示功图分析讲解(课堂PPT)

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2）示功弹簧：
用弹簧比例M标记的多根弹簧
弹簧比例M：表示缸内压力每 变 化 1MPa 时 弹 簧 的 变 形 量 （mm），单位为mm／MPa。
弹簧比例M选择：根据小活塞 标号和柴油机缸内最高爆发 压接近力示pz，功使图所纸测高取度的的示最功大高图 度。
示功纸规格：高度50mm/60mm
如测p-V示功图可选用1/5小活 塞，并根据缸内最高爆发压 力pz=8.0MPa，可选用
气缸内压力Байду номын сангаас活塞位移变化图形，即p-V示功图。
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2、小活塞和弹簧的选择 1）小活塞：三套活塞（连
同相应的小气缸）及一 套刚度不同的示功弹簧。
活塞标号：
1／1（标准活塞直径为 20.27mm）；
1／2（其面积为1／1活塞 的1／2，活塞直径为
14. 35mm）； 1／5（其面积为1／1活塞
的1／5，活塞直径为 9.06mm）。
M=6mm／MPa的示功弹簧。
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弹簧比例与最高爆发压力关系（1/5活塞）：
M（mm/Mpa） 12 10 8 7 6 5 4 3 Pz（Mpa） 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 10 12.5 15.0 （1）弹簧比例越小，标准小活塞直径越小，最高爆发压
力越高，所用弹簧越硬； （2）测P-V示功图和爆发压力时，用1/5小活塞、硬弹簧
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一、机械示功器
1、结构与工作原理
组成及作用：
压力感受机构：小活 塞及活塞杆、示功 弹簧；感受气缸气 体力变化并以位移 输出。
转筒机构：绳索、转 筒；反映气缸内活 塞位移。
记录机构：杠杆、记 录机构；平行放大 小活塞的位移并记 录在示功纸上。
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示功弹簧：螺旋弹簧式、柱形弹簧式（中速机）。 工作原理：机械位移方法测量缸内压力及活塞位移，绘出
（6）测量时轻按画笔尖以防划破记录纸；
（7）测取满意的示功图后应标明缸号、日期、排温、喷 油泵齿条格数、弹簧比例、转速等参数；气候、风力、 风向、潮流、吃水、船速
（8）为保证准确，最好每缸测取2个示功图。每测取5～6 个示功图后应拆下示功器使之冷却。示功器使用完毕应 进行彻底的清洁保养。
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二、电子式示功器
使用范围：400rpm以下低速机
（螺旋弹簧）和部分中速机
（柱形弹簧）。
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5、示功图的测取方法及注意事项
（1）使用前示功器的检查·清洁·润滑；
（2）柴油机负荷应稳定，即各运行参数正常并保持稳定；
（3）选择气象和海况条件适宜；
（4）示功器安装前开一下示功阀，吹净通路中杂质等；
（5）示功器安装后应先在转筒记录纸上画出大气压线；
示功图测录与分析 借助测试工具测录柴油机气缸内工作参数[Pz、Pc、 Tr等]，获取气体力变化规律曲线，与说明书试航 报告测取的曲线比较，作为柴油机负荷均匀性调整、 以及故障诊断维修的依据。
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第一节 示功图的测录
示功图：气缸内工质压力随气缸 容积或曲轴转角变化的图形。 示功图的面积代表柴油机气缸 内一个工作循环所作的指示。
示功图功用：
（1）研究气缸内工作过程的重 要依据：燃烧过程、燃烧放热 率、气体与缸壁传热过程、进 排气过程等。
（2）计算柴油机指示功率、负 荷调整和分析、确定最高爆发 压力和压缩压力，计算缸内温 度等的依据。
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示功器：测取示功图的仪器。根据其工作原理不同，可分 为机械式、气电式和电子式（电阻应变式、压电式）。
及低弹簧比例； （3）测弱弹簧示功图和换气压力时，用1/1小活塞、软弹
簧及高弹簧比例； （4）当弹簧不变时，将1/1标准小活塞换为1/5标准小活塞
时，意味着由测低换气压力改为测高爆发压力，弹簧比 例应小、减小为原来的1/5。
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3、传动机构
作用：把活塞的运动规 律按比例传给示功器 转筒机构。
两个基本要求：
2）工作原理 压电式压力传感器 前置放
大器 示波器 3）前置放大器作用：放大压
组成：传感器、测量电路、记录显示装置。
工作原理：通过传感器把气缸内的气体压力、曲轴转角等 非电量按一定比例转换成相应的电量输出，经放大器等 中间环节输送到记录显示装置进行显示或打印，测取pφ示功图。
分类：
压力传感器：电阻应变式、压电石英式、电容式、电感式。
曲轴转角传感器：磁电式、光电式。
1、电阻应变式示功装置 1）工作原理：利用电阻应变式压力传感器把被测压力转
换成应变片的电阻值，通过应变仪把电阻值的变化转换 并放大成所需的电压或电流信号送往显示记录装置。
电阻应变式压力传感器 应变仪 显示记录装置。14
2） 结构 ：应变片7粘贴在应 变筒4外壁，应变筒由薄壁 （0.2～0.3mm）合金钢制成， 下端焊有很薄的悬链薄膜5。
此薄膜既薄又柔软，只传递 压力而不产生弹力。
L－柴油机连杆长 度）。
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2）凸轮式传动机构： 示功凸轮装在凸轮轴上，示功凸轮的
外形是按柴油机活塞运动规律设计并按一定 的位置安装在凸轮轴上，其高度、最低位置
也与活塞的上、下止点对应。
当测量完毕时，可用插销通过销孔5和6把导杆3 提起使之脱离凸轮轴控制。
3）杠杆式传动机构 采用一套杠杆机构铰接在活塞或
（1）使活塞行程的缩小 比例要与转筒的周长 相适应；
（2）转筒的运动规律与 活塞的运动规律同步。
传动机构类型：
（1）曲柄式
（2）凸轮式
（3）杠杆式
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1）曲柄式传动机构 小曲柄连杆机构的运
动规律与柴油机活 塞运动规律同步条 件： 小曲柄半径r与连杆3 长度l之比：
r/l=R/L （R－柴油机曲柄半径，
丁烯橡胶套管6保证应变片良 好绝缘，同时也起到阻尼作 用，消减应变筒的高频振动。
调整垫片3可保证安装时应变 筒有适当的预紧力。
应变筒轴向压缩应变和横向拉
伸应变组成电桥两臂，两个
应变片组成测量臂并起温度
补偿作用，使测量精度提高。
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2、压电石英式示功装置 1）组成：压电式压力传感器、
前置放大器和示波器。
十字头上，按比例反映活塞运 动规律。因铰接点易磨损造成 失真，很少使用。
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4、机械示功器的主要优缺点及 适用范围
主要优点：
结构简单，使用方便，工作
可靠而广泛地作为低速柴油机的随机供
应仪表，供监控柴油机使用。
主要缺点：
各感应元件均由弹簧系统组
成，必须具有一定质量（因 强度要求），运动惯性力较 大，而其弹簧刚度不能太大 （灵敏度要求），致使它的 自振频率较低，不适用于高、 中速机使用。