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新聞主題 |
典型機械式調(diào)速器的構(gòu)造與工作原理 |
調(diào)速器主要作用是改變柴油機得油量調(diào)節(jié)機構(gòu)，使其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到規(guī)定得轉(zhuǎn)速范圍。柴油機不同轉(zhuǎn)速和負荷就是通過改變循環(huán)噴油量來獲得，欲使柴油機得功率與新得外界負荷相適應，就應該及時改變噴油量。為了使柴油機在選定得轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運行，必裝有調(diào)速裝置，通過她自動地改變柴油機噴油泵得噴油量，以適應外界負荷得變化。
一、I號噴油泵調(diào)速器
① I號噴油泵調(diào)速器的構(gòu)造
I號噴油泵調(diào)速器為機械全程式調(diào)速器，其構(gòu)造如圖1所示。I號噴油泵調(diào)速器主要由驅(qū)動件、飛球、調(diào)速彈簧、傳動部分和操縱部分等組成。
I號噴油泵調(diào)速器的驅(qū)動件為具有60°錐面的驅(qū)動盤。在驅(qū)動盤的內(nèi)側(cè)有六個沿徑向的半圓形凹槽。驅(qū)動盤壓緊在驅(qū)動軸套上而與其連成一體，然后通過半圓鍵和鎖緊螺母使其和噴油泵的凸輪軸相連。
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圖1 柴油機I號噴油泵調(diào)速器的構(gòu)造 1-調(diào)速手柄；2-調(diào)速彈簧；3-高速限位螺釘；4-調(diào)速限位塊；5-息速限位螺釘；6-油量限位螺釘； 7-滑套；8-校正彈簧；9-推力盤；10-飛球；11-驅(qū)動盤；12-凸輪軸；13-啟動彈簧； 14-供油拉桿；15-停車手柄；16-停車彈簧；17-傳動板 |
六個直徑為25.4mm的飛球置于驅(qū)動盤的凹槽內(nèi)，隨驅(qū)動盤一起旋轉(zhuǎn)。飛球另一側(cè)為與軸線成45°錐面的推力盤，推力盤滑套在驅(qū)動軸套上。工作時飛球的離心力作用在推力盤上，其軸向分力F。將使推力盤沿軸向滑動。套裝在推力盤上的滑動軸承和傳動板也隨之移動。傳動板上端套在供油拉桿上，因此供油拉桿也隨之移動，從而改變供油量。
在調(diào)速器縱軸上套有一根扭簧，即調(diào)速彈簧（見圖2）。扭簧兩端壓在滑套上，滑套端面則緊靠傳動板，當傳動板向左移動時，需要克服彈簧的壓力。轉(zhuǎn)動調(diào)速手柄即可改變扭簧的壓力，因而改變了調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速。
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圖2 柴油機操縱軸與調(diào)速彈簧 |
在操縱軸上裝有調(diào)速限位塊（如圖1所示），它隨調(diào)速手柄一道轉(zhuǎn)動。順時針轉(zhuǎn)動調(diào)速手柄，使調(diào)速限位塊上端與高速限位螺釘相碰時，調(diào)速彈簧的預緊力最大，對應于柴油機最高轉(zhuǎn)速工況（一般即為標定轉(zhuǎn)速）。逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)速手柄，使限位塊下端與怠速限位螺釘相碰，調(diào)速彈簧的預緊力最小，對應于柴油機的最低轉(zhuǎn)速工況。
② I號噴油泵調(diào)速器的工作原理
（1）一般工況：
當調(diào)速手柄處于兩個限位螺釘之間的任一位置時，柴油機將穩(wěn)定到某一轉(zhuǎn)速下工作，飛球的離心力與調(diào)速彈簧彈力處于平衡狀態(tài)。如這時外界負荷發(fā)生變化而引起轉(zhuǎn)速變化，飛球離心力與調(diào)速彈簧彈力失去平衡，調(diào)速器將自動調(diào)節(jié)供油量，使柴油機轉(zhuǎn)速維持在原來轉(zhuǎn)速附近變化較小的范圍內(nèi)。
（2）冷啟動工況：
柴油機冷態(tài)啟動時，由于壓縮終了時氣缸內(nèi)氣體的壓力和溫度較低，不利于燃油的蒸發(fā)和混合氣的形成。因此，要求噴油泵供給比正常情況下更多的柴油（稱為啟動加濃），才能保證一定的混合氣成分。
I號噴油泵調(diào)速器的啟動加濃作用是由啟動彈簧來實現(xiàn)的，如圖3所示。當柴油機停車時，啟動彈簧將供油拉桿拉到最左端，供油量達到較大的數(shù)值。柴油機啟動時，由于轉(zhuǎn)速較低，飛球離心力很小，不足以克服啟動彈簧的拉力，因此使啟動油量較大。柴油機啟動后，轉(zhuǎn)速迅速上升，飛球離心力即大于啟動彈簧拉力，使供油拉桿右移而減小供油量，啟動加濃則停止作用。
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圖3 柴油機啟動工況與停車裝置 |
（3）怠速工況：
調(diào)速手柄轉(zhuǎn)到限位塊與怠速限位螺釘相碰時，則調(diào)速彈簧放松，預緊力最小，柴油機則穩(wěn)定在最低轉(zhuǎn)速下工作。調(diào)整怠速限位螺釘位置，可改變最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。擰進時轉(zhuǎn)速提高，反之降低。調(diào)整時應達到能使柴油機轉(zhuǎn)速較低而又能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)為佳。
（4）最高工作轉(zhuǎn)速工況：
調(diào)速手柄的限位塊與高速限位螺釘相碰時，調(diào)速彈簧受到最大壓縮而預緊力最大，柴油機處于最高轉(zhuǎn)速工況下工作。如這時外界負荷減小，轉(zhuǎn)速上升，飛球離心力將使供油拉桿向減小供油量方向移動，使柴油機輸出轉(zhuǎn)矩與負荷相平衡。如負荷全部卸去，調(diào)速器將使供油量減至最小，柴油機處于最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下工作。裝有調(diào)速器的柴油機，最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與最高工作轉(zhuǎn)速之間差距較小，一般在100～200r/min左右，因而起到防止柴油機超速運轉(zhuǎn)發(fā)生“飛車”危險的作用。
（5）超負荷工況：
工程機械、發(fā)電機組及拖拉機用的柴油機，在工作時經(jīng)常會遇到短期阻力突然增大的情況。如柴油機已處于滿負荷下工作，供油量已達到最大，這時如出現(xiàn)超負荷情況，柴油機轉(zhuǎn)速會迅速降低而熄火。為了提高柴油機克服短期超負荷的能力，在全程式調(diào)速器中多裝有校正裝置。校正裝置可使柴油機在超負荷時增加供油量15％～20％左右。供油量增加過多會因燃燒不完全而冒黑煙，使性能惡化和積炭增多，因而是不允許的。
I號噴油泵調(diào)速器的校正裝置與工作原理如圖4所示。
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圖4 柴油機校正裝置工作原理 |
圖4（a）為無校正裝置時的情況。當柴油機超負荷時，轉(zhuǎn)速降到小于標定轉(zhuǎn)速，飛球離心力的軸向分力Fa小于調(diào)速彈簧彈力Fe，于是滑套被壓緊在油量限位螺釘凸肩上而不能繼續(xù)左移，供油量不能再增加。
圖4（b）為有校正裝置時，柴油機處于中等負荷時的情況。這時，校正彈簧8處于自由狀態(tài)，且與滑套7間還留有間隙8。
圖4（c）為柴油機在標定工況下工作時的情況。滑套剛開始與校正彈簧相接觸，間隙δ消失，而滑套與油量限位螺釘?shù)耐辜缛杂虚g隙Δ2，此時供油拉桿處于標定油量位置。
圖4（d）為柴油機處于超負荷工作時的情況。由于曲軸轉(zhuǎn)速下降，飛球離心力的軸向分力Fa減小。調(diào)速彈簧的彈力F。大于Fa，迫使滑套左移，開始壓縮校正彈簧。供油拉桿也相應向增加供油量方向移動少許，以克服超負荷。當滑套與油量限位螺釘凸肩相碰，校正油量達到最大。此時，校正彈簧的彈力F；和飛球的軸向分力F。兩者相加與F。相平衡。
從滑套開始壓縮校正彈簧到與凸肩相碰為止，供油拉桿所移動的距離稱為校正行程。I號噴油泵調(diào)速器的最大校正行程為1.2～1.5mm。
（6）停機：由于帶全程式調(diào)速器的噴油泵，操作員只能操縱調(diào)速彈簧的預緊力，而不能直接控制供油拉桿，因此當需要緊急停機時，必須還有專門的機構(gòu)來停止供油。I號噴油泵調(diào)速器上裝有緊急停機手柄［圖2-85（b）］，供緊急停機時使用。扳動緊急停車手柄，可使供油拉桿移至最右端，噴油泵即停止供油而使柴油機熄火。
二、B型噴油泵調(diào)速器
1、調(diào)速器結(jié)構(gòu)
B型強化噴油泵所用調(diào)速器的結(jié)構(gòu)如圖5所示。目前4缸基本型柴油機上所用的調(diào)速器都是這種機械全程式調(diào)速器。
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圖5 柴油機B型噴油泵用全程式調(diào)速器 1-蓋帽；2-呼吸器；3-調(diào)速器前殼；4-搖桿；5-調(diào)速彈簧；6-拉桿彈簧；7-拉桿接頭；8-齒桿連接銷；9-齒桿；10-操縱軸；11-調(diào)速杠桿；12-滾輪；13-飛錘銷；14-飛錘；15-托架；16-止推軸承；17,21-滾動軸承；18-伸縮軸；19-杠桿軸；20-飛錘支架；22-調(diào)速齒輪；23-凸輪軸；24-螺母；25-彈簧；26-彈簧座；27-緩沖彈簧；28-轉(zhuǎn)速計傳動軸；29-調(diào)速器后殼；30-放油螺釘；31-螺塞；32-拉桿支承塊；33-滑輪；34-低速穩(wěn)定器；35-停車手柄；36-扇形齒輪；37-低速限制螺釘；38-微量調(diào)速手輪；39-高速限制螺釘；40-螺套；41-機油 |
調(diào)速器是由裝在噴油泵凸輪軸末端的調(diào)速齒輪部件驅(qū)動。調(diào)速齒輪部件內(nèi)裝有三片彈簧片，對突然改變轉(zhuǎn)速能起緩沖作用。由于提高了調(diào)速飛錘的轉(zhuǎn)速，其外形尺寸可小些。兩個重量相等的飛錘由飛錘銷裝在飛錘支架上。伸縮軸抵住調(diào)速杠桿部件中的滾輪，調(diào)速杠桿與噴油泵齒桿相連，調(diào)速彈簧的一端掛在調(diào)速杠桿上，另一端掛在調(diào)速彈簧搖桿上，擺動搖桿則可調(diào)節(jié)調(diào)速彈簧的拉力。調(diào)速器操縱手柄按柴油機用途不同有三種形式。其中微量調(diào)節(jié)操縱手柄，用于要求轉(zhuǎn)速較準確的直列式柴油機（如發(fā)電機組）。操縱機構(gòu)上有高速限制螺釘，用來限制柴油機的最高轉(zhuǎn)速，即限制調(diào)速彈簧最大拉力時的手柄位置。在柴油機出廠時該螺釘已調(diào)整好，并加鉛封，用戶不得隨意變動。
調(diào)速器后殼端裝有低速穩(wěn)定器，可用以調(diào)節(jié)柴油機在低轉(zhuǎn)速時的不穩(wěn)定性。由于安裝地位的關系，只有在6缸直列型柴油機的調(diào)速器后殼上才設有轉(zhuǎn)速表傳動裝置接頭。調(diào)速器前殼上裝有停車手柄，當柴油機停車或需要緊急停車時，向右扳動停車手柄即可緊急停車。調(diào)速器潤滑油與噴油泵不相通，加油時，由調(diào)速器上蓋板的加油口注入，油加到從機油平面螺釘孔口有油溢出為止。
調(diào)速器工作原理：當柴油機在某一穩(wěn)定工況工作時，飛錘的離心力與調(diào)速彈簧拉力及整套運轉(zhuǎn)機構(gòu)的摩擦力相平衡，于是飛錘、調(diào)速杠桿及各機件間的相互位置保持不變，則噴油泵的供油量不變，柴油機在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；當柴油機負荷減低時，噴油泵供油量大于柴油機的需要量，于是柴油機轉(zhuǎn)速增高，則飛錘的離心力大于調(diào)速彈簧的拉力，兩者的平衡被破壞，飛錘向外張開，使伸縮軸向右移動，從而使調(diào)速杠桿繞杠桿軸向右擺動。此時調(diào)速彈簧即被拉伸，噴油泵的調(diào)節(jié)齒桿向右移動，供油量減少，轉(zhuǎn)速降低，直至飛錘的離心力與調(diào)速彈簧的拉力再次達到平衡，這時柴油機就穩(wěn)定在比負荷減少前略高的某一轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)；當柴油機負荷增加時，噴油泵供油量小于柴油機的需要量而引起轉(zhuǎn)速降低，飛錘的離心力小于調(diào)速彈簧的拉力，調(diào)速彈簧即行收縮，調(diào)速杠桿使調(diào)節(jié)齒桿向左移動，供油量增加，轉(zhuǎn)速回到飛錘的離心力與調(diào)速彈簧的拉力再次達到平衡時為止。此時柴油機穩(wěn)定在比負荷增加前略低的某一轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)（柴油機調(diào)速器操縱手柄位置不變，負荷變化后新的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)點的轉(zhuǎn)速取決于所用調(diào)速器的調(diào)速率，而不同型號柴油機的調(diào)速率是根據(jù)不同的使用要求確定的），若要嚴格回到原來的轉(zhuǎn)速則需調(diào)整調(diào)速器操縱手柄。
發(fā)電用的柴油機的調(diào)速器在其殼體右上方一般還裝有一塊扇形板的微調(diào)機構(gòu)。當多臺柴油發(fā)電機組并聯(lián)工作時，可用此扇形板來調(diào)節(jié)柴油機調(diào)速率。調(diào)節(jié)時可旋松扇形板腰形孔上的螺母，慢慢轉(zhuǎn)動扇形板至所需調(diào)速率的位置并加以固定。
2、全制式調(diào)速器特點
（1）轉(zhuǎn)速感應組件：
感應組件由一對飛錘、飛錘銷、飛錘支架、托架、伸縮軸和止推軸承等組成。柴油機工作時，曲軸通過噴油泵凸輪軸上的齒輪帶動飛錘和飛錘支架旋轉(zhuǎn)。當柴油機轉(zhuǎn)速變化時，飛錘受離心力作用而向外張開或向內(nèi)收縮，飛錘通過支架、止推軸承使伸縮軸右移或左移，并經(jīng)杠桿系統(tǒng)傳給供油拉桿，而改變供油量。
（2）調(diào)速彈簧組件：
由調(diào)速彈簧等組成。改變手柄的位置時，搖桿隨之轉(zhuǎn)動，從而改變調(diào)速彈簧的預緊力。采用拉簧作調(diào)速器彈簧時，可將拉簧布置在飛錘上方，使調(diào)速器長度縮短。操縱手柄的兩個極限位置由高、低速限制螺釘和加以限制。
調(diào)速器后殼上還裝有低速穩(wěn)定器，用以防止低速不穩(wěn)。當柴油機怠速不穩(wěn)時可將低速穩(wěn)定器緩慢旋入，直至轉(zhuǎn)速穩(wěn)定為止。裝有低速穩(wěn)定器后，柴油機空載時，調(diào)速器杠桿已右移到使穩(wěn)定器彈簧參與工作。但是，穩(wěn)定器彈簧不能旋入過多，以免空載轉(zhuǎn)速（突然卸載后的最大轉(zhuǎn)速）過高而引起事故。
（3）杠桿機構(gòu)：
由杠桿、拉桿彈簧、拉桿接頭和齒桿連接銷等組成。杠桿的支點在下端且固定不變，所以滾輪和拉桿支承塊的位移比亦不變。
除上述組件外，B型噴油泵還有轉(zhuǎn)速計傳動軸，它與噴油泵凸輪軸相連，另外，調(diào)速器還設有緊急停車裝置，操縱手柄上裝有微量調(diào)節(jié)手輪，用于轉(zhuǎn)速的微量調(diào)節(jié)。
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