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典型機(jī)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(jī)得油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),使其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到規(guī)定得轉(zhuǎn)速范圍。柴油機(jī)不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷就是通過(guò)改變循環(huán)噴油量來(lái)獲得,欲使柴油機(jī)得功率與新得外界負(fù)荷相適應(yīng),就應(yīng)該及時(shí)改變噴油量。為了使柴油機(jī)在選定得轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行,必裝有調(diào)速裝置,通過(guò)她自動(dòng)地改變柴油機(jī)噴油泵得噴油量,以適應(yīng)外界負(fù)荷得變化。
一、I號(hào)噴油泵調(diào)速器
① I號(hào)噴油泵調(diào)速器的構(gòu)造
I號(hào)噴油泵調(diào)速器為機(jī)械全程式調(diào)速器,其構(gòu)造如圖1所示。I號(hào)噴油泵調(diào)速器主要由驅(qū)動(dòng)件、飛球、調(diào)速?gòu)椈?、傳?dòng)部分和操縱部分等組成。
I號(hào)噴油泵調(diào)速器的驅(qū)動(dòng)件為具有60°錐面的驅(qū)動(dòng)盤(pán)。在驅(qū)動(dòng)盤(pán)的內(nèi)側(cè)有六個(gè)沿徑向的半圓形凹槽。驅(qū)動(dòng)盤(pán)壓緊在驅(qū)動(dòng)軸套上而與其連成一體,然后通過(guò)半圓鍵和鎖緊螺母使其和噴油泵的凸輪軸相連。
圖1 柴油機(jī)I號(hào)噴油泵調(diào)速器的構(gòu)造 1-調(diào)速手柄;2-調(diào)速?gòu)椈桑?-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(pán);10-飛球;11-驅(qū)動(dòng)盤(pán);12-凸輪軸;13-啟動(dòng)彈簧; 14-供油拉桿;15-停車(chē)手柄;16-停車(chē)彈簧;17-傳動(dòng)板 |
六個(gè)直徑為25.4mm的飛球置于驅(qū)動(dòng)盤(pán)的凹槽內(nèi),隨驅(qū)動(dòng)盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)。飛球另一側(cè)為與軸線成45°錐面的推力盤(pán),推力盤(pán)滑套在驅(qū)動(dòng)軸套上。工作時(shí)飛球的離心力作用在推力盤(pán)上,其軸向分力F。將使推力盤(pán)沿軸向滑動(dòng)。套裝在推力盤(pán)上的滑動(dòng)軸承和傳動(dòng)板也隨之移動(dòng)。傳動(dòng)板上端套在供油拉桿上,因此供油拉桿也隨之移動(dòng),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?gòu)椈桑ㄒ?jiàn)圖2)。扭簧兩端壓在滑套上,滑套端面則緊靠傳動(dòng)板,當(dāng)傳動(dòng)板向左移動(dòng)時(shí),需要克服彈簧的壓力。轉(zhuǎn)動(dòng)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。
圖2 柴油機(jī)操縱軸與調(diào)速?gòu)椈?/p> |
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(dòng)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速手柄,使調(diào)速限位塊上端與高速限位螺釘相碰時(shí),調(diào)速?gòu)椈傻念A(yù)緊力最大,對(duì)應(yīng)于柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速工況(一般即為標(biāo)定轉(zhuǎn)速)。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速手柄,使限位塊下端與怠速限位螺釘相碰,調(diào)速?gòu)椈傻念A(yù)緊力最小,對(duì)應(yīng)于柴油機(jī)的最低轉(zhuǎn)速工況。
② I號(hào)噴油泵調(diào)速器的工作原理
(1)一般工況:
當(dāng)調(diào)速手柄處于兩個(gè)限位螺釘之間的任一位置時(shí),柴油機(jī)將穩(wěn)定到某一轉(zhuǎn)速下工作,飛球的離心力與調(diào)速?gòu)椈蓮椓μ幱谄胶鉅顟B(tài)。如這時(shí)外界負(fù)荷發(fā)生變化而引起轉(zhuǎn)速變化,飛球離心力與調(diào)速?gòu)椈蓮椓κテ胶?,調(diào)速器將自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量,使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速維持在原來(lái)轉(zhuǎn)速附近變化較小的范圍內(nèi)。
(2)冷啟動(dòng)工況:
柴油機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)時(shí),由于壓縮終了時(shí)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(dòng)加濃),才能保證一定的混合氣成分。
I號(hào)噴油泵調(diào)速器的啟動(dòng)加濃作用是由啟動(dòng)彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)的,如圖3所示。當(dāng)柴油機(jī)停車(chē)時(shí),啟動(dòng)彈簧將供油拉桿拉到最左端,供油量達(dá)到較大的數(shù)值。柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí),由于轉(zhuǎn)速較低,飛球離心力很小,不足以克服啟動(dòng)彈簧的拉力,因此使啟動(dòng)油量較大。柴油機(jī)啟動(dòng)后,轉(zhuǎn)速迅速上升,飛球離心力即大于啟動(dòng)彈簧拉力,使供油拉桿右移而減小供油量,啟動(dòng)加濃則停止作用。
圖3 柴油機(jī)啟動(dòng)工況與停車(chē)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(shí),則調(diào)速?gòu)椈煞潘?,預(yù)緊力最小,柴油機(jī)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(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)速提高,反之降低。調(diào)整時(shí)應(yīng)達(dá)到能使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較低而又能穩(wěn)定運(yùn)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(shí),調(diào)速?gòu)椈墒艿阶畲髩嚎s而預(yù)緊力最大,柴油機(jī)處于最高轉(zhuǎn)速工況下工作。如這時(shí)外界負(fù)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(dòng),使柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)荷相平衡。如負(fù)荷全部卸去,調(diào)速器將使供油量減至最小,柴油機(jī)處于最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下工作。裝有調(diào)速器的柴油機(jī),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(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生“飛車(chē)”危險(xiǎn)的作用。
(5)超負(fù)荷工況:
工程機(jī)械、發(fā)電機(jī)組及拖拉機(jī)用的柴油機(jī),在工作時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到短期阻力突然增大的情況。如柴油機(jī)已處于滿負(fù)荷下工作,供油量已達(dá)到最大,這時(shí)如出現(xiàn)超負(fù)荷情況,柴油機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)迅速降低而熄火。為了提高柴油機(jī)克服短期超負(fù)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(jī)在超負(fù)荷時(shí)增加供油量15%~20%左右。供油量增加過(guò)多會(huì)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(hào)噴油泵調(diào)速器的校正裝置與工作原理如圖4所示。
圖4 柴油機(jī)校正裝置工作原理 |
圖4(a)為無(wú)校正裝置時(shí)的情況。當(dāng)柴油機(jī)超負(fù)荷時(shí),轉(zhuǎn)速降到小于標(biāo)定轉(zhuǎn)速,飛球離心力的軸向分力Fa小于調(diào)速?gòu)椈蓮椓e,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(shí),柴油機(jī)處于中等負(fù)荷時(shí)的情況。這時(shí),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(jī)在標(biāo)定工況下工作時(shí)的情況?;讋傞_(kāi)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(shí)供油拉桿處于標(biāo)定油量位置。
圖4(d)為柴油機(jī)處于超負(fù)荷工作時(shí)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?gòu)椈傻膹椓。大于Fa,迫使滑套左移,開(kāi)始?jí)嚎s校正彈簧。供油拉桿也相應(yīng)向增加供油量方向移動(dòng)少許,以克服超負(fù)荷。當(dāng)滑套與油量限位螺釘凸肩相碰,校正油量達(dá)到最大。此時(shí),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(kāi)始?jí)嚎s校正彈簧到與凸肩相碰為止,供油拉桿所移動(dòng)的距離稱為校正行程。I號(hào)噴油泵調(diào)速器的最大校正行程為1.2~1.5mm。
(6)停機(jī):由于帶全程式調(diào)速器的噴油泵,操作員只能操縱調(diào)速?gòu)椈傻念A(yù)緊力,而不能直接控制供油拉桿,因此當(dāng)需要緊急停機(jī)時(shí),必須還有專門(mén)的機(jī)構(gòu)來(lái)停止供油。I號(hào)噴油泵調(diào)速器上裝有緊急停機(jī)手柄[圖2-85(b)],供緊急停機(jī)時(shí)使用。扳動(dòng)緊急停車(chē)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(jī)熄火。
二、B型噴油泵調(diào)速器
1、調(diào)速器結(jié)構(gòu)
B型強(qiáng)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(jī)上所用的調(diào)速器都是這種機(jī)械全程式調(diào)速器。
圖5 柴油機(jī)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?gòu)椈桑?-拉桿彈簧;7-拉桿接頭;8-齒桿連接銷(xiāo);9-齒桿;10-操縱軸;11-調(diào)速杠桿;12-滾輪;13-飛錘銷(xiāo);14-飛錘;15-托架;16-止推軸承;17,21-滾動(dòng)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(jì)傳動(dòng)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(chē)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(jī)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(dòng)。調(diào)速齒輪部件內(nèi)裝有三片彈簧片,對(duì)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(gè)重量相等的飛錘由飛錘銷(xiāo)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?gòu)椈傻囊欢藪煸谡{(diào)速杠桿上,另一端掛在調(diào)速?gòu)椈蓳u桿上,擺動(dòng)搖桿則可調(diào)節(jié)調(diào)速?gòu)椈傻睦?。調(diào)速器操縱手柄按柴油機(jī)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(zhǔn)確的直列式柴油機(jī)(如發(fā)電機(jī)組)。操縱機(jī)構(gòu)上有高速限制螺釘,用來(lái)限制柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速,即限制調(diào)速?gòu)椈勺畲罄r(shí)的手柄位置。在柴油機(jī)出廠時(shí)該螺釘已調(diào)整好,并加鉛封,用戶不得隨意變動(dòng)。
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(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)的不穩(wěn)定性。由于安裝地位的關(guān)系,只有在6缸直列型柴油機(jī)的調(diào)速器后殼上才設(shè)有轉(zhuǎn)速表傳動(dòng)裝置接頭。調(diào)速器前殼上裝有停車(chē)手柄,當(dāng)柴油機(jī)停車(chē)或需要緊急停車(chē)時(shí),向右扳動(dòng)停車(chē)手柄即可緊急停車(chē)。調(diào)速器潤(rùn)滑油與噴油泵不相通,加油時(shí),由調(diào)速器上蓋板的加油口注入,油加到從機(jī)油平面螺釘孔口有油溢出為止。
調(diào)速器工作原理:當(dāng)柴油機(jī)在某一穩(wěn)定工況工作時(shí),飛錘的離心力與調(diào)速?gòu)椈衫罢走\(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的摩擦力相平衡,于是飛錘、調(diào)速杠桿及各機(jī)件間的相互位置保持不變,則噴油泵的供油量不變,柴油機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷減低時(shí),噴油泵供油量大于柴油機(jī)的需要量,于是柴油機(jī)轉(zhuǎn)速增高,則飛錘的離心力大于調(diào)速?gòu)椈傻睦?,兩者的平衡被破壞,飛錘向外張開(kāi),使伸縮軸向右移動(dòng),從而使調(diào)速杠桿繞杠桿軸向右擺動(dòng)。此時(shí)調(diào)速?gòu)椈杉幢焕欤瑖娪捅玫恼{(diào)節(jié)齒桿向右移動(dòng),供油量減少,轉(zhuǎn)速降低,直至飛錘的離心力與調(diào)速?gòu)椈傻睦υ俅芜_(dá)到平衡,這時(shí)柴油機(jī)就穩(wěn)定在比負(fù)荷減少前略高的某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷增加時(shí),噴油泵供油量小于柴油機(jī)的需要量而引起轉(zhuǎn)速降低,飛錘的離心力小于調(diào)速?gòu)椈傻睦?,調(diào)速?gòu)椈杉葱惺湛s,調(diào)速杠桿使調(diào)節(jié)齒桿向左移動(dòng),供油量增加,轉(zhuǎn)速回到飛錘的離心力與調(diào)速?gòu)椈傻睦υ俅芜_(dá)到平衡時(shí)為止。此時(shí)柴油機(jī)穩(wěn)定在比負(fù)荷增加前略低的某一轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)(柴油機(jī)調(diào)速器操縱手柄位置不變,負(fù)荷變化后新的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速取決于所用調(diào)速器的調(diào)速率,而不同型號(hào)柴油機(jī)的調(diào)速率是根據(jù)不同的使用要求確定的),若要嚴(yán)格回到原來(lái)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(jī)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(jī)構(gòu)。當(dāng)多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)工作時(shí),可用此扇形板來(lái)調(diào)節(jié)柴油機(jī)調(diào)速率。調(diào)節(jié)時(shí)可旋松扇形板腰形孔上的螺母,慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)
(1)轉(zhuǎn)速感應(yīng)組件:
感應(yīng)組件由一對(duì)飛錘、飛錘銷(xiāo)、飛錘支架、托架、伸縮軸和止推軸承等組成。柴油機(jī)工作時(shí),曲軸通過(guò)噴油泵凸輪軸上的齒輪帶動(dòng)飛錘和飛錘支架旋轉(zhuǎn)。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí),飛錘受離心力作用而向外張開(kāi)或向內(nèi)收縮,飛錘通過(guò)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?gòu)椈山M件:
由調(diào)速?gòu)椈傻冉M成。改變手柄的位置時(shí),搖桿隨之轉(zhuǎn)動(dòng),從而改變調(diào)速?gòu)椈傻念A(yù)緊力。采用拉簧作調(diào)速器彈簧時(shí),可將拉簧布置在飛錘上方,使調(diào)速器長(zhǎng)度縮短。操縱手柄的兩個(gè)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(dāng)柴油機(jī)怠速不穩(wěn)時(shí)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(jī)空載時(shí),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(guò)多,以免空載轉(zhuǎn)速(突然卸載后的最大轉(zhuǎn)速)過(guò)高而引起事故。
(3)杠桿機(jī)構(gòu):
由杠桿、拉桿彈簧、拉桿接頭和齒桿連接銷(xiāo)等組成。杠桿的支點(diǎn)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(jì)傳動(dòng)軸,它與噴油泵凸輪軸相連,另外,調(diào)速器還設(shè)有緊急停車(chē)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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