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 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—...

  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)用途的逐步扩大,人们对其 要求也日益提高,除了一直在改进柴油机本身,改善喷 油泵,喷油嘴系统之外,对调速器的要求也慢慢变得复 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础要求.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,都一定要具有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.单缸柴油机通常用后面两 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较为方便, 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),主要是做机械制造 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:一般会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 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,可使调速器结构紧密相连,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,最大的作用是将感 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,由此产生了多种不 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,调速工况来控制. 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,做多元化的分析介绍. (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的过程 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,出现一些明显的异常问题较多. (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,为单缸柴油机所广泛使用.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

  理解与实施[I田.北 京:中国标准出版社hisartic1e,theautllorbasedonGB/T19001—2008 quMitymanagementsystemrequirements,thestudyandunderstandingoftheoutsourcingprocessandthedifferences andrelationsbetweentheproeurementprocess,theoutsoureedprocesscontrolmethodsarlediscussed. Keywords:outsoureingprocess;control;discussion 125

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