
【化】 spring regulator
彈簧調速器(Spring Governor)是一種機械式轉速調節裝置,通過彈簧預緊力與旋轉離心力的動态平衡來控制原動機(如發動機、蒸汽機)的轉速。其核心原理是:當轉速超過設定值時,離心力驅動飛錘向外擴張,壓縮或拉伸彈簧,進而聯動閥門或油門機構減少動力輸入,實現自動調速。該裝置在工業革命時期廣泛應用于蒸汽動力系統,具有結構簡單、響應迅速的特點。
漢英對照
工作原理
旋轉軸帶動飛錘轉動,離心力 ( F_c = m omega r )(( m )為飛錘質量,( omega )為角速度,( r )為旋轉半徑)與彈簧回複力 ( F_s = kx )(( k )為彈性系數,( x )為形變量)動态平衡。轉速升高時,( F_c > F_s ) 驅動飛錘外移,通過連杆機構關小油門,反之則開大油門。
部件名稱 | 功能描述 | 工程意義 |
---|---|---|
調速彈簧 | 提供與離心力對抗的回複力 | 剛度系數決定調速靈敏度 |
離心飛錘 | 轉速感應單元,将角速度轉化為機械位移 | 質量分布影響系統響應速度 |
聯動杠杆 | 放大飛錘位移并傳遞至執行機構 | 杠杆比決定控制精度 |
節流閥 | 調節燃料/蒸汽流量的終端執行器 | 閥口形狀影響流量特性曲線 |
19世紀瓦特蒸汽機采用彈簧調速器防止“飛車”,例如科尼什鍋爐的過壓保護系統(來源:劍橋大學工程史檔案。
早期柴油發電機組通過預緊彈簧設定最低空轉轉速,避免熄火(來源:ASME機械控制論文集。
紡織機械中保持紗錠轉速恒定,減少斷紗率(案例:曼徹斯特工業博物館展品說明。
彈簧調速器詞條(需訪問學會官網檢索)
注:現代調速器已逐步被電子控制系統取代,但彈簧調速器在工程教育中仍是理解閉環控制的經典案例。其設計思想衍生出比例控制(P控制)算法,在自動控制理論中具有奠基意義。
彈簧調速器(Spring Governor)是一種通過彈簧力與離心力相互作用來調節設備轉速的機械裝置,主要用于柴油機等内燃機中,以維持轉速穩定。以下是其核心要點:
彈簧調速器屬于機械調速器的一種,通過内部彈簧與旋轉部件(如飛錘)産生的離心力動态平衡,自動調節燃油供給量。其核心作用是:
離心力與彈簧力的平衡:
工作階段示例(以RSUV型調速器為例):
主要用于柴油機燃油噴射系統,例如:
如需進一步了解具體調速器型號(如液壓調速器與機械調速器的差異),可參考、4、5的詳細結構分析。
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