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)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 Риз 1 = E1 - (A?p2)1 также стремится восстановить нарушенное положение равновесия.
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/1-chast/300-350/305.gif)
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
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/1-chast/300-350/306.gif)
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
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/1-chast/300-350/307.gif)
При известных углах ?А и ?Е наклона касательных в точке О к характеристикам 1 и 2 приращения ?E1’ и ? (A?p2) определяются соотношениями
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/1-chast/300-350/308.gif)
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)
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/1-chast/300-350/309.gif)
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.
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/1-chast/300-350/310.gif)
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.
|