主机第十章示功图测量与分析

航海学院教案纸课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题示功图种类和用途授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述柴油机示功图的种类。2.能掌握柴油机示功图的用途。1.理解示功图的原理。2.熟悉示功图的种类。3.掌握示功图的用途。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.示功图的原理2.示功图的种类3.示功图的用途教学重、难点重点：示功图的种类难点:示功图的用途教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.典型智能机介绍示功图的种类和用途一、示功图种类根据对柴油机热工参数测量的不同目的和任务，可测取不同类型的示功图。用机械示功器可以测取p-V示功图、p-V转角示功图、弱弹簧示功图、纯压缩图，也可用手拉测取示功图和梳形图等，用气电示功器或电子示功器可测取p-φ示功图。1．p-V示功图图4-5-1中，（a）为四冲程柴油机p-V示功图，（b）为二冲程柴油机p-V示功图。图4-5-1p-V图4-5-1p-V示功图2．p-V转角示功图图4-5-2p-V图4-5-2p-V转角示功图3.手拉展开示功图图4-5-3手拉展开示功图图4-5-3手拉展开示功图图4-5-4梳形示功图4.梳形示功图用手慢慢拉动示功器转筒，可测出多条压缩压力线（在单缸停油时）或最高爆发压力线，这种图形形似梳子，所以称为梳形示功图。如图4-5-4所示。梳形示功图可用来检查压缩终点的压力pc和最高爆发压力pz。5.弱弹簧示功图在用机械示功器测取p-V示功图时，因最高爆发压力较高，而示功器的弹簧又是根据最高爆发压力选取的，因此示功弹簧选得较硬（弹簧比例较小），致使进、排气过程中的微小压力变化在示功图上放映不出来。所以四冲程柴油机示功图的进、排气重合为一条线，二冲程柴油机示功图的尾部扫气过程也重合为一条线。为了研究和检查扫气过程，可以给示功器换上弱弹簧和1/1标准活塞（弱弹簧可根据排气压力的大小和放大程度来选择），把p-V示功图的尾部放大测绘出来，这种图形称为弱弹簧示功图。6．p-φ展开示功图图4-5-6p图4-5-6p-φ示功图总之，在船舶上通常使用机械示功器或电子示功器测取气缸示功图，一般地讲有以下用途：确定柴油机指示功率并判断功率分配的均匀性；确定柴油机的最大爆发压力pz和压缩压力pc；评估柴油机缸内工作过程的完善程度，如研究其燃烧过程、换气过程，计算缸内温度等。二、示功图的用途示功图是研究柴油机气缸内工作过程完善程度的重要依据，通过示功图可以研究气缸内的燃烧过程、放热规律、评估扫气过程、计算缸内温度、计算指示功率、确定最高爆发压力和压缩压力等等。因此，应定期对柴油机示功图进行测取并对结果进行分析，根据分析结果来判断柴油机的工作状况，如有必要进行适当的调整，以保证柴油机在最佳工况下运行，提高其动力性、经济性和可靠性。回顾总结本堂课知识点题库相关部分内容及习题练习思考回答问题听课记录要点听课记录要点听课记录要点第页课程所属院（部）：学年第学期课程名称主推进动力装置任课教师授课标题示功图分析授课地点学时2h授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日教学目标能力目标知识目标素质目标1.能详细描述柴油机示功图的种类。2.能掌握柴油机示功图的用途。1.理解示功图的原理。2.熟悉示功图的种类。3.掌握示功图的用途。1.崇尚科学、求真务实的素养与作风。2.严谨、全面、规范、精准、熟练的工作态度和工作作风。3.爱岗敬业、团队协作、遵章守纪的良好职业道德。4.吃苦耐劳的品质,开拓进取的创业创新精神。教学任务1.示功设备不正常引起的畸形示功图2.示功器故障引起的畸形示功图教学重、难点重点：示功设备不正常引起的畸形示功图难点:示功器故障引起的畸形示功图教学材料或用具PPT课件、电子教案、图片、动画等课后任务题库练习，加强记忆步骤及时间教学内容及实施过程学生活动考勤复习（5分钟）新课讲授（75分钟）课堂总结（5分钟）布置作业（5分钟）点名，记录学生考勤状况。提问上节内容:1.示功图的种类和用途示功图的分析一、示功设备不正常引起的畸形示功图1.示功器传动机构不正常引起的畸形示功图示功器传动机构因安装不正确、零件磨损等原因会造成示功器转筒的运动与柴油机活塞的运动不相应，歪曲了气缸内的压力与行程的相应关系，产生畸形示功图。（1）示功器传动机构定时超前示功器传动机构定时超前是指当柴油机活塞位于上止点前的某一角度时传动机构带着示功器转筒已到达上止点位置，因而示功器画针把活塞在上止点前的某一角度时气缸的压力画到了示功图的上止点位置。这样就使示功图发生畸形，即使压缩线较正常线偏低。同理，在上止点后由于示功图上某点所记录的压力值是其前一曲轴转角缸内的压力值，而使膨胀线比正常线偏高，由此使示功图变胖。如图4-5-9所示，虚线为正常示功图，实线为传动机构超前5°时示功图。此畸形图的主要特点是：压缩线低于正常示功图，膨胀线高于正常示功图，整个示功图变胖。传动机构定时超前的角度越大，示功图就越加肥胖。显然此图计算的功率明显增长。（2）示功器传动机构定时滞后图4-5-9传动机械定时超前引起的畸形示功图图4-5-9传动机械定时超前引起的畸形示功图图4-5-10传动机械定时滞后引起的畸形示功图实践证明，传动机构定时超前或滞后对示功图形状影响极大。一般每相差1℃A，气缸平均指示压力pi相差约为5.5％。当发现示功图出现上述差异时，应判断是否是由于传动机构定时所引起的。此时，可采用纯压缩线判断法：用单缸停油的办法测取纯压缩图。正常情况下，纯压缩线与膨胀线基本重合，如图4-5-11（a）所以。这表示传动机构与柴油机同步。若传动机构定时超前（或滞后），则膨胀线与压缩线分离。传动机构定时超前时膨胀线在上，压缩线在上，如图4-5-11（b）所示；传动机构定时滞后时膨胀线在下，压缩线在上，如图4-5-11（c）所示。图4-5-11纯压缩图图4-5-11纯压缩图二、示功器故障引起的畸形示功图示功器可因如下几个原因引起畸形示功图。1.示功器转筒绳索太长或太短如果示功器的传动方向是在膨胀进程时使转筒弹簧拉紧，而在压缩进程时使转筒弹簧放松，则绳索太长或太短时示功图出现下列情况：如绳索太长，在传动机构上行至离上止点尚有一定角度时，转筒已到达其极端位置不再转动，绳索开始松动，一直到当传动机构由上止点下行某一角度绳索张紧时，转角才开始转动。在绳索松动期间，转筒不转动，因此只是画针上下运动，画出的图形是一条直线，致使把示功图头部切去一部分，示功图变短，如图4-5-12所示。如绳索太短，传动机构在下止点前就将转筒弹簧拉紧，在传动机构继续下行时，转筒已经不动了，只是画针上下运动，画出一条直线，把示功图尾部切去一部分，示功图的长度减短，如图4-5-13所示。在严重情况下还可能将绳索拉断或将转筒拉坏。如果改变示功图的传动方向，则示功图的上、下止点将彼此变更。此时绳索太长则切去示功图的尾部，绳索太短则切去示功图的头部。因此，在发现示功图头部或尾部被切后，应按具体情况分析判断和调整。图4-5-12示功器转筒绳索太长时的畸形示功图图4-5-12示功器转筒绳索太长时的畸形示功图图4-5-13示功器绳索太短时的畸形示功图2.示功图太长图4-5-14图太长图4-5-14图太长3.示功器小活塞卡紧当示功器的气缸润滑不良或有结碳时，小活塞容易产生卡紧现象。此时，在压缩过程中，由于小活塞出现卡紧，阻力增加，使画针画出的压力比正常值低（由于主力抵消了部分气体作用力），因而示功图压缩线降低；又由于小活塞受到的阻力是不规则的，时大时小，致使压缩线出现波动现象。在膨胀过程中，由于阻力方向与压缩过程时相比方向相反，使得画针画出的压力比正常值大（由于增加