Автоматический регулятор прямого действия, как правило, непосредственно связан с топливным насосом высокого давления (см. рис. 90), поэтому грузам чувствительного элемента передаются как низкочастотные колебания угловой скорости, вызванные периодическим изменением нагрузки, так и высокочастотные колебания (25—50 Гц).
Эти колебания появляются вследствие неравномерного вращения коленчатого вала двигателя и кулачкового вала топливного насоса, воспринимающего усилия, создаваемые плунжерами в процессе впрыска, а также вследствие неточности изготовления деталей привода и неуравновешенности самих грузов. Появление таких высокочастотных колебаний в регуляторе весьма нежелательно, так как вызывает ускорение износа трущихся поверхностей, нарушение первоначальной настройки системы регулирования и колебание рейки.
Чтобы избежать таких нежелательных последствий высокочастотных колебаний угловой скорости грузов, привод чувствительного элемента, имеющего повышающую передачу, оборудуют специальной муфтой, предназначенной для фильтрации высокочастотных колебаний. Конструктивно такая муфта связана с ведущей шестерней привода.
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/50-99/93.gif)
Известны муфты такого назначения трех типов (рис. 111). Одна из них фрикционного типа (рис. 111, а) имеет плоскую пружину 4, при затяжке которой гайкой 2 определяется значение крутящего момента, который может быть передан от ступицы 1, жестко связанной с кулачковым валом топливного насоса, к ведущему зубчатому колесу 5. Такой муфтой оборудован, например, регулятор, показанный на рис. 83.
Анализ движения ведомой части привода может быть осуществлен путем решения дифференциального уравнения динамического равновесия
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/50-99/94.gif)
здесь Jp — момент инерции чувствительного элемента, приведенный к валику топливного насоса; ? и ? — отклонения ведущей и ведомой частей привода от равномерного вращения.
Если ступица совершает колебания относительно равномерного вращения так. Что
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/50-99/95.gif)
где А — амплитуда; ?? — частота таких колебаний, то в соответствии с предложением А. А. Грунауэра, Б. Б. Чагара, В. А. Дика уравнение может быть представлено в виде
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/50-99/96.gif)
Анализ уравнения показал, что движение ведомой части фрикциона состоит из чистого скольжения по линейному закону п наложения на него колебательной составляющей. Чем меньше деформация пружины фрикциона, т. е. чем меньше усилие, создаваемое его пружиной, тем лучше гасятся высокочастотные колебания и увеличивается скольжение. Это делает работу фрикциона ненадежной и способствует ускорению износа. Поэтому в последние годы многие заводы, выпускающие топливоподающую аппаратуру и автоматические регуляторы прямого действия, стали применять упругий привод регулятора с резиновыми элементами (рис. 111, б) или со спиральной пружиной (рис. 111, в). Таким приводом оборудованы регуляторы, показанные на рис. 89, б, 90, 100 и др.
В процессе работы упругий привод регулятора приводит к неравенству углов поворота ? валика регулятора и ? валика топливного насоса или коленчатого вала двигателя. Поэтому в рассматриваемом случае
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/50-99/97.gif)
Пусть bр — жесткость упругого элемента в приводе; ?1 и ?2— факторы торможения соответственно упругого привода и чувствительного элемента; тогда дифференциальное уравнение ведомой части привода в соответствии с принципом д' Аламбера может быть представлено в виде
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/50-99/98.gif)
Переход к относительным координатам (274) и деление всех членов уравнения на коэффициент при ср приводит уравнение к виду
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/50-99/99.gif)
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/100-149/100.gif)
Коэффициент T22пр характеризует инерционность чувствительного элемента в его вращательном движении, Тпр и Т? определяются силами гидравлического трения, действующими в упругом приводе и самом чувствительном элементе, и ?пр зависит от жесткости упругого элемента и передаточного отношения самого привода.
В операторной форме записи уравнение (275) имеет вид
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/100-149/101.gif)
можно построить его структурную схему (рис. 112, а).
Таким образом, упругий привод регулятора изолирует чувствительный элемент от высокочастотных колебаний угловой скорости топливного насоса и создает дополнительную степень свободы поворота валика регулятора относительно вала насоса. Следовательно, при наличии упругого привода динамические свойства чувствительного элемента должны характеризоваться совокупностью двух дифференциальных уравнений (270) или (271) с заменой ? и ? и (275) или (280), составляющих систему
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/100-149/102.gif)
Структурная схема такой системы показана на рис. 112, б. Координата ? в этой системе является внутренней, поэтому ее можно исключить из рассмотрения. Это дает неоднородное линейное дифференциальное уравнение четвертого порядка вида
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/100-149/103.gif)
![](/images/stories/avtomatika-regulirovanija/2-chast/100-149/104.gif)
Структурная схема, соответствующая уравнению (284), показана на рис. 112, в.
Подбор параметров упругого привода и, в частности, жесткости пружины существенно влияет на динамические свойства регулятора и системы автоматического регулирования двигателя в целом. Если при правильном подборе жесткости пружины происходит фильтрация высокочастотных колебаний, то при неточном подборе могут заметно ухудшиться динамические качества системы и появиться медленно затухающие низкочастотные колебания угловой скорости.
|