什么是活塞運(yùn)動(dòng)
活塞運(yùn)動(dòng)是一個(gè)物理、機(jī)械名詞，相信大家在物理課都有簡(jiǎn)單了解過(guò)。下面學(xué)習(xí)啦小編就給大家介紹什么是活塞運(yùn)動(dòng)，希望大家喜歡!
活塞運(yùn)動(dòng)組成
主要由氣缸、 活塞、連桿、 曲軸、氣門機(jī)構(gòu)、 螺旋槳減速器、機(jī)匣等組成。氣缸是混合氣(汽油和空氣)進(jìn)行燃燒的地方。氣缸內(nèi)容納活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。氣缸頭上裝有點(diǎn)燃混合氣的電火花塞(俗稱電嘴)，以及進(jìn)、排氣門。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)氣缸溫度很高，所以氣缸外壁上有許多散熱片，用以擴(kuò)大散熱面積。氣缸在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(機(jī)匣)上的排列形式多為星形或V形。常見的星形發(fā)動(dòng)機(jī)有5個(gè)、7個(gè)、9個(gè)、14個(gè)、18個(gè)或24個(gè)氣缸不等。在單缸容積相同的情況下，氣缸數(shù)目越多發(fā)動(dòng)機(jī)功率越大?；钊惺苋?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿將這種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿用來(lái)連接活塞和曲軸。 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的部件。曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)減速器帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生拉力。除此而外，曲軸還要帶動(dòng)一些附件(如各種油泵、發(fā)電機(jī)等)。氣門機(jī)構(gòu)用來(lái)控制進(jìn)氣門、排氣門定時(shí)打開和關(guān)閉。
活塞運(yùn)動(dòng)的工作原理
活塞頂部在曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置叫上死點(diǎn)、最近的位置叫下死點(diǎn)、從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)的距離叫活塞沖程。 活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)大多是 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，即一個(gè)氣缸完成一個(gè)工作循環(huán)，活塞在氣缸內(nèi)要經(jīng)過(guò)四個(gè)沖程，依次是進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。
發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作時(shí)，首先進(jìn)入“進(jìn)氣沖程”，氣缸頭上的進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞從上死點(diǎn)向下滑動(dòng)到下死點(diǎn)為止，氣缸內(nèi)的容積逐漸增大，氣壓降低——低于外面的大氣壓。于是新鮮的汽油和空氣的混合氣體，通過(guò)打開的進(jìn)氣門被吸入氣缸內(nèi)?；旌蠚怏w中汽油和空氣的比例，一般是 1比 15即燃燒一公斤的汽油需要15公斤的空氣。
進(jìn)氣沖程完畢后，開始了第二沖程，即“壓縮沖程”。這時(shí)曲軸靠慣性作用繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，把活塞由下死點(diǎn)向上推動(dòng)。這時(shí)進(jìn)氣門也同排氣門一樣嚴(yán)密關(guān)閉。氣缸內(nèi)容積逐漸減少，混合氣體受到活塞的強(qiáng)烈壓縮。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)，混合氣體被壓縮在上死點(diǎn)和氣缸頭之間的小空間內(nèi)。這個(gè)小空間叫作“燃燒室”。這時(shí)混合氣體的壓強(qiáng)加到十個(gè)大氣壓。溫度也增加到攝氏400度左右。壓縮是為了更好地利用汽油燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量，使限制在燃燒室這個(gè)小小空間里的混合氣體的壓強(qiáng)大大提高，以便增加它燃燒后的做功能力。
當(dāng)活塞處于下死點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的容積最大，在上死點(diǎn)時(shí)容積最小(后者也是燃燒室的容積)?；旌蠚怏w被壓縮的程度，可以用這兩個(gè)容積的比值來(lái)衡量。這個(gè)比值叫“壓縮比”。 活塞航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比大約是5到8，壓縮比越大，氣體被壓縮得越厲害，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功率也就越大。
壓縮沖程之后是“工作沖程”，也是第三個(gè)沖程。在壓縮沖程快結(jié)束，活塞接近上死點(diǎn)時(shí)，氣缸頭上的火花塞通過(guò)高壓電產(chǎn)生了電火花，將混合氣體點(diǎn)燃，燃燒時(shí)間很短，大約0.015秒;但是速度很快，大約達(dá)到每秒30米。氣體猛烈膨脹，壓強(qiáng)急劇增高，可達(dá)60到75個(gè)大氣壓，燃燒氣體的溫度到攝氏2000到2500度。燃燒時(shí)，局部溫度可能達(dá)到三、四千度，燃?xì)饧拥交钊系臎_擊力可達(dá)15噸。活塞在燃?xì)獾膹?qiáng)大壓力作用下，向下死點(diǎn)迅速運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)連桿也向下跑，連桿便帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)起來(lái)了。
這個(gè)沖程是使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠工作而獲得動(dòng)力的唯一沖程。其余三個(gè)沖程都是為這個(gè)沖程作準(zhǔn)備的。
第四個(gè)沖程是“排氣沖程”。工作沖程結(jié)束后，由于慣性，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使活塞由下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)。這時(shí)進(jìn)氣門仍舊關(guān)閉，而排氣門大開，燃燒后的廢氣便通過(guò)排氣門向外排出。 當(dāng)活塞到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)，絕大部分的廢氣已被排出。然后排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開，活塞又由上死點(diǎn)下行，開始了新的一次循環(huán)。
從進(jìn)氣沖程吸入新鮮混合氣體起，到排氣沖程排出廢氣止，汽油的熱能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)而作功，這一總的過(guò)程叫做一個(gè)“循環(huán)”。這是一 種周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)。由于其中包含著熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，所以又叫做“熱循環(huán)”。
活塞航空發(fā)動(dòng)機(jī)要完成四沖程工作，除了上述氣缸、活塞、連桿、曲軸等構(gòu)件外，還需要一些其他必要的裝置和構(gòu)件。
活塞運(yùn)動(dòng)的輔助系統(tǒng)
發(fā)動(dòng)機(jī)除主要部件外，還須有若干 輔助系統(tǒng)與之配合才能工作。主要有 進(jìn)氣系統(tǒng)(為了改善高空性能，在進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)常裝有增壓器，其功用是增大進(jìn)氣壓力)、 燃油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)(主要包括高電壓磁電機(jī)、輸電線、火花塞)、起動(dòng)系統(tǒng)(一般為電動(dòng)起動(dòng)機(jī))、散熱系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等。
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