ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Краткий исторический обзор развития автоматического регулирования двигателей из "Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания Изд.2 " Впервые автоматический регулятор был установлен на огнедействующей машине ,построенной в 1765 г. русским механиком-изобретателем И. И. Ползуновым на Барнаульском заводе. В этой машине автоматический регулятор поплавкового типа (фиг. 1) предназначался для поддержания уровня воды в котле в некоторых заданных пределах. [c.5] ПОЛНОМ открытии задвижки 3 на подводящей трубе 2, что соответствует крайнему положению поплавка 1 при (точка а). По мере повышения уровня воды в котле задвижка 3 все более уменьшает проходное сечение подводящей трубы 2, отчего будет уменьшаться и подача воды. Подача воды прекратится при полном перекрытии трубы 2. Это ограничивает верхний предел уровня (точка Ь). [c.6] Работы И. И. Ползунова не были оценены должным образом при его жизни установка после смерти изобретателя работала весьма непродолжительное время и после появившейся течи в котле была разобрана. [c.6] Только через двадцать лет после Ползунова английский механик Д. Уатт в 1786 г. построил сконструированную им универсальную паровую машину, в которой использовал расширение пара, принцип двойного действия, и приспособил ее для вращения вала. Им же в 1784 г. был запатентован центробежный регулятор, предназначенный для поддержания постоянства числа оборотов вала машины независимо от изменений момента на валу потребителя. Обычно при уменьшении нагрузки машина развивает избыточный момент на валу, что приводит к увеличению числа оборотов. Чтобы достичь прежнего числа оборотов, крутящий момент на валу машины должен быть соответственно изменен. Для этой цели в регуляторе Д. Уатта имеется заслонка 5 (фиг. 3), установленная на паровпускной трубе 6 и связанная с муфтой 3 регулятора. При увеличении числа оборотов вала 1 машины, а следовательно, валика 2 и грузов 4, муфта 3 регулятора поднимается и перемещает заслонку 5 в сторону перекрытия паровпускной трубы 6, что приводит к уменьшению доступа пара в машину и, как следствие, к уменьшению крутящего момента на ее валу. [c.6] Разность Ап = — n in можно назвать неравномерностью работы регулятора. [c.7] Сравнение графиков, приведенных идентичность работы регуляторов И. в связи с чем такой принцип регулирования (при неравномерности работы) в настоящее время получил название Ползунова — Уатта. [c.7] Паровая машина оказалась настолько удобной в эксплуатации, что быстро вытеснила существовавшие до ее появления атмосферные машины и на длительное время стала основным промышленным двигателем. [c.7] По мере дальнейшего развития производства появилась потребность в создании более мощных и быстроходных двигателей. [c.7] Прежде всего усовершенствовалась конструкция самой паровой машины и повышалась ее мощность. [c.7] Однако даже после ряда усовершенствований коэффициент полезного действия (к. п. д.) паровой машины оставался весьма низким, а сама машина была очень громоздкой. Поэтому к середине XIX в. промышленность все более настойчиво ставила задачу создания более совершенных двигателей, работающих с более высоким к. п. д. Такими двигателями и явились двигатели внутреннего сгорания ми в первую очередь газовые. [c.7] На новых двигателях, также как и на всех паровых, устанавливались автоматические регуляторы Уатта. [c.7] Но к этим более мощным и совершенным в техническом отношении машинам стали предъявляться и более высокие требования — предельно снизить неравномерность работы машины и повысить чувствительность ее регулятора. [c.7] В этот период было разработано большое количество различных конструкций автоматических регуляторов. В некоторых из них действительно удавалось решить задачу повышения чувствительности работы регулятора и точности поддержания заданного режима. [c.7] Катаракт (фиг. 5) представляет собой цилиндр 1, заполненный водой или другой жидкостью, внутри которого расположен поршень 2. Полости А V. В цилиндра, разделенные поршнем 2, соединяются трубкой 3, снабженной дросселем 4. При перемещении поршня катаракта возникает сила сопротивления, величина которой определяется скоростью движения этого поршня и степенью перекрытия трубки 3. [c.8] В 1868 г. появилась работа английского физика Д. К. Максвелла О регуляторах . Он применил линеаризацию динамической задачи, создав так называемый метод малых колебаний. В этом случае осуществляется замена криволинейного участка ОВ (фиг. 6) отрезком прямой О А. Из графика видно, что приращение Ау, подсчитанное таким способом, отличается от действительного приращения функции увейств. Однако ошибка Аудейств — становится тем меньше. [c.8] Максвелл считал, что регулятором может быть лишь механизм, точно (астатически) поддерживающий заданный режим работы с нулевой неравномерностью. Известно, что астатические регуляторы не использовались в тот период на промышленных двигателях, и это послужило причиной того, что работа Максвелла по существу не имела практического значения. [c.9] В процессе математического исследования устойчивости системы регулирования Максвелл нашел, что эта система будет устойчивой лишь в том случае, когда все действительные части корней алгебраического уравнения п-й степени, являющегося характеристическим для исследуемой системы, будут отрицательны. [c.9] По его просьбе в период с 1873 по 1877 г. математиком Раузом (Раутом) были найдены необходимые и достаточные условия получения отрицательных значений действительной части корней характеристических уравнений п-й степени. Эти условия были даны Раузом в виде неравенств, составленных из коэффициентов уравнения, причем количество неравенств повышалось при повышении порядка дифференциального уравнения. [c.9] Максвелл показал, насколько важно динамическоерешениезадачи, при котором отбрасывается представление о том, что регулятор идеально следит за изменением угловой скорости машины, и учитывается влияние инерции грузов и сил трения в механизме регулятора. И хотя его работа не дала желательного результата, она явилась шагом вперед в деле создания практически ценной теории регулирования в связи с переходом к анализу устойчивости методом малых колебаний. [c.9] Участившиеся неудачи в наладке работы регуляторов Уатта вызвали у части ученых и инженеров неверие в практическую пригодность регуляторов, работающих по принципу Ползунова — Уатта. Пробовали использовать иные принципы регулирования. Так, например, более настойчиво пытались использовать принцип Понселе, предложенный им в 1830 г., и братьев Сименс, предложенный ими в 1845 г. [c.9] Вернуться к основной статье