Главное меню

Для вас в нашей организации омега-3 купить по невысоким ценам.
Главная Автоматическое регулирование двигателей Автоматические регуляторы непрямого действия Автоматические регуляторы непрямого действия с комбинированной обратной связью
Автоматические регуляторы непрямого действия с комбинированной обратной связью

Вертикальная (астатическая) регуляторная характеристика дви­гателя (см. рис. 146) не может обеспечить желаемого распределе­ния нагрузки (имеются в виду одноимпульсные регуляторы) при параллельной работе двигателей. Поэтому во многих случаях от чисто изодромных регуляторов приходится отказываться и вво­дить в их конструкцию приспособления, обеспечивающие статическую регуляторную характеристику при малой, так называемой остаточной неравномерности работы. С этой целью в конструкцию изодромного регулятора дополнительно вводят жесткую обрат­ную связь (рис. 168). Обратные связи и в этом случае могут быть кинематическими (рис. 168, а) или силовыми (рис. 168, б).

Функцию жесткой кинематической обратной связи выполняет рычаг 11 (рис. 168, а), изменяющий положение точки Я пружины изодрома в зависимости от нагрузки двигателя. При различных положениях точки Я на равновесных режимах точка С также зани­мает различные положения. Так как точка В на равновесном ре­жиме всегда занимает одно и то же положение, соответствующее перекрытию масляных каналов золотником 17, точка А рычага 14, связанная с муфтой, должна занимать положения, соответствую­щие различным значениям угловой скорости грузов 6. Это и обес­печивает определенный статизм регуляторной характеристики. Эффект воздействия жесткой обратной связи, т. е. наклоны регуляторных характеристик, может быть изменен путем изменения соотношения плеч с и d рычага 11. При совмещении точек О и H (с = 0) регулятор становится чисто изодромным, и наоборот, при совмещении H и N действие гибкой обратной связи прекраща­ется, и регулятор получает лишь одну жесткую обратную связь. На рис. 168, а показана кинематическая обратная связь, однако во многих случаях эта связь является силовой (см. рис. 168, б).

Силовой обратной связью такого типа оборудован изодромный регулятор типа 16Д100 (рис. 169). При перемещении штока 5, связанного с поршнем 2 серводвигателя, поворачивается рычаг жесткой обратной связи относительно оси 7, что приводит к пере­мещению верхней опоры пружины 8 и, следовательно, к изме­нению предварительной деформации пружины 8 и к некоторому изменению скоростного режима. Этим и обеспечивается статизм регуляторной характеристики. Для выключения жесткой обрат­ной связи и получения изодромной (астатической) регуляторной характеристики достаточно ось 7 кулисы 6 совместить по верти­кали с точкой контакта кулачка с верхней опорой пружины. Ку­лачок кулисы 6 выполнен в виде части окружности с центром на оси, проходящей через центр оси 7. Поэтому при повороте кулисы 6 верхняя опора пружины остается неподвижной, а регулируе­мый скоростной режим будет одним и тем же при всех нагрузках двигателя.

К числу автоматических регуляторов непрямого действия с комбинированной силовой обратной связью относится разработан­ный в Центральном научно-исследовательском дизельном ин­ституте (ЦНИДИ) регулятор Р13М-1КЕ (рис. 170, а). Силовой поршень 37 серводвигателя дифференциальный. Верхняя полость его всегда связана с напорной полостью масляного аккумулятора 19. Подвод масла к нижней полости серводвигателя управляется золотником 7. При увеличении угловой скорости золотник 7 и поршень 37 поднимаются, валы 4 и 14 поворачиваются против часовой стрелки, рычаг и тяга 15, связанная с рейкой топливного насоса, перемещаются в сторону выключения подачи топлива. При повороте вала 4 в указанном направлении поднимается вверх поршень 5 изодрома, в результате чего в полости под золотни­ком 7 создается разрежение и, следовательно, появляется сила, возвращающая золотник в исходное положение.

Полость под золотником/постоянно связана с масляной ванной регулятора отверстием, задросселированным иглой 35 изодрома.

Для того чтобы работа регулятора при смене режима происхо­дила без больших забросов угловой скорости, в систему изодрома включен корректор 36, схема которого приведена на рис. 170, б. Принципы действия корректоров регуляторов, изображенных на рис. 170 и 160, аналогичны.

В механизм регулятора Р13М-1КЕ включена жесткая силовая обратная связь, обеспечивающая в случае необходимости опре­деленную остаточную неравномерность работы. При перемещении поршня 37 (см. рис. 170, а), например вверх (в сторону выключения подачи топлива), рычаг 1, жестко связанный с валом 4, поворачи­вается против часовой стрелки и через серьгу 30, шатун 32 и ва­лик 3 рычагом 8 увеличивает предварительную деформацию пру­жины 40 чувствительного элемента, что обеспечивает статизм регуляторной характеристики двигателя. Неравномерность работы может изменяться по желанию обслуживающего персонала с по­мощью регулировочного винта 29. Поворот винта 29 вызывает изменение передаточного отношения механизма, связывающего рычаг 1 с валиком 3; это обеспечивает изменение наклона регуля­торной характеристики. Степень неравномерности регуляторной характеристики может изменяться от 0 до 6%. В частности, при совмещении точек А и В (плечо рычага 1 и длина серьги 30 равны) предварительная деформация пружины регулятора остается не­изменной при любом положении поршня 37; следовательно, сте­пень неравномерности оказывается равной нулю, т. е. регуляторная характеристика становится астатической.

Изменение скоростного режима двигателя осуществляется по­воротом рукоятки 13, которая валиком и шестеренчатой переда­чей связана с рычагом 16. Поворот последнего увеличивает пред­варительную деформацию пружины 40, а следовательно, повышает регулируемый скоростной режим. Скоростной режим может изме­няться дистанционно с приводом через валик 17.

Автоматический регулятор 7РС непрямого действия, созданный на Коломенском тепловозостроительном заводе, имеет несколько модификаций в зависимости от назначения. Каждая из модифика­ций оборудована рядом дополнительных устройств, предназна­ченных для удовлетворения требований, предъявляемых к силовым установкам с двигателями средней и большой мощности опреде­ленного назначения.

Так, например, при установке регулятора на тепловозном ди­зеле с электропередачей обеспечивается регулирование угловой скорости и нагрузки путем воздействия на возбуждение генера­тора, а также ограничение подачи топлива и нагрузки в зависи­мости от давления наддува.

Регулятор, устанавливаемый на дизель-генераторах перемен­ного тока, имеет второй импульс по нагрузке для повышения ди­намических качеств изодромного регулирования при параллель­ной работе с соответствующим распределением активной нагрузки.

Принципиальная схема регулятора 7РС показана на рис. 171.

Особенностью регулятора является наличие второго серводви­гателя 13, предназначенного для обеспечения изодромного ха­рактера работы (постоянствоугловой скорости при всех нагрузках). Динамические качества такого изодрома определяются геометри­ческими размерами поршеньков на золотнике 17 и размерами окон в неподвижной втулке 15. Такой изодром имеет большие перестано­вочные усилия, что практически исключает чувствительность регулятора к изменению вязкости и загрязнению масла, а также повышает надежность работы регулятора.

Принцип действия регулятора можно уяснить, если проследить его реакцию, например, на сброс нагрузки. При сбросе нагрузки увеличится угловая скорость грузов 6, в связи с чем золотник 17 переместится вверх. Нижняя полость серводвигателя 13 окажется при этом связанной с полостью слива (поршень серводвигателя 13 будет перемещаться вниз), а нижняя полость силового серводви­гателя 18 — с напорной полостью. Поршень серводвигателя 18 будет поэтому перемещаться вверх — в сторону выключения по­дачи топлива. Таким образом точка А рычага будет опускаться, а точка В — подниматься. Разность этих перемещений через точку Б и точку Б1 передается подвижной буксе 19. Так как перемеще­ние точки В больше перемещения точки А, букса 19 поднимется вверх и перекроет канал подвода масла высокого давления в ниж­нюю полость серводвигателя 18. Движение поршня серводвига­теля 18 прекратится. Передачей движения точки Б буксе 19 обеспечивается в регуляторе жесткая обратная связь.

Однако процесс регулирования на этом не прекратится. Пор­шень 13 продолжит движение вниз через точки А и Б, что приведет к смещению подвижной буксы 19 вниз и, следовательно, к до­полнительному перемещению поршня серводвигателя 18 вверх — в сторону уменьшения подачи топлива. Последнее обеспечит умень­шение угловой скорости грузов, и золотник 17 под действием пру­жины переместится вниз. Процесс регулирования может прекратиться только в том случае, если при новом заданном режиме (новой нагрузке) канал подвода масла под высоким давлением в нижнюю полость серводвигателя 13 окажется перекрытым золотником. Это возможно только при восстановлении первоначаль­ной угловой скорости грузов, т. е. при изодромном режиме работы регулятора.

В модификациях автоматических регуляторов 7РС, предназ­наченных для дизель-генераторных установок, предусматривается буферный поршень 16, выполняющий роль демпфера при резких изменениях нагрузки. Например, при сбросе нагрузки полость под поршнем серводвигателя 13 окажется связанной со сливом, в результате чего поршень 16 опустится, сжимая нижнюю пру­жину и освобождая объем под поршнем серводвигателя 13. Однако в последующем масло будет перетекать через центральное отвер­стие поршня 16, в связи с чем перемещение поршня серводвига­теля 13 будет более плавным. Такая работа регулятора предохра­няет от резких забросов угловой скорости в переходных процессах.

Автоматический регулятор РН-30 непрямого действия с сило­вой комбинированной обратной связью показан на рис. 172. Чувствительный элемент регулятора (см. рис. 148, б) оборудован четырехпружинным демпфером и пружиной 7 переменной жесткости (рис. 172), воспринимающей поддерживающую силу, создаваемую при вращении грузами 8. Серводвигатель имеет дифференциаль­ный поршень, наличие которого дает возможность использовать более простой золотник 4 (с одним управляющим золотником) и управлять перемещением реек как в сторону увеличения цикло­вой подачи топлива, так и в сторону уменьшения при помощи пальца 20 и валика 18 (рис. 172).

Механизм изодромной обратной связи выполнен по схеме, показанной рис. 161. При увеличении нагрузки угловая скорость грузов 8 (рис. 172) уменьшается, золотник 4 под действием пру­жины 7 опускается вниз и масло под высоким давлением из акку­мулятора 22 по каналам ж, в и б попадает в нижнюю полость е серводвигателя с большей (в 2 раза) площадью поршня 21. В сер­водвигателе создается сила Ес, перемещающая поршень вверх. Масло из верхней полости з поршнем 19 выжимается в канал ж. При подъеме серводвигателя валик 18 поворачивается против часовой стрелки и опускает плунжер 17, выдавливающий масло в полость под поршнем 1 изодрома. Поршень 1 под избыточным давлением масла поднимается вверх и сжимает пружину 2 изо­дрома (рис. 172, б), создавая силу, способствующую возвращению золотника 4 в исходное положение. Избыточное давление под порш­нем 1 постепенно уменьшается, так как масло перетекает на слив через сечение, задросселированное иглой 24 изодрома. Процесс регулирования в связи с этим возобновляется и заканчивается только тогда, когда золотник 4 занимает исходное положение при ненагруженной пружине 2 изодрома. Это может произойти только при восстановлении первоначальной угловой скорости грузов 8 регулятора и, следовательно, скоростного режима двигателя, что обеспечивает образование астатической регуляторной характери­стики (см. рис. 146).

При включении двигателя в параллельную работу требуется регуляторная характеристика с небольшой остаточной неравномер­ностью, обеспечивающая возможность равномерного распределе­ния нагрузки между двигателями установки. Получение такой ре­гуляторной характеристики возможно при жесткой обратной связи.

В регуляторе РН-30 жесткая обратная связь является силовой (см. рис. 155). При повороте против часовой стрелки валика 18 (см. рис 172) поворачивается по часовой стрелке ведущий рычаг 16 относительно неподвижной оси 14. С рычагом 16 при помощи пальца 15 связан ведомый рычаг 13, который поворачивает сум­мирующий рычаг 11 и уменьшает предварительную деформацию пружины 7. Это способствует уменьшению частоты вращения гру­зов. Таким образом, при наличии жесткой силовой обратной связи каждой нагрузке двигателя (т. е. каждому положению поршня серводвигателя) соответствует определенный скоростной режим, тем меньший, чем больше нагрузка.

Степень неравномерности в регуляторе РН-30 может изменяться при помощи винта 12, определяющего положение пальца 15. Если совместить ось 14 рычага 16 с осью пальца 15, то рычаг 13 при повороте рычага 16 останется неподвижным и, следовательно, не будет изменять предварительную деформацию пружины 7. Регулятор в этом случае будет только изодромным.

Изменение скоростного режима двигателя осуществляется тя­гой, поворачивающей рычаг 10, от которого зависит предваритель­ная деформация пружины 7. Перемещение тяги 9 (см. рис. 172) можно осуществить вручную рукояткой 7 (рис. 173) или дистан­ционно путем включения электромотора 9.

В регуляторе предусмотрено устройство для выключения по­дачи топлива. Это можно осуществить дистанционно включением электромагнита 28 (см. рис. 172) или вручную путем нажатия на выступающий конец якоря 26 электромагнита и перемещения зо­лотника 25 вправо. В этом случае масло под высоким давлением из канала ж поступит в нижнюю полость стоп-золотника 27. Золотник, сжимая пружину, поднимется вверх и соединит через свое осевое сверление полость е серводвигателя со сливным кана­лом а. Поршень 21 под действием высокого давления в полости з над поршнем 19 опустится вниз и выключит подачу топлива. Дви­гатель остановится. Регулятор имеет электромотор и микровыклю­чатели для дистанционного управления и дистанционной сигнали­зации. На корпусе регулятора установлены стрелочные указатели нагрузки и угловой скорости. Внешний вид регулятора РН-30 показан на рис. 172, б.

Функциональная схема автоматического регулятора непрямого действия с комбинированной обратной связью приведена на рис. 174.