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柴油机调速器的基本工作原理

文章出处:柴油发电机组使用技术技能  责任编辑:  发表时间:2019-08-16 23:02:25
【摘要】柴油机调速器的工作原理,调速器要能根据外界负荷的变化,灵敏地调节供油量,以保持转速的稳定,它必须具备两个基本部分,感应元件与执行机构,感应元件用于感应外界负荷的变化。当柴

柴油机调速器的工作原理,调速器要能根据外界负荷的变化,灵敏地调节供油量,以保持转速的稳定,它必须具备两个基本部分感应元件与执行机构,感应元件用于感应外界负荷的变化。当柴油机的外界负荷变化时,由于供油量与负荷不相适应,首先引起转速的变化。负荷增加时会使转速下降,负荷减小则转速上升。因此感应元件必须能灵敏地感受到转速的波动,并及时将感受到的信号传递给执行机构。


 调速器工作原理图


执行机构用于根据感应元件传递的信号相应地调节供油量。当柴油机负荷增大而转速降低时,执行机构应使供油量增加,以使转速回升到初始转速。当负荷减小而转速升高时,则执行机构应减小供油量,以使转速下降到初始转速,这也是柴油机燃油供给与调速系统的关系与作用

 

一、单程式调速器如图所示为一种单程式调速器的工作原理图。

 

传动盘由柴油机曲轴带动旋转。在传动盘与推力盘之间布置了一排飞球。飞球在传动盘的带动下随着一起旋转。飞球由于受到离心力的作用而向外飞开。传动盘的轴向位置是一定的,而推力盘则滑套在支承轴上,可以沿轴向滑动。调速弹簧以一定的预紧力压在推力盘上。推力盘上固定有传动板,传动板则和供油拉杆相连。当推力盘移动时,即通过传动板和供油拉杆使柱塞转动,以改变供油量。传动板向右移时,供油量减少。

上述调速器的感应元件为飞球,执行机构为推力盘及传动板等。当外界负荷变化引起转速变化时,飞球的离心力随即改变。因离心力与转速的平方成正比,故飞球能较灵敏地感应转速的变化。飞球的离心力作用到推力盘上,并产生轴向分力Fa,迫使推力盘向右移动。由于推力盘右侧作用有调速弹簧的弹力Fp,因此推力盘的位置取决于两力是否平衡。调速器的工作原理过程如下。

当柴油机工作时,传动盘和飞球即被曲轴驱动旋转。如飞球所产生的轴向力F小于调速弹簧力Fp时,推力盘仍处于最左端的位置。这时调速器尚未起调节作用。当曲轴转速升高到使力F.与Fp相等时,此时曲轴转速为调速器开始起作用的转速。显然,调速弹簧的预紧力Fp越大,起作用的转速越高,反之则低。

若柴油机在调速器起作用转速(F.=Fp)下工作时,外界负荷减小,曲轴转速将上升,飞球作用到推力盘上的轴向分力将增大(F.> Fp),推动推力盘右移并压缩调速弹簧。而传动板则使供油拉杆向供油量减小的方向移动,使转速降低,F.减小,以适应外界负荷的变化。调速弹簧在被压缩的同时弹力Fp也不断增加,因此推力盘将在F'=F'时达到新的稳定,而供油量也与减小的负荷相对应。如外界负荷继续减小,转速则不断上升,飞球将使推力盘和传动板将供油拉杆再向右移,当外界负荷为零时,调速器将供油拉杆移至最小供油量位置,柴油机处于最高空转转速下工作。

综上所述,机械单程式调速器的工作原理可归纳为以下三点。


1、感应元件通过离心力来感应柴油机转速的变化。当负荷减小、转速增高时,其离心力增大,借助离心力的轴向分力推动供油拉杆减小供油量。当负荷增大、转速降低时,其离心力减小,调速弹簧将推动供油拉杆增加供油量。

2、调速器起作用的转速由调速弹簧的弹力所决定。

3、调速器并非使发动机的转速始终保持不变,而是使发动机的转速随负荷变化的波动被控制在允许的范围内。

二、两极式调速器如图所示为一种两极式调速器的工作原理图。

这种调速器可在两种转速(低速和标定转速)下起作用。 其主要特点是调速弹簧由两根组成,外调速弹簧较长,但其刚性较弱;内调速弹簧较短,但刚性强。外弹簧的预紧力小而内弹簧的预紧力大。在未工作时两弹簧之间保持一定距离。此外,供油拉杆既可由调速器操纵,又可由,操作者直接控制。

两极式调速器的工作情况如下。

当柴油机未工作时,外调速弹簧将供油拉杆推向供油量最大的位置。当柴油机启动后,转速上升,因外弹簧预紧力小且刚性弱,飞球即可推动供油拉杆向减小供油量的方向移动。当转速升至某一定转速时,推力盘与内弹簧座相接触。这时,由于内弹簧预紧力大而刚性强,因此即使转速继续升高,飞球的离心力仍不足以推动内弹簧座移动。但此时如由于外界负荷变化使转速低于时,外调速弹簧即可推动供油拉杆左移增加供油量,以保持柴油机可在nd转速下稳定工作。即为最低空转转速。当柴油机转速升至标定转速时,飞球离心力显著升高,其轴向分力与内、外弹簧弹力相平衡。如果这时转速稍许上升,推力盘即推压内、外弹簧,使供油量减少,其工作情况与前述单程式调速器相同。

 

在转速与标定转速之间,调速器不起作用,由操作者根据需要调节供油量以实现柴油机转速的基本稳定。


两级式与全程式调速器工作原理图

 

三、全程式调速器  

 

5所示为一种全程式调速器的工作原理图,其特点是调速弹簧的弹力可以由操作者在一定范围内加以调节。因此,调速器起作用的转速也相应地在一定范围内变化。

 

由操作者操纵的操纵臂的下端与调速弹簧滑座相接触。当操纵臂顺时针摆动时,调速弹簧被压紧,弹力增大,使调速器起作用的转速增高。当操纵臂与最高转速限位螺钉相碰时,起作用的转速达到最大,通常该转速为标定转速。如将螺钉向外退出,则起作用的转速升高,拧人则降低。

 

如将操纵臂反时针摆动,则调速弹簧放松,起作用转速降低。当操纵臂下端与怠速限位螺钉相碰时,调速器则在最低空转转速下起作用,以保持怠速工作稳定。

 

由以上分析可见,装有全程式调速器的柴油发动机,操作者通过扳动操纵臂,改变调速弹簧的弹力,来达到改变柴油发动机工作转速的目的,而柴油机的供油量则由调速器根据外界负荷的变化自动地进行调节。这就大大减轻了操作者在负荷变化频繁时的紧张劳动,同时也提高了工作效率。

 

全程式调速器也可采用两根或多根调速弹簧。通常外弹簧较弱,且有预紧力;内弹簧则较强,呈自由状态(这是与两极式调速器的不同之处)。柴油发动机在低转速工作时,外弹簧起作用。随着转速的升高,内弹簧也开始工作,以适应不同转速范围内调速器性能对弹簧刚性的不同要求。工作良好的调速器,才能够保障柴油发电机组的正常工作,康明斯发电机组在调速器上以及其它品牌做的都是不错的。


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