2100柴油機機械離心式調速器設計與研究

摘要：2100柴油機為控制轉速，實用中通常裝備轉速調節器即調速器以實現噴油量與機器負荷的平衡。調速器通過連續不斷地調整燃油系統中的油量控制設備來控制每循環的各缸噴油量以維持柴油機轉速。本論文主要根據2100柴油機的具體特點對調速器的各個部件的參數進行改進，從而提高調速器的額定功率與使用壽命。

關鍵詞：調速器;機械式;轉速;離心力

1 ?研究目的與意義

柴油機是動力裝置的核心部分，它的發展已經有一百多年的歷史，給人類的生產、生活帶來了非凡的便利，也給人類社會的發展提供了不同凡響的動力。在一個多世紀的發展過程中，柴油機技術先后出現了三次質的飛躍[1]，現在已經發展到了比較完善的程度，作為柴油機整體一部分的調速器也發展的很快，它是柴油機設計和制造過程中不可或缺的重要環節，它根據負荷變化情況，自動調節噴油泵循環供油量，并協助駕駛員穩定柴油機轉速。為了使柴油機在負荷變化的情況下，在需要的某一轉速下運轉，防止意外熄火和超速運行，柴油機上必須安裝調速裝置，以保證柴油機穩定運行[2]。調速器通過連續不斷地調整燃油系統中的油量控制設備來控制每循環的各缸噴油量以維持柴油機轉速。

2 ?調速器的設計計算

本設計2100柴油機機械離心式調速器的基本參數如下：

穩定調速率：6% ? ? ? ? ? ? ? ? 轉速（標定）：1500rpm

標定工作能力：9kgf·cm ? ? ? ?一組飛球座重：100g·m2

不靈敏度：0.30% ? ? ? ? ? ? ? ?最低空轉轉速：250rpm

2.1 從標定工況到最高空轉時的調速套筒位移

2.2 調速器靜力分析

為了方便起見，將調速器簡化為圖1所示，推力盤在軸向受到兩個方向相反的力，一個力是由于調速器旋轉時飛球產生的離心力Pr對錐形推力盤產生的正壓力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;另一個力是由于調速彈簧預緊力所產生的推力F，力圖使推力盤向左移動，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（稱為恢復力）之間的平衡，試分析如下：

當轉速為零時，飛球處于最低位置，飛球中心到轉軸中心距離為rmin，而推力盤處于最左邊的位置，作為推力盤位移的計算起點，即為Z=0位置。

當柴油機處于某一轉速下穩定運轉時，則調速器也處于相應轉速下工作，飛球由位置1移至位置2下工作，飛球中心旋轉半徑由rmin增至r，其增量為Δr，同時飛球中心沿軸向移動了Δ距離，而推力盤相對于飛球中心旋轉平面又向右移動了一個Δ距離，因此，推力盤相對驅動盤共移動了2倍Δ距離，即Z=2·Δ。

2.2.1 飛球離心力

3 ?結論

經過近幾十年來的發展，現代船用柴油機已經發展到一個較高的技術水平。從世界的發展來看內燃機的發展，內燃機肯定會有一個更廣闊的市場，而且發展前景一片大好。今后隨著生產力的發展，將會對船用柴油機提出更高的要求，船舶柴油機也將繼續發展改進。當前柴油機的發展可以概括為：以節能為中心，充分兼顧到排放與可靠性的要求，全面提高柴油機性能。

目前所有的柴油機上都裝有調速器，這是柴油機工作過程的特點所要求的。本文設計主要根據2100柴油機調速器的各個部件的參數進行改進，從而提高了額定功率與使用壽命，使調速器在空負荷到最大負荷時供油拉桿移動的矩離減短，節省供油量，從而節約能源。隨著技術的不斷進步，會更加優化調速器的設計，從而使內燃機發揮更大的價值。

總之，雖然內燃機已有很長的發展史，但是相信在以后，內燃機的發展將會越來越快，它一定會給人類帶來更多的便利。

參考文獻：

[1]王鈞效，房克信，陸家祥，等.柴油機電控噴油技術的發展動態[J].國外內燃機，2001.

[2]劉杰.現代柴油機使用與檢測[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3]王堅.船舶柴油機監測與故障診斷技術研究[J].內燃機與配件，2018（01）：152-153.

作者簡介：閆佳兵（1985-），男，遼寧葫蘆島人，講師，學士，研究方向為船舶動力工程技術。