Как уже отмечалось, автоматический регулятор прямого действия является практически лишь чувствительным элементом, который связан с органом управления двигателем. В чувствительном элементе регулятора в процессе его работы действуют различные силы. Такими силами являются силы тя­жести муфты G_м и грузов G_г (при вертикальном расположении оси вращения грузов), сила упругости пружины F и центро­бежные силы грузов Р_v (рис. 59).

При невращающихся грузах (?_р = 0) центро­бежные силы грузов Р._v отсутствуют, оставшиеся силы стремятся восстано­вить положение муфты, которое она имела до вклю­чения чувствительного элемента в работу (крайне нижнее поло­жение на рис. 59).

Действие перечисленных сил можно заменить действием од­ной равнодействующей силы приведенной к оси движения муфты регулятора (иногда для простоты рассуждений силу Е приводят к центру тяжести груза). Эта равнодействующая сила Е, называ­емая восстанавливающей, определяется из условия равенства работ этой силы и сил ее составляющих.

При перемещении муфты вверх на малую величину ?_z эта сила совершает работу, равную сумме работ всех сил G_м G_г и F_А.

Уравнение работ этих сил имеет вид

Нередко в регуляторах прямого действия ось пружины не совпадает с осью движения муфты. Если пружина отнесена от грузов (например, в точку В на рис. 59) и связана с грузами че­рез рычаг ОВ, то уравнение работ примет вид

Полученные выражения для восстанавливающей силы пока­зывают, что ее значение зависит от положения муфты:

(кривая 1 на рис. 60).

Для определения этой зависимости необходимо выполнить расчет перемещений сил или задать несколько положений меха­низма чувствительного элемента между крайними положениями муфты, определить перемещения точек приложения сил гра­фически или построить планы скоростей.

В регуляторах, имеющих сравнительно небольшие чувстви­тельные элементы, в некоторых случаях можно пренебречь массой грузов, муфты и соединительных элементов. Это особенно спра­ведливо при горизонтальном расположении оси вращения меха­нического чувствительного элемента.

Если принять что G_м ? G_г ? 0, то уравнения работ будут иметь вид

Е = F_А (185)

при соосном расположении пружины и муфты и

Е = u_nF_B

при связи муфты с пружиной через рычаг ОВ (см. рис. 59). В по­следнем случае

является передаточным отношением механизма, связывающего муфту с пружиной (рычагом ОВ).

При расположении пружины чувствительного элемента соосно с муфтой и при непосредственном воздействии пружины на муфту восстанавливающая сила чувствительного элемента представляет собой усилие пружины (или пружин), приведенное к муфте.

Если b — жесткость пружины регулятора и Е₀ — усилие ее предварительной деформации, то зависимость (185) получит вид

Е = Е₀ + bz.

Эта зависимость представлена прямой 2 на рис. 60.

Регуляторы прямого действия часто являются всережимными, т. е. способными поддерживать любой заданный скоростной ре­жим в диапазоне от номинального до минимального. Во многих регуляторах всережимность обеспечивается изменением в про­цессе работы предварительной деформации пружины Е₀ с помощью перемещения опорной тарелки 1 или точки С (см. рис. 59).

У таких всережимных механических чувствительных элемен­тов деформация пружины в процессе работы складывается из двух частей: ? — предварительной деформации, устанавливаемой обслуживающим персоналом путем выбора положений тарелки 1 или точки С, и d — текущей деформации, вызываемой перестановкой муфты.

Усилие пружины в этом случае

где Е₀ — начальное значение восстанавливающей силы, опреде­ляемое предварительной деформацией пружины (Е₀ — u_пb?); b_пр — приведенная к муфте жесткость пружины (пружин), при­чем b_пр = u_п²b.

Выбор нескольких предварительных деформаций пружины все- режимного чувствительного элемента позволяет определить сетку характеристик (184), показанную на рис. 60 отрезками прямых .2—6. В этом случае Е = f (?; z) и, следовательно,