
【化】 spring regulator
弹簧调速器(Spring Governor)是一种机械式转速调节装置,通过弹簧预紧力与旋转离心力的动态平衡来控制原动机(如发动机、蒸汽机)的转速。其核心原理是:当转速超过设定值时,离心力驱动飞锤向外扩张,压缩或拉伸弹簧,进而联动阀门或油门机构减少动力输入,实现自动调速。该装置在工业革命时期广泛应用于蒸汽动力系统,具有结构简单、响应迅速的特点。
汉英对照
工作原理
旋转轴带动飞锤转动,离心力 ( F_c = m omega r )(( m )为飞锤质量,( omega )为角速度,( r )为旋转半径)与弹簧回复力 ( F_s = kx )(( k )为弹性系数,( x )为形变量)动态平衡。转速升高时,( F_c > F_s ) 驱动飞锤外移,通过连杆机构关小油门,反之则开大油门。
部件名称 | 功能描述 | 工程意义 |
---|---|---|
调速弹簧 | 提供与离心力对抗的回复力 | 刚度系数决定调速灵敏度 |
离心飞锤 | 转速感应单元,将角速度转化为机械位移 | 质量分布影响系统响应速度 |
联动杠杆 | 放大飞锤位移并传递至执行机构 | 杠杆比决定控制精度 |
节流阀 | 调节燃料/蒸汽流量的终端执行器 | 阀口形状影响流量特性曲线 |
19世纪瓦特蒸汽机采用弹簧调速器防止“飞车”,例如科尼什锅炉的过压保护系统(来源:剑桥大学工程史档案。
早期柴油发电机组通过预紧弹簧设定最低空转转速,避免熄火(来源:ASME机械控制论文集。
纺织机械中保持纱锭转速恒定,减少断纱率(案例:曼彻斯特工业博物馆展品说明。
弹簧调速器词条(需访问学会官网检索)
注:现代调速器已逐步被电子控制系统取代,但弹簧调速器在工程教育中仍是理解闭环控制的经典案例。其设计思想衍生出比例控制(P控制)算法,在自动控制理论中具有奠基意义。
弹簧调速器(Spring Governor)是一种通过弹簧力与离心力相互作用来调节设备转速的机械装置,主要用于柴油机等内燃机中,以维持转速稳定。以下是其核心要点:
弹簧调速器属于机械调速器的一种,通过内部弹簧与旋转部件(如飞锤)产生的离心力动态平衡,自动调节燃油供给量。其核心作用是:
离心力与弹簧力的平衡:
工作阶段示例(以RSUV型调速器为例):
主要用于柴油机燃油喷射系统,例如:
如需进一步了解具体调速器型号(如液压调速器与机械调速器的差异),可参考、4、5的详细结构分析。
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