2100柴油機(jī)機(jī)械離心式調(diào)速器設(shè)計(jì)與研究

摘要：2100柴油機(jī)為控制轉(zhuǎn)速，實(shí)用中通常裝備轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器即調(diào)速器以實(shí)現(xiàn)噴油量與機(jī)器負(fù)荷的平衡。調(diào)速器通過連續(xù)不斷地調(diào)整燃油系統(tǒng)中的油量控制設(shè)備來控制每循環(huán)的各缸噴油量以維持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。本論文主要根據(jù)2100柴油機(jī)的具體特點(diǎn)對(duì)調(diào)速器的各個(gè)部件的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，從而提高調(diào)速器的額定功率與使用壽命。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器;機(jī)械式;轉(zhuǎn)速;離心力

1 ?研究目的與意義

柴油機(jī)是動(dòng)力裝置的核心部分，它的發(fā)展已經(jīng)有一百多年的歷史，給人類的生產(chǎn)、生活帶來了非凡的便利，也給人類社會(huì)的發(fā)展提供了不同凡響的動(dòng)力。在一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展過程中，柴油機(jī)技術(shù)先后出現(xiàn)了三次質(zhì)的飛躍[1]，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了比較完善的程度，作為柴油機(jī)整體一部分的調(diào)速器也發(fā)展的很快，它是柴油機(jī)設(shè)計(jì)和制造過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，它根據(jù)負(fù)荷變化情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)噴油泵循環(huán)供油量，并協(xié)助駕駛員穩(wěn)定柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。為了使柴油機(jī)在負(fù)荷變化的情況下，在需要的某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，防止意外熄火和超速運(yùn)行，柴油機(jī)上必須安裝調(diào)速裝置，以保證柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行[2]。調(diào)速器通過連續(xù)不斷地調(diào)整燃油系統(tǒng)中的油量控制設(shè)備來控制每循環(huán)的各缸噴油量以維持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。

2 ?調(diào)速器的設(shè)計(jì)計(jì)算

本設(shè)計(jì)2100柴油機(jī)機(jī)械離心式調(diào)速器的基本參數(shù)如下：

穩(wěn)定調(diào)速率：6% ? ? ? ? ? ? ? ? 轉(zhuǎn)速（標(biāo)定）：1500rpm

標(biāo)定工作能力：9kgf·cm ? ? ? ?一組飛球座重：100g·m2

不靈敏度：0.30% ? ? ? ? ? ? ? ?最低空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：250rpm

2.1 從標(biāo)定工況到最高空轉(zhuǎn)時(shí)的調(diào)速套筒位移

2.2 調(diào)速器靜力分析

為了方便起見，將調(diào)速器簡化為圖1所示，推力盤在軸向受到兩個(gè)方向相反的力，一個(gè)力是由于調(diào)速器旋轉(zhuǎn)時(shí)飛球產(chǎn)生的離心力Pr對(duì)錐形推力盤產(chǎn)生的正壓力Pn在軸向的分力Px，力圖使推力盤向右推開，使附在推力盤上的油門拉桿向減油方向移動(dòng);另一個(gè)力是由于調(diào)速彈簧預(yù)緊力所產(chǎn)生的推力F，力圖使推力盤向左移動(dòng)，使噴油泵增加油量。

推力盤的位置決定于離心力（稱為支持力）和彈簧的推力（稱為恢復(fù)力）之間的平衡，試分析如下：

當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，飛球處于最低位置，飛球中心到轉(zhuǎn)軸中心距離為rmin，而推力盤處于最左邊的位置，作為推力盤位移的計(jì)算起點(diǎn)，即為Z=0位置。

當(dāng)柴油機(jī)處于某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則調(diào)速器也處于相應(yīng)轉(zhuǎn)速下工作，飛球由位置1移至位置2下工作，飛球中心旋轉(zhuǎn)半徑由rmin增至r，其增量為Δr，同時(shí)飛球中心沿軸向移動(dòng)了Δ距離，而推力盤相對(duì)于飛球中心旋轉(zhuǎn)平面又向右移動(dòng)了一個(gè)Δ距離，因此，推力盤相對(duì)驅(qū)動(dòng)盤共移動(dòng)了2倍Δ距離，即Z=2·Δ。

2.2.1 飛球離心力

3 ?結(jié)論

經(jīng)過近幾十年來的發(fā)展，現(xiàn)代船用柴油機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)較高的技術(shù)水平。從世界的發(fā)展來看內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)肯定會(huì)有一個(gè)更廣闊的市場，而且發(fā)展前景一片大好。今后隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，將會(huì)對(duì)船用柴油機(jī)提出更高的要求，船舶柴油機(jī)也將繼續(xù)發(fā)展改進(jìn)。當(dāng)前柴油機(jī)的發(fā)展可以概括為：以節(jié)能為中心，充分兼顧到排放與可靠性的要求，全面提高柴油機(jī)性能。

目前所有的柴油機(jī)上都裝有調(diào)速器，這是柴油機(jī)工作過程的特點(diǎn)所要求的。本文設(shè)計(jì)主要根據(jù)2100柴油機(jī)調(diào)速器的各個(gè)部件的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，從而提高了額定功率與使用壽命，使調(diào)速器在空負(fù)荷到最大負(fù)荷時(shí)供油拉桿移動(dòng)的矩離減短，節(jié)省供油量，從而節(jié)約能源。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，會(huì)更加優(yōu)化調(diào)速器的設(shè)計(jì)，從而使內(nèi)燃機(jī)發(fā)揮更大的價(jià)值。

總之，雖然內(nèi)燃機(jī)已有很長的發(fā)展史，但是相信在以后，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展將會(huì)越來越快，它一定會(huì)給人類帶來更多的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鈞效，房克信，陸家祥，等.柴油機(jī)電控噴油技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].國外內(nèi)燃機(jī)，2001.

[2]劉杰.現(xiàn)代柴油機(jī)使用與檢測[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3]王堅(jiān).船舶柴油機(jī)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（01）：152-153.

作者簡介：閆佳兵（1985-），男，遼寧葫蘆島人，講師，學(xué)士，研究方向?yàn)榇皠?dòng)力工程技術(shù)。