Двухимпульсный регулятор угловой скорости

Двухимпульсный регулятор угловой скорости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическии

Республик

< 1954962 (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 10.11.80 (21) 3229682/18-24 (51)М. Кл.

G 05 0 13/00 с присоединением заявкк Ле Ъвудерстпниы11 квинтет ссср аа двлаи яэобретений и открытн1 (2З) Приоритет

Опубликовано 30.08.82. Бюллетень М 32

Дата опубликования OFIHcBHHsl 30. 08. 82 (53) УДК621 ° 5Я; .6(088.8) .

72) Авторы (54) ДВУХИИПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР УГЛОВОЙ

СКОРОСТИ!

Изобретение относится к машино строению и может быть использовано для регулирования угловой скорости дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Известен механический двухимпульсный регулятор угловой скорости двигателей внутреннего сгорания, содержащий центробежный регулятор угловой скорости, топливный насос с рейкой, установленный между потребителем и источником энергии, измеритель внешней нагрузки, выполненный в виде планетарного редуктора, остановленное звено которого связано одним рычагом с подпружиненным узлом коррекции и демпфером, а другим че.рез систему рычагов - с одним концом суммирующего рычага, другой конец ко- 2р торого соединен с центробежным:регулятором угловой скорости, а средняя . часть суммирующего рычага соединена с рейкой топливного насоса (1).

Недостатки известного регуляторанизкая динамическая точность вследствие запаздывания сигнала по нагрузке, вызываемого наличием значительных инерционных сил в механизме планетарного редуктора, а также низкая надежность вследствие появления люфтов в сочленениях рычажного механизма в процессе работы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является двух-. импульсный регулятор угловой скорости, содержащий измеритель нагрузки, выполненный в виде планетарного редук- . тора, остановленное звено которого связано через соединительное звено с гидравлическим демпфером и с узлом коррекции, а также через первый сильфон с входом гидравлического дифференцирукщего блока, выход которого. связан с рейкой топливного насоса, центробежный регулятор угловой скорости (2) .

3 95496

Недостатком известного регулято- " ра является сравнительно низкая динамическая точность вследствие запаздывания регулирующего сигнала по угловой, скорости, который, воздействуя на рейку топливного насоса в переходном процессе, увеличивает при этом максимальное отклонение угловой скорости и время ее стабилизации.

Цель изобретения - повышение точ- 10 ности регулирования, Поставленная ц ль достигается тем, что в двухимпульсном регуляторе угловой скорости второй вход гидравлического дифференцирующего блока сое- 1з динен через второй сильфон с выходным рычагом центробежного датчика скорости.

На чертеже изображена принципиальная схема двухимпульсного регулятора угловой скорости.

Устройство состоит из механическо- ° го измерителя нагрузки, выполненного в виде планетарного редуктора 1. С маховиком посредством соединительных

Фланцев жестко связана эпициклическая шестерня 2, являющаяся ведущим звеном редуктора. Шестерня 2 находится в постоянном зацеплении с сателлитами 3, а последние с солнечной шестерней 4 - остановленным звеном редуктора. Оси сателлитов неподвижно соединены с водилом 5, которое является ведомым звеном редуктора и через фланцевое соединение жестко связано с валом потребителя энергии дви- З гателя»

С солнечной шестерней 4 жестко соединен рычаг 6, который шарнирно связан, соединительным звеном 7 и папьцем 8 а узлом коррекции, который 4в включает восстанавливающую пружину

9, опирающуюся одним концом в подвижное седло 10 а другим - в неподвижное седло 11. Рычаг 6 также соединен шарнирно со штоком 12 гидравлического демпфера 13, снабженного игольчатым дросселем 14 и посредством пальца

15 с подвижным фланцем 16 сильфонного узла приема выходных из редуктора сигналов. Фланец 16 перемещается в цилиндрической направляющей 17, жестко связанной с неподвижным фланцем

18 первого сильфона 19, полость кото- рого трубопроводом 20 сообщается с распределительной полостью гидравли- N ческого дифференцирующего блока 21.

Блок 21 включает первый исполнительный сильфон 22, один конец ко2 4 торого жестко связан с неподвижным фланцем, а другой - с подвижным Фланцем 23. С другой стороны к фланцу

23 присоединен второй исполнительный сильфон 24, противоположный конец которого связан с неподвижным полым фланцем 25. Фланец 25 с другой стороны соединен с третьим исполнительным сильфоном 26, противоположный конец которого связан с вторым подвижным

Фланцем 27. К этому же фланцу присоединен одним концом дифференцирующий сильфон 28, другой конец которого связан с фланцем 29. Фланец 29 жесткой тягой 30 соединен с подвижным фланцем 23.

Полость устройства, образованная

Фланцами 23, 25 и 27 а также сильфонами 24, 26 и 28, сообщается с распределительной полостью блока 21 непосредственно трубопроводом 31, а полость образоввнная Фланцем 23, неподвижным фланцем и сильфоном 22, через игольчатый дроссель 32.

Подвижные фланцы 23 и 27 перемещаются в неподвижной цилиндрической направляющей 33, к которой присоединен фланец 34, служащий седлом восстанавливающей пружины 35 блока. С противоположной стороны пружина опирается во фланец 27, обеспечивая, таким образом, возвращение его и связанной с ним тягой 36 рейки 37 топливного насоса, которая перемещается в направляющей 38, в исходное положение. Кроме того, пружина 35 используется для устранения механическо.го гистереэиса материалов стенок сильфонов приемных узлов сигналов по изменению угловой скорости и нагрузки, а также исполнительных и дифференцирующих сильфонов.

С распределительйой полостью гидравлического дифференцирующего блока 21 посредством трубопровода 39 сообщается полость второго сильфона

40 узла приема выходных иэ центробежного регулятора сигналов, Один конец второго сильфона 40 через фланец

41 жестко связан с корпусом центробежного регулятора, а другой - с подвижным фланцем 42, который перемещается в цилиндрической направляющей 43, соединенной с фланцем 41.

Фланец 42 шарнирно соединен с промежуточным рычагом 44 центробежного регулятора, который еще включает основной рычаг 45, связанный с восстанавливающей пружиной 46. Рычаги 44

5 и 45 через бочкообразный ролик 47, муфту 48 и упорный подшипник получают воздействие от грузов 49, вращающихся от вала топливного насоса, который через шестерни механизма га- 5 эораспределения получает привод от коленчатого вала двигателя.

Другой конец восстанавливающей пружины 46 соединен с рычагом 50 управления скоростным режимом двигателя.

Механизм центробежного регулятора включает также узел 51 корректора угловой скорости, пружину 52 обогатителя и болты настройки: 53 рычага управления скоростным режимом двигателя,54 и 55 соответственно номинальной и максимальной угловой скорости.

Двухимпульсный регулятор угловой 20 скорости работает следующим образом.

В установившемся режиме в результате равенства, развиваемого дизелем крутящего момента и момента сопротивления потребителя, устанавливаются скоростной и. нагрузочный режимы его. работы, При этом механизм центробежного регулятора под воздействием грузов 49 занимает определенное положение и через рычаги 44 и 45 удержи- 30 вает подвижный фланец 42 второго сильфона 40 в определенном положении.

Создаваемое во втором сильфоне 40 давление через трубопровод 39 передается в: исполнительные сильфоны

22, 24 и 26, выравнивая в них давление. В результате средний подвижный фланец 23, фланцы 29 и 27, преодолевая усилие восстанавливающей пружины 35 блока, удерживает рейку 37 . топливного насоса в положении цикловой подачи, соответствующей заданно" му установившемуся скоростному режиму.

954962

По мере выравнивания давления рабочей жидкости в сильфонах 22, 24 и 26 фланец 23 и связанный с ним фланец

29 переместятся вправо, обеспечивая фланцу 27 установиться в положении, соответствующем положению рейки 37 данного нагрузочного режима. Таким образом, в переходном процессе при резком сбросе нагрузки на рейку топливного насоса действуют рва регули" рующих импульса - первый от перемещения фланца 27, вызванного разрежением в первом сильфоне 19 и сильфонах 24 и 26 в результате изменения нагрузки и от перемещения вызванного дополнительным разрежением в сильфонах 24 и 26, обусловленного наличием дроссельного отверстия, сообщающего распределительную полость блока 21 с полостью сильфона 22. Чем резче сброс нагрузки, тем больше будет второе перемещение фланца 27 из-за большего от этого перепада давления в сильфонах 24, 26 и 22, т.е. больше будет воздействие на рейку топливного насоса импульса, пропорционального скорости изменения нагрузки.

По мере установления нагрузочного режима это перемещение исчезает, так как давление во всех исполнительных сильфонах выравнивается.

В установившемся нагрузочном режиме рычаг 6 измерителя крутящего момента, преодолев сопротивление восстанавливающей пружины 9 податливой опоры, воздействует на подвижный флайец

16 первого сильфона 19 и создает в

56 нем давление, которое трубопроводом 20 передается в исполнительные сильфоны

22, 24 и 26, повышая в них давление.

При этом фланцы 23, 29 и 27, преодолев сопротивление пружины 35, переме- щаются влево, удерживая рейку 37 топливного насоса в положении установившегося нагрузочного режима.

При резком сбросе нагрузки крутящий момент исчезает и рычаг 6 под воздействием восстанавливающей пружины 9 перемещает подвижный фланец 16, образуя в первом сильфоне 19 разрежение, которое через трубопровод 20 передается в исполнительные сильфоны 22, 24 и 26. Однако поскольку сильфон 22 сообщен с распределительной полостью через дросселирующее отверстие, падение давления в нем будет проходить менее интенсивно по сравнению с давлением в сильфонах 24 и 26. При этом перемещение среднего подвижного фланца 23 значительно замедлится и одновременно замедлится движение подвижного фланца 27, так как эти фланцы жестко связаны между собой тягой 30.

В результате задержки этих фланцев разрежение в полостях сильфонов 24 и 26 резко у величивается, что дает возможность фланцу 27 под воздействием пружины 35 резко переместиться вправо, переместив с помсщью тяги

36 рейку 37 топливного насоса в положение, соответствующее цикловой подаче на новом нагрузочном режиме/.

7 9549

Таким образом, в этом режиме рейка топливного насоса перемещается под действием импульса, пропорционального изменению нагрузки и импульса, пропорционального первой производ- З ной от изменения нагрузки.

При резком сбросе нагрузки и в результате этого увеличения угловой скорости вала центробежного регупятора центробежная сила грузов 49 увеличи- 16 вается. Следовательно, .под действием этой силы основной. рычаг 45 и промежуточный 44, преодолевая усилие восстанавливающей пружины 46, перемещаются вправо и одновременно пере- 15 мещают шарнирно соединенный с ним подвижный фланец 42 узла второго сильфона 40, создавая в нем разрежение. Это разрежение трубопроводом

39 передается в распределительную щ полость дифференцирующего блока 21, откуда через трубопровод 31 непосредственно передается в полости силь-. фонов 24 и 26, а в полость сильфона 22 - через дросселирующее отвер- уз стие. Дальнейший принцип воздействия регулирующего импульса по угловой скорости на рейку топливного насоса осуществляется аналогично принципу описанного воздействия регулирую- З@ щего импульса по нагрузке.

В рассматриваемом случае на рейку топливного насоса по каналу угловой скорости также воздействует. два регулирующих импульса: первый, пропорциональный отклонению угловой, скорости, и второй, пролорциональный первой производной от изменения угловой скорости (т.е. ускорению), "

В случае резкого наброса нагрузки на дизель крутящий момент резко возрастает и рычаг 6 под воздействием реактивного момента, связанного с ним остановленного звена 4 (солнечная шестерня), преодолевая усилие

45 восстанавливающей пружины 9 резко перемещается вправо, увеличивая при этом в первом сильфоне 19 давление рабочей жидкости. Увеличение давления передается трубопроводу 20 в распределительную полость дифференцируюЮ щего блока 21, откуда трубопроводом

31 непосредственно подается в полости сильфонов 24 и 26, а через дросселирующее отверстие в полость сильфона 22. В результате резкого повыЯ шения давления в сильфонах 24 и 26 фланец 23 и связанный с ним тягой 30 фланец 29 замедляет свое перемещение

62 влево,- что позволяет из-за этого получить дополнительное перемещение влево фланцу 27 и связанной с ним рейке 37 топливного насоса.

Таким образом, перемещение рейки состоит из двух перемещений - перемещения, пропорционального повышению давления в сильфонах 24 и 26 от изменившейся нагрузки, и перемещения, пропорционального дополнительному повышению давления в этих сильфонах в сравнении с сильфоном 22из-за наличия дросселирующего отверстия, от скорости изменения нагрузки.

По мере выравнивания давления рабочей жидкости во всех трех сильфонах фланцы 23 и 29 сместятся влево.

В результате фланец 27 и рейка 37 топливного насоса переместятся вправо, что обеспечит исчезновение перемещения пропорционального скорости и изменения нагрузки. В установившемся режиме рейка 37 занимает положение с цикловой подачей соответствующей новому значению нагрузочного режима.

При набросе нагрузки, как и при ее сбросе, угловая скорость на.протяжении всего переходного процесса также изменяется на определенную величину от установившегося значения. Это изменение, в свою очередь, оказывает воздействие на рейку топливного насоса.

При провале угловой скорости центробежная сила грузов 49 уменьшается и под воздействием восстанавливающей пружины 46 основной 45 и промежуточный 44 рычаги перемещают подвижный фланец 42 влево, увеличивая в полости второго:сильфона 40 давление рабочей жидкости. Это давление по трубопроводу 39 передается в распределительную полость дифференцирующего блока 21, откуда трубопроводом 31 - непосредственно в полости сильфонов 24 и 26 а в полость испол1 нительного сильфона 22 через дросселирующее отверстие. В результате давление в полостях сильфонов 24 и 26 по отношению к давлению в полости сильфона 22 резко увеличивается.

Дальчейший принцип работы узла исполнительных сильфонов под воздействием регулирующего импульса по угловой скорости аналогичен описанному принципу работы под воздействием регулирующего импульса по нагрузке т.е. перемещение рейки 37 топливного насоса

9549

62 10. шения забросов угловой скорости в переходных процессах работы, повышает качество вырабатываемой энергии для потребителей и; следовательно, качество выполнения ими технологических процессов.

Двухимпульсный регулятор угловой скорости, содержащий измеритель нагрузки, выполненный в виде планетарного редуктора, остановленное звено которого связано через соединительное звено.с гидравлическим демпфером и с узлом коррекции, а также через первый сильфон с входом гидрав-. лического, дифференцирующего блоке, выход которого связан с рейкой топливного насоса, и центробежный датчик скорости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности регулирования, второй вход гидравлического дифференцирующего блока соединен через второй сильфон с выходным рычагом. центробежного датчика скорости..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 462171, кл. G 05 0 13/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 516022, кл. G 05 0 13/00, 1974, (прототип). складывается с двух перемещенийперемещения, пропорционального изменению угловой скорости и перемещения, пропорционального первой производной от изменения угловой скорости. 5

В случае плавного изменения нагруз ки крутящий момент изменяется медленно и рычаг 6 измерителя нагрузки под формула изобретения воздействием реактивного момента остановленного звена 4, преодолевая уси- з лия восстанавливающей пружины 9, плавно перемещает фланец 42, плавно увеличивая давление рабочей жидкости во втором сильфоне 40. Медленное изменение давления вызывает одинаковое изменение давления в сильфонах 22, 24 и 26. Тогда подвижные фланцы 23, 29 и 27, а вместе с ними и рейка 37 топливного насоса перемещаются только пропорционально изменению нагрузки. В установившемся режиме рейки

37 установится в положение цикловой подачи, соответствующее новому нагрузочному режиму. В этом случае регулирующии импульс по угловои скорости на рейку топливного насоса не дей- . ствует, поскольку угловая скорость дизеля практически не изменяется.

Использование предлагаемого двухимпульсного регулятора угловой ско30 рости позволяет повысить точность поддержания заданного скоростного режима двигателя в условиях переменных нагрузок, что в свою очередь " уменьшает расход топлива из"эа умень