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烟雨庐山:  第1 [07-6-7 8:50:17]
话题:将《曲线校泵》进行到底!(A/RFD-第3章1/2)

  以下资料仅限校泵师傅技术交流,未经作者本人同意不得转载,翻印以及用于任何商业目的的行为!

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第三章 调速器结构原理(第一部分)

本章通过一种等效的方法,来理解RFD调速器的结构及其工作原理,学过之后我们会感到它象Ⅰ、Ⅱ号泵一样的简单、容易理解。

[关键词]:
转子部件 离心部件 平衡部件 杠杆部件
丁字块行程 离心力与弹力平衡
杠杆 力矩 力臂 杠杆原理 行程传导 弹力传导 等效浮动杆 浮动杠杆比
等效 简化


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烟雨庐山:  第2 [07-6-7 8:50:50]
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烟雨庐山:  第4 [07-6-7 8:53:46]
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烟雨庐山:  第24 [07-6-7 21:32:12]
上图中兰色字的"高速挡钉"与"低速挡钉"标记位置颠倒了,更正一下.
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烟雨庐山:  第3 [07-6-7 8:52:01]


调速器主要工作部件如何分类?
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RFD调速器部件较多,将主要部件分类为转子部件、弹簧部件、平衡部件、杠杆组件四类,有利于我们对调速器工作原理的掌握。

因为所有机械调速器都不外乎这样一个原理:转子部件的离心力与弹簧的弹力相平衡,生成平衡部件的行程曲线,如丁字块行程曲线,然后再经杠杆组件的传导,生成齿程曲线。
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烟雨庐山:  第5 [07-6-7 8:55:15]


转子部件
========

RFD调速器的转子部件是飞锤,由一对飞块、一对滚轮(或滑块)以及一个飞锤支架组成,它是将转速变换为力的传感部件。

飞锤旋转时,飞块产生向外张开的离心力,与转速的平方成正比,经过旋转该力通过滚轮作用于调速滑套。这个作用于滑套上的力称作有效离心力,本书后面的章节中如不作特别说明,离心力均指有效离心力。

飞锤从完全闭合到完全张开的滚轮行程称作飞锤总行程。

为便于说明,将飞块简化为一个质量集中的圆球,如图。
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烟雨庐山:  第6 [07-6-7 8:56:46]


弹簧部件
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弹簧部件将力变换为行程,是与调速器参数设计、调整关系最密切的部件,也是变化因素最多的部件。

柴油机每一个调速工况都有相应的弹簧在起作用,弹簧的刚度、位置、预紧力决定着齿程曲线的形状和调速器的性能。

可以说调速器的调整就是弹簧的调整。


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烟雨庐山:  第7 [07-6-7 8:57:25]


弹簧有什么样的性质?
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弹簧受到压力或拉力时,长度将缩短或伸长产生形变,形变与外力大小成正比,形变对于柱状弹簧来说是指长度发生改变。

无外力作用时弹簧的长度称为自由长度。

同一根弹簧不论压缩还是拉伸,只要力的大小相同,所产生的形变就相同,只不过一个是缩短一个是伸长。


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烟雨庐山:  第8 [07-6-7 8:57:59]


什么是形变位移曲线?
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弹簧受外力作用产生形变时,通常只有受力一端发生移动。

为了方便理解,本书将受力端的位置变化称作形变位移,将弹性曲线表示为形变位移随外力变化的关系曲线,横轴表示外力如离心力,纵轴表示形变位移。


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烟雨庐山:  第9 [07-6-7 8:58:36]


什么是弹簧刚度?
================

刚度表示弹簧产生单位长度形变所需施加外力的大小。

图中给出长度相等、刚度不同的两根弹簧形变位移曲线,外力是主动量用横轴表示,弹簧长度是被动量用纵轴表示。

同样产生1厘米的形变,软弹簧需要1公斤外力,而硬弹簧则需要2公斤外力,它们的刚度分别为1公斤/厘米和2公斤/厘米。

刚度越大说明弹簧越硬,对应曲线越平坦,斜度越小。


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烟雨庐山:  第10 [07-6-7 8:59:20]


什么是弹簧预紧力?
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为产生所需要的齿程曲线,调速器中的某些弹簧在受外力作用之前,预先施加一定大小的力,使弹簧在初始状态就具有一定的形变,这个预先施加的力称为预紧力。

图中折线的拐点对应外力等于预紧力的状态,该点左侧外力小于预紧力,不足以克服初始弹力,弹簧保持初始长度;

拐点右侧外力大于预紧力,弹簧发生形变,形变位移曲线与没有预紧力的情况重合。


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烟雨庐山:  第11 [07-6-7 8:59:53]


平衡部件
========

RFD调速器中的平衡部件是丁字块,在调速器中由调速支架悬吊,因为形状象“丁”字而得名,它是将弹力与离心力相互作用的结果转变为行程变化的关键部件。

丁字块同时受飞锤离心力和各弹簧弹力的作用。


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烟雨庐山:  第12 [07-6-7 9:00:43]


丁字块行程如何定义?
====================

调速器中的丁字块通过滑套时刻与飞锤滚轮接触,因而丁字块的总活动范围就是飞锤的总行程。

定义飞锤完全飞开状态丁字块位置为最小零位,行程为零;飞锤完全闭合状态的丁字块位置为最大行程。

任意状态下的丁字块行程定义为,该状态丁字块的位置相对于丁字块最小零位的距离,单位为毫米。


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烟雨庐山:  第13 [07-6-7 9:01:30]


离心力与弹力平衡是怎么一回事?
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离心力与弹力同时作用于丁字块,离心力使丁字块行程减小,弹力使丁字块行程增大,当离心力与弹力相等时,丁字块稳定不动,此时的状态为离心力与弹力相互平衡。

如果油泵转速升高,离心力增大,丁字块行程减小,因弹簧形变增大弹力也相应增大,当弹力增大到与离心力再次相等时,丁字块行程又将维持在新的平衡位置。


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烟雨庐山:  第14 [07-6-7 9:02:12]


丁字块行程曲线与飞锤升程曲线是一回事吗?
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以转速为横坐标,以丁字块行程为纵坐标,表示丁字块行程随转速变化的曲线,称为丁字块行程曲线,因丁字块通过调速滑套与飞锤滚轮联动,因而有些资料又称之为飞锤升程特性曲线。

丁字块行程曲线是齿程曲线产生的基础。

丁字块曲线实际测量并不方便,但它的特征参数可以间接地反映在齿程曲线中。


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烟雨庐山:  第15 [07-6-7 9:02:59]


弹簧刚度对丁字块行程曲线有何影响?
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如图实线和虚线分别为软硬两种弹簧的丁字块行程曲线,转速为主动量为横坐标,丁字块行程为被动量为纵坐标,曲线表示丁字块行程随转速的变化。

两种情况的曲线都是下降的斜线,丁字块行程都随转速的升高而减小,但软弹簧随转速下降较快斜线较陡,而硬弹簧斜线较平坦。这是因为它们产生相同形变所需的离心力(相当于转速)不同,硬弹簧需要较大的离心力和更高的转速。


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烟雨庐山:  第16 [07-6-7 9:03:36]


弹簧有预紧力会产生什么样的丁字块行程曲线?
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图中曲线为有预紧力弹簧所产生的丁字块行程曲线。

具有预紧力的曲线是由水平直线和下降的斜线两部分组成,拐点是弹簧有预紧力情况下的开始起作用点,对应转速为弹簧起作用转速,只有高于该转速,弹簧才起作用。


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烟雨庐山:  第17 [07-6-7 9:04:17]


弹簧并联会产生什么样的丁字块行程曲线?
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如果将两根并联弹簧中的一根向行程减小的方向移动,来改变两根弹簧之间的位置关系,将产生如图的丁字块行程曲线。

随着转速的升高,离心力首先与其中一根弹簧相平衡,产生斜度相对较小的下降斜线,如果没有第二根弹簧,工作点将沿虚线移动。

从丁字块接触第二根弹簧开始,由两根弹簧共同起作用,由于并联弹簧的等效刚度较大,斜线开始变得较平坦。

图中1、2两点分别对应两根弹簧的开始起作用点。


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烟雨庐山:  第18 [07-6-7 9:05:01]


弹簧位置变化对丁字块行程曲线有何影响?
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斜线与纵坐标轴相交的点对应弹簧的自由状态,此时转速为零,离心力为零,该点是无预紧力的弹簧的始起作用点。

弹簧刚度不变,所产生斜线的斜度也不变,改变弹簧的位置,将改变开始起作用点的高低,使整条斜线的高低随之改变。


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烟雨庐山:  第19 [07-6-7 9:05:38]


预紧力变化对丁字块行程曲线有何影响?
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如果使弹簧分别具有不同的预紧力,而使丁字块的初始行程保持相同,将产生如图的丁字块行程曲线。

预紧力越大,弹簧起作用转速越高,曲线中作用斜线和开始起作用点越偏向右侧。这是由于预紧力增大后,只有在较高的转速才能产生较大的离心力来克服弹簧预紧力。


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烟雨庐山:  第20 [07-6-7 9:06:15]


杠杆部件
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RFD调速器中的杠杆主要包括调速支架、浮动杆、张力杆、拨叉及拐轴等部件,它们除了起定位、支撑和操纵以外,更重要的作用是利用杠杆原理将不同位置弹簧的弹力传导给丁字块,以及将丁字块行程随转速变化的规律传导给齿杆。

较复杂的杠杆结构是RFD调速器不易被理解的原因之一。


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烟雨庐山:  第21 [07-6-7 9:06:53]


什么是杠杆?
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杠杆是一根不变形的刚性杆,它有一个固定支点和两个活动支点,杠杆运动时以固定支点旋转。固定支点可以在杠杆的中间,也可以在杠杆的任意一端。

在一个活动支点施加一定大小的力,可以在另外一个活动支点产生放大或缩小的作用力,因为这种性质杠杆被广泛应用。

由活动支点到固定支点的距离称为力臂。每个杠杆都有二个固定支点,也就有二个力臂。

二个力臂的比值,称作杠杆比。


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烟雨庐山:  第22 [07-6-7 9:07:21]


什么是力矩?
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垂直于力臂方向的力与力臂的乘积称为力矩,又称扭矩。
力使物体平移,力矩使物体旋转。
相同大小的力,作用在杠杆不同部位将产生不同的效果,分析杠杆运动除了考虑力的大小,还要考虑受力部位和受力方向。
杠杆通过二个活动支点受到二个相反方向的力矩作用,当这二个力矩相等时,我们称杠杆的合力矩为零,杠杆处于平衡状态。


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烟雨庐山:  第23 [07-6-7 9:08:43]


什么是杠杆原理?
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杠杆原理是说,杠杆平衡时,两个活动支点受力的大小与力臂成反比;杠杆旋转时,两个活动支点移动行程与力臂成正比。

换一个角度说,当杠杆平衡时二力矩相等,也就是力和力臂的乘积相等,力臂越大力越小,力臂越小力越大。

杠杆原理的后一部分,反映的是简单的几何关系。
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红山石头:  第25 [07-7-3 20:30:56]
烟雨庐山师傅24贴全部研习并抄录,22贴[两个固定支点是否应为两个活动支点]。感谢您的辛勤劳动。
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BFC-1:  第26 [07-7-4 10:17:38]
红山石头师傅;你仔细看以下,是两个活动支点.
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旭日东升:  第27 [07-7-4 10:49:59]
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BFC-1:  第28 [07-7-4 14:22:16]
旭日东升师傅你好,欢迎你。
为了维护论坛的良好秩序,请将招工信息发在 商务/信息/供需
板块。谢谢合作!
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jackxsm:  第35 [13-9-8 17:33:11]
红山石头应该说的是21贴。
每个杠杆都有二个固定支点,也就有二个力臂。应该是两个活动支点。
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绿色天平:  第29 [07-7-31 22:06:23]
很不错,通俗易懂
谢谢烟雨庐山师傅!
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wjxwjx123321:  第30 [07-11-23 17:25:59]
这个是好几年前就看过了。有没有更好的。
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夜猫3026107:  第31 [08-1-7 19:31:45]
非常感謝
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利群试泵:  第32 [09-11-26 20:04:36]
精品,图文并貌,通俗易懂,结合坐标仿佛把我带进工作间了,齿杆再来回滑动( ^_^ )不错嘛
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hxzhang88:  第33 [12-6-29 20:44:54]
庐山师傅谢谢你,我是一名新手,从你处学到很多,希望看到你更多的帖子
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泵行:  第34 [13-7-8 9:35:35]
感谢芦山师傅,让我对这种调速器有了清晰的理解,有据可依。谢谢
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奔腾:  第36 [14-7-9 22:37:20]
如果不能把自己和泵融为一体看多少好资料都没用
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