ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принципиальные схемы центробежных регуляторов частоты вращения из "Двигатели внутреннего сгорания " Двигатели тепловозов с электрической передачей должны работать в соот-вествии с заданным машинистом положением рукоятки контроллера при постоянной частоте вращения коленчатого вала независимо от мощности, потребляемой тяговым генератором. Чтобы поддерживать постоянство частоты вращения коленчатого вала, дизель снабжен регулятором, действующим автоматически. Если внешняя нагрузка, создаваемая генератором, почему-либо уменьшается, а двигатель получает прежнее количество топлива за каждый рабочий цикл, то создается избыток момента, развиваемого двигателем. Тогда работа, совершаемая избыточным вращающим моментом, будет расходоваться на увеличение кинетической энергии, т. е. будет увеличивать частоту вращения вала двигателя. [c.105] Чувствительным элементом механических (центробежных) регуляторов являются грузы, вращающиеся вокруг оси. Если чувствительный элемент кинематически непосредственно связан с органом управления двигателем, регулятор называется регулятором прямого действия. Поскольку каждому положению рукоятки контроллера машиниста соответствует разная сила затяжки, пружины регулятора тепловозных двигателей являются всережимными. Эти регуляторы обычно непрямого действия, т. е. в их системе предусмотрена установка усилительного элемента между чувствительным элементом и органом управления двигателем. [c.105] Через систему рычагов 2 4 силы инерции С воздействуют на муфту 6 регулятора, которая может перемещаться поступательно вдоль оси регулятора. При постоянной скорости муфта находится в равновесии, так как на нее, кроме сил инерции, действует еще вес грузов 5, рычагов 2 и 4 и самой муфты 5, а также сила затяжки пружины 3. [c.106] Выше предполагалось, что усилие, развиваемое регулятором на муфте, передается регулирующему органу топливного насоса непосредственно или через систему тяг и рычагов, но во всяком случае единственным источником этого усилия является сам регулятор. При этом все сопротивление, действующее не только в самом регуляторе, но и во всей передаче от него к топливному насосу, должно преодолеваться при изменении нагрузки и угловой скорости вала двигателя усилием на муфте регулятора. [c.107] Степень нечувствительности увеличивает найденную ранее степень неравномерности 8р, и это приводит к тому, что действительная или полная степень неравномерности А = 8р +т]н может получиться недопустимо большой, а к тому же неточно определяемой расчетом. Поэтому желательно уменьшение Г]н. Этого можно достигнуть увеличением А , зависящей от размеров регулятора (от веса грузов и расстояния центров тяжести их от оси вращения и угловой скорости вала регулятора). Такой путь не всегда может оказаться приемлемым. Поэтому во многих случаях применяют систему непрямого регулирования путем установки между регулятором и топливными насосами специального вспомогательного механизма — серводвигателя. Серводвигатель включается регулятором, а затем создает усилие, которое и воздействует на топливные насосы. [c.107] В результате от регулятора требуется значительно меньшая сила, необходимая только для включения серводвигателя и легче поддающаяся учету. Преимущество применения серводвигателя заключается также в улучшении динамических качеств регулятора. Дело в том, что переход регулятора от одного равновесного положения к другому сопровождается колебательным движением грузов и муфты. При прямом регуляторе (без серводвигателя) эти колебания затухают только при достаточных силах трения, т. е. лишь при достаточно большой степени нечувствительности. При наличии серводвигателя колебания регулятора затухают даже при степени нечувствительности, равной нулю. Следовательно, регулятор с серводвигателем обеспечивает более точное и быстрое регулирование угловой скорости вала двигателя. Заметим, что степень нечувствительности регулятора не должна быть меньше степени неравномерности вращения вала дизеля, так как в противном случае регулятор будет отзываться на те колебания угловой скорости вала, которые происходят в течение каждого рабочего цикла, и работа регулятора будет неспокойной. [c.107] Задача регулятора заключается в установлении частоты вращения в зависимости от внешней нагрузки двигателя, а не в зависимости от периодических изменений вращающего момента, развиваемого двигателем. [c.108] Изменение внешней нагрузки двигателя вызывает изменение угловой скорости вала, прежде чем регулятор (рис. 56,6) окажет воздействие на топливную систему. Например, при увеличении нагрузки угловая скорость уменьшится и муфта 6 регулятора опустится. При этом рычаг А—Б, соединенный с муфтой шарниром, повернется вокруг оси шарнира Л, а конец Б рычага передвинет золотник 9 серводвигателя. Тогда масло, подводимое под давлением по трубке 8 к коробке золотника, пройдет по трубке 10 в верхнюю часть цилиндра серводвигателя 11 и передвинет вниз поршень, который выжимает масло из нижней полости серводвигателя по трубке 12 в сливную трубу. [c.108] Перемещение поршня серводвигателя вызывает одновременно два действия — изменяет положение регулирующего органа двигателя и поворачивает рычаг А—Б вокруг шарнира муфты 6, возвращая, таким образом, золотник серводвигателя в среднее положение, при котором верхняя и нижняя полости серводвигателя разобщаются от нагнетательного и сливного трубопроводов. Поршень серводвигателя устанавливается после нескольких колебаний (или без них) в новом равновесном положении, соответствующем такой подаче топлива в двигатель, при которой вращающий момент двигателя уравновешивается внешней нагрузкой двигателя. [c.108] Рычаг А—Б обеспечивает обратное воздействие серводвигателя на золотник и регулятор. Без такого воздействия регулятор не мог бы выполнять своего назначения, так как не приходил бы в новое равновесное положение, соответствующее изменившейся внешней нагрузке двигателя. Обратная связь серводвигателя с регулятором является необходимым -элементом этой схемы регулирования. Такая связь вьшолняется механизмом, состоящим из деталей, представляющих собой твердые тела, не изменяющие своих размеров в процессе регулирования. Отсюда и название рассматриваемой схемы — непрямое регулирование с жестким выключателем или жесткой обратной связью. [c.108] В схему регулятора, изображенного на рис. 56, в, кроме всех уже рассмотренных частей, в систему обратной связи введен изодром — эластичный элемент, позволяющий одному из звеньев выключателя изменять свою длину в процессе регулирования. Изодром может быть устроен, например, так. В цилиндре а помещен поршень с небольшими отверстиями, соединяющими верхнюю и нижнюю полости изодрома между собой. Обе полости изодрома заполнены маслом. Корпус изодрома соединен с рычагом А—Б, а поршень изодрома — с поршнем серводвигателя. Начиная от изменения нагрузки двигателя до перемещения поршня серводвигателя, действие изодромного регулирования происходит так же, как и регулирования с жесткой обратной связью. В первый момент перемещения поршня изодром ведет себя как жесткое тело, поскольку перетекание масла из одной полости изодрома в другую затрудняется значительными сопротивлениями в отверстиях его поршня. Следовательно, золотник серводвигателя возвращается в среднее положение и движение поршня серводвигателя прекращается. [c.108] В следующий момент разность давлений масла в обеих полостях изодрома приводит к постепенному перемещению поршня в цилиндре изодрома, масло при этом перетекает через отверстия в поршне изодрома. При этом золотник серводвигателя остается в своем среднем положении. Поэтому перемещение поршня в цилиндре изодрома приводит к перемещению муфты регулятора. Это происходит потому, что изменяются угловая скорость двигателя и центробежные силы регулятора. Муфта регулятора движется при этом в направлении, обратном направлению движения в начале регулирования. Если в результате муфта придет в свое первоначальное положение, то двигатель будет работать при новой нагрузке с точно такой же угловой скоростью, с какой работал при прежней. Следовательно, изодромное регулирование позволяет сохранять постоянство угловой скорости вала двигателя при разных нагрузках и регулятор имеет нулевую степень неравномерности Ер = 0. [c.108] При увеличении усилия пружины Р частота вращения вала двигателя увеличивается, и наоборот. Иногда для этой цели применяется специальная пружина переменного диаметра к жесткости. На пружину регулятора машинист воздействует с поста управления. Передача от поста управления к регулятору осуществляется либо шарнирно-стержневым механизмом, либо с применением сжатого воздуха, либо электрической передачей. В соответствии с новой частотой вращения регулятор сам устанавливает соответствующее положение регулирующих органов применительно к условиям внешней нагрузки двигателя. [c.109] Вернуться к основной статье