单缸柴油机机械调速器的结构分析及故障预防

单缸柴油机机械调速器的结构分析及故障预防 单缸柴油机机械调速器的结构分析及故障 预防 《装备制造技术))2ol1年第7期 单缸柴油机机械调速器的结构分析及故障预防 陈建南 (南宁南机动力有限公司,广西南宁530003) 摘要:从柴油机机械调速器的结构分析,工况作用及故障预防三个方面,阐明了机 械调速器的功能,已演变成为使柴 油机在最佳工况下工作并发挥潜能,还进一步走向了实现对柴油机的全面控制. 关键词:单缸柴油机;机械调速器;结构;作用;故障;预防 中图分类号:TK423文献标识码:B文章编号:1672—545X(2011)07-0123—03 随着柴油机(如图1)用途的不断扩大,人们对其 要求也日益提高,除了不断改进柴油机本身,改善喷 油泵,喷油嘴系统之外,对调速器的要求也越来越复 杂和严格. 目前,调速器的功能用途,早已超出防止"柴油 机飞车",使"柴油机转速稳定"这一基本要求.而逐 步走向全面控制柴油机,使其在最佳工况下工作,发 挥其工作潜能.虽然国外柴油机调速器有机械式,气 动式,液压式和电子式.尽管电子式调速器作为一种 新技术,国外最近几年的研究较多,但在实际应用 中,还是以机械调速器为广泛,尤其是单缸柴油机, 本文侧重对机械调速器进行叙述. 1机械调速器的结构分析 在用的机械调速器结构有多种形式,各有所长, 但无论那种,都必须具备3个条件: (1)转速感应元件机构; (2)可调节的离心力平衡机构; (3)运动的传递机构. 1.1转速感应元件机构 这是为感应柴油机转速所必需的机构.当柴油 机转速提高或减慢,转速感应元件机构的离心力发 生变化,从而作出调节柴油机转速的作用.转速感应 元件机构,目前国内应用较多的形式有:大飞块,带 脚飞锤和飞球共3种.单缸柴油机一般使用后面两 者为多. (1)"大飞块"式.由于体积大,净质量也大,所产 生的调节能力也大.且由于自身体积大,可以把调速 弹簧布置到飞块内部,使飞块感应转速而产生的离 心力,直接与调速弹簧力平衡,不必经过杠杆系统, 因而调速器磨擦阻力小.这种机构,多在大型柴油机 使用. (2)"带脚飞锤"式.可使用净质量较小的飞锤, 利用重心的位置不同分布,产生相对较大的离心力 和轴向分力(如图2). ?一图1"带脚飞锤"式图2"带脚飞锤"式调速器 调速器柴油机 工作原理:柴油机运转,当转速增大时,飞锤由 于运转的离心力作用自动打开,并带动调速轴,调速 轴产生轴向力,向外推移,压迫安装在调速拨叉上的 调节螺钉,调速拨叉转动,调速拨叉头的开口带动喷 油泵减少油量,来控制转速.当转速减慢时,反之,飞 锤由于运转的离心力作用自动关闭,调速轴上的弹 簧还原,按上述程序,增大油量增加转速,达到调速 作用.同时这种飞锤在调速器整体布置上比较方便, 因而应用得十分广泛.国内生产的95mm缸径以下 的单缸柴油机,大多使用这种"带脚飞锤"调速器机 构,如190型,185型,180型,175型,170型,165型, 160型等. (3)"飞球"式.至于飞球作为感应元件,由于结 构简单,制造方便,其做法大多使用若干钢球,钢球 分布呈圆形,而且设计中尽可能减少钢球的滑动,使 收稿日期:2011-04.18 作者简介:陈建南(1964一),男,广西南宁人,工程师,广西南宁南机动力有限公司总 经理(南宁机械厂厂长),主要从事机械制造 工作. 123 EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2011 (2)怠速工况.柴油机起动后,把操纵手俩放首 怠速限位,调速拨叉直接把喷油泵油量启歹f到怠速, 转速过大时,调速器的飞锤打开,越过调速弹簧问隙 拉动凋速轴,并压迫调速拨又(杠杆)减小油量,使柴 油机维持怠速运转. (3)油量校正工况.当把操纵手}丙由怠速:L况位 置向加速方向拉到预定的工作转速工况时,蒯速操 纵机构完成两个动作: 一 是操纵手柄拉动调速拨叉f杠杆)使凋速轴转 动,拨动喷油泵向加油方向推动,使油量增大,转速 升高; 二是外界负荷的变化,使柴油机的转速高于预 定的油量校正转速,转速的升高,离心力的增大.飞 锤打开带动调速轴外移压迫捌速叉(杠杆),调速叉拨 动喷油泵对油量进行涮节,实现对油量的校正作用. (4)调速工况.如果柴油机的转速再度升高,!i!jj 进一步增大飞锤离心力,将超过凋速弹簧预紧力,迫 使调速轴外移压迫调速叉,调速叉(杠杆)拨动喷油泵 减少油量,促使柴油机转速恢复到原来水平,从而实 现对预定的负荷工作转速的调整控制作用. 钢球只滚动,以减少磨擦(如图3). 一一图3"飞球式"调速器结构 工作原理:通常采用"飞球"安装在调速齿轮,并 配有保持架.转速增大时,由于离心力的作用,"飞 球"挤压调速滑盘,凋速滑盘外移压迫凋速轴转动, 调速轴拨叉带动喷油泵减少油量来控制速度;反之, 离心力减少,"飞球"不挤压调速滑盘,受凋速弹簧拉 力,按以上程序增大油量增加转速,达到调速作用. 国内生产的95iTlm缸径以t的单缸柴油机,大多数 使用这种"飞球"式调速机构,如195型,1100型, 1110型,1115型等. 1.2可调节的离心力平衡机构 可调节的离心力平衡机构,即涮速弹簧.目前有 压簧,拉簧,扭簧和板簧这4种,板簧使用较少.采用 扭簧,可使调速器结构紧凑,但制造时的刚性不易控 制,检验也不方便,单缸柴油机一般不采用.拉簧和 压簧是国内单缸柴油机调速弹簧使用较多的两种. 通常缸径95mm以上采用拉簧;缸径95mm以下采 用压簧和拉簧. 1.3运动的传递机构 运动的传递机构,即杠杆系统,主要作用是将感 应转速变化而产生的飞快运动传递到喷油泵油量调 节齿杆(齿条)上根据调速器的功能的配置程度,杠 杆系统也有简单的,如缸径95mill以上的单缸柴油 机调速器,使用滑盘直接带动拉杆(杠杆).有许多谰 速器,其转速感应元件和调速弹簧结构基本相似,只 是杠杆系统的设计和布置不同,从而产生了多种不 同性能. 2机械调速器的工况作用 机械调速器的工作性能,除使柴油机转速稳定, 防止飞车外,还应对柴油机起动工况,怠速工况,油 量校正工况,调速工况进行控制. 现以"带脚飞锤式"机械调速器为例,将单缸柴 油机机械调速器的各工况,进行分析介绍. (1)起动工况.柴油机停车后,15'锤完全收拢,调 速轴受怠速弹簧作用处于静态;调速拨又(杠杆)不 受调速轴压迫,因而具有起动加浓的作用. 124 3机械调速器的故障预防 一 般情况下,单缸柴油机机械调速器使用过程 中,因磨损产生的问题不是很多,问题的产夸夫多是 调速器在安装,加工遗留的问题较为常见.相比之 下,"带脚飞锤"式,由于结构原因,出现问题较多. (1)飞车.柴油机飞车,是指转速突然增大,大夫 超过标定转速,且有失控趋势.出现这种故障,是"转 速感应元件机构"失效: 一 是飞锤不能打开; 二是飞锤打开后脱出凋速轴,失去控制; 三是调速器的调速轴不对正拨叉的调整螺钉, 并卡住. 造成这些原因,大多是加工,装配的不过细而 遗留. (2)游车(调速不定).转速忽高忽低,不稳定,义 分空载游车和负荷游车两种.锤式空车游车,一般 是调速轴与弹簧间隙小,喷油泵渊整的油量过大;负 荷游车则相反,是调速轴与弹簧间隙大,而喷油泵 整的油量过小. (3)怠速转速高.就飞锤式调速器来说,通常用 在缸径95.111111以下的单缸柴油机上,这些柴油机的 怠速大多要求在1000r/rain以下,如果调速轴与弹 簧间隙不合,飞锤拉动与调速轴弹簧问隙不合拍,电 《装备制造技术)2011年第7期 是使怠速转速难以控制在1000r/min以下的原因 之一. (4)调速率.飞锤式调速器,调速轴与弹簧的间 隙调整,如间隙过小或过大,使柴油机以高转速换取 负荷能力的实现,也是造成调速率高的原因. 4结束语 机械调速器以其实用性广泛,结构较简单的特 点,为单缸柴油机所普遍使用.掌握了机械调速器的 结构,工况作用及其相关因素,合理地采用有利条件 加以运用,就o-IV2使其在最佳工况下工作,发挥其工 作潜能. 参考文献: [1】宓浩祥,蔡根炎,等.国外柴油机喷油泵用机械调速器的发 展[J】.国外油泵油嘴,1982,(1):5—6. StructureAnalysisofSingleCylinderDieselEngine MechanicalGovernorandFailurePrevention CHENJian—-nail (GuangxiNanningNanjiPowerCo.,Ltd.,Nanning530003,China) Abstract:Thistextwithmachineryklystronstructureanalysis,workconditiontheactionandf aultpreventfroes3and explainsthatthemachineryklystronhasalreadyturnedintotobecomefurther,itmakesthedieselengineisunderthe bestworkconditionoperate,developittoworklatentenergy,headforthefunctionactionofoverallcontroldieselengine furn1er. Keywords:singlec~inderdieselengine;mechanicalgovernor;structure;affect;hitch;prevent (上接第103页) 参考文献: 【1】GB/19001-2008.质量管理体系要求[s】. 【2]Iso/rc176/SC2/N630R3.外包过程指南[S]. [3]车文毅.2008版质量管理体系国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 理解与实施[I田.北 京:中国标准出版社,2009. DiscussionoftheOutsourcedProcessControI YANGSheng-sen (HunanHuafengXinyuElectronicsCo.,Ltd.,HuaihuaHunan418000,Choina) Abstract:Qualitymanagementsystemoutsoureingprocessispartoftheprocess.Theorganizationshallidentifyand ensuretheprocessiseffectivecontroloveritsimplementation'.Inthisartic1e,theautllorbasedonGB/T19001—2008 "quMitymanagementsystemrequirements,"thestudyandunderstandingoftheoutsourcingprocessandthedifferences andrelationsbetweentheproeurementprocess,theoutsoureedprocesscontrolmethodsarlediscussed. Keywords:outsoureingprocess;control;discussion 125