В соответствии с уравнением (202) точка пересечения кривых E = f (z) и A?_p² = f (z) определяет равновесное положение z₀ муфты чувствительного элемента. Однако в процессе работы ре­гулятора могут появиться силы временного характера (напри­мер, в связи с вибрацией корпуса регулятора и т. п.), вызываю­щие отклонения муфты от положения равновесия, например, в положение z₂ (рис. 69, а). Поэтому важно знать, как в таком случае будет вести себя чувствительный элемент. При указанном отклонении ?z = z₀ – z₂ восстанавливающая сила Е₂ ока­зывается меньше поддерживающей силы (A?_p²)₂, в результате чего создается избыточная сила Р_{из 2} = (A?_p²)₂ — Е₂, направлен­ная в сторону нарушенного положения равновесия, которая возвращает муфту в исходное положение. Наоборот, при откло­нении муфты в положение z₁ восстанавливающая сила E₁ становится больше в результате чего избыточная сила Р_{из 1} = E₁ - (A?_p²)₁ также стремится восстановить нарушенное по­ложение равновесия.

Появление сил Р_{из 1} и Р_{из 2}, восстанавливающих положение равновесия муфты при его нарушении, указывает на то, что рас­смотренное положение равновесия z₀ является устойчивым. Очевидно, восстановление равновесия будет происходить тем быстрее, чем больше силы Р_{из 1} или Р_{из 2} при тех же значениях ?z. Следовательно, для оценки устойчивости выбранного положения муфты можно выбрать отношение

называемое фактором устойчивости чувствительного элемента (регулятора прямого действия). При выбранном отклонении ?z муфты от положения z₀ разность приращений восстанавливающей и поддерживающей сил может быть приближенно принята рав­ной отрезку между касательными 3 и 4, проведенным к характеристикам 1 и 2 в точке О равновесного положения муфты. Из гра­фика, приведенного на. рис. 69, а, видно, что разность ?Е₁^’ — ? (A?_p²)₁^’ будет тем точнее. соответствовать действительной разности ?Е₁ — ? (A?_p²), чем меньше ?z. Принимая отклоне­ние ? муфты от ее равновесного положения достаточно малым, фактор устойчивости чувствительного элемента можно пред­ставить отношением

При известных углах ?_А и ?_Е наклона касательных в точке О к характеристикам 1 и 2 приращения ?E₁^’ и ? (A?_p²) опреде­ляются соотношениями

В первом выражении использована частная производная, так как востанавливающая сила зависит не только от перемещения муфты z, но и от предварительной деформации пружины ? если чувствительный элемент является всережимным.

С учетом полученных соотношений фактор устойчивости ме­ханического чувствительного элемента (регулятора прямого дей­ствия)

Формула показывает, что значение фактора F_p устойчивости может быть положительным, отрицательным и равным нулю. Положительное значение F_p соответствует устойчивому положе­нию равновесия муфты, и чем больше F_p, тем выше устойчивость. Отрицательное значение F_р может быть только в случае, когда характеристика A?_p² = f (z) проходит в точке режима z₀ круче характеристики Е = f (z), поэтому при отклонении муфты от положения равновесия появляются силы, стремящиеся увести муфту от заданного положения равновесия, которое в данном случае является неустойчивым. Случай F_р = 0 свидетельствует о том, что в зоне рассматриваемого равновесного положения (z = z₀) характеристики A?_p² = f (z) и Е = f (z) совпадают. Если они совпадают на всем диапазоне перемещений муфты, все возможные положения равновесия муфты безразличны, и такой регулятор называется астатическим.

Графики фактора устойчивости F_p двух механических чув­ствительных элементов регуляторов прямого действия в зави­симости от скоростных режимов дви­гателя приведены на рис. 70.

При настройке чувствительного элемента особое внимание следует уделять обеспечению устойчивости минимального скоростного режима на холостом ходу. Для выявления причин, вызывающих нежелательную остановку двигателя в этих условиях, достаточно рассмотреть характеристики восста­навливающей и поддерживающей сил чувствительного элемента при минимальной цикловой подаче топлива (холостой ход). Если предварительная деформация пружин обеспечивает начальное значение восстанавливающей силы Е_{0 min} (см. рис. 69, б) при z = 0, то минимальная угловая скорость грузов, при которой еще выполняется условие статического равновесия при z = 0, соответ­ствует угловой скорости ?_р5 (точка A). При ?_р < ?_р5 восстанавливающая сила Е_{0 min} при z = 0 оказывается больше поддержи­вающей силы (например, A?_p6²), вследствие чего рейка топливного насоса перемещается в положение выключения подачи топлива, и двигатель останавливается.

Неточное установление предварительной деформации пру­жины (см. характеристику 2 восстанавливающей силы) приводит к тому, что двигатель остановится и при угловой скорости валика регулятора ?_р5. Следовательно, для задания минимально устой­чивого скоростного режима необходимо тщательно контролиро­вать обеспечение заданной предварительной деформации пру­жины регулятора.