SU1335944A2 - Двухимпульсный регул тор угловой скорости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области машиностроени , может быть использовано дл  регулировани  угловой скорости дизельных двигателей внутреннего сгорани . Цель изобретени  - повышение точности регул тора. Использование двухимпульсного регул тора угловой скорости позвол ет повысить точность поддержани  заданного скоростного режима двигател  в услови х переменных нагрузок его работы, что дает возможность уменьшить расход топлива из-за уменьшени  забросов и провалов угловой скорости в переходных режимах работы, повысить качество вырабатываемой ими энергии дл  потребителей и, следовательно, качество выполнени  технологических процессов, улучшить услови  работы самого двигател , а также уменьшить количество выбрасываемых токсичных газов в окружаюидую среду за счет повышенного быстродействи  регулирующего органа топлнвоподачи. 2 ил. со оо СП ;о N 4

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , может быть использовано дл  регулировани  угловой скорости дизельных двигателей внутреннего сгорани  и  вл етс  дополнительным к изобретению по авт. св. № 516022.

Цель изобретени  - повышение точности регул тора.

На фиг. 1 и 2 изображена принципиальна  схема двухимпульсного регул тора угловой скорости.

Регул тор содержит механический измеритель крут пдего момента в виде планетарного редуктора, состо пхего из ведущего звена, которьЕм  вл етс  солнечна  шестерн  1, соединенна  с источником энергии- двигателем 2, и ведомого - водила 3, соединенного с потребителем 4. При этом остановленным звеном 5  вл етс  эпициклическа  шестерн , котора  сидит на подшипниках 6 и может от воздействи  передаваемого крут шего момента поворачиватьс . Остановленное звено 5 шарнирно соедин етс  со штоком 7 гидравлического демпфера 8 и опираетс  на податливую опору в виде восстанавливающей пружины 9, величина зат жки которой может регулироватьс  гайкой 10. Звено 5 через систему рычагов, состо щую из штока 7, соединенного с двуплечим рычагом 11, который другим своим концом нодсоединен к т ге 12, соедин етс  с входом гидравлического блока двойного дифференцировани .

Гидравлический блок двойного дифференцировани  включает узел 13 приема входных сигналов с сильфоном 14 и подвижным фланцем 15, перемещающимс  в цилиндрической направл юц ей 16, жестко св занной с неподвижным фланцем 17. Закрыта  полость сильфона 14 посредством гидролинии 18 сообщаетс  с преобразователем 19 устройства. Преобразователь 19 содержит игольчатого типа дроссель 20, второй сильфон 21, св занный посредством среднего подвижного фланца 22 с первым сильфоном 23, неподвижный фланец 24, жестко соединенный с цилиндрической направл ющей 25, в которой перемещаетс  свободный подвижный фланец 26. Фланец 26 т гой 27 в средней точке соединен с основным суммирующим рычагом 28, с одним концом которого т гой 29 св зан фланец 22, а с другим концом т гой 30 - средней точкой дополнительный суммирующий рычаг 31. Рычаг 31 одним концом через т гу 29 соединен с подвижным фланцем 22, а другим концом - с выходной т гой 32. Дл  удержани  основного и дополнительного суммирующих рычагов в заданном положении и уменьп:ени  вли ни  механического гистерезиса материала стенок сильфонов применена пружина 33. Рабоча  жидкость из полости сильфона 14 поступает в полость первого сильфона 23 через игольчатый дроссель 20,

0

5

0

5

а в полость второго сильфона 21 непосредственно .

Выходное плечо дополнительного суммирующего рычага 31 т гой 32 соедин етс  с одним концом суммирующего рычага 34, который средней частью св зан с органом 35 топливоподачи рейкой топливного насоса 36. Другим концом суммирующий рычаг 34 соедин етс  через т гу 37 и промежуточный рычаг 38 с центробежным регул тором 39 угловой скорости.

Центробежный регул тор включает вал 40, св занный через шестерни газораспределительного механизма с коленчатым валом двигател . Па валу 40 жестко установлена крестовина 41 с щарнирно св занными грузами 42, и подвижна  муфта 43, наход ща с  в посто нном соприкосновении через упорный подшипник 44 с грузами и промежуточным рычагом 38, который нижним своим концом шарнирно соединен с корпусом центробежного регул тора 39, а верхним - с т гой 37.

Требуемый скоростной режим устанавливаетс  с помощью рычага 45, св занного т гой 46 с механизмом настройки, включающим рычаг 47 с фиксатором, сектор 48 и неподвижный упор 49, изгу1енением зат жки восстанавливающей пружины 50, котора  соединена с верхним концом основного рычага 51, св занного своим нижним концом с корпусом центробежного регул тора 39. С рычагом 45 и корпусом 52 корректора импульса по угловой скорости центробежного регул тора 39 св зана пружина 53, работающа  в режиме запуска двигател . В корпусе 52 корректора установлен регулировочный винт 54, пружина 55 и подвижный упор 56, кото- г рым промежуточный рычаг 38 взаимодействует при работе двигател  на корректорном участке с основным рычаго.м 51, перемещение которого ограничивают неподвижные упоры 57 и 58, установленные в корпусе центробежного регул тора 39. Взаимодействие рычагов 38 и 51 при работе двигател  на регул торном участке характеристики осуществл етс  посредством упора 59, жестко св занного с основным рычагом 51.

Величина гидравлического демпфировани  в демпфере 8 измен етс  посредством регулировочного дроссельного винта 60 путем перепуска жидкости из одной его плоскости в другую. Герметичность полостей в подвижных соединени х шток 7 - крыщка 61 обеспечиваетс  уплотнени ми 62. Подпружиненный узел коррекции но нагрузке включает пружину 63, направл ющие 64 и регулировочную гайку 65.

Принцип действи  механического двухим- пульсного регул тора угловой скорости рассмотрим па примере наиболее характерных режимов работы дизельного двигател : установившегос , резкого (мгновенного) сброса нагрузки, резкого (мгновенного) наброса нагрузки, плавного изменени  нагрузки.

0

0

5

0

5

В установившемс  режиме в результате равенства развиваемого дизелем крут щего момента и момента сопротивлени  потребител  устанавливаетс  определенный скоростной и нагрузочный режим его работы. При этом 5 механизм измерени  угловой скорости центробежного регул тора 39 под воздействием грузов 42 занимает определенное положение и через упорный подшипник 44, муфту 43, промежуточный рычаг 38, совместно переме- даюш,ийс  с уравновешенной пружиной 50 ос- 0 новной рычаг 51, т гу 37 и другой конец суммируюшего рычага 34, удерживает орган 35 топливоподачи в положении, соответствующем цикловой подаче дл  заданного уста- новивщегос  скоростного режима.

В установившемс  нагрузочном режиме развиваемый двигателем момент равн етс  моменту сопротивлени  потребител  и реактивному моменту, опрокидывающему останов ленное звено 5 планетарного редуктора. Под

перемещении, т.е. выход гидравлического устройства в данной точке кинематической цепи будет состо ть из перемещени , вызванного изменением его в.ходного воздействи , и перемещени , вызванного скоростью изменени  входного воздействи . Дальше выходна  т га 30 основного рычага 28, перемеща сь вправо, дополнительно переместит благодар  задержке одного конца второй конец дополнительно суммирующего рычага 31, а вместе с ним выходную т гу 32, котора  через первый конец суммирующего рычага 34 резко переместит вправо орган 35 топливоподачи в положение, соответствующее цикловой подаче на новом нагрузоч- ном режиме работы двигател .

По мере выравнивани  давлени  рабочей жидкости в сильфонах 14, 21 и 23 средний подвижный фланец 22 и св занные с ним концы основного 28 и дополнительного 31 суммирующих рычагов перемест тс  воздействием последнего, остановленное зве- 20 влево, окончательно устанавлива  своими но 5 поворачиваетс  на определенный угол идругими концами через т ги 30 и 32 и первый конец суммирующего рычага 34 орган 35 топливоподачи в положение данного нагрузочного режима. Таким образом, в переходном процессе при резком сбросе нагрузки перемещение органа 35 топливоподачи складываетс  из трех перемещений, т.е. сигнал , действующий на него, будет состо ть из перемещени , вызванного изменением входного воздействи  (перемещени  остановленного звена 5 и св занного с ним фланца 15 и уменьшени  вследствие этого давлени  в сильфоне 14), перемещени , вызванного скоростью изменени  входного воздействи  (перемещени  фланца 22 и дополнительного увеличени  вследствие этого перемещени  т ги 30), и перемещени , вызванного ускорением изменени  входного воздействи  перемещени  фланца 22 и дополнительного увеличени  вследствие этого перемещени  выходной т ги 32). При этом, чем резче сброс нагрузки, тем больше по величине будет второе и третье перемещение вследствие большего от этого перепада давлений в сильфонах 21 и 23, т.е. больше будет эффект воздействи  на орган 35 топливоподачи регулирующих импульсов, пропорциональных скорости и ускорению изменени  нагрузки.

25

удерживаетс  в таком положении с помощью пружины 9. При этом через щток 7 рычаг 11, т гу 12, фланец 15 и дальше фланцы 22 и 26, установленные в определенном положении в результате действи  проход щего через гидравлическое дифференцирующее устройство сигнала т ги 27 и 29, основной суммирующий рычаг 28, т ги 29 и 30, дополнительный суммирующий рычаг 31, т гу 32 и первый конец суммирующего рычага 34 остановлен- о ное звено 5 удерживает орган 35 топливоподачи в положении, соответствующем цикловой подаче установивщегос  нагрузочного режима.

При резком сбросе нагрузки крут щий момент исчезает, и остановленное звено 5 под воздействием восстанавливающей пружины 9 поворачиваетс  и через щток 7, рычаг 11 и т гу 12 перемещает подвижный фланец 15 вправо, образу  в сильфо- не 14 разрежение, которое через гидролинию 18 передаетс  в первый 23 и второй 21 40 сильфопы преобразовател  19. Однако поскольку полость сильфона 23 сообщена с полостью сильфона 14 через дросселирующее отверстие, давление в нем будет падать менее интенсивно по сравнению с давлением

45

35

вый конец суммирующего рычага 34 орган 35 топливоподачи в положение данного нагрузочного режима. Таким образом, в переходном процессе при резком сбросе нагрузки перемещение органа 35 топливоподачи складываетс  из трех перемещений, т.е. сигнал , действующий на него, будет состо ть из перемещени , вызванного изменением входного воздействи  (перемещени  останов ленного звена 5 и св занного с ним фланца 15 и уменьшени  вследствие этого давлени  в сильфоне 14), перемещени , вызванного скоростью изменени  входного воздействи  (перемещени  фланца 22 и дополнительного увеличени  вследствие этого перемещени  т ги 30), и перемещени , вызванного ускорением изменени  входного воздействи  перемещени  фланца 22 и дополнительного увеличени  вследствие этого перемещени  выходной т ги 32). При этом, чем резче сброс нагрузки, тем больше по величине будет второе и третье перемещение вследствие большего от этого перепада давлений в сильфонах 21 и 23, т.е. больше будет эффект воздействи  на орган 35 топливоподачи регулирующих импульсов, пропорциональных скорости и ускорению изменени  нагрузки.

в сильфоне 21, полость которого сообще- По мере установлени  нагрузки и в результана с полостью сильфона 14 непосредственно . При этом перемещение среднего подвижного фланца 22 значительно замедлитс  и одновременно замедлитс  движение концов , св занных т гой 29 с фланцем 22, основного 28 и дополнительного 31 суммирующих рычагов, создава  дополнительные перемещени  их другим концом. Подвижный свободный фланец 26 сильфона 21, соединенный т гой 27 с основным суммите выравнивани  давлений рабочей жидкости во всех сильфонах эти перемещени  исчезают .

Благодар  компенсации изменившейс  на 50 грузки одиовременно опережающими трем  регулирующими импульсами отклонение угловой скорости будет незначительным. При этом механизм измерени  угловой скорости центробежного регул тора 39 от действи  незначительного ее заброса через грузы 42,

рующим рычагом 28 в его средн ей части, 55 упорный подшипник 44, муфту 43, проме- будет перемещатьс  вправо и тем самымжуточный рычаг 39, т гу 37 и другой конец суммирующего рычага 34 также переместит орган 35 топливоподачи в сторону уменьдополнительно переместит его входную т гу 30. В результате будет сложение двух

По мере выравнивани  давлени  рабочей жидкости в сильфонах 14, 21 и 23 средний подвижный фланец 22 и св занные с ним концы основного 28 и дополнительного 31 суммирующих рычагов перемест тс  0 влево, окончательно устанавлива  своими другими концами через т ги 30 и 32 и пер5

о

0

5

5

вый конец суммирующего рычага 34 орган 35 топливоподачи в положение данного нагрузочного режима. Таким образом, в переходном процессе при резком сбросе нагрузки перемещение органа 35 топливоподачи складываетс  из трех перемещений, т.е. сигнал , действующий на него, будет состо ть из перемещени , вызванного изменением входного воздействи  (перемещени  остановленного звена 5 и св занного с ним фланца 15 и уменьшени  вследствие этого давлени  в сильфоне 14), перемещени , вызванного скоростью изменени  входного воздействи  (перемещени  фланца 22 и дополнительного увеличени  вследствие этого перемещени  т ги 30), и перемещени , вызванного ускорением изменени  входного воздействи  перемещени  фланца 22 и дополнительного увеличени  вследствие этого перемещени  выходной т ги 32). При этом, чем резче сброс нагрузки, тем больше по величине будет второе и третье перемещение вследствие большего от этого перепада давлений в сильфонах 21 и 23, т.е. больше будет эффект воздействи  на орган 35 топливоподачи регулирующих импульсов, пропорциональных скорости и ускорению изменени  нагрузки.

По мере установлени  нагрузки и в результате выравнивани  давлений рабочей жидкости во всех сильфонах эти перемещени  исчезают .

Благодар  компенсации изменившейс  на 50 грузки одиовременно опережающими трем  регулирующими импульсами отклонение угловой скорости будет незначительным. При этом механизм измерени  угловой скорости центробежного регул тора 39 от действи  незначительного ее заброса через грузы 42,

55 упорный подшипник 44, муфту 43, проме- жуточный рычаг 39, т гу 37 и другой кошени  цикловой подачи, а следовательно, и уменьшени  заброса угловой скорости. Однако по мере становлени  начального скоростного режима центробежный регул тор 39 а вместе с ним орган 35 топливоподачи, возвратитс  в положение цикловой подачи , соответствующее той угловой скорости, которую развивал двигатель до изменени  нагрузки.

Таким образом, в этом режиме работы регул тора орган топливоподачи перемещаетс  под действием им 1ульса, пропорционального изменению угловой скорости, и трех импульсов - пропорционального изменению нагрузки, скорости и ускорению изменени  нагрузки. Этим обеспечиваютс  при астатическом регулировании его высокие динамические показатели.

В случае резкого наброса нагрузки па дизельный двигатель мо.мент сопротивлени  резко возрастает и остановленное звено 5 под воздействием резко увеличивающегос  реактивного момента, преодолева  усилие восстанавливающей пружины 9, поворачиваетс  и через шток 7, рычаг 11 и т гу 12 перемещает подвижный фланец 15 влево, образу  в сильфоне 14 повышенное давление, которое через гидролинию 18 передаетс  в первый 23 и второй 21 сильфоны преобразовател  19. Однако из-за наличи  дроссел  20 давление в сильфоне 23 преобразовател  19 будет нарастать медленнее чем в сильфоне 21. В результате перемещение среднего подвижного фланца 22 замедлитс  и одновременно замедлитс  движение концов, св занных т гой с ним, основного 28 и дополнительного 31 суммирующих рычагов, создава  дополнительные перемещени  их другим концом. Подвижный фланец 26, соединенный т гой 27 в средней части с суммирующим рычагом 28, будет перемещатьс  влево и тем самым дополнительно переместит влево его выходпую т гу 30, т.е. ее перемещение будет состо ть из двух перемещений - из перемещени , вызванного изменением входного и гидравлическое устройство воздействи , и перемещени , вызванного скоростью изменени  входного воздействи . Дальше т га 30, перемеща сь влево , дополнительно переместит, благодар  задержке одного конца, второй конец рычагам 31 и т гу 32, котора  через первый конец суммирующего рычага 34 резко переместит орган топливоподачи 35 влево - в сторону увеличени  цикловой подачи топлива дл  компенсации увеличивающейс  нагрузки.

По мере выравнивани  давлени  рабочей жидкости в сильфонах 14, 21 и 23 подвижный фланец 22 и св занные с ним концы суммирующих рычагов 28 и 31 перемест тс  вправо,окончательно устанавлива  своими другими концами через т ги 30 и 32 и первый конец суммирующего рычага 34 орган 35 топливоподачи в положении цикловой подачи, соответствующей увеличенной

5

5

0

5

0

5

нагрузке па двигатель и посто нной угловой скорости, равной той величине, которую развивал двигатель до наброса нагрузки. Таким образом, в данном переходном процессе при резком пабросе нагрузки перемещение органа 35 топливоподачи также складываетс  из трех перемещений, т.е. сигнал действующий на него, состоит из перемещени , вызванного изменением входного воздействи  (перемещени  остановленного

звена 5 и св занного с ним фланца 15 и увеличени  вследствие этого давлени  в сильфоне 14), перемещени , вызванного скоростью изменени  входного воздействи  (перемещени  фланца 22 и дополнительного увеличени  вследствие этого перемещени  т ги 30), и перемещени , вызванного ускорением изменени  входного воздействи  (перемещени  фланца 22 и дополнительного увеличени  вследствие этого перемещени  выходной т ги 32). При этом чем резче бу0 дет наброс нагрузки, тем больше по величине будут составл ющие величины второго и третьего перемещени  вследствие большего от этого перепада давлений в сильфонах 21 и 23 преобразовател , т.е. больше будет эффект воздействи  на орган 35 топливоподачи регулирующих импульсов, пропорциональных скорости и ускорению изменени  нагрузки . В установившейс  нагрузке в результате выравнивани  давлений рабочей жидкое ти во всех сильфонах эти перемещени  также исчезают.

При незначительном провале угловой скорости , обусловленной недокомпенсацией резко увеличенной нагрузки, центробежный регул тор 39 через грузы 42, упорный подшипник 44, муфту 43, промежуточный рычаг 39, т гу 37 и другой конец суммирующего рычага 34 также переместит орган 35 топливоподачи в сторону увеличени  цикловой подачи, а следовательно, и уменьшени  провала угловой скорости. Однако noc;ie становлени  начального скоростного режима центробежный регул тор 39 и св занный с ним орган 35 топливоподачи возврат тс  в положение той цикловой подачи, при которой двигатель будет развивать угловую скорость, имевшуюс  еще до наброса нагрузки.

Итак, при резком набросе нагрузки, как и при сбросе, орган топливоподачи перемещаетс  под действием четырех импульсов: первого, пропорционального изменению угловой скорости, второго, пропорционально0 го изменению нагрузки, третьего, пропорционального скорости изменени  нагрузки, и четвертого, пропорционального ускорению из менени  нагрузки.

В случае плавного изменени  нагрузки момент сопротивлени  будет измен тьс  мед5 ленно, и остановленное звено 5 под воздействием плавно увеличивающегос  реактивного момента, преодолева  усилие восстанавливающей пружины 9, медленно поворачиваетс  и через шток 7, рычаг 11 и т гу 12 плавно перемещает подвижный фланец 15 влево, увеличива  давление рабочей жидкости в сильфоне 14, которое через гидролинию 18 одинаково передаетс  в первый 23 и второй 21 сильфоны преобразовател  19. Тогда скорости перемещени  подвижных фланцев 22 и 26 будут одинаковы , в результате св занные с ними основной 28 и дополнительный 31 суммирующие рычаги будут перемещатьс  влево, наход сь в вертикальном положении, и через т гу 32, первый конец суммирующего рычага 34 плавно перемест т орган 35 топливоподачи в сторону увеличени  цикловой подачи топлива (влево). В данном случае перемещение органа 35 будет пропорционально только одному регулирующему импульсу - по изменению нагрузки, так как регулирующий импульс по изменению угловой скорости отсутствует из-за ее посто нного значени . В установивщемс  режиме орган 35 будет находитьс  в положении цикловой подачи, соответствующей новому нагрузочному режиму с сохранением прежнего значени  угловой скорости двигатели.

В случае работы дизельного двигател  на корректорной ветви его скоростной характеристики и при увеличении нагрузки свыше ее номинального значени  в работу включаетс  корректор по скоростному импульсу , подвижный упор 56 которого под действием пружины 55 позвол ет несколько увеличить подачу топлива и следовательно повысить этим крут щий момент. Однако в св зи с тем, что суммирующий рычаг 34 в верхней части св зан т гой 32 с механизмом регулировани  по нагрузке, перемещение органа топливоподачи будет умень- щатьс . Увеличить при этом перемещение суммирующего рычага 34 и тем самым органа 35 топливоподачи позвол ет коррек0

торна  пружина 63, котора  работает только при моменте сопротивлени , превышающем номинальный момент двигате.т . В результате этого остановленное звено 5 поворачиваетс  дополнительно, преодолев усилие пружин 9 и 63 и тем самым обеспечив необходимое увеличение перемещени  органа 35 топливоподачи насоса 36.

Использование двухимпульсного регул тора угловой скорости позвол ет повысить точность поддержани  заданного скоростного режима двигател  в услови х переменных нагрузок его работы, что дает возможность уменьшить расход топлива из-за уменьшени  забросов и провалов угловой

5 скорости в переходных режимах работы, повысить качество вырабатываемой им энергии дл  потребителей и, следовательно, качество выполнени  технологических процессов, улучшить услови  работы дл  самого двигател  (улучщитс  уравновешивание, уменьшатс 

0 динамические нагрузки и др.) и дл  обслуживающего персонала (уменьщитс  шум, вибраци  и т.д.), а также уменьшитс  количество выбрасываемых токсичных газов в окружающую среду за счет повышенного

5 быстродействи  регулирующего органа топливоподачи и в св зи с этим сравнительно лучшим протеканием рабочего процесса двигател  в переходном режиме.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Двухимпульсный регул тор угловой скорости по авт. св. № 516022, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности регул тора, в нем установлен гидравлический блок двойного дифференцирова- ни , вход которого соединен через шток демпфера с остановленным звеном планетарного редуктора, выход соединен с основным суммирующим рычагом.

   Фиг

   63

   Шигг

   Составитель В. Скибенко

   Редактор В. ДанкоТехред И. ВересКорректор С. Черни

   Заказ 3802/41Тираж 863Подписное

   ВНИИПИ Государствениого комитета СССР по де.пам изобретений и открытий

   113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб.. д. 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4