2100柴油机机械离心式调速器设计与研究

摘要：2100柴油机为控制转速，实用中通常装备转速调节器即调速器以实现喷油量与机器负荷的平衡。调速器通过连续不断地调整燃油系统中的油量控制设备来控制每循环的各缸喷油量以维持柴油机转速。本论文主要根据2100柴油机的具体特点对调速器的各个部件的参数进行改进，从而提高调速器的额定功率与使用寿命。

关键词：调速器;机械式;转速;离心力

1  研究目的与意义

柴油机是动力装置的核心部分，它的发展已经有一百多年的历史，给人类的生产、生活带来了非凡的便利，也给人类社会的发展提供了不同凡响的动力。在一个多世纪的发展过程中，柴油机技术先后出现了三次质的飞跃[1]，现在已经发展到了比较完善的程度，作为柴油机整体一部分的调速器也发展的很快，它是柴油机设计和制造过程中不可或缺的重要环节，它根据负荷变化情况，自动调节喷油泵循环供油量，并协助驾驶员稳定柴油机转速。为了使柴油机在负荷变化的情况下，在需要的某一转速下运转，防止意外熄火和超速运行，柴油机上必须安装调速装置，以保证柴油机稳定运行[2]。调速器通过连续不断地调整燃油系统中的油量控制设备来控制每循环的各缸喷油量以维持柴油机转速。

2  调速器的设计计算

本设计2100柴油机机械离心式调速器的基本参数如下：

稳定调速率：6%                 转速（标定）：1500rpm

标定工作能力：9kgf·cm        一组飞球座重：100g·m2

不灵敏度：0.30%                最低空转转速：250rpm

2.1 从标定工况到最高空转时的调速套筒位移

2.2 调速器静力分析

为了方便起见，将调速器简化为图1所示，推力盘在轴向受到两个方向相反的力，一个力是由于调速器旋转时飞球产生的离心力Pr对锥形推力盘产生的正压力Pn在轴向的分力Px，力图使推力盘向右推开，使附在推力盘上的油门拉杆向减油方向移动;另一个力是由于调速弹簧预紧力所产生的推力F，力图使推力盘向左移动，使喷油泵增加油量。

推力盘的位置决定于离心力（称为支持力）和弹簧的推力（称为恢复力）之间的平衡，试分析如下：

当转速为零时，飞球处于最低位置，飞球中心到转轴中心距离为rmin，而推力盘处于最左边的位置，作为推力盘位移的计算起点，即为Z=0位置。

当柴油机处于某一转速下稳定运转时，则调速器也处于相应转速下工作，飞球由位置1移至位置2下工作，飞球中心旋转半径由rmin增至r，其增量为Δr，同时飞球中心沿轴向移动了Δ距离，而推力盘相对于飞球中心旋转平面又向右移动了一个Δ距离，因此，推力盘相对驱动盘共移动了2倍Δ距离，即Z=2·Δ。

2.2.1 飞球离心力

3  结论

经过近几十年来的发展，现代船用柴油机已经发展到一个较高的技术水平。从世界的发展来看内燃机的发展，内燃机肯定会有一个更广阔的市场，而且发展前景一片大好。今后随着生产力的发展，将会对船用柴油机提出更高的要求，船舶柴油机也将继续发展改进。当前柴油机的发展可以概括为：以节能为中心，充分兼顾到排放与可靠性的要求，全面提高柴油機性能。

目前所有的柴油机上都装有调速器，这是柴油机工作过程的特点所要求的。本文设计主要根据2100柴油机调速器的各个部件的参数进行改进，从而提高了额定功率与使用寿命，使调速器在空负荷到最大负荷时供油拉杆移动的矩离减短，节省供油量，从而节约能源。随着技术的不断进步，会更加优化调速器的设计，从而使内燃机发挥更大的价值。

总之，虽然内燃机已有很长的发展史，但是相信在以后，内燃机的发展将会越来越快，它一定会给人类带来更多的便利。

参考文献：

[1]王钧效，房克信，陆家祥，等.柴油机电控喷油技术的发展动态[J].国外内燃机，2001.

[2]刘杰.现代柴油机使用与检测[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3]王坚.船舶柴油机监测与故障诊断技术研究[J].内燃机与配件，2018（01）：152-153.

作者简介：闫佳兵（1985-），男，辽宁葫芦岛人，讲师，学士，研究方向为船舶动力工程技术。