CN105697154B - 一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器，主要包括飞锥动力转换装置、缓冲装置和变全速装置。其特点是调速器为变全速的。本发明通过扇形截面且弦长与侧边呈45°夹角的飞锥，实现飞锥径向进给量与轴向输出量相同，保证推力斜盘平稳移动；通过推力斜盘后的缓冲装置，消除振动对柱塞的不良影响；通过低速限制板，控制低速启动并保证柱塞准确回到初始状态；通过可移动的高速限制板，实现调速器的变高速调节功能。

Description

一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器

技术领域

本发明涉及一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器，尤其涉及一种通过扇形截面且弦长与侧边呈45°夹角的飞锥，实现飞锥径向进给量与轴向输出量相同，保证推力斜盘平稳移动；通过推力斜盘后的缓冲装置，消除振动对柱塞的不良影响；通过低速限制板，控制低速启动并保证柱塞准确回到初始状态；通过可移动的高速限制板，实现调速器的变高速调节功能，属于机械离心式调速器的技术研发领域。

背景技术

调速器的作用是根据柴油机负荷的变化，自动调节喷油泵的供油量，以保证柴油机在各种工况下稳定运转。但是由于目前机械离心式调速器结构的单一性，造成以下问题：一是目前两速调速器和全速调速器的最低、最高速都为定值，给不同工况下的使用带来不便；二是部分离心圆球易使推力斜盘运动不平稳，影响柱塞的旋转及喷油泵的供油；三是未设计供油避振装置，无法消除剧烈振动对柱塞的不良影响。

因此，针对现有机械离心式调速器在使用中普遍存在的最低、最高速都为定值，给不同工况下的使用带来不便，以及个别不良因素影响柱塞供油等问题，应从机械离心式调速器的整体结构上进行综合考虑，设计极限速度可调且可消除不良因素的一种调速器。

发明内容

本发明针对现有机械离心式调速器在使用中普遍存在的最低、最高速都为定值，给不同工况下的使用带来不便，以及个别不良因素影响柱塞供油等问题，提供了一种可有效解决上述问题的一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器。

本发明的一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器采用以下技术方案：

一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器，主要包括飞锥动力转换装置、缓冲装置和变全速装置，飞锥动力转换装置的输入端连接喷油泵凸轮轴，其输出端经油量调节拉杆连接滑槽块、调节臂和柱塞，飞锥动力转换装置通过缓冲装置与变全速装置连接；所述飞锥动力转换装置主要由驱动斜盘、弹片、飞锥和推力斜盘组成，驱动斜盘通过锁紧螺母B安装在喷油泵凸轮轴上，驱动斜盘为圆盘形结构，其底面与侧面呈角度a，a值为135°，弹片安装在驱动斜盘上，弹片为板状弧形结构，弹片上安装有飞锥，飞锥为底面呈弧形的圆锥体结构，其弧面与弹片弧面相吻合，推力斜盘与驱动斜盘不接触，推力斜盘上安装有拉板；所述缓冲装置主要由缓冲弹簧和缓冲弹簧座组成，缓冲弹簧两端分别连接推力斜盘和缓冲弹簧座，缓冲弹簧为2根且周向均布，缓冲弹簧座通过锁紧螺母A安装在直杆上；所述变全速装置主要由调速座、调速弹簧、调速弹簧座、低速限制板、高速限制板和高速调节螺杆组成，调速座为圆桶形结构，调速座内侧开有凹槽、底面开有2个螺纹通孔，调速弹簧座与直杆为一体结构且其通过调速弹簧与调速座连接，低速限制板固定在调速座上，高速限制板为“T”形结构且中部开有螺纹盲孔，高速限制板安装在调速座凹槽内，高速调节螺杆上设有外螺纹且经过调速座底面螺纹通孔安装在高速限制板上。

所述飞锥的截面为扇形，扇形的弦长与侧边的夹角为b，b值为45°。

所述缓冲弹簧座、调速弹簧座和低速限制板为长方形板状结构。

所述缓冲弹簧的弹性系数小，调速弹簧的弹性系数大，且调速弹簧弹性系数是缓冲弹簧弹性系数的10倍。

本发明将驱动斜盘设计为底面与侧面呈135°夹角的圆盘形结构，通过这种设计实现输出等值的轴向和径向分力，即当驱动斜盘旋转时，会对弹片和飞锥产生离心力，使弹片和飞锥向驱动斜盘外侧运动，而底面与侧面呈135°夹角的设计，会强制弹片和飞锥在径向运动的同时还产生轴向运动，并且两运动分力值相同，在两方向产生等值位移量。

本发明将飞锥设计为扇形截面且其弦长与侧边呈45°夹角的结构，通过这种设计实现飞锥径向进给量与轴向输出量相同，保证推力斜盘平稳移动，即当飞锥在离心力作用下向径向运动时，会挤压推力斜盘使其轴向运动，因飞锥截面的弦长与侧边呈45°，使飞锥径向进给量与轴向输出量相同，从而使得推力斜盘随着喷油泵凸轮轴转速增加的同时，能平稳的在轴向移动，并带动柱塞平稳旋转。

本发明在推力斜盘后设有缓冲装置，通过这种设计消除振动对柱塞的不良影响，即当飞锥或推力斜盘工作时，如遇外部振动将会引起其振动并产生移动，进而带动柱塞旋转，这是我们不希望其发生的，因此，在推力斜盘后设有缓冲装置，可通过缓冲弹簧将振动能量吸收、消耗，消除振动对柱塞的影响。

本发明在变全速装置中设有低速限制板，实现控制低速启动，以及保证柱塞准确回到初始状态并防止柱塞产生过量反转，即变全速装置未启动时，调速弹簧座在调速弹簧预紧力的作用下抵在低速限制板上，只有当喷油泵凸轮轴达到一定转速，其通过驱动斜盘带动飞锥产生较大的离心力时，即推力斜盘的推力大于调速弹簧的弹力时，调速弹簧座才与低速限制板分离，此时推力斜盘带动柱塞旋转，因此，通过低速限制板可控制启动柱塞旋转的转速；而当喷油泵凸轮轴转速下降时，其带动飞锥产生的离心力减小，推力斜盘的推力小于调速弹簧的弹力，在调速弹簧的弹力作用下，推力斜盘带动柱塞反向旋转并预使其回到初始位置，而此时低速限制板的存在，将阻挡推力斜盘过量反向移动，使柱塞反向旋转到初始位置即刻停止，从而防止推力斜盘带动柱塞产生过量反转，破坏柴油机的燃料供给系统。

本发明将高速限制板设计为可移动结构，即通过调速座内侧的凹槽、高速调节螺杆使高速限制板在调速座凹槽内轴向移动，从而实现调速器的变高速调节功能，具体为，当喷油泵凸轮轴达到设定的最高转速时，将使调速弹簧座抵在高速限制板上，而根据不同的工况下，有时初始设计的最高转速并不是理想值，因此需要将最高转速限定值提高或降低，而本发明正好解决了此问题，当需要提高或降低最高转速限定值时，只需要调节高速调节螺杆，则其带动高速限制板在调速座凹槽内左、右移动，从而改变调速弹簧座的最大行程，即改变推力斜盘的移动量，进而改变柱塞的旋转量，实现调速器的变高速调节功能。

本发明的有益效果是：通过扇形截面且弦长与侧边呈45°夹角的飞锥，实现飞锥径向进给量与轴向输出量相同，保证推力斜盘平稳移动；通过推力斜盘后的缓冲装置，消除振动对柱塞的不良影响；通过低速限制板，控制低速启动并保证柱塞准确回到初始状态；通过可移动的高速限制板，实现调速器的变高速调节功能。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中飞锥动力转换装置及缓冲装置的结构示意图。

图3是本发明中变全速装置的结构示意图。

图4是本发明中高速调节螺杆连接处的局部放大示意图。

图5是本发明中高速限制板连接处的局部放大示意图。

其中：1、调速弹簧座，2、低速限制板，3、直杆，4、缓冲弹簧座，5、锁紧螺母A，6、缓冲弹簧，7、推力斜盘，8、飞锥，9、弹片，10、驱动斜盘，11、锁紧螺母B，12、喷油泵凸轮轴，13、油量调节拉杆，14、滑槽块，15、柱塞，16、调节臂，17、拉板，18、调速座，19、高速限制板，20、高速调节螺杆，21、调速弹簧。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，本发明的一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器，主要包括飞锥动力转换装置、缓冲装置和变全速装置，飞锥动力转换装置的输入端连接喷油泵凸轮轴12，其输出端经油量调节拉杆13连接滑槽块14、调节臂16和柱塞15，飞锥动力转换装置通过缓冲装置与变全速装置连接。缓冲弹簧座4、调速弹簧座1和低速限制板2为长方形板状结构。

结合图2所示，本发明的飞锥动力转换装置主要由驱动斜盘10、弹片9、飞锥8和推力斜盘7组成，驱动斜盘10通过锁紧螺母B 11安装在喷油泵凸轮轴12上，驱动斜盘10为圆盘形结构，其底面与侧面呈角度a，a值为135°，弹片9安装在驱动斜盘10上，弹片9为板状弧形结构，弹片9上安装有飞锥8，飞锥8为底面呈弧形的圆锥体结构，其弧面与弹片9弧面相吻合，推力斜盘7与驱动斜盘10不接触，推力斜盘7上安装有拉板17。

本发明将驱动斜盘10设计为底面与侧面呈135°夹角的圆盘形结构，工作时，这种设计实现输出等值的轴向和径向分力，即当驱动斜盘10旋转时，会对弹片9和飞锥8产生离心力，使弹片9和飞锥8向驱动斜盘10外侧运动，而底面与侧面呈135°夹角的设计，会强制弹片9和飞锥8在径向运动的同时还产生轴向运动，并且两运动分力值相同，在两方向产生等值位移量。

本发明将飞锥8的设计为截面为扇形，扇形的弦长与侧边的夹角为b，b值为45°，工作时，这种设计实现飞锥8径向进给量与轴向输出量相同，保证推力斜盘7平稳移动，即当飞锥8在离心力作用下向径向运动时，会挤压推力斜盘7使其轴向运动，因飞锥8截面的弦长与侧边呈45°，使飞锥8径向进给量与轴向输出量相同，从而使得推力斜盘7随着喷油泵凸轮轴12转速增加的同时，能平稳的在轴向移动，并带动柱塞15平稳旋转。

本发明的缓冲装置主要由缓冲弹簧6和缓冲弹簧座4组成，缓冲弹簧6两端分别连接推力斜盘7和缓冲弹簧座4，缓冲弹簧6为2根且周向均布，缓冲弹簧座4通过锁紧螺母A 5安装在直杆3上。

本发明在推力斜盘7后设有缓冲装置，工作时，这种设计消除振动对柱塞15的不良影响，即当飞锥8或推力斜盘7工作时，如遇外部振动将会引起其振动并产生移动，进而带动柱塞15旋转，这是我们不希望其发生的，因此，在推力斜盘7后设有缓冲装置，可通过缓冲弹簧6将振动能量吸收、消耗，消除振动对柱塞15的影响。

结合图3、图4和图5所示，本发明的变全速装置主要由调速座18、调速弹簧21、调速弹簧座1、低速限制板2、高速限制板19和高速调节螺杆20组成，调速座18为圆桶形结构，调速座18内侧开有凹槽、底面开有2个螺纹通孔，调速弹簧座1与直杆3为一体结构且其通过调速弹簧21与调速座18连接，低速限制板2固定在调速座18上，高速限制板19为“T”形结构且中部开有螺纹盲孔，高速限制板19安装在调速座18凹槽内，高速调节螺杆20上设有外螺纹且经过调速座18底面螺纹通孔安装在高速限制板19上。缓冲弹簧6的弹性系数小，调速弹簧21的弹性系数大，且调速弹簧21弹性系数是缓冲弹簧6弹性系数的10倍。

本发明在变全速装置中设有低速限制板2，工作时，实现控制低速启动，以及保证柱塞15准确回到初始状态并防止柱塞15产生过量反转，即变全速装置未启动时，调速弹簧座1在调速弹簧21预紧力的作用下抵在低速限制板2上，只有当喷油泵凸轮轴12达到一定转速，其通过驱动斜盘10带动飞锥8产生较大的离心力时，即推力斜盘7的推力大于调速弹簧21的弹力时，调速弹簧座1才与低速限制板2分离，此时推力斜盘7带动柱塞15旋转，因此，通过低速限制板2可控制启动柱塞15旋转的转速；而当喷油泵凸轮轴12转速下降时，其带动飞锥8产生的离心力减小，推力斜盘7的推力小于调速弹簧21的弹力，在调速弹簧21的弹力作用下，推力斜盘7带动柱塞15反向旋转并预使其回到初始位置，而此时低速限制板2的存在，将阻挡推力斜盘7过量反向移动，使柱塞15反向旋转到初始位置即刻停止，从而防止推力斜盘7带动柱塞15产生过量反转，破坏柴油机的燃料供给系统。

本发明将高速限制板19设计为可移动结构，即通过调速座18内侧的凹槽、高速调节螺杆20使高速限制板19在调速座18凹槽内轴向移动，从而实现调速器的变高速调节功能，具体为工作时，当喷油泵凸轮轴12达到设定的最高转速时，将使调速弹簧座1抵在高速限制板19上，而根据不同的工况下，有时初始设计的最高转速并不是理想值，因此需要将最高转速限定值提高或降低，而本发明正好解决了此问题，当需要提高或降低最高转速限定值时，只需要调节高速调节螺杆20，则其带动高速限制板19在调速座18凹槽内左、右移动，从而改变调速弹簧座1的最大行程，即改变推力斜盘7的移动量，进而改变柱塞15的旋转量，实现调速器的变高速调节功能。

Claims (4)

1.一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器，主要包括飞锥动力转换装置、缓冲装置和变全速装置，飞锥动力转换装置的输入端连接喷油泵凸轮轴，其输出端经油量调节拉杆连接滑槽块、调节臂和柱塞，飞锥动力转换装置通过缓冲装置与变全速装置连接；其特征在于：所述飞锥动力转换装置主要由驱动斜盘、弹片、飞锥和推力斜盘组成，驱动斜盘通过锁紧螺母B安装在喷油泵凸轮轴上，驱动斜盘为圆盘形结构，其底面与侧面呈角度a，a值为135°，弹片安装在驱动斜盘上，弹片为板状弧形结构，弹片上安装有飞锥，飞锥为底面呈弧形的圆锥体结构，其弧面与弹片弧面相吻合，推力斜盘与驱动斜盘不接触，推力斜盘上安装有拉板；所述缓冲装置主要由缓冲弹簧和缓冲弹簧座组成，缓冲弹簧两端分别连接推力斜盘和缓冲弹簧座，缓冲弹簧为2根且周向均布，缓冲弹簧座通过锁紧螺母A安装在直杆上；所述变全速装置主要由调速座、调速弹簧、调速弹簧座、低速限制板、高速限制板和高速调节螺杆组成，调速座为圆桶形结构，调速座内侧开有凹槽、底面开有2个螺纹通孔，调速弹簧座与直杆为一体结构且其通过调速弹簧与调速座连接，低速限制板固定在调速座上，高速限制板为“T”形结构且中部开有螺纹盲孔，高速限制板安装在调速座凹槽内，高速调节螺杆上设有外螺纹且经过调速座底面螺纹通孔安装在高速限制板上。

2.如权利要求1所述的一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器，其特征在于：所述飞锥的截面为扇形，扇形的弦长与侧边的夹角为b，b值为45°。

3.如权利要求1所述的一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器，其特征在于：所述缓冲弹簧座、调速弹簧座和低速限制板为长方形板状结构。

4.如权利要求1所述的一种用于柴油机的飞锥式机械变全速调速器，其特征在于：所述缓冲弹簧的弹性系数小，调速弹簧的弹性系数大，且调速弹簧弹性系数是缓冲弹簧弹性系数的10倍。