Главное меню

Факторы устойчивости механического чувствительного элемента

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 Риз 2 = (A?p2)2Е2, 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 Риз 1 = E1 - (A?p2)1 также стремится восстановить нарушенное по­ложение равновесия.

Появление сил Риз 1 и Риз 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 Риз 1 или Риз 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 Fp устойчивости может быть положительным, отрицательным и равным нулю. Положительное значение Fp соответствует устойчивому положе­нию равновесия муфты, и чем больше Fp, тем выше устойчивость. Отрицательное значение Fр 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 Fр = 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 Fp 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 Е0 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 Е0 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.