McCauley 調速器測試方法研究

吳璇

（中國民用航空飛行學院飛機修理廠，四川 廣漢618307）

飛機調速器作為發動機和螺旋槳的一個極其重要的控制部件，它能根據飛行條件和發動機負載的變化來自動調節對螺旋槳的供油量，保持發動機的轉速穩定，從而保證發動機具有較好的工作性能。本文研究的McCauley 調速器型號為C290D3-R/T23（件號為D-20309-X），由美國McCauley 公司生產，主要安裝在SR20 飛機上。

1 McCauley 調速器的基本構造及工作特點

1.1 基本組成

McCauley 調速器是離心飛重型調速器，用在恒速、非配重、壓力變大距、非順槳的螺旋槳，主要由基座組件、殼體組件和頭部組件三大部分組成。

基座組件包括基座、定位銷釘等。

殼體組件包括釋壓活門組件、飛重組件、滑油泵組件和殼體等。其中，釋壓活門組件用來調節滑油泵出口的滑油壓力。釋壓活門的兩端分別與滑油泵的進口和出口相連，當滑油泵出口的滑油壓力大于釋壓活門內調定的彈簧壓力時，釋壓活門打開，一部分滑油經釋壓活門流回滑油泵的進口，以確保滑油泵出口滑油壓力不致過高。滑油泵組件由驅動齒輪和從動齒輪組成，屬于齒輪泵，用于向螺旋槳提供變距油壓。

頭部組件包括頭部蓋子、限動螺釘、控制臂組件、調速彈簧和柱塞組件等。其中，調速彈簧用于通過感受螺旋槳的轉速或變距需求，來改變作用于柱塞的壓力大小，從而實現對內部油路的控制。柱塞組件用于控制變距油路，它在飛重組件和調速彈簧的相互作用下，可以上下移動。當調速彈簧向下壓柱塞的力小于飛重向上抬起柱塞的力時，柱塞向上移動，變小距油路與機匣相通；當調速彈簧向下壓柱塞的力大于飛重向上抬起柱塞的力時，柱塞向下移動，滑油泵提供的變距壓力油進入小距油路；當飛重和調速彈簧作用于柱塞的力大小相等時，柱塞處于中立位置，正好堵住小距油路，滑油泵供給的滑油不能進入小距油路。

1.2 工作特點

調速器安裝在飛機發動機上，發動機工作時的高強度震動會傳遞給調速器，同時發動機曲軸的高速旋轉會帶動調速器轉軸旋轉，調速器驅動軸帶動離心飛重高速旋轉，因此調速器處在高震動和高轉速的工作狀態下。

調速器的工作介質是滑油，滑油經過發動機內部后輸送至調速器，滑油的溫度較高。發動機工作時燃氣燃燒產生的雜物等會進入滑油，因此使用過的滑油會變得渾濁，滑油會帶著這些雜質進入調速器，對調速器內部產生污染，滑油內的雜物還會加劇調速器部件的磨損和腐蝕。總體來說，調速器工作在高震動、高轉速、高溫度的狀態下，長期使用后，調速器可能會產生腐蝕、磨損和污染等故障。

2 調速器測試

2.1 測試前的準備工作

目視檢查調速器外觀和零件有無未對準、翹起或不均勻的磨損，并確認調速器底部齒輪轉動是否靈活，以上檢查無問題后，才能將調速器安裝到合適的測試臺上。由于不同等級滑油的粘度不相同，其滑油粘度受測試溫度的影響非常大。如果溫度過高，會使得滑油粘度降低，從而導致壓力下降，造成測試結果誤差較大，反之亦然。經過對不同等級的滑油進行試驗，得出了以下較為合適的測試溫度, 滑油等級與測試運轉溫度范圍對應如表1 所示。測試時，需根據所用滑油的等級將測試臺運轉到合適的溫度值。運轉時，如果聽到不正常的噪音，可能是調速器安裝過緊、零件安裝力矩值過大、或調速器溫度升高過快導致，需要立即停止運轉，分解調速器查找并糾正問題，再繼續運轉。

表1 調速器測試的滑油等級

2.2 測試步驟

2.2.1 流量和滲漏測試

將調速器頭部組件的控制搖臂抵在低速限動位置，測試臺轉速設定為1750RPM，供油壓力為50PSI，運轉調速器直至達到合適的溫度。根據測試經驗總結，在測試前，不要將釋壓活門堵塞的壓緊螺帽擰的過緊，如果過緊的話可能會導致調速器出現滲漏，密封螺帽就要更換，給測試過程帶來不必要的麻煩。當達到合適的運轉溫度時，關閉供向螺旋槳的油路（出油壓力），檢查并順時針旋轉調速器釋壓活門堵塞，通過調整釋壓活門堵塞的位置，使測試臺顯示的釋放壓力值保持在270-310PSI 之間，調整完成之后再按規定力矩值擰緊釋壓活門壓緊螺帽。打開供向螺旋槳的油路（出油壓力），將調速器壓力釋放到150PSI，記錄此時的流量（即泵輸出量）。

圖1 控制臂行程位置

調整測試臺轉速到2400RPM，供油壓力為50PSI，關閉供向螺旋槳的油路（出油壓力），在這種情況下，飛重會抬起柱塞至最高位置，所有內漏會從驅動齒輪泄油孔（至發動機收油池）和飛重室泄油孔流出，記錄此時滲漏量，此時內漏應不超過50 夸脫/小時（788.3 毫升/分鐘）。

2.2.2 轉速設定

用扭力回復彈簧使調速器頭部組件的控制臂抵在高速限動位置，調整測試臺供油壓力為50PSI，運轉調速器，關閉供向螺旋槳的油路（出油壓力），緩慢增大測試臺轉速直至壓力達到125-150PSI，查看此時轉速值是否為2700±10RPM，若不在此范圍內，則需調整限動螺釘。根據測試記錄表明，調整一圈限動螺釘螺紋，速度變化約為25RPM。為了能夠給調速器后期安裝到發動機上留有余量，便于外場維護人員工作，限動釘位置不要超過限動樁10 圈螺紋。

圖2 調速器分解前做標記位置

當以上高轉速設定正確后，檢查控制臂位置是否位于138°±7°范圍內（即圖1 中B 角度），行程是否在90°±5°范圍內（即圖1中A 角度），然后根據檢查控制臂行程來設定低轉速限動位置，如圖1。降低測試臺轉速為1400RPM，將控制臂抵在低轉速限動位置，檢查輸出壓力至少為150PSI（或者更高）。如果低于150PSI 則調整限動釘，但是限動釘的調整不要超過控制臂行程最大角度范圍。

通過近年對調速器的修理經驗總結，可在調速器分解之前，將其安裝在測試臺上來確定高轉速設定，并記錄該調速器限動釘漏出限動樁的螺紋數量，以及在殼體上標記控制臂的0 度位置，如圖2，這樣有助于在測試時獲得合適的速度設定值。當調速器安裝到飛機上時，同樣可以省略掉其它的重復設置。

2.3 測試常見故障及排故方法

對國內通航某飛機修理廠調速器測試進行了常見故障情況統計，如表2，數據表明測試過程中常見故障為轉速不穩和油液外漏情況，現針對這兩種情況進行簡單原因分析和排故。

若調速器出現油液外漏，需檢查對應位置的橡膠密封圈是否損傷，若出現損傷需立即更換；檢查互相配合的零件之間的間隙距離是否在可接受范圍內、接觸面是否光滑無磨損；檢查各螺釘、螺帽是否按照規定力矩值擰緊；檢查調速器基座是否按照平穩，安裝面是否損傷，濾網墊片是否損傷。需要注意的是，整個測試過程若出現任一位置的外漏，則必須根據外漏位置判斷故障原因并進行糾正，再重新測試。

若調速器出現轉速不穩，需分解調速器判斷是否出現以下問題，解決后再重新進行測試。柱塞可能出現彎曲，會影響小距油路的暢通，排故方法是更換新的柱塞；飛重可能出現磨損或零件不匹配的情況，無法正常高速旋轉，導致柱塞無法按要求上下移動，此時需更換飛重組件；若釋壓活門損傷，可能會造成滑油泵出口壓力不穩，無法正常工作，需要檢查并更換損傷零件；若蓋子與控制軸之間的間隙過大，密封不嚴，控制軸和操縱臂不能正常旋轉，則需更換磨損零件；若柱塞和驅動齒輪軸之間的間隙不正確，必須分解調速器并按照要求重新安裝新的零件；若調速器內部有淤泥，會影響內部油壓和油路暢通，需要分解并徹底清洗調速器。

表2

3 結論

通過對調速器的結構組成和工作特點分析，參照實際工作經驗，詳細介紹McCauley 調速器各關鍵部位的測試方法及可能會遇到的故障和排故方法，為機務維護人員提供了幫助。活塞發動機調速器的構造有很多相似之處，本文也可為維護其它系列的飛機調速器提供新的思路。