动机已普遍采用电子喷射系统，在电子控制技术及新材料的配合下，涡轮增压技术在汽油机上的应用也会日益普遍。其中高固体份涂料因其可挥发成份少、固化速度快、施工性能好必将成为发展的趋势。另外，环氧树脂涂料、聚氨脂涂料由于具有较高的机械强度和粘接力、加工改性易等特点，其防腐性能、应用范围也会进一步得到
提高和扩大。
参考文献
[1]贾东红，高桐生.49ZQ汽油机废气涡轮增压中一些问题的探讨.[J].小型内燃机，1991，(6).
[2]王恩华，周明.可变涡轮增压器与发动机匹配分析【J].车用发动机，2003，(4);18-21.
[3]吴明.新型涡轮增压直喷汽油机【J].汽车维修，2006,(3).
[4] 赵雨旸.增压器.北京：化学工业出版社.2005.
传送带摩擦力车上放小物块
1，如图所示，物块从光滑曲面的P点自由滑下，通过粗糙的水平传送带后落在Q点，现使传送带逆时针转动，则物块会落在哪里？ 答，仍落在Q点 注：滑动摩擦力与相对滑动速度，接触面积均无关。 2，若倾斜的传送带保持静止，一木块从顶端以一定的初速度匀加速下滑到低端。如果让传送带顺时针方向匀速运动，同样的木块从顶端以同样的初速度下滑到底端的过程中，与传送带保持静止时相比（）A 木块在滑到底端的过程中，摩擦力的冲量变大。 B木块在滑到底端的过程中，摩擦力的冲量变小。 C木块在滑到底端的过程中，木块克服摩擦力所做的功变大。 D木块在滑到底端的过程中，系统产生的内能变大。 答案：下滑时间:t=√(2S/a) ，式中加速度a=(mgsinθ-μmgcosθ)/m,先后相同。 运动的距离S，也先后相同。 所以，下滑时间t先后相同。 摩擦力的冲量：I=f*t=(μmgcosθ)*t，先后摩擦力的大小先后不变，时间也不变，所以，摩擦力的冲量大小不变。 木块克服摩擦力所做的功：大小等于W=f*S=(μmgcosθ)*S,式中摩
擦力大小先后不变，木块的位移先后也相同，所以，克服摩擦力所做的功也相同。 系统产生的内能大小等于W=f*S'，式中摩擦力大小先后不变，木块相对传送带的位移变大了，所以系统产生的内能也变大了。 D 3，如图2所示传送带与地面间倾角37度，以sm/10的速度逆时针转动，在传送带上端A放上一个质量kgm5.0 之间的滑动摩擦因数0.5，已知传送带从A到B的长度L=16m，则物体从A到B所需的时间为多久？ 解析：物体放在A端后，相对传送带沿斜面向上运动，所以受到沿斜面向下的摩擦力而加速运动，直到两者速度相同，此时由于物体受到的合外力不为零，且mgmg sin cos，所以物体继续加速运动，因物体的速度大于传送带的速度，故摩擦力沿斜面向上。 4，如图3所示，AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道，高度为h，末端B处的切线方向水平。一个质量为m的小物体P从轨道顶端A 处由静止释放，滑到B端后飞出，落到地面上的C点，轨道如图中虚线BC所示，已知它落地时相对于B点的水平位移OC=l。
浅析船舶涡轮增压器喘振机理及其预防措施
浅析船舶涡轮增压器喘振机理及其预防措施 发表时间：2019-07-23T12:14:57.237Z 来源：《知识-力量》2019年9月34期作者：顾卫标 [导读] 涡轮增压器是船舶增压系统的核心部件，它的可靠性是保证船舶动力装置正常安全运行的主要环节，增压器最容易出现的故障即为喘振。本文首先介绍了增压系统的工作原理，然后阐述了增压器喘振的机理。最后，分析了喘振发生的原因并提出相应的预防措施。（江苏省海洋渔业指挥部，江苏南通 226006） 摘要：涡轮增压器是船舶增压系统的核心部件，它的可靠性是保证船舶动力装置正常安全运行的主要环节，增压器最容易出现的故障即为喘振。本文首先介绍了增压系统的工作原理，然后阐述了增压器喘振的机理。最后，分析了喘振发生的原因并提出相应的预防措施。 关键词：涡轮增压器；增压；喘振；预防措施 作为当今热效率最高的动力机械，柴油机以其良好的经济性广泛应用于远洋船舶和内河船舶。为了增加功率，改善热效率，提高经济性，柴油机增压程度不断提高。增压技术使柴油机的动力性、经济性上了一个台阶，增压也成为提高柴油机功率的主要途径。船用柴油机增压器一般应用废气涡轮增压的方法，利用柴油机排出的废气能量驱动涡轮高，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入柴油机的气缸，增加了柴油机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，不仅柴油机工作过程得到改善，燃油消耗下降，经济性提高，排放也得到改善。因此，其工况的好坏直接影响柴油机的工作。 涡轮增压器工作时，当压气机的排出压力和流量减少时，其工作点落在压气机的喘振区时，压气机排出的压力忽高忽低，空气流量忽正忽负，引起机器强烈振动，并发出沉重的喘息声和吼叫声。如果增压器轴承处于良好保养的状态，这种偶尔发生的喘振是没有危害的。但是应该避免进一步喘振的发生，因为那将损坏转子，引起增压器转轴振动和整个增压器的机械颠簸，对增压器的安全运行危害极大。发生喘振的主要因素： 1.增压系统流道阻塞 增压器系统流道阻塞是引起增压器喘振的最常见的原因，增压系统的气体流动线路为：“空气滤器---压气机---中冷器---进气管---气缸---排气管---废气涡轮---废气锅炉---烟囱---大气”特别是外来杂质，如油气、粉尘等赃物进入进气管道排气管道积碳，进气管道变形等，使流道阻力增大，压气机流量减小，背压升高，特性线左移（如右图）引起喘振。此外，柴油机长期燃烧不良，涡轮喷嘴、涡轮叶片、轮盘及气封间隙两旁壁面等地方聚集大量未燃尽的碳粒的油垢，增压器停车后，油垢会冷却凝固，加大增压器运转时的机械阻力，使涡轮性能下 降，最后使增压压力下降而导致喘振。 在日常管理中，应周期性清除汽缸进气口和排气口的积碳，并经常对空气滤清器、压气机进气流道、空气冷却器、涡轮喷嘴环和叶轮等进行清洗。当增压器流道阻塞严重时，须将增压器拆开进行清洗。而在运行时对压气机和涡轮机进行清洗，既可以减少增压器的拆装次数，有可避免此类原因引起的喘振。 2.增压器和柴油机的运行失配 柴油机与增压器匹配良好是指：柴油机达到预定的增压指标，增压器在柴油机全部工作范围内能稳定低运行，既不喘振也不超速，并尽可能在高效区工作。对于设计时选配良好的柴油机和增压器，在正常情况下是不会发生喘振的。但是，由于柴油机本身的某些故障或者由于装载、顶风、污底、大风浪航行或者轮机员操作不当，都可能导致柴油机和增压器匹配不良，引起喘振。柴油机喷油系统出现故障，会使柴油机燃烧不良，引起严重的后然；柴油机的活塞环断裂或者粘着，气阀烧损气阀间隙过小，都可能导致汽缸漏气，热负荷增大，排烟温度升高。若柴油机供油量不变，因而有功功率减小，柴油机转速下降。而排烟温度升高引起废气能量增加增压器转速增高，供气量增多，从而破坏了柴油机与增压器的正常匹配关系，导致压气机处于高背压小流量状态，容易发生喘振，但此种情况下，排除了柴油机的故障，也就消除了喘振。 船舶满载、顶风航行时，主机处于高负荷、低转速状态。柴油机燃油系统供油量增加，后燃引起废气能量增加，增压器转速升高，而汽缸耗气量却因为柴油机转速降低而减少，这同样容易引起增压器与柴油机匹配不佳而出现喘振。此情况下，减小柴油机油门就可消除喘振。 3.柴油机负荷骤变 如船舶遇到大风浪，螺旋桨出水，柴油机负荷骤然减少，转速升高，各缸供油大量减少，使供给增压器的废气量减少，增压器转速下降，从而是压气机空气流量减少，达到一定程度时会发生喘振，为防止这种情况，应避免飞车现象的发生。 4.环境温度的变化 当航行在不同温度的海域或季节，增压器与柴油机的配合运行点不同；气温升高，空气密度降低使进入压气机的空气流量减小，尽管排烟温度升高，排气管冷却能力下降，涡轮获得的能量反而减少，这样增压器转速降低将进一步导致空气流量减小，从而发生增压器喘振。持续的喘振可以通过调节扫气总管顶部的阀来临时处理。 结语 增压器出现故障，不要匆忙地更换增压器，应该寻找和判断故障原因和部位，并尽可能地加以排除。这样可以避免换上增压器后同样
摩擦力在汽车上的应用
迁西县中小学教师课堂教学能力测试教学设计专用纸（首页）
迁西县中小学教师课堂教学能力测试 教学设计专用纸（副页） 展示发动机工作动画，提出 活塞损伤部位为什么在一侧？ 作用效果一定发 生在接触面上 讨论得出结论： 图片展示：与 f 化， 变化，时， 滚动， 摩擦力，大静摩擦。
（五）影响动摩 擦 力的因 素 1、接触面的粗糙程 度 学生讨论分析汽车轮胎的各种花纹的作用 图片展示 图片展示： 讨论得出结论：接触面越粗糙摩擦力越大 2、物体对接触面的 正压力 教师分析汽车 离合器、张紧轮 的工作原理 讨论得出结论：正压力越大摩擦力越大 3、滑动摩擦与滚动摩擦的相互转换 教师分析轴承的工作远理 图片展示 讨论得出结论： 滑动摩擦力变成滚动摩擦力，摩擦力减小；滚动摩擦力变成滑动摩擦力，摩擦力增大。
4、润滑剂或皮带蜡的使用 教师讲解汽车 上的3种润滑剂 （机油、齿轮油、 固体油脂）和皮 带蜡的使用，润 滑油在两个相对 运动的零件表面 之间形成油膜， 避免它们直接接 触，实现液体摩 擦使摩擦力减 小，从而减少零 件磨损和发动机 的功率损失。 得出结论：润 滑剂可以减小摩 擦力；皮带蜡可 以增大摩擦力。 课堂习题 学生讨论得出 正确结果 判断题: 1 、离合器在使用的过程中， 不允许摩擦片与飞轮及压盘之 间有任何相对滑动。（ ) 2 、制动蹄摩擦片材质不同， 会影响制动而造成制动跑偏。 （） 3 、润滑油在两个相对运动的 零件表面之间形成油膜，避免 它们直接接触，实现液体摩擦 使摩擦力减小，从而减少零件 磨损和发动机的功率损失。 （） 教师通过习题 的完成情况，对 学生本节课掌握 情况进行评价。 小结 学生讨论总结 本节课的学习内 容及收获 教师总结：摩 擦力知识在我们 的今后的学习和 工作中经常用 到，通过本节课 的学习，我们熟 悉和掌握了摩擦 力，并能够更好 的理解汽车零件
船舶动力装置
第一章 绪论 一、 船舶动力装置的含义及组成 船舶动力装置是保证船舶正常航行、作业、停泊及船上人员正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。 船舶动力装置的任务是产生各种能量，并实现能量的转化和分配，以利于船舶正常航行和作业。有船舶“心脏”之称。 船舶动力装置也称“轮机”，主要由推进装置、辅助装置、船舶管路系统、船舶甲板机械、机舱的机械设备遥控及自动化组成。 1. 推进装置 推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速前进的一整套设备。包括： 1) 主机：指推动船舶航行的动力机。 2) 传动设备：包括离合器、减速齿轮箱、联轴器、电力推进专用设备。 3) 船舶轴系：包括传动轴、轴承、密封件。 4) 推进器：能量转化设备。 2. 辅助装置 辅助装置：除供给推进船舶的能量之外，用以产生船舶上需要的其他各种能量的设备。包括： 1) 船舶电站：作用---供给辅助机械及全船所需要的电能。 组成---发电机组、配电板、其他电气设备。 发电机组主要由柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组、余热发电机组。 2) 辅助锅炉装置：作用---民用船舶用它产生低压蒸汽，以满足加热、取暖及其他生活需要。 组成---辅助锅炉及为其服务的燃油、给水、鼓风、送气设备及管路、阀 件等。 3) 船舶管路系统：作用---用来连接各种机械设备，并传递有关工质。 组成---动力管路、船舶系统。 4) 船舶甲板机械：作用---保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机械设备。 组成---锚泊机械设备（锚机，绞盘）、操舵机械设备（舵机及操纵机械、 执行机构）、起重机械设备（起货机，吊艇机及吊杆）。 5) 机舱的机械设备遥控及自动化：组成---对主、辅机和有关机械设备等的远距离控制、调 节、检测和报警系统。 二、船舶动力装置的类型及特点 类型：柴油机动力装置、汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置、联合动力装置、核动力装置 三、船舶动力装置的基本特性指标 动力装置的基本特性指标是指技术指标、经济指标和性能指标。 1. 技术指标：标志动力装置的技术性能和结构特征的参数。包括：功率指标、质量指标、 尺寸指标。 2. 经济指标：包括：主机燃料消耗率e g 、动力装置燃料消耗率εg 、推进装置的有效热效 率e η、每海里航程的燃料消耗量n g （船舶航行1n mile ，装置所消耗的燃料量）。 3. 性能指标：包括：可靠性、机动性、使用寿命、振动噪音以及机舱自动化等。 第二章 船舶轴系 一、推进装置型式及其特点
生活中的摩擦力
生活中的摩擦力 ——《探究滑动摩擦力的大小与什么有关》案例 （新课引入） 上课前，多媒体播放“有关生活中的摩擦现象”。 说明：渲染课堂氛围，激发学生的求知欲望。 …… 播放课件，画面中出现“人骑鱼”和“人在鸡蛋清中滑倒”（学生大笑）。 师：同学们看到画面中的主人公“骑鱼”时是多么的浪漫，为何在鸡蛋清中却狼狈的摔倒？想知道为什么吗？ 生：想！ 师：好，这节课我们就一起来探究生活中的摩擦力。多媒体打出课题《生活中的摩擦力——探究滑动摩擦力的大小与什么有关》 说明：应用多媒体给学生创设动态、声形并茂的情境，给学生带来新奇感受，使他们的思维迅速地由抑制到兴奋，自然地进入学习新课的情境中。 师：让我们一起来感受一下摩擦力，请大家把手放在桌面上拖一下，然后手用力压在桌面再一次拖过。（教师边讲边演示，学生动手体验） 师：两相互相接触的物体，当一个物体要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力，这个力就叫摩擦力。（多媒本屏幕打出） 播放课件展示：滚动摩擦力，滑动摩擦力和静摩擦力。 师：同学们能否举一些生活中你们所知道的或看到的有关摩擦力的例子？（请学生回答） 生1：人跑步时有摩擦力。 生2：滑旱冰时有滚动摩擦力。 生3：擦桌子时有摩擦力。 …… 师：同学们谈得非常不错，生活中的摩擦现象到处都是。我们今天主要探究滑动摩擦，同学们知道怎么测量它的大小吗？ 生：用弹簧测力计。 师：对，不过拉动时得匀速拉动。至于原因吗？我们下节课再探讨。（教师边讲边演示） 师：现在，请同学们分四人一组先讨论一下，（大胆猜想）你们认为滑动摩擦力的大小可能跟哪些因素有关？ 讨论片刻后，请学生交流讨论的结果，教师根据学生的猜想内容板书： 与重力有关； 与接触面的粗糙程度有关； 与接触面的大小有关； 与物体的运动快慢有关； 与压力的大小有关。
无眼界 中国船舶废气脱硫技术
作为目前亚洲首家生产船舶废气清洗系统设备的企业，威海普益船舶环保科技有限公司继2015年11月份取得中国船级社CCS原理认可证书之后，5月13日又获得法国BV船级社、英国劳氏船级社(LR)的认可证书。这标志着这家中国企业的船舶废气清洗系统技术突破国际技术封锁，产品跻身世界一流。 这家中国企业采用的是“镁基-海水法”船舶废气清洗系统，由普益公司协同大连海事大学共同研发，先后在两艘集装箱船上进行多次船上试验，最终取得在船舶最大燃油硫含量3.5%m/m(摩尔/摩尔)情况下，经废气清洗系统后达到《国际海事公约》规定的硫含量最严 社(LR)原理认可证书的可靠依据。 与国外“钠碱法”比较，同功率的“镁法”设备占地面积减 过测算，镁法脱硫设备投资回收期约1年左右，国外的“钠碱法”投资回收期在1.9年左右。 这一自主创新、拥有自主知识产权的专利技术，充分满足了《国际海事公约》船舶废气脱硫排放最严格标准。国际海事部门调查数据表明，全球65%-70%的悬浮颗粒物(PM2.5)和硫氧化物来自于船舶。为此，国际海事公约纳入“防止船舶造成大气污染规则”，对船
2025年，0.5%的硫氧化物排放上限新规将在全球范围内生效。至2030年，将最终提高到0.1%。 2015年11月26日，中国交通运输部出台《珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区实施方案》，在亚洲率先设立船舶排放控制区。目前，中国大多数船舶经过排放控制区时都采用“换油法”来满足公约的要求。但综合评价，采用船舶废气脱硫装置来满足公约的要求更切实际。 面对国际环保海事新规和中国环保政策的密集出台，业内预计未来几年全球至少30%-40%的船舶将安装废气洗涤器。到2020年或2025年，0.5%的限硫量上限新规在全球范围内生效，国内外市场将进入爆发期。未来10年，全球市场需求在1万亿人民币左右。
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究 摘要：汽车在行驶的过程，轮胎不断与地面进行接触进而产生了摩擦力，并影响到汽车行驶的方向、速度等。基于此，本文针对汽车汽车在平直公路上正常行驶时、刹车时以及转弯时所受的摩擦力进行分析，进而具体描述了轮胎在汽车行驶中所产生的作用及影响。 关键词：汽车；轮胎；摩擦力 引言： 在行驶时，轮胎与地面进行摩擦，这是一种必然的物理现象。摩擦在生活中处处可见，摩擦力对物体的运动产生了阻碍，但是在汽车的行驶过程中，却又扮演着动力的角色，针对汽车行驶的不同阶段，汽车轮胎与地面的摩擦力可以大致分为三种类型。 1.平直公路上正常行驶时所受的摩擦力 汽车在平直的公路上行驶时，主要分为以下三个阶段，即启动、加速、匀速等，这这是哪个阶段内，汽车会受到相同方向的摩擦力。所谓摩擦力，就是指互相接触的物体在进行相对运动或者是具有相对运动趋势时，所产生的一种阻碍物体间运动及运动趋势的
力。在汽车的行驶过程中，主动轮使汽车轮胎与地面产生了相对运动，这种运动是由汽车发动机所提供的驱动力。汽车的动力主要依靠后轮作为主动轮，行驶的过程中，发动机提供动能，使得主动轮顺时针方向转动。一旦地面光滑度较高，就会令轮胎在原地打转，不能有效行驶，而地面具有摩擦力，才会使地面对车轮产生阻碍车轮向后滑动的摩擦力，这样才能使得汽车向前行驶。 相较于主动轮，从动轮就是不提供动力，不输出功率以及扭矩的轮。从动轮受到地面的力是向后的，所以产生了阻力。从动轮由于主动轮的作用，才向前被推动。与主动轮相比，当从动轮形式的地面是光滑的，那么从动轮与地面接触的点就会相较于地面有前进趋势，反之地面粗糙，则会产生向后的摩擦力，并且这种力的方向不通过轴心，所以这个力是滚动摩擦力[1]。滚动摩擦力是一种阻碍滚动的力，也正是由于这种力的作用，才使得从动轮向后被动地进行转动，推进汽车行驶。 2.刹车时所受的摩擦力 刹车是汽车行驶最为关键的环节，也是对驾驶者以及行人安全的保障。汽车刹车过程中，所受到的力是地面向后的摩擦力，摩擦力产生作用的位置与地面
船舶大趋势一船舶废气处理
2017船舶大趋势（一）船舶废气处理 国际海事组织IMO下属的海上环境保护委员会第70次会议通过决议，确定2020年在全球海域实行船舶燃油%含硫上限的规定,之前划设的四大排放控制区仍然实行%的限制。船舶尾气排放中含有大量的硫氧化物、氮氧化物等颗粒物，对大气环境造成的污染已日趋受到国际社会的广泛关注。 在世界货物运输中，海洋运输占据了很大的比例。海洋货物运输具有通行能力大、运输量大、运费低廉、对货物的适应性强、速度较低、风险较大等特点。目前，国际贸易总运量中的三分之二以上，我国进出口货物运输总量的90%都是利用海洋运输。随着运输船舶数量的剧增，船舶排放污染物对大气环境和海洋环境造成的污染和危害也日趋严重。船舶柴油机燃烧排放的尾气主要以二氧化硫SO2和氮氧化物NO2为主，根据2014年国际海事组织(IMO)统计数据显示，船舶尾气年排放SO2、NO2分别约占全球排放总量的13%和15%。相关报告也指出，船舶产生尾气所造成的大气污染约占整个大气污染总量的5%～11%。为了减少船舶尾气中硫氧化物SO2、氮氧化物NO2及颗粒物对大气环境的影响，最直接的方法就是减少船舶燃料油中的硫含量和氮含量，IMO和欧美发达国家通过制定相关法规，对船用燃料油中的硫含量和氮含量设定了限值标准，并加以施行。除此之外，近年来国内外一些船用设备厂商及科研院所在船舶硫氧化物、氮氧化物排放控制技术方面开展了大量的研究工作。本文概述了船
舶硫氧化物、氮氧化物排放控制的相关法规，重点介绍了船舶脱硫脱硝技术的现状，并分析了船舶尾气排放控制技术的未来发展趋势。1 船舶尾气排放控制法规介绍船舶硫氧化物排放控制法规由于船舶排放尾气中含有大量的硫氧化物SO2，这些硫氧化物的排放造成了严重的大气污染，国际社会与地区性组织纷纷立法限制船舶硫氧化物排放。降低燃油中的硫含量是最有效最直接的减排措施，因此，国际海事组织(IMO)、美国环保局(USEPA)、欧洲环境署(EEA)等针对全球和局部海域船舶燃油硫含量做出了日趋严苛的限值规定。MARPOL 公约附则Ⅵ2005 年起开始生效，船舶在欧美地区硫排放控制区(SECA)航行时，船舶燃油硫含量限值标准为%(质量分数)，然而从2015 年起，当船舶进入SECA 时，燃油硫含量标准相比之前需降低90%以上，这使得从事国际贸易的远洋船舶面临严峻的减排压力。此外，除目前IMO 规定的SECA外，墨西哥海岸、香港、澳大利亚、中国珠三角、长三角、环渤海(京津冀)等地区的近岸海域也都已成为SECA，未来全球范围内所有近岸海域均有可能划为SECA 范畴，因此这将对船舶硫氧化物排放控制技术的发展产生重要的促进作用。船舶氮氧化物排放控制法规MARPOL 公约附则VI对氮氧化物NO2的排放针对低速级(N<130r><2000r>根据表1-1所示，2016年1月1日以后，对于低速级、中速机、高速机三种柴油机，其相应的氮氧化物NO2的排放标准将比现阶段分别降低%、%和%。鉴于IMO对船舶柴油机燃烧排放的二氧化硫SO2和氮氧化物NO2的排放量已作出的明确规定，许多国家和地区也都在积极采取各种
第九章船舶主要部件的检修
第九章 船舶主要部件的检修 ?一、增压器的检修 ?废气涡轮增压器的作用是利用柴油机废气能量驱动涡轮带动同轴上的压气机，把空气压力提 高送入气缸，使柴油机功率大幅度提高。 ?由于增压器高速运转，它属于精密机械。 ?废气涡轮增压器使柴油机的功率增加1倍，而重量只增加10％。 ?轴承在增压器中居重要地位，它不仅保证转子安全可靠地高速回转，还必须保证转子准确定位 ?废气涡轮增压器转子两端轴承一般采用透平油，由自带油泵进行润滑。 ?增压器自带油泵工作的可靠性与其安装质量有关，安装时应保证油泵轴线与转子轴线同轴。?滚动轴承具有摩擦系数小，产生热量少，润滑油消耗量少，拆卸方便，起动性能好，效率高 等优点,缺点是使用寿命有限。 ?滚动轴承累积工作时间达到其额定使用寿命时即应换新轴承，一般累积工作时间约为8000小时。 ?压气机端的轴承中装有径向和轴向两级减振弹簧片。其中轴向减振弹簧片除应具有减振作用 外，还应具有调整和确定转子轴向位置的作用 ?在涡轮端轴承中只装有径向减振弹簧片，以减轻振动。 ?转子变形会使增压器产生振动。 ?消除增压器振动的方法首先应是换新轴承。 ?增压器的转子或叶片经修理或更换后均应进行动平衡试验并合格。 ?零部件D/L≤1时,应进行动平衡试验，以保证其平稳、无振动的运转。 ?零部件(D/L≥5)应进行静平衡试验，以保证运转平稳，如螺旋桨。 ?修后的增压器转子、电机转子应进行动平衡试验，以保证平稳运转。 ?新造或经修理的增压器转子应进行动平衡试验。
?增压器转子需做动平衡试验的情况： ?转子部件受机械损伤； ?转子轴及涡轮叶片经修理后； ?涡轮叶片部分或全部更换后； ?压气机叶及导风轮经修理或更换后。 ?增压器转子转动时产生的离心力空间汇交力系。 ?动平衡试验是在2个平面上检测。 ?增压器转子动平衡试验合格之后： ?两平面内的离心力的向量和近似为0 ?离心力引起的力偶矩的向量和近似为0 ?偏心矩近似为0 ?回转件的重心相对其回转中心的距离称为偏心距e。 ?平衡精度是反映回转件平衡后的不平衡程度的指标。 ?增压器转子的平衡精度又称为偏心距。 ?反映回转件回转时不平衡惯性力的大小和方向的指标是不平衡度。 ?对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，其不平衡度用不平衡度或称重径积表 示,即距回转半径Ｒ处有一不平衡重Ｆ(或不平衡力Ｆ)时，回转件的不平衡度用Ｆ·Ｒ(牛·米) ，或称重径积。 ?平衡精度是用来度量回转件动平衡的物理量，回转件的平衡精度是其经平衡后的不平衡程度，用回转件的重心相对其回转中心的距离称为偏心矩e。 ?偏心距用回转件的不平衡度(重径积) 与其质量中心上的重力之比耒表示，即e＝FR/G(mm) 。?对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，其平衡精度用e 表示。 ?对于质量分布不在同一平面内，轴向长度较大的回转件，其平衡精度用e ·ω表示，其中ω为 回转件的角速度。 ?平衡精度的等级按照［e］·ω来划分。
力在生活中的应用
力在生活中的应用 【摘要】力学知识在日常生产、生活和现代科技中应用非常广泛。假如地球上没有摩擦力，将会变成什么样子呢？假如没有摩擦力，我们就不能走路了。因为既站不稳，也无法行走。比如在冰上步行，由于冰滑，走不多远就累得满头大汗。如果没有摩擦力的话，道路比冰还滑，那时人们只有伏倒在地上才会觉得好受些。假如没有摩擦力，螺钉就不能旋紧，钉在墙上的钉子就会自动松开而落下来。家里的桌子、椅子都要散开来，并且会在地上滑过来，滑过去，根本无法使用。……推桌子时，在没有推力时，如果没有摩擦力，则物体要向右运动，所以物体有一个向右的运动趋势，所以物体会受到一个向左的静摩擦力的作用，阻碍它的这种趋势。又如，传递带把货物往上运的过程中，如果没有摩擦，则货物要沿斜面下滑，所以物体有沿斜面下滑的趋势，所以传送带给了货物一个沿斜面向上的静摩擦力的作用，以阻碍货物向下滑的运动趋势。如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变。这就是没有摩擦力带来的影响。 力是物体间相互的机械作用。力的作用可以使物体的运动状态发生改变，或者使物体发生变形。 力是物体运动状态发生变化的原因，称为力的运动效应或外效应；力使物体形状发生变化，称为力的变形效应或内效应。我下面想说的则为力在生活中的应用。 1．重力的应用 我们生活在地球上，重力无处不在。如工人师傅在砌墙时，常常利用重锤线来检验墙身是否竖直，这是充分利用重力的方向是竖直向下这一原理；羽毛球的下端做得重一些，这是利用降低重心使球在下落过程中保护羽毛；汽车驾驶员在下坡时关闭发动机还能继续滑行，这是利用重力的作用而节省能源；在农业生产中的抛秧技术也是利用重力的方向竖直向下。假如没有重力，世界不可想象，水不能倒进嘴里，人们起跳后无法落回地面，飞舞的尘土会永远漂浮在空中，整个自然界将是一片混浊。在讲授重力时，要让学生展开热烈的讨论，充分挖掘学生的想象力，知道重力与我们的生产生活实际密切相关。2．摩擦力的应用 摩擦力是一个重要的力，它在社会生产生活实际中应用非常广泛。如人们行走时，在光滑的地面上行走十分困难，这是因为接触面摩擦太
船舶废气排放控制技术
船舶废气排放控制技术 1.2排放控制标准MARPOL73/78附则VI对于船舶废气中的硫氧化物和氮氧化物的排放含量作了限制，禁止故意排放消耗臭氧的物质，附则规定了燃油中硫的含量不超过4.5%m/m的全球上限，并呼吁国际海事组织在议定书生效后监控全球燃料的平均含硫量。附则还设立波罗的海区域、北海区域为硫氧化物排放特别控制区，从而对硫的排放进行更严格的控制，在上述区域，船舶使用的燃油中硫的含量不得超过1.5%m/m，或者，船舶必须要安装废气清洁设备或者使用其它技术手段控制硫氧化物的排放。附则VI规定2000年1月1日起输出功率超过130kW的柴油机，其NOx排放限制如下：1.对转速低于130r/min 的低速柴油机NOx≤17.0g/kw·h。 2.对转速在130r/min N2000R min时，NOx≤45.0×n(-0.2)g kW•；h。 3.对转速n 2000r/min， NOx≤9.8g/kW•；h。国际海事组织(IMO)防止大气污染规则的生效，导致各国对船舶柴油机排放的进一步认识，出台一系列地方排放标准或国家船舶排放控制计划，如瑞典提出，国内船舶(如渡轮)NOx排放限制为24kW•；h。挪威的目标为国内航线每年减少10000tNOx(大约总量的20%)，估计波罗的海国家也会有类似的计划。如果不符合IMO规则，就可能以增加港口使用费的手段加以控制。2船舶废气SOx、NOx的生成特征SOx主要是燃料中的含硫的燃烧产物，以废气的形成排放于大气，尤其SO2容易氧化形成酸雨危害人类，因此主要是取决于柴油机所燃用燃料的含硫量。而NOx包括NO、NO2、N2O4等，其中对环境危害最大的是NO和NO2，通常所提及的氮氧化物的污染，即指NO及NO2污染。在柴油机的排气中，NO2的浓度仅占5%，而的N2O4浓度更低，因此，主要研究的氮氧化物便是NO，NO可由空气中的氮生成(称为热NO)，也可由燃料中含氮的成分生成(称为燃料NO)，对于柴油机来说，由于其所使用的燃料中一般含氮量不到0.02%，因此，排气中的NO主要是由空气中所含氮在高温下氧化而成(热NO)其氧化过程为(扩充的捷尔杜维 奇)N2+O→NO+N O2+N→NO+O N+OH→NO+H上述反应中的氧原子是氧气(O2)在高温分解时所产生的，氧原子的存在诱发了NO生成的连锁反应。整个反应过程中第一个式子起决定作用，所以，氧原子浓度以及反应温度对NO生成最为重要。NO生成量还与反应时间有关，如果燃气在高温富氧环境下停留时间长，NO生成量就会增加。因此，高温、富氧和氮与氧在高温环境中长时间停留，是柴油机燃烧过程中促进NO生成的三要素。对柴油机，即使是增压柴油机来说，其压缩行程的气体温度仍不能达到形成NO的程度。在燃烧过程中，由于
第十三章 废气涡轮增压
第十三章废气涡轮增压 发动机能发出的最大功率受汽缸内能燃烧的燃料的限制，而燃料量又受每循环汽缸内能吸人空气量的限制。如果空气在进入汽缸前受到压缩使其密度增大，则同样汽缸工作容积就 可以容纳更多的新鲜充量，从而可以供给更多的燃料，得到更大的输出功率。 按照提高进气密度增加功率的设想，早在1905年，瑞士的艾尔弗莱德·布奇(Alfred Biichi)就提出了涡轮增压方案，并进行了早期的柴油机定压增压及脉冲增压系统实验，1925年取得成功并获得专利。此后瑞士的布朗·保弗利(BrownBoveri)公司在船用发动机上采用了废气涡轮增压，继之航空活塞式发动机也采用了增压技术。而车用发动机采用涡轮 增压技术较迟，主要原因是车用发动机对涡轮增压器的要求较高，不仅要求效率高，流量范 围宽，能满足车辆发动机变工况的要求。而且还要求结构简单，体积小，质量轻，造价低廉。直到20世纪50年代后期，增压技术才广泛应用到车用柴油机上，并逐步推广到汽油机 中。目前绝大部分的大功率柴油机、半数以上的车用柴油机以及相当比例的高性能汽油机，均已采用增压技术。一般而言，增压后发动机功率可比原机提高40％一60％，甚至更多，发动机的平均有效压力可达到3MPa。增压技术特别是增压中冷技术，被视为提高车用发动 机动力性、经济性及降低排放的有效措施。 §13—1 发动机增压的基本概念及增压类型 一、发动机增压的基本概念 1．增压是提高发动机升功率的有效措施 提高发动机功率，特别是升功率，是提高车用发动机性能的重要途径。发动机有效功率的表达式为：． 户。’牛巍严(13—1) 式中只——有效功率； Pm*--平均有效压力； Vh--汽缸工作容积； i——汽缸数； n——转速； ，——冲程数，四冲程t：4，二冲程f’2。 发动机升功率为： PL‘号lien' (13—2) 由升功率的定义可以看出，升功率越大，发动机的强化程度越高，发出一定有效功率的 动机的尺寸越小，它是评定发动机动力性能和强化程度的重要指标之一。 提高发动机升功率有三个途径：采用二冲程；提高转速；提高平均有效压力。采用二冲 虽然能提高发动机的有效功率，但由于经济性差、热负荷高等缺点，在车用发动机中不能 到广泛应用。而提高转速也会带来运动件惯性增大、燃烧过程恶化等问题。因此，提高平
烟气脱硫装置系统在船舶上的应用
烟气脱硫装置系统在船舶上的应用 发表时间：2019-08-08T09:16:03.577Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：程琳[导读] 摘要：随着科技的发展，越来越多的新鲜事物应用到各个领域，当然最重要的还是科技领域他组织创新方面的任务，科技的创新给我们带来了许多的好处，也带来了许多的弊端，现在我们所需要做的就是把这些弊端一一去除，使得他对人类的危害降到最低，当然这些弊端是不可能完全去除的，只能使它得到最大的限制，这是人类当前首要做的任务。 中船澄西船舶修造有限公司江苏江阴 214433 摘要：随着科技的发展，越来越多的新鲜事物应用到各个领域，当然最重要的还是科技领域他组织创新方面的任务，科技的创新给我们带来了许多的好处，也带来了许多的弊端，现在我们所需要做的就是把这些弊端一一去除，使得他对人类的危害降到最低，当然这些弊端是不可能完全去除的，只能使它得到最大的限制，这是人类当前首要做的任务。而且随着科技的发展使得越来越多的有害物质产生对我们所处的环境造成危害，所以我们需要想想尽办法去解决这些危害，给我们营造一个好的将来。烟气脱硫从字面上的意思就很好理解，就是去除掉工业废气中的硫氧化物，这些烟气物体对人体的危害还有环境的危害是极其大的。所以说要很好的控制住这些气体，避免其对周边造成危害。 一、烟气脱硫的基本原理 烟气中的硫氧化物都具有很强的酸性，所以他们需要通过一些碱性物质来与烟气中的硫氧化物进行反应，去除其中的酸性。所以在脱硫的过程中，我们通常所用的碱性化物质是石灰石，生石灰，还有熟石灰比较常见的碱性物质。由于这些碱性物质制作过程比较简单，而且产量丰富，价格便宜，所以在很多方面都有所应用，如果在一些特殊的环境中也会用到碳酸钠碳酸镁等比较贵的碱性化物质。这些碱性矿物质通过与烟气中的硫化物进行反应产生一些亚硫化物质和硫酸盐等混合物。这些混合物的比例完全取决于在某些工艺条件下的需要，它们的主要作用是为工艺中提供有效的物质来保障工作可以进行下去。首先烟气中的硫氧化物先溶解于水，然后形成一种被稀释的酸溶液，然后这些酸溶液在于碱性物质所溶解的水中发生中和反应。吸收情况取决于溶液中所存在的各类元素的相对比例还有溶解性。例如碳酸钙一些极其难于溶于水的物质，所析出的碳酸钙固体就比较多，像氯化钠这种盐是极易溶于水的，所以被析出的也就很少。如果需要这些盐性物质的话，需要再加热通过蒸馏的方式把这些盐性物质在析出。 二、烟气脱硫所用的工艺方法现在最多是的，工厂而言他们说用的商业化技术是钙法，还有极其小的一部分是通过其它方法来进行对烟雾的脱硫不过这种技术需要高成本高耗量的能源。对于烟雾脱硫技术主要分为三种方法一是湿法脱硫，二是干法脱硫，三是半干法脱硫，湿法脱硫的技术是需要在某些溶液的状态下所需物品进行脱硫和处理，虽然这样的脱硫技术比较快，效率高，设备极其简单，但是存在很大的技术方面问题，例如腐蚀性严重运行工艺品质维护费高还易造成对环境的二次污染。干法的脱硫技术需要在没有潮湿的条件下进行，在这种条件下对产物进行处理分工。这种方法虽然不会对我们的环境造成污染，也不会对设备造成极其严重的损失，但是会产生温度极其高的烟雾，不利于对温度要控制，而且效率低需要一些比较大型的设备。半干法技术指的是在干燥的状态下进行脱硫，然后再潮湿的状态下进行再生。这种方法不仅效率高，反应快，而且不会对环境造成污染以及处理产物，所以这种方法是极其受到人们欢迎的。按照产物可以分为两种，一种是抛弃物，一种是回收物。 在我国目前主要使用的烟气脱硫的方法按工艺可分为四种：干湿法脱硫工艺、煤灰法脱硫工艺、湿法脱硫工艺、喷雾干式脱硫工艺，这四种工艺虽然方法有所差异，各有所长各有所短，但综合起来都达到了对烟气脱硫良好的效果。就比如干湿法脱硫工艺，这种工艺方法的运行费用是比较低的，他最大的优点是对设备没有腐蚀性，不易产生一些残渣来使设备造成短路等问题，不过这些工艺也是存在一定缺陷的，就好比人无完人一样，它的吸收效率远远低于实时的烟气脱硫法，所以具有很高的经济差，而且环境中的菲菲与这些产物进行混合可能影响对脱硫氧化物的利用，并且对环境的干燥问题具有很高的要求，一旦有一点的潮湿就会影响整个工艺步骤。相对于这种工艺方法，煤灰脱硫工艺对待操作步骤的要求就低了，这种脱硫剂的水平高，而且对脱硫剂的经济要求也比较低，用水量少，无需进行的处理和对排烟气体的加热。设备对费用的应用是施法脱硫的3/4，而且它所用的脱硫剂可以重复利用，没有对其他材料的浪费，对设备的维护也极易简单操作可靠。 在中国，所用脱硫工艺最多的是湿法脱硫工艺，这种工艺占到了90%，所以相对于美国而言，中国在这方面的技术是比较完善的。而且在中国的台湾，还有日本所运用的处理技术采用的是镁法脱硫，占到了他们的总95%以上，不过这种方法有很大的缺陷，就是经济成本比较高，无法适应绝大部分的地区，所以说这种方法是并不完善的。镁法脱硫技术首先是通过氧化物与水反应生成的氢氧化物再将氢氧化物通入硫化物中产生硫氧化物对应的盐，再使这种烟与氧气进行完全的反应生成完全盐，这种盐的特性要远远高于其他盐的特性。再使这种盐充分与水还有硫氧化物进行反应，生成一种硫氧氢化物质。它的复合产物具有很高的商业价值，不过所需要的元气也是极其严格的。无论是什么样的煤所产生的。烟气都有很高的脱硫率，均可以达到98%以上。当然事物不可能仅仅有他单方面的好处也有多方面的坏处。这种方法对吸收单价较高，副产品设备的要求比较严格。而在中国，喷雾干式脱硫工艺就是用的很少了，但根据这种工艺在实验中得到了一些经验总结并研制出一种新型的脱硫技术，这种技术就是采用旋转喷雾，干法烟气脱硫使得脱硫的效率更加的高，为后来大功率的脱硫机器的参数提供了依据。 三、船舶业脱硫技术的应用对于运输行业，随着现在科学技术的水平发展，我们对运输行业所需求量也越来越大。我们在手机上所购买的许多物品都需要经过运输行业来进行运输。在我们所知的运输行业中，海洋运输也占了绝大部分的比例，相对于铁路公路运输的海洋运输所运货量大，运费比较低廉而且载货适应能力强，虽然运送速度比较低，风险也大于其他的运输，但是他的说运输量巨大占据了中运输量的90%，而且在国际交易上，海洋运输行业占到了总运量的2/3以上。这都源自于随着我国运输行业的迅速发展。然而随着船舶数量的剧增，使得船舶所排放的污染物对周边环境还有海洋环境造成的危害也是日益严重。在前几年的调查中发现船舶烟气排放量占到了全球有害气体排放量的15%以上，而且这些气体对大气所造成的污染约占总污染量的5~%15%之间，这对于许多人而言是极其庞大的数字，对于环境而言这些危害就是无法估计的。所以近年来为了减少烟气中硫氧化物的排放，我国还有世界各国都对船舶进行了一些减少污染物的控制。通过对烟气脱硫的方法来减少对周边的污染，这是在船舶行业中极其常见的一种减少污染的方式。 四、船舶烟气脱硫的控制规定
摩擦学在机械设计中的应用
课程论文摩擦学在机械设计中的应用 姓名张良箫 班级机设6班 学号2012216285 2015年 6 月10 日
摩擦学在机械设计中的应用 【摘要】一般来说任何机械中都存在摩擦作用，摩擦学是研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术，并把在机械设计中正确运用摩擦学知识与技术，使之具有良好的摩擦学性能这一过程称为摩擦学设计。当然，摩擦在机械中也并非总是有害的，如带传动、汽车及拖拉机的制动器等正是靠摩擦来工作的，这时还要进行增摩技术的研究。这种反方向的研究领域也属于摩擦学的学科范畴。 【关键词】摩擦学润滑机械设计 一、摩擦学简述 （一）概念 摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关理论和实践的一门学科。由于在自然界中，任何物体接触表面的相对运动都会存在着摩擦，有摩擦必然会产生能量消耗或表面材料的磨损，而润滑则是降低摩擦，减少消耗和磨损的重要技术手段。 随着科技的发展和摩擦学研究的深入，摩擦学研究方法由以试验性为主拓宽到理论模型和计算机仿真；研究领域由宏观摩擦学拓宽到微观摩擦学；零件寿命研究由宏观失效分析拓宽到预测磨损寿命的摩擦学设计；磨损机理研究由微观分析拓宽到磨损表面信息融合技术。基于摩擦、磨损和润滑数据的摩擦学设计也逐步被工程界重视，并有效地推动了机器向高寿命和高可靠性的方向发展。摩擦学的研究内容日益体现出其与物理学、化学、数学、力学、材料科学和医学的交叉和与机械、测试、分析与表面技术等工程学科相融合的特色。 （二）发展 对摩擦学提出科学论断的第一位科学家是生活在意大利文艺复兴时代的达芬奇（Leonardo Da Vinci，1452~1519）。他在对机器的设计中，观察到摩擦的约束本质以及摩擦对螺旋千斤顶及齿轮结构的影响；他通过对处于水平和斜面上两物体的摩擦阻力的测量，认识到摩擦力取决于法向载荷二与名义接触面积无关，并定义摩擦系数是摩擦力与法向载荷之比，其比例系数为1/4，这一研究结果使他成为对摩擦力进行定量研究的第一人。 1699年，法国物理学家阿芒顿（Amontons）研究了两个平面之间的干摩擦之后，再次发现了上述摩擦理论。第一，阻止界面滑动的摩擦力与正压力成正比；第二，摩擦力的大小与接触面无关。这些发现后来被法国物理学家库仑（C.A.Coulomb,1736~1806）修正。法国科学家库仑（Coulomb）是首位对摩擦进行较为系统研究的科学家。他可能在材料科学，电工学和磁性学方面的知名度比他在摩擦学领域的高，但他在摩擦学领域的贡献（发现摩擦二项式定律）使他的名字与摩擦学紧紧相连，并使他成为18世纪摩擦学领域最具代表性的人物。 1880年在柏林的物理学学会上，赫兹（Hertz，1857~1894）被关于Newton 合金（一种含铋、铅、锡的易熔合金）环失效问题的讨论吸引了。他意识到该问题涉及接触应力和接触变形的关系，于是开展了弹性体间的接触和变形的研究，完成了摩擦与变形的理论计算。Hertz理论是摩擦学学科的重要基础理论之一，也是摩擦和磨损理论赖以发展的理论基础。从此，摩擦学理论向前跨越了一大
项目十四：废气涡轮增压器的拆装与维修
江苏海事职业技术学院教案 项目（教学单元）名称项目十四：废气涡轮增压器的拆装与维修任务一废气涡轮增压器的拆装 授课教师周卫杰、张英华 授课 班级 轮121301/2 教学 地点 航307 授课日期 年月日 第周周第节 学时 4 教学目标 知识目标技能目标 1、能描述废气涡轮增压器的结构组 成和功用 2、能分析废气涡轮增压器的工作原 理 能对废气涡轮增压器进行正确拆装，工艺方法符 合技术规范 教学重点1.废气涡轮增压器的结构组成和功用 2.废气涡轮增压器的工作原理 教学 难点 废气涡轮增压器进行正确拆装，工艺方法符合技术规范 教学任务或 案例掌握拆装涡轮增压器的要求、顺序和拆装的注意事项，对废气涡轮增压器进行正确的拆装。 教学资源1、文本资源：1）教材：《船舶柴油机结构与维修》，江苏海事职业技术学院项目化教学配套教材2）辅助材料：《船舶柴油机结构与维修》习题集，本院自编教材 2、电子资料：1）课件：废气涡轮增压器的拆装教学课件2）图片：废气涡轮增压器图片和工作原理动画3）船舶柴油机网络课程： 3、设备资源：1）废气涡轮增压器2台2）废气涡轮增压器拆装、检测工具、量具2组3）配有船舶柴油机及零部件的柴油机教、学、做一体化多媒体专科教室1个。 教学体会要认真研读拆装说明书，对设备结构和配合间隙要充分认知，拆装测量要认真，充分交流，发挥团体智慧，提高团队意识。
教学过程设计 教学步骤教学内容教学活动设计教学时间（min） 项目引入1. 知识回顾 2. 任务描述 3. 明确目标 教师活动：复习增压柴油机工作原理，柴油机的 换气过程 学生活动：预习柴油机废气涡轮增压器基本结构 组成，工作原理。 1课时 废气涡轮增 压器拆装前的准备拆装的要求 集中讲解：教师根据说明书结合增压器的类型对 增压器的内部结构进行详细的讲解，明确增压器 的拆装要求，随即专用工具的使用，拆卸顺序及 注意事项，安装顺序与要求，间隙的检验与调整。 学生学习讨论：学生认真阅读增压器说明书，对 增压器结构进行学习，讨论拆装的步骤及主要事 项。 模拟拆装：观看增压器拆装视频动画，进行模拟 拆装。 增压器的拆 卸1.拆卸压气机端 1.学生拆卸：学生根据教师的指导拆除闷头，放 掉滑油，拆下压气机端盖；拆除油泵和轴承；拆 除压气机进气道的螺栓，吊出消声器。 巡回指导：教师对学生的拆卸进行指导并讲解其 注意事项 1课时2.拆卸涡轮端 2.学生拆卸：学生根据教师的指导拆除闷头，放 掉滑油，拆下涡轮端盖；拆除油泵和轴承。 巡回指导：教师对学生的拆卸进行指导并讲解其 注意事项 3.固定部件的解体 3.学生拆卸：学生根据教师的指导松开压气机涡 壳与涡轮排气涡壳之间的连接螺栓；吊出压气机 进气道和压气机涡壳。 巡回指导：教师对学生的拆卸进行指导并讲解其 注意事项