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离心调速器
工业基石利用旋转离心力自动调节动力机转速
机械控制动力
进阶级：需要一定工程知识和组织能力，成功后可奠定产业基础。
适用时代
近代早期
难度
中等
风险等级
低
制作周期
数天
前置条件
摆球、连杆、套筒、弹簧、车床
原理
离心调速器基于离心力 F = mω²r。重球随轴旋转，转速升高时离心力使球外摆，半径 r 增大；通过连杆机构使套筒上升，套筒再带动节流阀或油门关小，减少动力输入，使转速回落。转速下降时则相反。
原料与配比
| 原料 | 用量 | 说明 |
|---|---|---|
| 钢/铸铁 | 2 个 | 重球 |
| 钢 | 若干 | 连杆 |
| 钢/黄铜 | 1 个 | 套筒 |
| 弹簧 | 1 个 | 提供恢复力 |
| 绳索/皮带 | 若干 | 调速输出 |
工具
- 车床
- 钻床
- 小锉刀
- 卡尺
- 平衡支架
操作步骤
- 设计参数：设定额定转速、允许转速波动、套筒行程。
- 制重球：两球质量相等，中心钻孔装连杆。
- 制连杆：上连杆铰接于轴套固定点，下连杆铰接于可上下滑动的套筒。
- 制套筒：套在主轴上可滑动，外缘连接油门/阀门拉杆。
- 安装：主轴竖直或水平，两球对称分布，套筒与连杆连接灵活。
- 调弹簧：弹簧预紧力决定额定转速；预紧越大，转速越高。
- 试车：连接动力机，观察不同负载下转速波动，调整连杆比例和弹簧。
注意事项
- 两球质量必须相等，位置对称。
- 连杆铰接处间隙要小，避免迟滞。
- 弹簧疲劳后需更换，否则调速失灵。
- 连接阀门时注意方向：套筒上移关小油门。
常见问题与解决方法
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 转速波动大 | 灵敏度低或迟滞大 | 减连杆间隙，加阻尼 |
| 飞车 | 调速器未联动或弹簧断 | 检查连杆，换弹簧 |
| 振动 | 球不平衡 | 配重平衡 |
| 响应慢 | 套筒摩擦大 | 抛光套筒内孔 |
升级方向
- 瓦特式调速器：增加飞重臂，提高灵敏度。
- 液压调速器：用于大功率。
- 与蒸汽机联动：自动控制节气阀。
参考来源
- 自动控制原理
- 蒸汽机史
- 机械设计