教學(xué)課件《茶葉加工機械與設(shè)備》

1茶葉加工機械與設(shè)備第一章緒論中國茶葉歷史“茶”字的起源于，最早見于我國的《神農(nóng)本草》一書，該書是我國戰(zhàn)國時代的著作。我國是世界產(chǎn)茶古國，飲茶和制茶均起源于我國。據(jù)考證，大約在五千多年前，居住在云南、四川一帶的少數(shù)民族，就已知道飲茶。秦統(tǒng)一后，飲茶之風(fēng)逐漸遍及全國。單擊添加大標題到唐代，茶葉已成為我國人民的普遍飲料。唐代號稱“茶仙”的陸羽寫了世界上第一部有關(guān)茶葉的專著《茶經(jīng)》，全書約七千多字，它不僅是一部茶葉的百科全書，而且也是世界上第一部商品學(xué)專著，對我國乃至東亞諸國飲茶風(fēng)氣起了很大的推動作用。茶發(fā)乎神農(nóng)，聞于魯周公，興于唐朝，如今已成為風(fēng)靡世界的三大無酒精飲料(茶、咖啡和可可)之一，將成為21世紀的飲料大王。中國茶文化中國是茶的故鄉(xiāng)，制茶、飲茶已有幾千年歷史，名品薈萃，主要品種有綠茶、紅茶、烏龍茶、花茶、白茶、黃茶、黑茶。茶有健身、治疾之藥物療效，又富欣賞情趣，可陶冶情操。品茶、待客是中國個人高雅的娛樂和社交活動，坐茶館、茶話會則是中國人社會性群體茶藝活動。中國茶藝在世界享有盛譽，在唐代就傳入日本，形成日本茶道。單擊添加大標題飲茶始于中國。茶葉沖以煮沸的清水，順乎自然，清飲雅嘗，尋求茶的固有之味，重在意境，這是茶的中式品茶的特點。中國人飲茶，注重一個“品”字?！捌凡琛辈坏氰b別茶的優(yōu)劣，也帶有神思遐想和領(lǐng)略飲茶情趣之意。中國是文明古國，禮儀之邦，很重禮節(jié)。凡來了客人，沏茶、敬茶的禮儀是必不可少的。中國是茶的發(fā)祥地，被譽為“茶的祖國”。茶乃中國的驕傲！6二、我國茶葉加工、生產(chǎn)現(xiàn)狀

(一)茶葉生產(chǎn)特點

1.綠茶生產(chǎn)規(guī)模由小到大，已占茶葉生產(chǎn)的主導(dǎo)地位據(jù)資料統(tǒng)計，目前，我國茶葉生產(chǎn)總量中的72.9％為綠茶，出口總量中，綠茶占84％，名優(yōu)茶中，綠茶的總產(chǎn)值占茶葉總產(chǎn)值的62.2％。由此可見，我國綠茶生產(chǎn)的盛衰與否，直接影響著我國的茶葉生產(chǎn)。72.茶葉結(jié)構(gòu)向名、特、優(yōu)方向發(fā)展茶葉消費出現(xiàn)了多樣化的格局，具體表現(xiàn)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，傳統(tǒng)的炒青綠茶在減少，而各類名優(yōu)茶在增加；花茶、紅茶在減少，以名牌、品牌進入市場的綠茶在增加，快速、方便、衛(wèi)生的紅茶、綠茶、香花袋泡茶在增加，并由單純的茶葉產(chǎn)品向果味茶、香花茶、草藥茶、保健茶等方向發(fā)展。

3.茶葉生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與調(diào)整，而得到進一步的加強茶葉作為經(jīng)濟作物，在我國山區(qū)、半山區(qū)、丘陵地區(qū)的國民經(jīng)濟發(fā)展、財政稅收以及出后創(chuàng)匯中占重要地位。84.傳統(tǒng)茶業(yè)向現(xiàn)代化茶業(yè)邁進

(1)運用先進的生產(chǎn)方法，如無性繁殖、條行栽培、機采、機剪和茶葉加工全程機械化，采用診斷施肥，微機自控制茶；

(2)研究采用了先進的生產(chǎn)因素，包括選育與推廣良種、增施化肥、采用化學(xué)農(nóng)藥繁殖病蟲、應(yīng)用多種茶機、改善排水和灌溉等；9(3)增加了茶業(yè)的投入，包括資金、物質(zhì)、人才和科技投入等；

(4)茶葉科學(xué)技術(shù)得到發(fā)展。在研究方面突出收效快的應(yīng)用研究和開發(fā)研究；研究內(nèi)容上圍繞以提高產(chǎn)量為中心向逐步轉(zhuǎn)向以提高品質(zhì)為中心；研究方法也有明顯的改進。10(二)茶葉機械化加工技術(shù)現(xiàn)狀

1.茶葉機械化加工技術(shù)發(fā)展過程

60年代以前，重點研究和總結(jié)傳統(tǒng)制茶工藝技術(shù)以及研制開發(fā)制茶機具和機械化作業(yè)技術(shù)；

60年代到80年代，研究制茶工藝技術(shù)改進，優(yōu)化及實現(xiàn)機械化、連續(xù)化作業(yè)；

80年代，強化研究制茶機械化作業(yè)的初步自動化控制技術(shù)；

90年代，主要以實用化技術(shù)研究，如名優(yōu)茶的開發(fā)和機械化生產(chǎn)。90年代以來，全國主產(chǎn)區(qū)推廣各種名優(yōu)茶機械近10萬臺套。112.綠茶品質(zhì)存在問題與機械化生產(chǎn)設(shè)備的性能關(guān)系由于我國綠茶加工均采用炒青方式，很難保證殺青均透，加之機械結(jié)構(gòu)等原因，造成茶葉色澤不夠綠翠，尤其是機制名優(yōu)茶外形毛糙，色澤偏暗，滋味較淡薄，湯色偏黃，并且煙焦味嚴重，儲藏過程中容易變色，同時碎茶過多。殺青設(shè)備是影響綠茶品質(zhì)不高的主要設(shè)備之一?，F(xiàn)有的殺青設(shè)備在加工過程中控制適度殺青條件尤其困難。茶葉干燥設(shè)備也是影響茶葉品質(zhì)的重要設(shè)備。干燥后期，要求干燥溫度低，干燥時間長。123.茶葉生產(chǎn)存在的問題據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)有茶葉加工廠6.7萬家，目前，影響我國茶葉生產(chǎn)的主要問題有一下幾點：

(1)廠房陳舊，加工條件差；

(2)茶葉加工機械設(shè)備簡陋，機械化、自動化程度低；

(3)質(zhì)量管理體系不健全。13三、茶葉安全加工技術(shù)及裝備技術(shù)發(fā)展趨勢

1.茶葉加工技術(shù)向安全、清潔化生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展安全、清潔化生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)從種植、采收、加工、設(shè)備和管理手段等方面著手解決。目前，國際上HACCP安全質(zhì)量管理體系被認為是控制食品安全衛(wèi)生的最有效的方法。HazardAnalysisandCriticalControlPointHACCP:食品安全衛(wèi)生預(yù)防控制體系。142.茶葉加工技術(shù)呈現(xiàn)的發(fā)展特點

(1)單機不連續(xù)作業(yè)被成套流水線連續(xù)化作業(yè)裝備技術(shù)所代替，包含兩大內(nèi)容：一是針、扁形名優(yōu)茶，二是炒青類大宗茶。

(2)茶葉加工裝備的性能向滿足增值加工、安全加工方向發(fā)展茶葉加工設(shè)備必須能夠滿足茶葉的加工溫度、濕度在線自動檢測、自動控制，確保茶葉加工品質(zhì)和加工質(zhì)量，從而滿足茶農(nóng)通過茶葉加工獲得更高的經(jīng)濟效益。15(3)茶葉加工裝備廣泛應(yīng)用新材料、新技術(shù)凡茶葉加工過程中直接接觸的金屬和非金屬材料都應(yīng)用不銹鋼、食品輸送帶制造。對于一些不接觸的茶葉的部件，將采用有機材料代替。茶葉加工裝備將廣泛應(yīng)用密封裝置；應(yīng)用遠紅外測溫技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、計算機控制技術(shù)等，實現(xiàn)加工過程實時檢測。16四、本課程講授的內(nèi)容掌握茶葉生產(chǎn)機械設(shè)備的基本類型、基本組成、結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、影響因素、工作原理及選用方法。

五、考試要求課程論文＋平時成績＋結(jié)業(yè)閉卷考試

1.寫課程論文的目的

2.論文要求：字數(shù)2500－3000字；結(jié)構(gòu)：標題（副標題）、摘要、關(guān)鍵詞、正文、參考文獻；注意參考華農(nóng)學(xué)報的論文格式；上述要求在論文分數(shù)中占50％。17題目姓名專業(yè)、班級、學(xué)號18…………標題文獻標注1920第一章動力21第一節(jié)內(nèi)燃機

系統(tǒng)地講解各種類型的內(nèi)燃機的工作原理以及必須的一些基礎(chǔ)知識能量既不能消滅，也不能創(chuàng)生，只能從一種形式變?yōu)榱硪环N形式。22

將一種能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器，稱為發(fā)動機。而利用燃料燃燒過程所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的發(fā)動機稱為熱機，如柴油機、汽油機、蒸氣機等。茶葉生產(chǎn)上應(yīng)用的熱機主要是柴油機，其次是汽油機。柴油機汽油機23一、概述

(一)內(nèi)燃機的分類

1.按結(jié)構(gòu)特點可分為：筒形活塞柴油機和十字頭活塞柴油機

2.控氣缸數(shù)和氣缸布置可分為：單缸機和多缸機

3.按所使用的燃料不同，可將內(nèi)燃機分為柴油機，汽油機和煤氣機等。

4.按照工作循環(huán)實現(xiàn)的方法，可分為四沖程和二沖程內(nèi)燃機

5.按冷卻方式分：水冷、風(fēng)冷；246.按照進氣方式分為非增壓內(nèi)燃機和增壓內(nèi)燃機7.按照點火力式可分為：點燃式內(nèi)燃機和)壓燃式內(nèi)燃機8.按照用途可分為固定式內(nèi)燃機和栘動式內(nèi)燃機9.按照標定轉(zhuǎn)速可分為：

(1)高速機:

n>1000r/min;

(2)中速機:

300≤n≤1000r/min；

(3)低速機:

n≤300r/min。10.按氣缸排列形式分：直列式、臥式、v型。25262728293031

（二）內(nèi)燃機系列和型號

1.系列：按氣缸直徑不同將內(nèi)燃機分成幾個系列，在同一系列中包括缸數(shù)不同的多種機型。如：95系列柴油機，195

295

395

495

695等。例如：495柴油機，表示四缸、四行程、缸徑95mm、水冷柴油機；

1E40F汽油機，表示單缸、二行程、缸徑40mm、風(fēng)冷汽油機。32

2.型號：變型符號：用數(shù)字順序表示機器特征符號：用字母表示Q——汽車用T——拖拉機用C——船用Z——增壓F——風(fēng)冷.無F為水冷

缸徑：用mm數(shù)表示氣缸直徑行程：E表示二行程.不用符號表示四行程氣缸數(shù)：用數(shù)字表示33(三)內(nèi)燃機的基本工作原理和工作過程基本工作原理是利用高溫、高壓的氣體或蒸汽膨脹作功。

氣缸氣體膨脹膨脹作功工作過程：1.進氣

2.壓縮

3.燃燒

4.排氣34上止點下止點活塞行程(S)曲柄半徑(R)氣缸工作容積(Vh)發(fā)動機排量(VL)燃燒室容積(Vc

)氣缸總?cè)莘e(Va

)工作循環(huán)VL=Vh×iVh=πD2·S×10-6/4（L）D——氣缸直徑mmS——活塞行程mm

基本術(shù)語3536內(nèi)燃機的幾個主要名詞：1)上止點：活塞距曲軸中心最遠的位置2)下止點：活塞距曲軸中心最近的位置。3)活塞沖程（S）：上、下止點間的距離。4)壓縮室容積（Vc）：活塞位于上止點時，活塞頂部與缸蓋間的容積，又稱燃燒室容積。5)氣缸工作容積（Vh）：活塞上、下止點之間的容積稱為一個汽缸的工作容積，它可以用氣缸直徑D(cm)由下式表示：

Vh=[(π×D×D)/4]×S×0.001376)氣缸的最大容積（Va）：活塞在下止點時，氣缸的容積，即氣缸工作容積與壓縮容積的之和：

Va=Vh+Vc

7)氣缸的總?cè)莘eV，總排量：內(nèi)燃機所有汽缸工作容積的總和。即：

V=Vh×i(L)式中i--氣缸數(shù)。8)壓縮比：氣缸最大容積與壓縮室容積的比直稱為壓縮比。381.進氣將新鮮空氣送入氣缸，提供燃料燃燒時所需要的充足的氧氣。燒一公斤柴油，理論上需要14.3公斤空氣。一般情況下，一公斤柴油提供20斤左右的空氣為宜。2.壓縮將進入氣缸內(nèi)的空氣進行壓縮，使空氣溫度升高，一般情柴油機氣缸內(nèi)的空氣被壓縮后，溫度必須超過柴油的自燃溫度(350-450℃)。393.燃燒將燃料送入氣缸，燃料在氣缸內(nèi)與高溫空氣中的氧氣發(fā)生急劇氧化作用(即燃燒)，放出大量的熱，使高溫空氣的溫度在短時間內(nèi)迅速上升，壓力迅速增大，推動活塞運動作功。4.排氣燃燒后的氣體(廢氣)，要及時排出氣缸外，以便再次吸入新鮮空氣于氣缸中。40(四)四沖程汽油機工作原理四沖程汽油機是由進氣、壓縮、作功和排氣完成一個工作循環(huán)的。圖為單缸四沖程汽油機工作原理示意圖。單缸四沖程汽油機工作原理示意圖進氣行程壓縮行程作功行程排氣行程4142

（四）四沖程汽油機的工作原理

1、進氣行程

2、壓縮行程

3、作功行程

4、排氣行程單缸四沖程汽油機的工作過程431.進氣行程

(1)活塞由曲軸帶動從上止點向下止點運動。

(2)進氣門開啟，排氣門關(guān)閉。

(3)由于活塞下移，活塞上腔容積增大，形成一定真空度，在真空吸力的作用下，空氣與汽油形成的混合氣，經(jīng)進氣門被吸入氣缸，至活塞運動到下止點時，進氣門關(guān)閉，停止進氣，進氣行程結(jié)束。44排氣門關(guān)閉進氣門開啟活塞溫度370~440K，壓力75~90kPa

大氣壓力線PVra示功圖上止點下止點示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。進氣行程452.壓縮行程

(1)活塞在曲軸的帶動下，從下止點向上止點運動。

(2)進、排氣門均關(guān)閉。

(3)隨著活塞上移、活塞上腔容積不斷減小，混合氣被壓縮，至活塞到達上止點時，壓縮行程結(jié)束。在壓縮過程中，氣體壓力和溫度同時升高。壓縮終了時，氣缸內(nèi)的壓力約為600～1500kPa，溫度約為600K～800K，遠高于汽油的點燃溫度(約263K)。46進氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞壓縮比：ε=Va/VcPVra示功圖大氣壓力線c上止點下止點溫度600~800K，壓力600~1500kPa

壓縮行程473.作功行程

(1)壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花，點燃氣缸內(nèi)的可燃混合氣，并迅速著火燃燒，氣體產(chǎn)生高溫、高壓，在氣體壓力的作用下，活塞由上止點向下止點運動，再通過連桿驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功，至活塞運動到下止點時，作功行程結(jié)束。

(2)作功行程，進、排氣門均關(guān)閉。

在作功過程中，開始階段氣缸內(nèi)氣體壓力、溫度急劇上升，瞬時壓力可達3MPa～5MPa，瞬時溫度可達2200K～2800K。隨著活塞的下移，壓力、溫度下降，作功行程終了時，壓力約為300kPa～500kPa，溫度約為1500K～1700K。48進氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞PVra示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點瞬時最高：溫度2200~2800K，壓力3~5MPa作功終了：溫度1500~1700K，壓力300~500kPa

作功行程494.排氣行程

(1)在作功行程終了時，排氣門被打開，活塞在曲軸的帶動下由下止點向上止點運動。

(2)廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門排出氣缸，至活塞運動到上止點時，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。排氣行程結(jié)束后，進氣門再次開啟，又開始了下一個工作循環(huán)，如此周而復(fù)始，發(fā)動機就自行運轉(zhuǎn)。50進氣門關(guān)閉排氣門打開活塞PVr示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點溫度900~1200K壓力105~125kPa殘余廢氣

排氣行程51單缸四行程內(nèi)燃機的工作過程

行程序號行程名稱活塞運動方向氣門位置曲軸旋轉(zhuǎn)角度曲軸旋轉(zhuǎn)動力進氣門排氣門1進氣向下止點開關(guān)0°～180°飛輪慣性力2壓縮向上止點關(guān)關(guān)180°～360°飛輪慣性力3作功向下止點關(guān)關(guān)360°～540°膨脹氣體壓力4排氣向上止點關(guān)開540°～720°飛輪慣性力52(五)四沖程柴油機工作原理

四沖程柴油機和四沖程汽油機工作原理一樣，每個工作循環(huán)也是由進氣、壓縮、作功和排氣四個行程所組成。但柴油和汽油性質(zhì)不同，柴油機在可燃混合氣的形成、著火方式等與汽油機有較大區(qū)別。單缸四沖程汽油機工作原理示意圖進氣行程壓縮行程作功行程排氣行程531.進氣行程進氣行程，不同于汽油機的是進入氣缸的不是混合氣，而是純空氣。2.壓縮行程

(1)壓縮行程壓縮的是純空氣。

(2)由于柴油機壓縮比大，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機高，壓力可達3MPa～5MPa，溫度可達800K～1000K。54

注：點燃溫度是指燃料在空氣中移近火焰時，其表面上的燃料蒸氣能夠被點著的最低環(huán)境溫度。汽油的點燃溫度很低，約為263K，柴油的點燃溫度高，約為313K～359K。自燃溫度是指燃料不與火焰接近，能夠自行燃燒的最低環(huán)境溫度；柴油的自燃溫度低，約為473K～573K，汽油的自燃溫度高，約為653K。553.作功行程壓縮行程末，噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫空氣中，迅速汽化并與空氣形成可燃混合氣。因為此時氣缸內(nèi)的溫度遠高于柴油的自燃溫度(約500K左右)，柴油自行著火燃燒，且以后的一段時間內(nèi)邊噴邊燃燒，氣缸內(nèi)的溫度、壓力急劇升高，推動活塞下行作功。4.排氣行程排氣行程與汽油機排氣行程基本相同。56噴油器噴油泵吸氣行程壓縮行程作功行程排氣行程進氣門排氣門純空氣溫度300~370K壓力800~900kPa

溫度800~1000K壓力3~5MPa

瞬時：溫度1800~2200K壓力5~10MPa

溫度800~1000K壓力105~400kPa

終了：溫度800~1000K壓力105~400kPa

四沖程柴油機的工作原理57上述四沖程汽油機和柴油機的工作原理可知：

1.兩種發(fā)動機工作循環(huán)的基本內(nèi)容相似，其共同特點是：

(1)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)(720°)每一行程曲軸轉(zhuǎn)半轉(zhuǎn)(180°)，進氣行程是進氣門開啟，排氣行程是排氣門開啟，其余兩個行程進、排氣門均關(guān)閉。

(2)四個行程中，只有作功行程產(chǎn)生動力，其它三個行程是為作功行程做準備工作的輔助行程，雖然作功行程是主要行程，但其它三個行程也不可缺少。

(3)發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第一個循環(huán)，必須有外力使曲軸旋轉(zhuǎn)完成進氣、壓縮行程，著火后，完成作功行程，依靠曲軸和飛輪貯存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循環(huán)發(fā)動機無需外力就可自行完成。582.兩種發(fā)動機工作循環(huán)的主要不同之處是：

(1)汽油機的汽油和空氣在氣缸外混合，進氣行程進入氣缸的是可燃混合氣。而柴油機進氣行程進入氣缸的是純空氣，柴油是在作功行程開始階段噴入氣缸，在氣缸內(nèi)與空氣混合，即混合形成方式不同。

(2)汽油機用電火花點燃混合氣，而柴油機是用高壓將柴油噴入氣缸內(nèi)，靠高溫氣體加熱自行著火燃燒，即著火方式不同。所以汽油機有點火系，而柴油機則無點火系。59(六)二沖程汽油機工作原理二沖程汽油機完成一個工作循環(huán)也需向缸內(nèi)引入可燃混合氣，然后將其壓縮，著火作功后再將燃燒后的廢氣排到大氣中去，但它完成上述工作是在活塞往復(fù)運動兩個行程完成的。1.結(jié)構(gòu)特點在氣缸上開三個口，排氣口位于作功時活塞全行程的三分之二處，它稍高于換氣口，進氣口在氣缸的下部。60612.工作原理第一行程活塞在曲軸的帶動下由下止點向上止點運動。(1)壓縮當活塞上行到將換氣口、排氣口關(guān)閉時，已進入氣缸的混合氣被壓縮，直到活塞運動到上止點、壓縮行程便結(jié)束。1.進氣口2.排氣口3.換氣口62(2)換氣隨著活塞上行，曲軸箱容積增大，形成一定的真空度，當活塞上行到進氣口露出時，化油器供應(yīng)的新鮮混合氣在真空吸力的作用下被吸入曲軸箱內(nèi)。1.進氣口2.排氣口3.換氣口63第二行程活塞由上止點向下止點運動(1)作功當活塞上行到接近上止點時，火花塞產(chǎn)生電火花，點燃缸內(nèi)的可燃混合氣，混合氣著火燃燒產(chǎn)生高溫、高壓，在氣壓的作用下，活塞由上止點向下止點運動，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功。64(2)曲軸箱內(nèi)混合氣預(yù)壓當活塞下移到將進氣口堵死時，隨著活塞繼續(xù)下移，曲軸箱內(nèi)的新鮮混合氣被預(yù)壓。65(3)排廢氣與換氣當活塞下行到排氣口露出時，燃燒后的廢氣在自身壓力下經(jīng)排氣口排出氣缸，緊接著換氣口開啟，曲軸箱內(nèi)被預(yù)壓的混合氣經(jīng)換氣口進入氣缸。這一過程稱為：“換氣過程”，它一直延續(xù)到下一個行程活塞上行到將換氣口、排氣口關(guān)閉為止。66

由上述可知，第一行程活塞上方進行換氣、壓縮，活塞下方進氣；第二行程活塞上方進行作功、換氣，活塞下方混合氣被預(yù)壓，換氣過程縱跨兩個行程。67(七)二沖程柴油機工作原理

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二沖程柴油機工作原理同二沖程汽油機工作原理有很多相似之處，所不同的是：

1)進入氣缸的不是混合氣，而是純空氣。

2)有換氣泵將空氣壓入氣缸。新鮮空氣由換氣泵提高壓力(約120kPa～140kPa)，后經(jīng)氣缸外部的空氣室和氣缸上的進氣口進入氣缸內(nèi)。

3)當活塞接近上止點時，噴油器向缸內(nèi)噴入霧狀柴油，柴油迅速與空氣混合形成可燃混合氣并自行著火燃燒。

4)廢氣由專設(shè)的排氣門排出。69(八)多缸發(fā)動機從上述各單缸發(fā)動機工作原理可知，只有作功行程產(chǎn)生動力，其它三個行程都要消耗動力。為了維持運動，單缸發(fā)動機必須有一個貯備能量較大的飛輪。即使如此，發(fā)動機運轉(zhuǎn)仍然是不平穩(wěn)的，作功行程快，其它行程慢。汽車上實際應(yīng)用的是多缸發(fā)動機，它是由若干個相同的單缸排列在一個機體上共用一根曲軸輸出動力所組成?，F(xiàn)代汽車上用的較多是四缸、六缸、八缸發(fā)動機。

7071多缸(桑塔納)發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖72連桿飛輪曲軸活塞進氣門排氣門推桿挺柱正時齒輪

配氣機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)73742）四沖程四缸發(fā)動機點火順序點火順序：各缸完成同名行程的次序。75表1-2四缸四行程內(nèi)燃機的工作過程

工作順序1-3-4-21-2-4-3曲軸轉(zhuǎn)角各缸工作過程各缸工作過程一缸二缸三缸四缸一缸二缸三缸四缸0°—180°180°—360°360°—540°540°—720°作功排氣進氣壓縮排氣進氣壓縮作功壓縮作功排氣進氣進氣壓縮作功排氣作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣排氣進氣壓縮作功進氣壓縮作功排氣

多缸四行程發(fā)動機的工作原理76(九)內(nèi)燃機的主要性能主要是內(nèi)燃機的功率和它發(fā)出功率時所要消耗的燃料等，即內(nèi)燃機的動力性和經(jīng)濟性。1.功率功率是單位時間內(nèi)所作的功，即公斤.米/秒。工程上功率的單位時馬力和千瓦。

1馬力＝75公斤.米/秒

1千瓦＝102公斤.米/秒

1千瓦＝1.36馬力

1馬力＝0.74千瓦77我國目前有四種標定功率：15分鐘功率、1小時功率、12小時功率和持續(xù)功率。一般把12小時功率稱為額定功率，即內(nèi)燃機在連續(xù)運行12小時的最大有效功率。2.效率內(nèi)燃機在單位時間內(nèi)熱能轉(zhuǎn)化的機械能，稱為指示功率(Ni)，內(nèi)燃機從曲軸上輸出的凈功率稱為有效功率(Ne)，內(nèi)燃機的效率η為：783.有效燃油消耗率在單位時間內(nèi)，有效功率所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率(ge)。通常以每馬力(有效功率)，在1小時內(nèi)所消耗燃油重量(單位：克)表示：式中，ge―――燃油消耗率(克/馬力.小時)；

Gr―――每小時內(nèi)消耗燃油重量(公斤/小時)；

Ne―――有效功率(馬力)。79【本節(jié)思考題】1.什么是熱機？什么是內(nèi)燃機？2.內(nèi)燃機的工作原理和工作過程。3.四沖程汽油機和四沖程柴油機的工作原理和過程有何異同點？4.二沖程汽油機和二沖程柴油機的工作原理和過程有何異同點？5.內(nèi)燃機的性能指標包括哪些？80二、內(nèi)燃機的總體構(gòu)造兩大機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)配氣機構(gòu)五大系統(tǒng)供給系點火系冷卻系潤滑系起動系81功用

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。

組成1、機體組2、活塞連桿組3、曲軸飛輪組1、曲柄連桿機構(gòu)82機體組組成：曲軸箱氣缸體氣缸墊氣缸蓋氣缸油道和水道油底殼83氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋罩襯墊安裝火花塞84圖2-3氣缸蓋1-挺柱孔2-缸蓋螺栓孔3-排氣門座孔4-進氣門座孔5-冷卻水孔6-冷卻水出水道7-噴油器孔8-氣道

85圖2-5氣缸蓋螺栓擰緊順序a）4125型內(nèi)燃機b）495型內(nèi)燃機86（2）根據(jù)冷卻方式不同

風(fēng)冷散熱肋片風(fēng)冷氣缸體和氣缸蓋水冷87干式缸套和濕式缸套濕式缸套干式缸套88氣環(huán)油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋

活塞連桿組89活塞環(huán)(pistonring)活塞環(huán)是具有彈性的開口環(huán)，有氣環(huán)和油環(huán)之分。9091曲軸飛輪組功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵?。還用來驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他各種輔助裝置。922、配氣機構(gòu)與換氣系統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動機(簡稱發(fā)動機)的每個實際循環(huán)的結(jié)束必須進行的工質(zhì)交換稱作換氣，即用新鮮空氣（柴油機）或可燃混合氣（汽油機）重新充入氣缸，代替工作過程的燃燒產(chǎn)物（廢氣），將燃燒產(chǎn)物排出發(fā)動機空氣供給裝置和廢氣排出裝置統(tǒng)稱為換氣系統(tǒng)。為了保證換氣系統(tǒng)的正常工作，必須設(shè)置配氣機構(gòu)。配氣機構(gòu)的功用是按照發(fā)動機各缸的工作過程和著火順序的要求，定時開啟和關(guān)閉各缸進、排氣門，準時地供給清潔、足量的新鮮充量（空氣或可燃混合氣），及時并盡可能徹底排出廢氣，以保證發(fā)動機燃燒過程的有效進行。93配氣機構(gòu)的類型

常用的配氣機構(gòu)的類型有氣門式和氣孔式兩種。氣孔式配氣機構(gòu)是在氣缸套上開出進、排氣孔，通過活塞的移動位置來控制進、排氣過程，常用于二行程發(fā)動機上。氣門式配氣機構(gòu)是由凸輪驅(qū)動，通過傳動機構(gòu)來驅(qū)動進、排氣門，常用于四行程內(nèi)燃發(fā)動機上。氣門式配氣機構(gòu)又可分為頂置式和側(cè)置式兩種；而按曲軸和凸輪軸的傳動方式可分為齒輪傳動、鏈條傳動和齒帶傳動三種不同型式；按每個氣缸的氣門數(shù)目可分為二氣門式、四氣門式等多種。94配氣機構(gòu)的類型

圖3-1頂置式氣門配氣機構(gòu)1-凸輪軸2-挺柱3-推桿4-調(diào)整螺釘5-鎖緊螺母6-氣門室罩7-搖臂8-搖臂軸9-鎖片10-氣門彈簧座11-氣門主彈簧12-氣門副彈簧13-氣門14-氣門導(dǎo)桿15-氣缸蓋氣門頂置式95氣門頂置式組成：配氣機構(gòu)的類型96特點：A、氣門行程大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，燃燒室緊湊。

B、曲軸與凸輪軸傳動比為2:1。工作過程97氣門組配氣機構(gòu)的組件98氣門組實物圖99進氣門排氣門氣門座實物圖1001、組成2、功用：定時驅(qū)動氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當?shù)臍忾T間隙。凸輪軸挺柱推桿搖臂凸輪軸正時齒輪搖臂軸氣門傳動組101功用：將推桿或凸輪傳來的力改變方向，作用到氣門桿端以推開氣門。搖臂結(jié)構(gòu)示意圖氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺母搖臂搖臂軸套易磨損部位堆焊耐磨合金搖臂102搖臂比1-調(diào)整螺釘2-鎖緊螺母3-搖臂4-搖臂軸5-襯套

搖臂比一般為1.6左右。

搖臂多用鋼模鍛壓而成，近年也用球墨鑄鐵制造，斷面呈“工”字形或“T”字形。

103凸輪軸圖3-10495型柴油機凸輪軸1-凸輪軸2-鍵3-凸輪軸齒輪4-墊圈5-彈簧墊圈6-螺栓7-止推片10410°~30°40°~80°40°~80°10°~30°上止點下止點配氣相位與氣門間隙1、氣門從開啟到關(guān)閉所經(jīng)歷的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為配氣相位。配氣相位105配氣相位演示氣門的重疊開啟期106概念：氣門間隙：為保證氣門關(guān)閉嚴密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當?shù)拈g隙。氣門桿搖臂氣門間隙氣門間隙進氣門0.25~0.30mm排氣門0.30~0.35mm為何排氣門間隙大于進氣門間隙？氣門間隙107

換氣系統(tǒng)（功用和結(jié)構(gòu)）功用：是按照內(nèi)燃機的工作循環(huán)，及時地供給新鮮充量（空氣或可燃混合氣）并盡可能徹底地排出廢氣。1-空氣濾清器2-進氣管3-進氣歧管4-氣門式配氣機構(gòu)5-氣缸6-活塞7-排氣管8-消聲滅火器9-排氣歧管10-噴油器結(jié)構(gòu):1083、柴油機供給系柴油機所用的燃油是柴油。柴油的粘度大且不易蒸發(fā)柴油機是利用高壓噴射的方法，在壓縮行程接近終了時，將柴油噴入氣缸，直接在氣缸內(nèi)與空氣混合形成可燃混合氣.借助氣缸內(nèi)工質(zhì)的高溫自行著火燃燒。

柴油機的基本工作特征1092柴油機的使用性能指標發(fā)火性——指燃油的自燃能力，16烷值越高，發(fā)火性越好。蒸發(fā)性——由燃油的蒸餾實驗。粘度——決定燃油的流動性，粘度越小，流動性越好。凝點——指柴油冷卻到開始失去流動性的溫度110柴油機燃油供給系統(tǒng)的組成1．功用柴油機供給系同樣要完成柴油供給和空氣供給以及可燃混合氣的形成、燃燒和廢氣的排出任務(wù)。2．組成燃油供給裝置：柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器等。空氣供給裝置：空氣濾清器、進氣管道?；旌蠚庑纬裳b置：燃燒室。廢氣排出裝置：排氣管道、消音器

111圖4-1柴油機燃油供給系統(tǒng)簡圖1-柴油細濾器2、6-回油管3-高壓油管4-噴油器5-渦流室7-噴油泵8-輸油泵9-調(diào)速器10-柴油粗濾器11-燃油箱低壓油高壓油圖4-1112柴油機的燃油供給過程：

柴油機運轉(zhuǎn)時，柴油自油箱11經(jīng)低壓油管被吸入輸油泵8，并以50～100kPa的壓力壓至柴油精濾器1，經(jīng)過濾清后的清潔柴油被送入噴油泵7，再經(jīng)過噴油泵增壓后經(jīng)高壓油管3送到各缸的噴油器4，最后噴入燃燒室與受壓縮的空氣進行混合并燃燒。從噴油器針閥偶件泄出的少量柴油，經(jīng)回油管2流回柴油箱。因為輸油泵的供油量大于噴油泵的噴油量，多余的柴油經(jīng)單向回油閥送回輸油泵，在有的柴油機上回油則直接回到柴油箱。低壓油路：從柴油箱至噴油泵泵油前的油路稱為低壓油路，油壓一般在50～290Kpa；高壓油路:經(jīng)噴油泵泵油后至噴油器的油路稱為高壓油路，油壓一般為9800KPa

以上。

113對柴油機燃油供給系統(tǒng)的要求:α>1時為稀混合氣；α<1時為濃混合氣；α=1時為標準混合氣。柴油機的α通常都大于1，一般在1.15～2.2范圍內(nèi)。（2）噴射壓力必須足夠高,一般在10MPa以上，以利于柴油霧化。（3）柴油噴射系統(tǒng)的噴油規(guī)律應(yīng)與燃燒過程相對應(yīng)?？刂魄捌趪娚淞浚患涌熘衅趪娚淞?；盡快結(jié)束后期噴射。（4）在燃燒室內(nèi)組織較強的空氣渦流運動，促進空氣與柴油的均勻混合。（1）可燃混合氣濃度適中常用過量空氣系數(shù)α表示，它是燃燒1㎏燃料實際供給的空氣量與理論所需空氣量之比。α=114供油時間的表示供油提前角：噴油泵開始向高壓油管供油的時刻，用活塞在上止點前相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角表示。噴油提前角：噴油器開始向燃燒室噴射柴油的時刻，也用活塞在上止點前相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角表示。供油提前角總是大于噴油提前角的供油提前角是指該柴油機在標定轉(zhuǎn)速下的最佳供油提前角

115應(yīng)用： 直接噴射燃燒室，孔數(shù)1～8個，孔徑0.25～0.8mm特點：（1）噴孔的位置和方向與燃燒室形狀相適應(yīng)，以保證油霧直接噴射在球形燃燒室壁上。（2）噴射壓力較高。（3）噴油頭細長，噴孔小，加工精度高?？资絿娪推?16軸針式噴油器的結(jié)構(gòu)組成

1-回油管螺栓

2-調(diào)壓螺釘護帽3-調(diào)壓螺釘

4-調(diào)壓彈簧5-噴油器體6-進油道7-頂桿8-緊固螺套

9-噴油嘴進油道10-針閥11-針閥體117柱塞式噴油泵的組成

1-出油閥彈簧2-出油閥座3-出油閥4-柱塞套5-柱塞6-泵體7-柱塞彈簧8-彈簧下座9-滾輪體總成10-滾輪11-凸輪軸12-油量調(diào)節(jié)臂A.控制油槽B.回油孔C.進油孔118

工作時，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運動，從而完成泵油任務(wù)泵油過程可分為以下三個階段。

進油過程供油過程回油過程柱塞式噴油泵的泵油原理

119泵油原理a)進油b)供油c)停止供油d)柱塞行程h和供油行程hg1-柱塞套2-柱塞3-出油閥座4-出油閥5-進油孔6-回油孔7-減壓環(huán)帶120出油閥偶件

出油閥偶件包括出油閥和出油閥座。功用：出油、斷油和斷油后迅速降低高壓油管的剩余壓力，使噴油器迅速停止供油而不出現(xiàn)滴漏現(xiàn)象。

1-出油閥2-減壓環(huán)帶3-出油閥座4-切槽121油量調(diào)節(jié)機構(gòu)圖a)齒桿式b)撥叉式c)球銷式1-柱塞套2-柱塞3-調(diào)節(jié)齒桿4-油量調(diào)節(jié)套筒5-凸耳6-調(diào)節(jié)齒圈7-緊固螺釘8-調(diào)節(jié)拉桿9-調(diào)節(jié)叉10-調(diào)節(jié)臂11-鋼球122調(diào)速器分類調(diào)速器的類型可分為機械式、氣力式和液力式三類。

機械式調(diào)速器根據(jù)其轉(zhuǎn)速作用的范圍可分為以下三種：（1）單程式調(diào)速器

只在某一規(guī)定的轉(zhuǎn)速下起作用，一般用于恒定轉(zhuǎn)速工況的柴油機（如發(fā)電機組）。（2）兩速式調(diào)速器

能在兩個規(guī)定的轉(zhuǎn)速下起作用，它既可以保持柴油機低速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，又能限制柴油機的最高轉(zhuǎn)速。（3）全程式調(diào)速器

能保持低速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和限制最高轉(zhuǎn)速，而且還能使柴油機在整個工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

123機械式調(diào)速器的工作原理

單程式調(diào)速器機械式單程調(diào)速器簡圖1-供油拉桿2-傳動盤3-噴油泵凸輪軸4-鋼球5-推力盤6-調(diào)速彈簧7-支承軸8-彈簧座

124活塞式輸油泵1-手柄2-彈簧3-手油泵活塞

4-進油止回閥5-空心螺栓

6-密封墊片7-彈簧8-螺塞9-輸油泵活塞10-輸油泵體11-壓套12-岀油止回閥13-止回閥彈簧14-密封墊片15-岀油管接頭16-墊片

17-空心螺栓18-“O”型密封圈19-頂桿20-滾輪部件21-橡膠密封環(huán)22-卡環(huán)23-手油泵體輸油泵

125潤滑系的作用：潤滑作用：將機油不斷地供給各零件的摩擦表面， 減少零件的摩擦和磨損。清洗作用：清除摩擦表面上的磨屑等雜質(zhì)。冷卻作用：氣缸壁上形成的油膜可冷卻摩擦表面。密封作用：在運動零件之間、氣缸壁上形成的油膜 形成油膜可以提高密封性，防止漏氣和漏油。防銹作用：在零件表面形成油膜，防止零件生銹。液壓作用：利用潤滑油作液壓油。緩沖作用：在運動零件表面形成油膜，吸收沖擊減小振 動。 4、潤滑系126機油的選擇類別牌號100℃時運動粘度

(mm2/s)適用季節(jié)和地區(qū)備注

汽油機機油（車用機油）HQ—6D6.0—8.0適于我國北方各寒冷地區(qū)冬季使用

GB485—82

HQ—6

6.0—8.0適于淮河以北、新疆、青海、西藏等地區(qū)冬季使用HQ—10

10—12

適于上述地區(qū)夏季及南方各省全年使用HQ—15

14—16

適于南方亞熱帶地區(qū)夏季使用，磨損教嚴重的汽油機尤為合適

柴油機機油HC—88.0—9.0適于南方各省冬季使用；

GB11122—89

GB1123—89

HC—1110.5—11.5裝巴氏合金軸承的柴油機全年可用HC—1413.5—14.5全國夏季、長江以南地區(qū)全年可用127發(fā)動機潤滑方式潤滑方式應(yīng)用范圍壓力潤滑負荷大，相對運動速度高的工作表面。飛濺潤滑外露、負荷小、相對運動速度小的工作表面。定期潤滑輔助機件128發(fā)動機潤滑系的組成及油路集濾器、機油泵、油底殼、機油濾清器、機油散熱器、機油壓力表、機油溫度表放油螺栓油底殼機油濾清器油路集濾器1294125A柴油機潤滑系統(tǒng)簡圖130潤滑系131潤滑系的油路1325、冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的功能冷卻的必要性：發(fā)動機工作時，因燃料的燃燒及運動零部件之間摩擦產(chǎn)生大量的熱，氣缸內(nèi)氣體溫度可達2000度以上，直接與高溫氣體接觸的如氣缸體、氣缸蓋、活塞、氣門等若不及時加以冷卻，其運動部件將可能因受熱膨脹而破壞正常間隙，或因潤滑在高溫下失效而卡死；各機件也可能因高溫而導(dǎo)致其機械強度降低甚至損壞。133冷卻系統(tǒng)的功能冷卻的功能：使工作中的發(fā)動機得到適度的冷卻，從而保持發(fā)動機在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。冷卻的不當所造成的后果：冷卻程度后果過冷熱量散失過多，增加燃油消耗，冷凝在氣缸壁上的燃油流到曲軸箱中稀釋潤滑油，磨損加劇。不足發(fā)動機過熱，充氣量減少燃燒不正常，發(fā)動機功率下降潤滑不良，加劇磨損134冷卻系統(tǒng)的介質(zhì)及方式正常冷卻的冷卻介質(zhì)：水冷卻系統(tǒng)：水為介質(zhì)，即把發(fā)動機高溫零件的熱量先傳給水，然后經(jīng)水再傳給大氣而進行冷卻的一套裝置。其優(yōu)點在于冷卻均勻、運轉(zhuǎn)時噪音小，得以廣泛應(yīng)用。風(fēng)冷卻系統(tǒng)：通過高速的空氣流介質(zhì)把高溫零件的熱量直接帶入大氣散發(fā)而進行的冷卻系統(tǒng)。兩者的適用范圍：系統(tǒng)溫度范圍水冷系氣缸蓋內(nèi)冷卻水溫度在80-90℃風(fēng)冷系鋁氣缸壁的溫度為150-180℃，鋁氣缸蓋為160-200℃135水冷卻系統(tǒng)的分類自然循環(huán)冷卻式：它分為蒸發(fā)式、冷凝式、熱流式三種。水的密度隨溫度的變化而變化，冷卻水在冷卻系統(tǒng)中進行循環(huán)。優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，一定程度上可以自動調(diào)節(jié)冷卻強度；缺點是冷卻不均勻、局部會引起過熱且水箱的容積較大。強制循環(huán)冷卻式：它分為閉式和開式冷卻系統(tǒng)兩種。利用一水泵的動力造成壓差，迫使水在發(fā)動機中不斷循環(huán)，以水為載體帶走熱量達到冷卻效果。136水冷系目前大多數(shù)發(fā)動機采用強制循環(huán)式水冷卻系統(tǒng)。作用：以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。組成：散熱器及其散熱器蓋：高溫冷卻液的熱量傳遞給空氣，使冷卻液溫度降低

風(fēng)扇：強力抽吸，使空氣流由前向后以高速從散熱器中通過水泵：機體外的水吸入并加壓節(jié)溫器：保證發(fā)動機在不同負荷和轉(zhuǎn)速條件下在適宜的溫度范圍內(nèi)工作，以控制冷卻水大、小循環(huán)回路的裝置；水套：氣缸蓋與氣缸體之間的夾層空間，使水得以接近受熱零件，并可循環(huán)流動分水管：使多缸發(fā)動機各汽缸冷卻強度均勻其他附件：百葉窗、放水閥、水溫表、支撐架等137冷卻系統(tǒng)的工作演示氣缸體水套氣缸蓋出水管氣缸蓋水套散熱器進水管138散熱器蓋工作演示139節(jié)溫器工作演示1401.了解三相交流異步電動機的基本構(gòu)造和轉(zhuǎn)動

原理。本節(jié)要求：2.理解三相交流異步電動機的反轉(zhuǎn)的基本方法,

了解起動和制動的方法。

3.理解三相交流異步電動機銘牌數(shù)據(jù)的意義。學(xué)會正確選用異步電動機.第二節(jié)電動機141第二節(jié)電動機

電動機是把電能轉(zhuǎn)換為機械能的電機，它可分為直流電動機和交流電動機兩大類。交流電動機又可分為同步電動機和異步電動機兩種。異步電動機又有三相和單相之分。其中三相異步電動機在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。和其它電動機比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、運行可靠和維護方便等特點。本節(jié)主要論述三相異步電動機的原理、構(gòu)造和使用等。異步電動機的總?cè)萘考s占電網(wǎng)總動力負載的８５％。電動機交流電動機直流電動機三相電動機單相電動機同步電動機

異步電動機他勵、并勵電動機串勵、復(fù)勵電動機142一、異步電動機的構(gòu)造

異步電動機是由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）兩個基本部分組成，它們之間由氣隙分開。143異步電動機分為鼠籠式電動機和繞線式電動機兩種。鼠籠式電動機模型144(一)定子定子由機座、鐵芯、三相繞組組成。

1.機座用鑄鐵或鑄鋼制成的，起支撐作用。

2.定子鐵芯是由內(nèi)圓周表面均勻沖有槽孔的圓環(huán)形硅鋼片疊壓而成的圓筒，因而，在鐵芯內(nèi)圓周上形成了均勻分布的軸向線槽，用來放置定子繞組。硅鋼片定子鐵芯1451462.定子繞組用帶有絕緣包皮的導(dǎo)線（如漆包銅線等）繞成匝數(shù)相同的線圈，再分三組按一定的規(guī)律將線圈對稱放置在定子鐵芯的軸向線槽內(nèi)，其中每一組稱為一相繞組，這就成為三相對稱繞組U1U2，V1V2，W1W2。根據(jù)電源的線電壓和每相繞組的額定電壓，定子繞組可接成Y形或△形。定子的作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并從電網(wǎng)吸收電能。三相異步電動機的定子繞組接成星形還是接成三角形，應(yīng)根據(jù)電動機的額定電壓和電源電壓來決定，目前電動機名牌上給出的接線方法主要有如下三種情況：147(1)額定電壓380伏，接法△，適用電源電壓380伏。(2)額定電壓380/220伏，接法Y/△，每相繞組額定電壓220伏Y接法△接法148鼠籠式電動機模型的定子結(jié)構(gòu)149150(二)轉(zhuǎn)子

1.轉(zhuǎn)軸

2.轉(zhuǎn)子鐵芯：是由外圓周表面沖有槽的硅鋼片疊成的圓柱體，裝在轉(zhuǎn)軸上。

3.轉(zhuǎn)子繞組：放置在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，有兩種形式：鼠籠式，繞線式。鼠籠式繞線式151轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵芯是圓柱狀，用硅鋼片疊成。表面沖有槽，用來安裝轉(zhuǎn)子繞組，鐵芯壓裝在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組做成鼠籠狀，就是在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中放銅條，兩端用端環(huán)聯(lián)接，或者在槽中澆鑄鋁液，兩端用導(dǎo)體連成一個整體（短路）。轉(zhuǎn)軸用來支承轉(zhuǎn)子鐵芯，并輸出轉(zhuǎn)矩。在轉(zhuǎn)子與定子之間有一個間隙，叫做氣隙（0.25~1.5mm）152

轉(zhuǎn)子:在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。

(1)鼠籠式轉(zhuǎn)子

鐵芯槽內(nèi)放銅條，端

部用短路環(huán)形成一體。

或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。(2)繞線式轉(zhuǎn)子

同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。鼠籠式繞線式153154

(1)鼠籠式轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個槽中放一根銅條，在鐵芯兩端槽口處，用兩個導(dǎo)電的銅環(huán)分別把所有槽里的銅條短接成一個回路，抽掉鐵芯，形狀像“鼠籠”。

(2)繞線式轉(zhuǎn)子與定子繞組相似，是對稱的星形（Y）連接的三相繞組，三根端線接到裝在轉(zhuǎn)軸上的三個彼此絕緣的滑環(huán)上，通過一組電刷與外電阻相連接。轉(zhuǎn)子的作用：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并輸出機械能。155鼠籠式電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖156157158二、三相異步電動機的工作原理

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)AXBYCZ1.定子旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生o159o規(guī)定

i:“+”首端流入，尾端流出。

i:“–”尾端流入，首端流出。

AYCBZX(?)電流出()電流入160

tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ

三相電流合成磁場

的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉(zhuǎn)60°合成磁場旋轉(zhuǎn)90°600

o161AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場

即：一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°

取決于三相電流的相序2.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向

結(jié)論：

任意調(diào)換兩根電源進線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖)AXCZBY0

to1623.旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P

當三相定子繞組按圖示排列時，產(chǎn)生一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，即：o

tAXBYCZAXYCBZ163

若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián)

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC164極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'01654.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速工頻：

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)p=1時0

toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ166p=2時0167旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1與極對數(shù)

p的關(guān)系極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1與頻率f和極對數(shù)p有關(guān)。可見:1685.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動勢

E20

旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流

I2

旋轉(zhuǎn)磁場左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩Tn

F169電動機的轉(zhuǎn)矩電動機在工作時，作用于轉(zhuǎn)軸上有兩種轉(zhuǎn)矩：①電磁轉(zhuǎn)矩M電：由旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生的。它的大小與磁場強弱和電流大小成正比。②負載轉(zhuǎn)矩M反：工作機械作用在電機轉(zhuǎn)軸上的反轉(zhuǎn)矩。170當M電=M反時，電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。若M反↑，則轉(zhuǎn)速↓，這時，M電逐漸↑，克服M反。反則反之。額定轉(zhuǎn)矩：電機輸出額定功率時的轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩。最大轉(zhuǎn)矩：電機承受最大負荷的能力。起動轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為0時的電磁轉(zhuǎn)矩。當M起>M反時，電機才能起動。171

6.轉(zhuǎn)差率

旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。

由前面分析可知，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

n不可能達到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動機如果:無轉(zhuǎn)子電動勢和轉(zhuǎn)子電流

轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動，磁通不切

割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。172異步電動機運行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s

例：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，電源頻率f=50Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n1=1000r/min,即

p=3

額定轉(zhuǎn)差率為173三、異步電動機的銘牌電動機機座上的銘牌(見圖)記載著電動機正常運行時的各種額定數(shù)據(jù)，為正確使用電動機，使用者必須理解這些銘牌數(shù)據(jù)的含義。電動機的銘牌內(nèi)容包括：電機名稱、型號、標準編號、制造廠名、出廠編號、額定電壓、額定功率、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、繞組接法、絕緣等級等。

174175例如一臺三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：型號：Y132M-4

頻率：50Hz

電壓：380V電流：15.4A接法：△功率：7.5kW轉(zhuǎn)速：1440r/min絕緣等級：B功率因數(shù)：0.85效率：87％工作方式：連續(xù)×年×月生產(chǎn)1.型號：Y132M－4Y--異步電動機132--機座中心高度132mm

M--機座長度代號，M為中型機座；4--磁極數(shù)。176異步電動機產(chǎn)品名稱代號產(chǎn)品名稱異步電動機繞線式異步電動機防爆型異步電動機高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO177

2.接法：指定子三相繞組的聯(lián)接方式，△接法或者Y接法。

3.額定值：正常運行時的主要數(shù)據(jù)指標。

(1)額定電壓UN：指電動機額定運行時，定子三相繞組的線電壓，單位用“V”表示。

(2)額定電流IN：指電動機額定運行時，定子電路最大允許線電流，單位用“A”表示。

(3)額定功率PN：指電機按規(guī)定工作方式，額定運行時，軸上輸出的機械功率，單位用“kW”表示。1782.接法接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2

V2U2

U1

W2V1

V2

W1U1V1

W1W2U2V2W2

U2

V2

V1

W1

U1

Y聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2

聯(lián)結(jié)179

(4)額定效率ηN：指電機額定運行時，軸上輸出功率PN與定子輸入電功率P1N的比值，定子輸入功率P1N計算公式為：

(5)額定功率因數(shù)COSφN:指電動機額定運行時，定子相電壓與相電流相位差的余弦。

(6)額定轉(zhuǎn)速nN：指額定電壓下，輸出額定功率時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位用“r/min”表示。它略小于空載轉(zhuǎn)速n0，通常電動機轉(zhuǎn)速不低于500轉(zhuǎn)/分。

(7)額定頻率fN：規(guī)定的電源頻率(50Hz或60Hz)；1804．定額（工作方式）是表明電動機允許連續(xù)使用的時間。定額分為：①連續(xù)——表示電機可以依照額定的功率連續(xù)使用下去，繞組不會過熱。②短時——表示電機不能連續(xù)使用，而只能在規(guī)定的時間內(nèi)依照額定的功率短使用，這樣才不會過熱。③斷續(xù)——表示電機的工作是短時的，但可以多次重復(fù)使用。1815．絕緣等級和溫升絕緣等級指電動機所采用的絕緣材料的耐熱度。分為A、B、E、F、H級。溫升指電機在運行中定子繞組發(fā)熱而升高的溫度。如果電機溫度過高，會使絕緣老化，縮短電機使用壽命。異步電動機的容許溫升是指定子鐵芯和繞組溫度在環(huán)境溫度40℃的情況下能高出環(huán)境溫度的允許值。容許溫升與絕緣的等級有關(guān)：

A級60℃，B級75℃，E級80℃，

F級100℃，H級125℃E級絕緣定子繞組的容許溫度<40°+80°=120℃182四、三相異步電動機的起動1.起動性能

起動問題：起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小。

一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5~7倍;電動機的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0~2.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負載的工作頻繁起動時造成熱量積累，使電機過熱后果：原因：起動：

n=0，s=1,接通電源。起動時

，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流定子電流

1832.

起動方法(1)直接起動

二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。(2)降壓起動：星形-三角形(Y－

)換接起動自耦降壓起動（適用于鼠籠式電動機）(3)轉(zhuǎn)子串電阻起動（適用于繞線式電動機）184設(shè)：電機每相阻抗為Z降壓起動(1)Y－

換接起動

降壓起動時的電流為直接起動時的+－

起動U1U2V1V2W1W2+－正常運行U1U2V1V2W1W2185Y－

起動器接線簡圖L1L3L2FUSU1

V1

U2

V2

W1

W2

W1

L3

V2

U2

L2

V1

W2

L1

U1

△動觸點Y動觸點靜觸點186Y－

起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FUSU1

V1

U2

V2

W1

W2

W1

L3

V2

U2

L2

V1

W2

L1

U1

起動UP

U1+＿Ul

+＿U2V1V2W1W2187Y－

起動器接線簡圖

工作L1L3L2FUSU1

V1

U2

V2

W1

W2

W1

L3

V2

U2

L2

V1

W2

L1

U1

U2

正常運行

Ul

+＿U1V1V2W1W2188(a)僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。

(b)Y－

起動Y－

換接起動適合于空載或輕載起動的場合Y-換接起動應(yīng)注意的問題

正常運行

Ul

U1W2V2W1+＿U2V1UP

起動+＿Ul

+＿U1W2V2W1U2V1189下一頁章目錄總目錄上一頁(2)自耦降壓起動L1L3L2FUQ

Q2下合：

接入自耦變

壓器，降壓

起動。

Q2上合：

切除自耦變

壓器，全壓

工作。合刀閘開關(guān)QQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時聯(lián)成

Y形不能采用Y－起動的鼠籠式異步電動機。190

方法：任意調(diào)換電源的兩根進線，電動機反轉(zhuǎn)。電動機正轉(zhuǎn)電動機反轉(zhuǎn)3.三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)電

源~UVWM3~

UVW電

源~M3~

191五、三相異步電動機的制動1.

能耗制動制動方法機械制動電氣制動能耗制動反接制動發(fā)電反饋制動

在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。192nF

轉(zhuǎn)子T

n1=0

2.

反接制動

停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電動機定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而獲得所需的制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。

M3~+-運轉(zhuǎn)制動?RP193M3~運轉(zhuǎn)制動?nF

轉(zhuǎn)子T

n1

3.

發(fā)電反饋制動

當電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制194動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。nF

轉(zhuǎn)子T

n1

n>n1

1951.

功率的選擇

功率選得過大不經(jīng)濟，功率選得過小電動機容易因過載而損壞。(1)對于連續(xù)運行的電動機，所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機械的功率。(2)對于短時工作的電動機，允許在運行中有短暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機械的功率。六、三相異步電動機的選擇

1962.

種類和型式的選擇(1)種類的選擇

一般應(yīng)用場合應(yīng)盡可能選用鼠籠式電動機。只有在需要調(diào)速、不能采用鼠籠式電動機的場合才選用繞線式電動機。(2)結(jié)構(gòu)型式的選擇

根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如開啟式、防護式、封閉式電動機。3.

電壓和轉(zhuǎn)速的選擇

根據(jù)電動機的類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。

Y系列鼠籠電動機的額定電壓只有380V一個等級。大功率電動機才采用3000V和6000V。1974．三相異步電動機的使用安全技術(shù)①起動前的檢查電壓與電源電壓是否處符，接法是否正確，絕緣是否良好，軸承處有無潤滑油，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動是否靈活。②運行中的維護監(jiān)視溫升，注意電流、電壓的變化。觀察有無異?，F(xiàn)象（振動、響聲、溫度、焦糊味等），防止缺相運行，保持干燥清潔，防止灰塵和水汽。198

單相異步電動機主要應(yīng)用于電動工具、洗衣機、電冰箱、空調(diào)、電風(fēng)扇等小功率電器中。單相異步電動機的定子中放置單相繞組,轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。

定子繞組中通入單相交流電后,形成脈動磁場，若不采取措施，將無法獲得所需的起動轉(zhuǎn)矩。定子定子繞組轉(zhuǎn)子AA'

NS1、單相異步電動機的工作原理八、單相異步電動機199

定子繞組產(chǎn)生的脈動磁場，可用正、反兩個旋轉(zhuǎn)磁場合成來等效。即

+

-m

=

+

-=t

O200脈動磁場的分解④

⑥

⑧

⑧

③⑦

⑦

⑨

⑨

⑥

⑤

②

①

+-

①

-

+

+

-

②③④⑤

201正反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成轉(zhuǎn)矩特性合成轉(zhuǎn)矩(正向)起動轉(zhuǎn)矩為零(反向)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反202

....F

鼠籠式轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及電流

當定子繞組產(chǎn)生的合成磁場增加時，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動轉(zhuǎn)矩。AA'

203

為了獲得所需的起動轉(zhuǎn)矩，單相異步電動機的定子進行了特殊設(shè)計。常用的單相異步電動機有電容分相式異步電動機和罩極式異步電動機。他們都采用鼠籠式轉(zhuǎn)子，但定子結(jié)構(gòu)不同。

2.電容分相式異步電動機

電容分相式異步電動機的定子中放置有兩個繞組，一個是工作繞組

A–A'，另一個是起動繞組

B–B',兩個繞組在空間相隔90o。起動時，

B–B'繞組經(jīng)電容接電源，兩個繞組的電流相位相差近90o，即可獲得所需的旋轉(zhuǎn)磁場。204電容分相式異步電動機iAS??ABB'

???A

~iB設(shè)兩相電流為兩相電流正弦波形如圖所示。工作繞組

iBiAO起動繞組

205A

B

B'

A'

A

B

B'

A'

A

B

B'

A'

兩相旋轉(zhuǎn)磁場450

900

iBiAO206S???ABB'

???iAiBA

12~實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的電路

改變電容C的串聯(lián)位置，可使單相異步電動機反轉(zhuǎn)。

將開關(guān)S合在位置1，電容C與B繞組串聯(lián)，電流

iB較iA超前近90；當將S切換到位置2，電容C與A繞組串聯(lián)，電流iA

較iB

超前近90。這樣就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。

電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來后，利用離心力將開關(guān)S斷開(S是離心開關(guān))，使起動繞組B–B′斷電。M~207【思考題】1.敘述三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理2.異步電動機的接線方法有幾種？3.什么叫異步電動機的極數(shù)？她和異步電動機的轉(zhuǎn)速有何關(guān)系？第二章茶園機械第一節(jié)耕整地機械第二節(jié)中耕除草機械第三節(jié)植物保護機械第四節(jié)茶園灌溉機械第五節(jié)采茶機械

茶園管理是茶葉生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，是提高茶葉產(chǎn)量、質(zhì)量和經(jīng)濟效益的前提基礎(chǔ)。

20世紀70年代以前，茶園管理一直是手工作業(yè)，工效低，技術(shù)含量低，經(jīng)濟效益差。80年代后期至90年代，是我國茶園機械快速發(fā)展階段。茶園管理一般包括深耕、中耕、施肥、噴藥、采摘、修剪等。這些作業(yè)機械可歸為三類：一類是耕作機械，如深耕、中耕機，施肥機等；另一類是采摘機械，如采茶機、修剪機等；第三類是植保機械，如噴霧機等。第一節(jié)耕整地機械一、耕地機械耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本也是最重要的工作環(huán)節(jié)之一。其目的就是在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作栽培制度中通過深耕和翻扣土壤，把作物殘茬、病蟲害以及遭到破壞的表土層深翻，而使得到長時間恢復(fù)的低層土壤翻到地表，以利于消滅雜草和病蟲害，改善作物的生長環(huán)境。常用耕地機械

目前所使用的耕地機械，由于其作業(yè)的工作原理不同類型主要分為三大類：