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离心调速器

1788
  • James Watt
老式蒸汽机的离心调速器,控制工程。.

(图片仅供参考)

离心式调速器是一种机械装置,其原理如下 离心力 来调节发动机的转速。随着发动机转速的增加,旋转质量(飞球)在离心力的作用下向外运动。这种运动与节流阀相连,节流阀会减少燃料或蒸汽的供应,从而使发动机减速并保持接近恒定的速度。.

离心式调速器是负反馈控制系统的经典范例,它由詹姆斯·瓦特于1788年改进并应用于他的蒸汽机中。该调速器由两个或多个质量块(通常称为飞球)组成,这些质量块安装在铰接于旋转主轴的臂上,该主轴由发动机的输出轴驱动。当主轴旋转时,离心力使飞球向外向上运动。臂的这种向上运动与节流阀机械连接,节流阀控制着流向发动机的工作流体(例如蒸汽)的流量。如果发动机转速超过设定值,飞球会进一步向外摆动,导致节流阀部分关闭。这会降低功率输入,发动机转速降低。相反,如果发动机转速下降,飞球会向内运动,节流阀打开,功率增加。这种持续调节使发动机能够在负载变化的情况下保持相对恒定的转速。这是工业革命的一项关键创新,它使蒸汽机能够用于需要稳定速度的应用,例如工厂中的纺纱和织布。

While Watt’s design is the most famous, the principle was used earlier in windmills to regulate the distance between millstones. Watt’s contribution was its adaptation and refinement for the steam engine, which became a cornerstone of automatic control theory. The mathematical analysis of the governor’s stability by James Clerk Maxwell in his 1868 paper “On Governors” is considered a foundational work in control theory, marking the shift from purely intuitive design to rigorous mathematical analysis of dynamic systems.

UNESCO Nomenclature: 3305
- 控制工程

类型

物理设备

中断

次金融

用法

过时

前体

  • 对离心力的理解(惠更斯、牛顿)
  • 蒸汽机的发展(纽科门、瓦特)
  • 钟表制造和自动机的联动机构
  • 风车中早期的调节装置

应用程序

  • 蒸汽机
  • 内燃机(早期型号)
  • 唱机(唱片机)
  • 水力涡轮机
  • 机械钟

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容: 离心调速器、詹姆斯-瓦特、蒸汽机、反馈控制、控制理论、速度调节、节流阀、工业革命、飞球调速器、机械工程。.

历史背景

离心调速器

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1788
1834
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1761
1807-01-01
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(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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