Двухимпульсный регулятор угловой скорости

Двухимпульсный регулятор угловой скорости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для первичных двигателей внутреннего сгорания, турбин, имеющих силовой трансмиссионный привод и. предъявляющих повышенные требования к поддержанию заданного скоростного 0 3§38 37SS 32 30 tS 28 37 f6 /J реж зок точ тем угл нит две гас вом час жес а п дом тор ход рав нов по дом кот режима в условиях переменных кагру-; зок. Цель изобретения - повышение точности регулятора - достигается тем, что в двухимпульсном регуляторе угловой скорости используется соединительное звено, сочетающее в себе две функции - измерителя нагрузки и гасителя ударов и-толчков в силовом приводе машины. .При этом ведущая часть устройства - первая втулка 1 - жестко связана с входным валом 2, а посредством гибких тяг 6 - с ведомой частью - второй втулкой 7, которая через шарики 8 соединена с выходным валом 9 и со штоком 13 гидравлического демпфера 12. Через установленный механизм съема импульсов по нагрузке рычаг 24 соединен с входом гидравлической передачи, выход которой связан соднш концом сумми ( (Л сг

СОЮЭ СОБЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5i) 4 С 05 D 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4267960/24-24

1 (22) 24.06.87 (46) 15.01.89. Бюл. и 2 (75) А.М,Божок, Н.Н.Клевцов, В.Ф.Понедилок и А.Д.Божок (53) 621.525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 462171, кл. С 05 Р 13/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 1265722, кл. G 05 D 13/02, 1983. (54) ДВУХИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР УГЛОВОИ СКОРОСТИ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для первичных двигателей внутреннего сгорания, турбин, имеющих силовой трансмиссионный привод и. предъявляющих повышенные требования к поддержанию заданного скоростного

Ю ЛУ ЛУ 37 И З З1 ХР М N М УУ режима в условиях переменных нагру-; зок. Цель изобретения — повышение точности регулятора — достигается тем, что в двухимпульсном регуляторе угловой скорости используется соединительное звено, сочетающее в себе две функции — измерителя нагрузки и гасителя ударов и толчков в силовом приводе машины. При этом ведущая часть устройства — первая втулка 1 .— жестко связана с входным валом 2, а посредством гибких тяг б — с ведомой частью — второй втулкой 7, которая через шарики 8 соединена с выходным валом 9 и со штоком 13 гидравлического демпфера 12. Через установленный механизм съема импульсов по нагрузке рычаг 24 соединен с входом гидравлической передачи, выход которой связан с. одним концом суммиI

1451654 рующего рычага 38, другой конец которого соединен с выходом центробежного регулятора, а средняя часть с рейкой 39 топливного насоса. Это, дает возможность создать двухимпульсный регулятор и усовершенствовать ,силовой привод машины, что в резульИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно для первичных двигателей внутреннего сгорания (например, дизелей), турбин, приводящих 5 строительные, мелиоративные, подъем,но-транспортные, сельскохозяйственные и другие машины, имеющих силовой трансмиссионный привод и предъявля-. ющих повышенные требования к поддержанию заданного скоростного режима в условиях переменных нагрузок работы, с целью повышения качества выполнения ими технологических процессов, производительности, а также обеспечения высоких выходных параметров (эффективной мощности, расхода топлива и т.д.) самих двигателей.

Цель изобретения — повышение точности регулятора.

На фиг.1 показана принципиальная схема двухимпульсного регулятора угловой скорости; на фиг,2 — разрез

А-А на фиг.1.

Двухимпульсный регулятор угловой скорости состоит из соединительного звена (измерителя нагрузки), выполненного в виде гидромеханического соединительного устройства, последовательно включенного в силовой привод рабочего оборудования машины, первая втулка с фланцем 1 которого жестко связана с входным валом 2 и зафиксирована гайкой 3. На первой. 35 втулке с фланцем 1 через 120 жестко при помощи винтов 4 и планок 5 защемлены три гибких тяги (тросы) 6, Другими концами гибкие тяги 6 аналогичным образом соединены с второй 40 втулкой с фланцем 7. Отверстия выходных тяг обоих частей закруглены, что исключает резкие перегибы и ате повышает точность регулирования, улучшает условия работы непосредственно первичного двигателя, силового привода и машины в целом, повышая их топливную экономичность, производительность, надежность и долговечность. 2 ил. значительно увеличивает их долговечность.

Вторая втулка 7 продольными выступами через шарики 8 соединена с выходным валом 9, в боковой расточке 10 которого установлены шарики, а в осевой расточке 11 — гидравлический демпфер 12, шток 13 которого проходит через вставку,установленную посредством реэьбового со- ( единения в выходном валу 9 и жестко связан с второй втулкой 7 планкой, проходящей через диаметральный паз выходного вала 9. Рабочая жидкость из одной полости гидравлического демпфера в другую перетекает через отверстия, имеющиеся в поршне 14 гидравлического демпфера

12. Утечка жидкости в подвижном соединении шток — вставка и в неподвижном соединении вставка †..вал предотвращается уплотнениями.

Через упорный подшипник 15 и седло 16 на вторую втулку 7 воздействует пружина 17, другой конец которой упирается в седло 18 с регулируемой гайкой 19. С противоположной стороны на вторую втулку 7 через упорный подшипник 20 и диск 21 воздействует пружина 22. Диск 21 посредством шарнира 23 связан с одним концом рычага 24 элемента съема нагрузки. Другой конец рычага 24 связан с входом гидравлической передачи, выполненной в виде тяги 25, шарнирно соединенной с подвижным фланцем 26 приемного сильфона 27„ который перемещается в неподвижной направляющей 28, связанной с неподвижным фланцем 29. Полость приемного сильфона 27 гидролинией 30 сообщается с полостью исполнительного сильфона 31. Сильфон 31 с одной стороны

1 5 !654 соединен с неподвижным фланцем 32, жестко связанным с неподвижной направляющей 33, в которой 1 еремещается подвижный фланец 34, соединен5 ный с другой стороной сильфона 31.

Для устранения гистерезиса материала стенок сильфона 31 между фланцем 34 и упором 35 установлена возвратная пружина 36. 1О

Подвижный фланец 34 тягой 37 шарнирно соединяется с одним концом суммирующего рычага 38, который средней частью связан с рейкой 39 топливного насоса 40, а другим концом 15 посредством тяги 4 1 — с выходом центробежного регулятора угловой скорости.

Центробежный регулятор угловой скорости включает в себя вал 42, свя- 2р занный через шестерни газораспределительного механизма с коленчатым валом дизеля. На валу 42 жестко посажена крестовина 43 с шарнирно установленными грузами 44 и подвиж- 25 ная муфта 45, находящаяся в постоянном соприкосновении с одной стороны через упорный подшипник 46 с грузами 44, а с другой стороны — с промежуточным рычагом 47, который ниж- З0 ним концом шарнирно соединен с корпусом регулятора, а верхним концом— с тягой 41.

Необходимый скоростной режим устанавливается с помощью рычага 48, 35 связанного тягой 49 с механизмом настройки, включающим рычаг 50 с фиксатором, сектор 51 и неподвижный упор 52, изменением затяжки восстанавливающей пружины 53, которая свя- 40 зана с верхним концом основного рычага 54, нижний конец которого соединен с корпусом регулятора. С рычагом 48 и корпусом 55 корректора импульса по угловой скорости центро45 бежного регулятора связана пружина

56, работающая в режиме запуска двигателя. В корпусе 55 корректора установлен регулировочный винт 57, пружина 58 и подвижный упор 59,которым промежуточный рычаг 47 взаимодействует при работе двигателя на корректорном участке характеристики с основным рычагом 54, перемещение которого ограничивают неподвижные упоры 60 и 61, связанные с корпусом регулятора. Взаимодействие рычагов 47 и 54 при работе двигателя на регуляторном участке характеристики осущестH."ÿå Tñÿ посредством упора 62, жестко связанного с основным рычагом 54.

Принцип действия двухимпульсного . регулятора угловой скорости рассмотрим »а примере наиболее характерных режимов работы дизельного двигателя: установившегося; резкого (мгновенного) сброса нагрузки; резкого (мгновенного) наброса нагрузки; плавного изменения нагрузки.

В установившемся режиме в результате равенства развиваемого дизелем крутящего момента и момента сопротивления рабочего оборудования потребителя энергии устанавливается определенный скоростной и нагрузочный режимы его работы. При этом грузы 44 центробежного регулятора занимают определенное положение и через упорный подшипник 46, муфту

45, промежуточньп рычаг 47,тягу 4 1 и нижний конец суммирующего рычага

38 удерживает рейку 39 точливного насоса 40 в положении цикловой подачи топлива, соответствующей заданному установившемуся скоростному режиму.

С другой стороны, данному скоростному режиму соответствует определенный нагрузочный режим, обусловленный сопротивлением рабочего оборудования машины. Поэтому в определенном установившемся режиме вторая втулка 7 благодаря гибкости соединительных тяг б,получает угловое смещение относительно первой втулки 1, в результате чего расстояние между ними уменьшается, и вторая втулка 7, преодолев сопротивление пружины 17 (дизель в рассматриваемом случае работает на регуляторном участке скоростной характеристики), смещается вправо. Под действием пружины 22 вместе с второй втулкой 7 смещается вправо диск 21 с нижним концом рычага 24. При этом верхний конец рычага 24, смещаясь влево, через тягу 25 воздействует на подвижный фланец 26 приемного сильфона 27 и создает в нем давление, которое гидролинией 30 передается в исполнительньп сильфон 3 1, повышая в нем давление. В результате подвижный фланец 34, преодолев сопротивление возвратной пружины 36, перемещается влево и через тягу 37 и верхний конец суммирующего рычага

38 удерживает рейку 32 топливного

5 145 насоса 33 в положении цикловой подачи топлива, соответствующей данному установившемуся нагрузочному режиму.

В случае резкого сброса нагрузки крутящий момент в соединительном звене резко исчезает и вторая втулка 7 под действием возвратной пружины 17 через упорный подшипник 20 и находящийся под воздействием пружины 22 диск 21 перемещает шарнир

23, а вместе с ним вилку 24 и тягу

25 в обратном направлении, образуя в сильфоне 27 разрежение, которое гидролинией 30 передается в исполнительный сильфон 31. В результате подвижный фланец 34 под воздействием возвратной пружины 36, через тягу 37 и верхний конец суммирующего рычага 38 перемещает рейку 39 топливного насоса 40 в сторону уменьшения цикловой подачи топлива и удерживает ее в положении, соответствующем величине цикловой подачи на новом установившемся нагрузочном режиме. С другой стороны, по мере резкого сброса нагрузки угловая скорость дизеля в силу инерционности его и связанных с ним подвижных деталей приводимой машины не успевает измениться, в некоторый начальный период сохраняется прежней. Поэтому грузы 44 центробежного регулятора угловой скорости, не изменяя своего положения, через упорный подшипник

46, муфту 45, промежуточный рычаг

47 и тягу 41 удерживают нижний конец суммирующего рычага 38 в течение некоторого сравнительно малого момента времени в положении,соответствующем прежней угловой скорости. Однако этого времени недостаточно для регулирующего импульса по изменению нагрузки в виде перемещения тяги 37, чтобы через верхний конец суммирующего рычага 38 переместить рейку 39 топливного насоса

40 в сторону уменьшения цикловой подачи на такую величину, при которой угловая скорость дизеля после сброса нагрузки сохранится прежней.

Таким образом, в этом режиме работы дизеля рейка топливного насоса перемещается под действием регулирующего импульса, пропорционального изменению нагрузки, обеспечивая заданную угловую скорость, а регулирующий импульс по угловой скорости

1654 только поддерживает устойчивостi режима.

При резком набросе нагрузки крутящий момент в соединительном устройстве, а следовательно, на второй втулке 7 резко возникает. Тогда вторая втулка 7 под воздействием резко возникшего момента несколько затормозится и благодаря гибкости соединительных тяг 6 и податливости пружины 17 между ней и первой втулкой 1 возникает угловое смещение, пропорциональное приложенной внешней нагрузке. В результате этого расстояние между ними уменьшается и вторая втулка 7 под действием пружины 22 через упорный подшипник 20 резко перемещается через диск 21, рычаг 24 и тягу 25 подвижный фланец

26 в сторону сжатия приемного силь— фона 27, повышая в нем давление рабочей жидкости, которое по гидролинии 30 передается в исполнительный сильфон 31. Из-за повышения давления в сильфоне 31 его подвижный фланец 34, преодолев усилие возвратной пружины 36, через тягу 37 и верхний конец суммирующего рычага 38 перемещает рейку 39 топливного насоса 40 в сторону увеличения цикловой подачи топлива и удерживает ее в положении, соответствующем величине цикловой подачи на новом установившемся (увеличенном) нагрузочном режиме.

При набросе, как и при сбросе нагрузки, по мере резкого увеличения крутящего момента угловая скорость дизеля в силу инерционности также не успевает измениться и в некоторый начальный период соответствует той, какой она была до изменения нагрузки. В силу этого грузы 44 центробежного регулятора, не изменяя своего положения, через упорный подшипник 46 муфту 45, промежуточный рычаг 47, тягу 41 удерживают нижний конец суммирующего рычага 38 в течение некоторого сравнительно малого момента времени в положении, соответствующем прежней угловой скорости дизеля. Однако этого времени также достаточно для регулирующего импульса по нагрузке в виде перемещения тяги 37, чтобы, воздействуя через верхний конец суммирующего рычага 38, переместить рейку 39 топливного насоса 40 в сторону увели1451654 чения цикловой подачи на такую величину, которая соответствовала бы прежней угловой скорости дизеля, но уже при новой увеличенной нагруз5 ке.

Таким образом,в режиме резкого наброса нагрузки, как и при резком ее сбросе, рейка топливного насоса также перемещается под действием 1Р регулирующего импульса, пропорционального изменению нагрузки, обеспечивая этим заданную угловую скорость, а регулирующий импульс по угловой скорости при этом только поддержи- 15 вает устойчивость режима.

В случае плавного изменения (увеличения) нагрузки крутящий момент, проходящий через соединительное звено, а следовательно, и момент, 2р задерживающий вторую втулку 7, изменяется медленно. При этом благодаря гибкости соединительных тяг 6 и податливости пружины 17 вторая втулка 7 под воздействием медленно 25 изменяющего момента медленно перемещается вправо, одновременно перемещая под действием пружины 22 диск

21. В результате диск 21 через рычаг 24-и тягу 25 перемещает подвиж- 3р ный фланец 26 в сторону сжатия приемного сильфона 27, медленно повышая в нем давление рабочей жидкости, которое по гидролинии 30 передается в исполнительный сильфон 31. Под воздействием повышающего давления в исполнительном сильфоне 31 его подвижный фланец 34, преодолевая усилие возвратной пружины 36, через тягу 37 и верхний конец суммирующего рычага

38 медленно перемещает рейку 39 топливного насоса 40 в сторону увеличения цикловой подачи топлива, полностью компенсируя этим плавное увеличение нагрузки при постоянном зна- 4 чении угловой скорости. В этом случае, как и в предыдущих, рейка топливного насоса перемещается под действием только регулирующего импульса пропорционального измене5Р нию нагрузки, обеспечивая постоянство заданной угловой скорости, а регулирующий импульс по угловой скорости поддерживает устойчивость режима.

Поскольку коэффициент самовырав55 нивания дизельных двигателей как объектов автоматического регулирования незначительный, то при отказе их регуляторов они способны развивать в случае сброса нагрузки угловую скорость, достигающую величины аварийных ситуаций (разносап). Самый опасный случай возможного разноса дизеля, когда по разным техническим неисправностям верхний конец суммирующего рычага 38 неподвижно останавливается (заедает) в левом крайнем положении, соответствующем максимальной цикловой подаче топлива. Тогда при отсутствии нагрузки, угловая скорость дизеля, а вместе с ним и вала 42 центробежного регулятора черезвычайно увеличивается.

В результате грузы 44 под действием увеличивающейся центробежной силы, расходятся и через упорный подшипник 46, муфту 45, промежуточный рычаг 47, тягу 41 и нижний конец суммирующего рычага 38 перемещают рейку 39 топливного насоса 40 вправо в сторону уменьшения цикловой подачи топлива, чтобы уменьшить угловую скорость дизеля и предотвратить возможный его аварийный разнос". При этом требуемый ход нижнего конца суммирующего рычага 38 обеспечивается путем соответствующего выбора длин его плеч и настройкой неподвижных упоров 60 и 61 центробежного регулятора.

В случае заедания верхнего конца суммирующего рычага 38 в первом крайнем положении, или в промежутке между левым и правым крайними положениями, опасность разноса дизеля также полностью исключается, поскольку положение рейки 39 соответствует сравнительно меньшей цикловой подаче топлива и эффективность действия центробежного регулятора большая.

Таким образом, при полном отказе второго опережающего регулирующего импульса по нагрузке, в предлагаемом двухимпульсном регуляторе, практически исключаются аварийные ситуации типа разнос дизеля, поскольку в этом случае двухимпульсный регулятор автоматически преобразуется и работает как одноимпульсный.

При работе дизеля в случае приложения к его коленчатому валу нагрузки, превышающей номинальное значение, пружина 17 измерителя крутящего момента сжимается полностью, в результате чего верхний конец суммирующего рычага 38 занимает свое

9 14 максимально возможное для каждого дизеля разное) левое положение. При этом формирование и подача регулирующих импульсов по нагрузке на рейку 39 топливного насоса 40 полностью прекращается и дальше регулирование дизеля осуществляется только по сигналам изменения угловой скорости.

При увеличении нагрузки в дипазоне, превышающем ее номинальное значение, угловая скорость дизеля, а следовательно, центробежного регулятора уменьшается и в работу вступает корректор. В результате уменьшения центробежной силы грузов 44 пружина 58 корректора через подвижный упор 59, действуя на основной рычаг 54, отталкивает промежуточный рычаг 47 влево пропорционально увеличению нагрузки и соответственно уменьшению угловой скорости и через тягу 41, нижний конец суммирующего рычага 38 перемещает рейку 39 топливного насоса 40 влево, т.е. в сторону увеличения цикловой подачи топлива. В рассматриваемом случае компенсация приложенной к дизелю нагрузки осуществляется только по регулирующим импульсам изменения угловой скорости. При этом корректорная ветвь характеристики дизеля формируется корректором центробежного регулятора. Величина подъема участка корректорной ветви характеристики в зависимости от назначения и ряда других особенностей эксплуатации дизеля может быть различной и определяется выбором характеристики пружины.58 корректора.

51654 1О

Момент срабатывания корректора регулируется винтом 57. При вворачивании его корректор вступает в действие раньше, а при выворачивании позже.

5 формулаизобретения

Двухимпульсный регулятор угловой скорости; содержащий входной и выход10 ной валы, соединенные через соединительное звено, гидравлическую передачу, вход которой связан с элементом съема нагрузки, а выход — с одним концом суммирующего рычага, другой

15 конец которого кинематически связан с выходом центробежного измерителя скорости, причем средняя часть суммирующего рь)чага связана с рейкой топливного насоса, и гидравлический демпфер, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, выходной вал выполнен с боковой и осевой расточками,соединительное звено выполнено в виде ус25 тановленных на входном и выходном валах соответственно первой и второй втулок с фланцами, которые соединены между собой через гибкие тяги, при этом вторая втулка соединена с выходным валом посредством шарниров, расположенных в боковой расточке выходного вала, в осевой расточке которого установлен гидравлический демпфер, шток которого жест35 ко связан с второй втулкой, а элемент съема нагрузки выполнен в виде упорного подшипника, диска и рычага, один конец которого связан через диск и упорный подшипник с второй втулкой, 40 а другой конец связан с входом гидравлической передачи.

1451б54

Составитель И.Музыченко

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Дидык Корректор В.Гирняк

Заказ 7078/45 Тирах 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4