一、調(diào)速電機(jī)的功能
調(diào)速電機(jī)的功能要在柴油機(jī)所規(guī)定的轉(zhuǎn)速比范圍之內(nèi)，能伴隨著柴油機(jī)外部負(fù)載變化而調(diào)節(jié)供油量，以維持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速比基本穩(wěn)定。針對(duì)柴油機(jī)來(lái)講，更改供油量?jī)H需旋轉(zhuǎn)柴油泵的柱塞泵就可以。伴隨著供油量增加，柴油機(jī)的功率轉(zhuǎn)距都相對(duì)應(yīng)擴(kuò)大，反之降低。
柴油機(jī)推動(dòng)其它工作機(jī)械設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、離心水泵等）時(shí)，與其輸出扭矩和工作機(jī)械設(shè)備擺脫工作阻力所需要的轉(zhuǎn)距（阻力矩）相同，則工作中處在平衡狀態(tài)（轉(zhuǎn)速比基本穩(wěn)定）。如阻力矩超出輸出扭矩，則柴油機(jī)轉(zhuǎn)速比將下降，如無(wú)法達(dá)到一個(gè)新的平穩(wěn)工作狀況，則柴油機(jī)將停止運(yùn)行。當(dāng)輸出扭矩超過(guò)阻力矩時(shí)，則轉(zhuǎn)速比將上升，如無(wú)法達(dá)到一個(gè)新的均衡，則轉(zhuǎn)速比將不斷攀升，會(huì)出現(xiàn)“飛馳”安全事故。因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)械阻力矩也會(huì)隨著工作概況變化而經(jīng)常轉(zhuǎn)變，作業(yè)人員是沒(méi)有辦法立即靈巧地調(diào)整供油量，使柴油機(jī)輸出扭矩和外界摩擦阻力相匹配的，那樣，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速就容易出現(xiàn)強(qiáng)烈的變化，進(jìn)而影響工作中機(jī)械設(shè)備的正常工作。因而，工程機(jī)械設(shè)備如生產(chǎn)發(fā)電用柴油機(jī)應(yīng)設(shè)置調(diào)速電機(jī)。除此之外，因?yàn)椴裼蜋C(jī)柴油泵自身的功能特點(diǎn)，在待速工作的時(shí)候不易長(zhǎng)期保持，但在高速時(shí)也容易超速行駛運(yùn)行乃至“飛馳”，因此在柴油機(jī)上必須安裝調(diào)速電機(jī)，以保證其息速平穩(wěn)并防止高速時(shí)發(fā)生“飛馳”狀況。
二、調(diào)速電機(jī)的類(lèi)型
1、依據(jù)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的差異歸類(lèi)
可以分為腳踏式、油壓式、氣動(dòng)和電子式四種。
①腳踏式調(diào)速電機(jī)
腳踏式調(diào)速電機(jī)的檢測(cè)部件為飛塊或飛球，立即促進(jìn)執(zhí)行器。結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，廣泛運(yùn)用于中、低功率柴油機(jī)上。
②油壓式調(diào)速電機(jī)液
手動(dòng)式調(diào)速電機(jī)一般用飛塊作磁感應(yīng)元器件，促進(jìn)操縱活塞桿控制液壓伺服器。這類(lèi)調(diào)速電機(jī)的檢測(cè)元器件比較小，通用性強(qiáng)，可以用少數(shù)幾種尺寸系列達(dá)到幾十到過(guò)萬(wàn)大馬力（1大馬力＝75kg·m/s＝0.735kW）柴油機(jī)的配套規(guī)定。性能穩(wěn)定，調(diào)整精確度高（平穩(wěn)調(diào)速度可去零），驅(qū)動(dòng)力大，有利于完成柴油機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。但構(gòu)造繁瑣，工藝標(biāo)準(zhǔn)高，因而，適用功率大的柴油機(jī)。
③氣動(dòng)調(diào)速電機(jī)
氣動(dòng)調(diào)速電機(jī)是運(yùn)用閥片磁感應(yīng)進(jìn)氣口真空泵度的變化，進(jìn)而推動(dòng)執(zhí)行器。這類(lèi)調(diào)速電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，低速時(shí)敏感度比較高，但是因?yàn)檫M(jìn)氣口配有溢流閥增強(qiáng)了進(jìn)氣口摩擦阻力，輸出功率明顯下降。因而，只是針對(duì)低功率柴油機(jī)，目前采用很少。
④電子式調(diào)速電機(jī)
電子式調(diào)速電機(jī)就是將柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化成用電量轉(zhuǎn)變，經(jīng)取樣放大后控制其執(zhí)行器。這類(lèi)調(diào)速電機(jī)可以從柴油機(jī)轉(zhuǎn)速比造成很大變化以前調(diào)節(jié)供油量，得到非常高的調(diào)整精密度，完成沒(méi)有錯(cuò)并列運(yùn)行。現(xiàn)階段，主要運(yùn)用于柴油發(fā)電機(jī)組。
2、依照調(diào)速電機(jī)起作用的轉(zhuǎn)速比范疇歸類(lèi)
可分為單程序、兩方面式及全程序三種。
①單程序調(diào)速電機(jī)
單程序調(diào)速電機(jī)只在某一個(gè)轉(zhuǎn)速比（一般為校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速比）時(shí)起到作用。它適用于規(guī)定轉(zhuǎn)速比相對(duì)穩(wěn)定的柴油機(jī)，如推動(dòng)發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、離心水泵等柴油機(jī)。
②兩方面式調(diào)速電機(jī)
兩方面式調(diào)速電機(jī)只能在柴油機(jī)待速和校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速比二種前提下起到作用，主要運(yùn)用于車(chē)輛，以維持待速收入穩(wěn)定并防止高速時(shí)“飛馳”。別的工作狀況則是由作業(yè)者控制油門(mén)踏板來(lái)調(diào)整供油量。
③全過(guò)程式調(diào)速電機(jī)
全過(guò)程式調(diào)速電機(jī)要在柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)均起到作用。配有這類(lèi)調(diào)速電機(jī)工作機(jī)械設(shè)備，作業(yè)人員根據(jù)實(shí)際情況挑選任一轉(zhuǎn)速比后，調(diào)速電機(jī)既可以自動(dòng)的使柴油機(jī)保持在該轉(zhuǎn)速下工作中。這不但大大改善了操作人員在負(fù)載轉(zhuǎn)變經(jīng)常條件下的勞動(dòng)環(huán)境，并且也提升了工作效能和生產(chǎn)效率。因而，大部分工程機(jī)械設(shè)備都使用這種調(diào)速電機(jī)。
三、腳踏式調(diào)速電機(jī)的主要工作基本原理
1、基本上構(gòu)成
調(diào)速電機(jī)要能夠根據(jù)外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)變，靈巧地調(diào)整供油量，以維持轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)。它需要具備兩個(gè)核心一部分：磁感應(yīng)元器件與執(zhí)行器。
（1）磁感應(yīng)元器件用以磁感應(yīng)外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)變。當(dāng)柴油機(jī)外界負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，因?yàn)楣┯土颗c負(fù)載不匹配，最先造成轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)變。負(fù)載提升的時(shí)候會(huì)使轉(zhuǎn)速比降低，負(fù)載減少則轉(zhuǎn)速上升。因而磁感應(yīng)元器件必須能靈巧的感覺(jué)到轉(zhuǎn)速比的變化，并及時(shí)將感覺(jué)到的信號(hào)傳導(dǎo)給執(zhí)行器。
（2）執(zhí)行器用以依據(jù)磁感應(yīng)元器件傳達(dá)的數(shù)據(jù)信號(hào)隨之調(diào)整供油量。當(dāng)柴油機(jī)負(fù)載增大而轉(zhuǎn)速比降低時(shí)，執(zhí)行器應(yīng)以供油量提升，以便轉(zhuǎn)速比回升到原始轉(zhuǎn)速比。當(dāng)負(fù)載減少而轉(zhuǎn)速比升高時(shí)，則執(zhí)行器應(yīng)減少供油量，以便轉(zhuǎn)速比下降至原始轉(zhuǎn)速比。
2、原理
（1）單程序調(diào)速電機(jī)
如下圖1所示為一種單程序調(diào)速電機(jī)的工作原理圖。傳動(dòng)系統(tǒng)盤(pán)1由柴油機(jī)傳動(dòng)軸推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳動(dòng)系統(tǒng)盤(pán)與推力盤(pán)5中間布局了一排飛球。飛球在傳動(dòng)系統(tǒng)盤(pán)的推動(dòng)下伴隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)。飛球因?yàn)槭艿较蛐牧Φ墓πФ怙w開(kāi)。傳動(dòng)系統(tǒng)盤(pán)的徑向部位是一定的，而推力盤(pán)則滑套在支撐軸上，還可以沿徑向滾動(dòng)。變速扭簧以一定的軸向力壓著推力盤(pán)上。推力盤(pán)上裝有傳動(dòng)系統(tǒng)板，傳動(dòng)系統(tǒng)板則和提供的油支撐桿相接。當(dāng)推力盤(pán)移動(dòng)時(shí)，是指通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)板與提供的油支撐桿使柱塞泵旋轉(zhuǎn)，以改變供油量。傳動(dòng)系統(tǒng)板向偏移時(shí)，供油量降低。
以上調(diào)速電機(jī)的檢測(cè)部件為飛球，執(zhí)行器為推力盤(pán)及傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)等。當(dāng)外界負(fù)載轉(zhuǎn)變?cè)斐赊D(zhuǎn)速比發(fā)生變化時(shí)，飛球的向心力隨后更改。因向心力與轉(zhuǎn)速的平方米正相關(guān)，故飛球能較靈巧地磁感應(yīng)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)變。飛球的向心力作用到推力盤(pán)上，從而產(chǎn)生徑向作用力F，驅(qū)使推力盤(pán)向右移動(dòng)。因?yàn)橥屏ΡP(pán)右邊功效有變速?gòu)椈傻膹椓p，因而推力盤(pán)位置在于兩力是不是均衡。
柴油機(jī)單程式調(diào)速器工作原理
調(diào)速電機(jī)的工作過(guò)程如下所示：
當(dāng)柴油機(jī)工作的時(shí)候，傳動(dòng)系統(tǒng)盤(pán)及飛球便被傳動(dòng)軸推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。如飛球所形成的徑向力Fa低于變速?gòu)椈蓮椓p時(shí)，推力盤(pán)還是處于最左的部位。這時(shí)候調(diào)速電機(jī)并未起緩沖作用。當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速比升高到用勁Fa與Fp相同時(shí)，這時(shí)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速比為調(diào)速電機(jī)逐漸起作用的轉(zhuǎn)速比。顯而易見(jiàn)，變速?gòu)椈傻妮S向力F。越多，起作用的轉(zhuǎn)速比越大；反之低。
若柴油機(jī)在調(diào)速電機(jī)起到作用轉(zhuǎn)速比（Fa＝Fp）下工作的時(shí)候，外部負(fù)載減少，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速比將升高，飛球作用到推力盤(pán)里的徑向作用力將擴(kuò)大（Fa＞Fp），促進(jìn)推力盤(pán)偏移并縮小變速扭簧。而傳動(dòng)系統(tǒng)板則使提供的油支撐桿向供油量減小的方向移動(dòng)，使轉(zhuǎn)速比減少，F(xiàn)a減少，以滿(mǎn)足外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)變。變速扭簧被壓縮的與此同時(shí)彈性Fp也不斷增加，因而推力盤(pán)將于F′a＝F′p時(shí)做到一個(gè)新的平穩(wěn)，而供油量也和減少的負(fù)荷相匹配。如外部負(fù)載再次減少，轉(zhuǎn)速比則不斷攀升，飛球?qū)?dǎo)致推力盤(pán)和傳動(dòng)系統(tǒng)板將提供的油支撐桿向偏移，當(dāng)外界負(fù)載為零時(shí)，調(diào)速電機(jī)將提供的油支撐桿挪到最少供油量部位，柴油機(jī)處在最大高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速下工作中。
總的來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備單程序調(diào)速電機(jī)工作原理可歸納為以下三點(diǎn)。
①磁感應(yīng)元器件根據(jù)向心力來(lái)磁感應(yīng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)變。當(dāng)負(fù)載減少、轉(zhuǎn)速比提高時(shí)，其向心力擴(kuò)大，依靠向心力的徑向作用力促進(jìn)提供的油支撐桿減少供油量。當(dāng)負(fù)載擴(kuò)大、轉(zhuǎn)速比降低時(shí)，其向心力減少，變速扭簧將有助于提供的油支撐桿提升供油量。
②調(diào)速電機(jī)起作用的轉(zhuǎn)速比由變速?gòu)椈傻膹椓?lái)決定的。
③調(diào)速電機(jī)并不是使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)保持不會(huì)改變，反而是使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載轉(zhuǎn)變的變化被人控制在允許的情況下。
（2）兩方面式調(diào)速電機(jī)
如下圖2所示為一種兩方面式調(diào)速電機(jī)的工作原理圖。這類(lèi)調(diào)速電機(jī)可以從二種轉(zhuǎn)速比（低速檔和校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速比）下起到作用。其主要特點(diǎn)是變速扭簧由二根構(gòu)成，外變速扭簧很長(zhǎng)，但是其剛度較差；內(nèi)變速扭簧比較短，但剛度強(qiáng)。外彈簧的軸向力小又內(nèi)彈簧的軸向力大。在沒(méi)有工作的時(shí)候兩扭簧中間保持一定距離。除此之外，提供的油支撐桿既可以由調(diào)速電機(jī)控制，又可以由作業(yè)者完全控制。
圖2 柴油機(jī)兩極式調(diào)速器工作原理圖
兩方面式調(diào)速電機(jī)工作狀況如下所示：
當(dāng)柴油機(jī)未工作的時(shí)候，外變速扭簧將提供的油支撐桿引向供油量較大位置。當(dāng)柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速上升，因外扭簧軸向力較小剛度弱，飛球就可以促進(jìn)提供的油支撐桿向減少供油量的方向移動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速比升到某一定轉(zhuǎn)速比nd時(shí)，推力盤(pán)3和內(nèi)彈簧座相接觸。這時(shí)候，因?yàn)閮?nèi)扭簧軸向力大且剛度強(qiáng)，因此即使轉(zhuǎn)速比再次上升，飛球的向心力仍無(wú)法促進(jìn)內(nèi)彈簧座挪動(dòng)。但這時(shí)如因?yàn)橥獠控?fù)載轉(zhuǎn)變使轉(zhuǎn)速比小于nd時(shí)，外變速扭簧就可以促進(jìn)提供的油支撐桿偏移提升供油量，以維持柴油機(jī)可以從n。轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定的工作。nd即是最少高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速比。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速比升到校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速比時(shí)，飛球向心力明顯上升，其徑向作用力和內(nèi)、外彈簧彈力相態(tài)。如果這時(shí)候轉(zhuǎn)速比稍稍升高，推力盤(pán)即側(cè)壓內(nèi)、外扭簧，使供油量降低，他們的工作情況和上述情況單程序調(diào)速電機(jī)同樣。
在轉(zhuǎn)速比nd與校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速比中間，調(diào)速電機(jī)失靈，由作業(yè)者根據(jù)需求調(diào)整供油量并實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的基本穩(wěn)定。
（3）全過(guò)程式調(diào)速電機(jī)
圖3為一種全過(guò)程式調(diào)速電機(jī)的工作原理圖，特點(diǎn)是變速?gòu)椈傻膹椓π枰勺鳂I(yè)者在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。因而，調(diào)速電機(jī)起作用的轉(zhuǎn)速比也相應(yīng)地在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變。
由作業(yè)者操縱的控制臂的下端與變速扭簧軸座相接觸。當(dāng)控制臂順時(shí)針?lè)较蚧蝿?dòng)時(shí)，變速扭簧被卡緊，彈性擴(kuò)大，使調(diào)速電機(jī)起作用的轉(zhuǎn)速比提高。當(dāng)控制臂與額定轉(zhuǎn)速定位螺絲碰撞時(shí)，起作用的轉(zhuǎn)速比達(dá)到最大。一般該轉(zhuǎn)速比為校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速比。或者將螺絲往外撤出，則起作用的轉(zhuǎn)速比上升，擰入則減少。或者將控制臂反方向晃動(dòng)，則變速扭簧釋放壓力，起到作用轉(zhuǎn)速比減少。當(dāng)控制臂下方與待速定位螺絲碰撞時(shí)，調(diào)速電機(jī)即在最少高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速下起到作用，以維持待速收入穩(wěn)定。
圖3 柴油機(jī)全程式調(diào)速器工作原理圖
由以上剖析由此可見(jiàn)，配有全過(guò)程式調(diào)速電機(jī)的柴油機(jī)，作業(yè)者根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)控制臂，更改變速?gòu)椈傻膹椓Γ瑏?lái)實(shí)現(xiàn)更改柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速的效果，而柴油機(jī)的供油量則是由調(diào)速電機(jī)依據(jù)外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)變自動(dòng)的進(jìn)行控制。這便減輕了作業(yè)者在負(fù)載轉(zhuǎn)變經(jīng)常時(shí)候的焦慮不安工作，并且也降低了成本。
全過(guò)程式調(diào)速電機(jī)也可以采用二根或多條變速扭簧。一般外扭簧較差，并有軸向力；內(nèi)扭簧則極強(qiáng)，呈自由狀態(tài)（這是與兩方面式調(diào)速電機(jī)最大的不同）。柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速工作的時(shí)候，外扭簧起到作用。伴隨著轉(zhuǎn)速的上升，內(nèi)扭簧也開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速比范圍之內(nèi)調(diào)速電機(jī)特性對(duì)扭簧剛度的不同要求。
