McCauley 调速器测试方法研究

吴璇

（中国民用航空飞行学院飞机修理厂，四川 广汉618307）

飞机调速器作为发动机和螺旋桨的一个极其重要的控制部件，它能根据飞行条件和发动机负载的变化来自动调节对螺旋桨的供油量，保持发动机的转速稳定，从而保证发动机具有较好的工作性能。本文研究的McCauley 调速器型号为C290D3-R/T23（件号为D-20309-X），由美国McCauley 公司生产，主要安装在SR20 飞机上。

1 McCauley 调速器的基本构造及工作特点

1.1 基本组成

McCauley 调速器是离心飞重型调速器，用在恒速、非配重、压力变大距、非顺桨的螺旋桨，主要由基座组件、壳体组件和头部组件三大部分组成。

基座组件包括基座、定位销钉等。

壳体组件包括释压活门组件、飞重组件、滑油泵组件和壳体等。其中，释压活门组件用来调节滑油泵出口的滑油压力。释压活门的两端分别与滑油泵的进口和出口相连，当滑油泵出口的滑油压力大于释压活门内调定的弹簧压力时，释压活门打开，一部分滑油经释压活门流回滑油泵的进口，以确保滑油泵出口滑油压力不致过高。滑油泵组件由驱动齿轮和从动齿轮组成，属于齿轮泵，用于向螺旋桨提供变距油压。

头部组件包括头部盖子、限动螺钉、控制臂组件、调速弹簧和柱塞组件等。其中，调速弹簧用于通过感受螺旋桨的转速或变距需求，来改变作用于柱塞的压力大小，从而实现对内部油路的控制。柱塞组件用于控制变距油路，它在飞重组件和调速弹簧的相互作用下，可以上下移动。当调速弹簧向下压柱塞的力小于飞重向上抬起柱塞的力时，柱塞向上移动，变小距油路与机匣相通；当调速弹簧向下压柱塞的力大于飞重向上抬起柱塞的力时，柱塞向下移动，滑油泵提供的变距压力油进入小距油路；当飞重和调速弹簧作用于柱塞的力大小相等时，柱塞处于中立位置，正好堵住小距油路，滑油泵供给的滑油不能进入小距油路。

1.2 工作特点

调速器安装在飞机发动机上，发动机工作时的高强度震动会传递给调速器，同时发动机曲轴的高速旋转会带动调速器转轴旋转，调速器驱动轴带动离心飞重高速旋转，因此调速器处在高震动和高转速的工作状态下。

调速器的工作介质是滑油，滑油经过发动机内部后输送至调速器，滑油的温度较高。发动机工作时燃气燃烧产生的杂物等会进入滑油，因此使用过的滑油会变得浑浊，滑油会带着这些杂质进入调速器，对调速器内部产生污染，滑油内的杂物还会加剧调速器部件的磨损和腐蚀。总体来说，调速器工作在高震动、高转速、高温度的状态下，长期使用后，调速器可能会产生腐蚀、磨损和污染等故障。

2 调速器测试

2.1 测试前的准备工作

目视检查调速器外观和零件有无未对准、翘起或不均匀的磨损，并确认调速器底部齿轮转动是否灵活，以上检查无问题后，才能将调速器安装到合适的测试台上。由于不同等级滑油的粘度不相同，其滑油粘度受测试温度的影响非常大。如果温度过高，会使得滑油粘度降低，从而导致压力下降，造成测试结果误差较大，反之亦然。经过对不同等级的滑油进行试验，得出了以下较为合适的测试温度, 滑油等级与测试运转温度范围对应如表1 所示。测试时，需根据所用滑油的等级将测试台运转到合适的温度值。运转时，如果听到不正常的噪音，可能是调速器安装过紧、零件安装力矩值过大、或调速器温度升高过快导致，需要立即停止运转，分解调速器查找并纠正问题，再继续运转。

表1 调速器测试的滑油等级

2.2 测试步骤

2.2.1 流量和渗漏测试

将调速器头部组件的控制摇臂抵在低速限动位置，测试台转速设定为1750RPM，供油压力为50PSI，运转调速器直至达到合适的温度。根据测试经验总结，在测试前，不要将释压活门堵塞的压紧螺帽拧的过紧，如果过紧的话可能会导致调速器出现渗漏，密封螺帽就要更换，给测试过程带来不必要的麻烦。当达到合适的运转温度时，关闭供向螺旋桨的油路（出油压力），检查并顺时针旋转调速器释压活门堵塞，通过调整释压活门堵塞的位置，使测试台显示的释放压力值保持在270-310PSI 之间，调整完成之后再按规定力矩值拧紧释压活门压紧螺帽。打开供向螺旋桨的油路（出油压力），将调速器压力释放到150PSI，记录此时的流量（即泵输出量）。

图1 控制臂行程位置

调整测试台转速到2400RPM，供油压力为50PSI，关闭供向螺旋桨的油路（出油压力），在这种情况下，飞重会抬起柱塞至最高位置，所有内漏会从驱动齿轮泄油孔（至发动机收油池）和飞重室泄油孔流出，记录此时渗漏量，此时内漏应不超过50 夸脱/小时（788.3 毫升/分钟）。

2.2.2 转速设定

用扭力回复弹簧使调速器头部组件的控制臂抵在高速限动位置，调整测试台供油压力为50PSI，运转调速器，关闭供向螺旋桨的油路（出油压力），缓慢增大测试台转速直至压力达到125-150PSI，查看此时转速值是否为2700±10RPM，若不在此范围内，则需调整限动螺钉。根据测试记录表明，调整一圈限动螺钉螺纹，速度变化约为25RPM。为了能够给调速器后期安装到发动机上留有余量，便于外场维护人员工作，限动钉位置不要超过限动桩10 圈螺纹。

图2 调速器分解前做标记位置

当以上高转速设定正确后，检查控制臂位置是否位于138°±7°范围内（即图1 中B 角度），行程是否在90°±5°范围内（即图1中A 角度），然后根据检查控制臂行程来设定低转速限动位置，如图1。降低测试台转速为1400RPM，将控制臂抵在低转速限动位置，检查输出压力至少为150PSI（或者更高）。如果低于150PSI 则调整限动钉，但是限动钉的调整不要超过控制臂行程最大角度范围。

通过近年对调速器的修理经验总结，可在调速器分解之前，将其安装在测试台上来确定高转速设定，并记录该调速器限动钉漏出限动桩的螺纹数量，以及在壳体上标记控制臂的0 度位置，如图2，这样有助于在测试时获得合适的速度设定值。当调速器安装到飞机上时，同样可以省略掉其它的重复设置。

2.3 测试常见故障及排故方法

对国内通航某飞机修理厂调速器测试进行了常见故障情况统计，如表2，数据表明测试过程中常见故障为转速不稳和油液外漏情况，现针对这两种情况进行简单原因分析和排故。

若调速器出现油液外漏，需检查对应位置的橡胶密封圈是否损伤，若出现损伤需立即更换；检查互相配合的零件之间的间隙距离是否在可接受范围内、接触面是否光滑无磨损；检查各螺钉、螺帽是否按照规定力矩值拧紧；检查调速器基座是否按照平稳，安装面是否损伤，滤网垫片是否损伤。需要注意的是，整个测试过程若出现任一位置的外漏，则必须根据外漏位置判断故障原因并进行纠正，再重新测试。

若调速器出现转速不稳，需分解调速器判断是否出现以下问题，解决后再重新进行测试。柱塞可能出现弯曲，会影响小距油路的畅通，排故方法是更换新的柱塞；飞重可能出现磨损或零件不匹配的情况，无法正常高速旋转，导致柱塞无法按要求上下移动，此时需更换飞重组件；若释压活门损伤，可能会造成滑油泵出口压力不稳，无法正常工作，需要检查并更换损伤零件；若盖子与控制轴之间的间隙过大，密封不严，控制轴和操纵臂不能正常旋转，则需更换磨损零件；若柱塞和驱动齿轮轴之间的间隙不正确，必须分解调速器并按照要求重新安装新的零件；若调速器内部有淤泥，会影响内部油压和油路畅通，需要分解并彻底清洗调速器。

表2

3 结论

通过对调速器的结构组成和工作特点分析，参照实际工作经验，详细介绍McCauley 调速器各关键部位的测试方法及可能会遇到的故障和排故方法，为机务维护人员提供了帮助。活塞发动机调速器的构造有很多相似之处，本文也可为维护其它系列的飞机调速器提供新的思路。