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(yīng),就應(yīng)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(yīng)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。
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(dāng)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。
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(yù)緊力最大,對應(yīng)于柴油機最高轉(zhuǎn)速工況(一般即為標(biāo)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(yù)緊力最小,對應(yīng)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(dāng)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(dāng)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。
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(yù)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(yīng)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(yù)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。
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(dāng)柴油機超負荷時,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(biāo)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(biāo)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(yīng)向增加供油量方向移動少許,以克服超負荷。當(dāng)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(yù)緊力,而不能直接控制供油拉桿,因此當(dāng)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。
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(zhǔn)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(guān)系,只有在6缸直列型柴油機的調(diào)速器后殼上才設(shè)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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
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