Двухимпульсный регулятор угловой скорости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5722 4 605 2 ИСАНИЕ РЕТЕНИ теме изоб. Клевцов авве- щая ьство СССР3/1 О, 29/00, 1981.тво СССР3/02, 1969.ЫЙ РЕГУЛЯТОР ко ем вли- суммет ится к области мабыть использовано ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМЪ( СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относшиностроения и может двигателей вих в гидросиснасоса. Цельчности регулирет того, что унасоса ведуным валом, азвено - с данную с гидрам из концовпозволяет инагрузке приости. 2 ил. для первичных тепловых реннего сгорания, имеющ по крайней мере два гидро ретения - повышение то ния - достигается за сч денного шестеренчатого шестерня связана с выход пус через соединительное фером и через тягу, связ ческой передачей, с одни мирующего рычага, что опережающий импульс по гулировании угловой скорИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно для первичных тепловых двигателей внутреннего сгорания (например, дизелей) строительных, мелиоративных, подъемно- транспортных, сельскохозяйственных и других машин, имеющих в гидросистеме по крайней мере два гидронасоса, снабжающих жидкостью их рабочее оборудование, для поддержания заданного скоростного режима в условия, переменных нагрузок их работы.Цель изобретения - повышение т, -;ности регулирования.На фиг. 1 изображена принципиальная схема двухимпульсного регулятора угловой скорости; на фиг. 2 - гидравлический шестеренчатый насос, вид сверху.Двухимпульсный регулятор угловой скорости состоит из измерителя нагрузки, выполненного в виде гидравлического шестеренчатого насоса, последовательно включенного в силовой привод рабочего оборудования машины, ведущая шестерня 1 которого жестко соединена с выходным валом 2 механической трансмиссии привода рабочего оборудования, Выходной вал 2 посажен на подшипниках 3, которые установлены в корпусе 4 понижающего редуктора трансмиссии. Шестерня 1 находится в постоянном зацеплении с ведомыми левой 5 и правой 6 шестернями йасоса. Все шестерни размещены в корпусе 7 гидравлического насоса, который шарнирно связан с соединительным звеном 8 податливой опоры. Тяга 9 связывает соединительное звено 8 с седлом 10 основной пружины 11 измерителя момента и пружины 12 корректора по моменту, опирающихся в неподвижную направляющую 13.Другой стороной соединительное звено 8 связано с штоком 14 гидравлического демпфера высокочастотных колебаний, состоящего из корпуса 15 с уплотнениями 16, поршня 17 и регулирующего дросселя 18.Тяга 9 жестко соединяется с подвижным фланцем 19 приемного сильфона 20, которые перемещаются в неподвижной направляющей 21, связанной с неподвижным фланцем 22. Полость приемного сильфона 20 трубопроводом 23 сообщается с полостью исполнительного сильфона 24. Сильфон 24 с одной стороны соединен с неподвижным фланцем 25, жестко связанным с неподвижной направляющей 26, в которой перемещается подвижный фланец 27, соединенный с другой стороной сильфона 24. Для устранения гистерезиса материала стенок силь- фона 24 между фланцем 27 и упором 28 установлена возвратная пружина 29. Силь- фоны 20 и 24, соединенные трубопроводом 23, образуют сильфонную передачу.Фланец 27 тягой 30 шарнирно соединяется с одним концом суммирующего рычага 31, который средней частью связан с рейкой 32 топливного насоса 33, а другим концом соединяется при помощи тяги 34 с вы 5 о 15 20 25 зо 35 4 О 45 50 55 ходом центробежного датчика угловой скорости.Центробежный датчик угловой скорости включает ведущий вал 35, связанный с коленчатым валом дизеля. На валу 35 жестко посажена крестовина 36 с шарнирно установленными грузами 37 и муфта 38, находящаяся в постоянном соприкосновении с грузами и промежуточным рычагом 39, который нижним концом шарнирно соединен с корпусом регулятора, а верхним - с тягой 34.Диапазон регулирования угловой скорости задается от рычага 40 через восстанавливающую пружину 41, связанную с верхним концом основного рычага 42, нижний конец которого соединен с корпусом регулятора. С рычагом 40 и с корпусом 43 корректора подачи топлива по угловой скорости связана пружина 44, работающая в режиме запуска дизеля.В корпусе 43 корректора установлен регулирующий винт 45, пружина 46 и подвижный упор 47, которым промежуточный рычаг 39 воздействует при работе дизеля на корректорном участке характеристики с основным рычагом 42, перемещение которого ограничивают неподвижные упоры 48 и 49, связанные с корпусом регулятора. Взаимодействие промежуточного рычага 39 и основного 42 при работе дизеля на регуляторном участке характеристики осуществляется при помощи упора 50, жестко связанного с рычагом 42.Принцип действия двухимпульсного регулятора угловой скорости рассмотрен на 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 устанавливается определенный скоростной и нагрузочный режим его работы. При этом грузы 37 центробежного датчика угловой скорости занимают определенное положение и через муфту 38, промежуточный рычаг 39, тягу 34 и нижний конец суммирующего рычага 31 удерживают рейку 32 топливного насоса 33 в положении цикловой подачи топлива, соответствующей заданному установившемуся скоростному режиму.С другой стороны, данному скоростному режиму соответствует определенный нагрузочный режим, обусловленный сопротивлением гидравлического рабочего оборудования машины. Поэтому в определенном установившемся нагрузочном режиме корпус 7 гидравлического шестеренчатого насоса (измерителя момента), преодолев сопротивление основной восстанавливающей пружины 11 податливой опоры, через соедини. тельное звено 8, тягу 9, седло 10 воздействуетна подвижный флацец 9 приемного силь- фона 20 и создает в нем давление, которое трубопроводом 23 передается в исполнительный сильфон 24, повышая в нем давление. В результате подвижный фланец 27, преодолев сопротивление возвратной пружины 29, перемещается влево и через тягу 30 конецсуммирующего рычага 31 удерживает рейку 32 топливного насоса 33 в положении цикловой подачи топлива, соответствующей установившемуся нагрузочному режиму.В случае резкого сброса нагрузки крутящий момент в насосе, а вместе с ним и опрокидывающий момент корпуса 7, резко 10 исчезает и соединительное звено 8 под воздействием основной восстанавливающей пру жины 11 через тягу 9, седло 10 перемещает подвижный фланец 19 в обратном направлении, образуя в сильфоне 20 разрежение, которое трубопроводом 23 передается в исполнительный сил ьфон 24. В результате подвижный фланец 27 под воздействием 20 возвратной пружины 29 через тягу 30 и верхний конец суммирующего рычага 31 перемещает рейку 32 топливного насоса 33 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 успе вает измениться и в некоторый начальный период сохраняется прежней. Поэтому грузы 32, не изменяя своего положения, через муфту 38, промежуточныйрычаг 39, тягу 34 удерживают нижний конец суммирующего рычага 31 на протяжении некоторого сравнительно малого момента времени в положении, соответствующем прежней угловой скорости дизеля. Этого времени достаточно для регулирующего импульса по изменению нагрузки в виде перемещения тяги 30, чтобы через верхний конец суммирующего рыча га 31 переместить рейку 32 толивного насоса 33 в сторону уменьшения цикловой подачи на такую величину, при которой угловая скорость дизеля после сброса нагрузки сохраняется прежней.Таким образом, в этом режиме работы 4 дизеля рейка топливного насоса перемещается под действием регулирующего импульса пропорционального изменению нагрузки, обеспечивая заданную угловую скорость, а регулирующий импульс по угловой скорости только поддерживает ее устойчивость.При резком набросе нагрузки крутящий момент в гидравлическом шестеренчатом насосе, а следовательно, и опрокидывающий момент корпуса 7 возникает также резко. Тогда соединительное звено 8 под воздействием возникшего момента, преодолев усилие основной восстанавливающей пружины 11(если величина возцикицго мом( цтд мецьиц или равна номинальной цдгрузке) и дополнительно усилие пружины 12 корректора по моменту (если величина момента больше номинальной нагрузки), через тягу 9, седло 10 перемещает подвижный флднец 19 в сторону сжатия приемного сильфонд 20, повышая в нем давление рабочей жидкости, которое по трубопроводу 23 передается в исполнительный сильфон 24. В результате повышения давления в сильфоне 24 его подвижный фланец 27, преодолев усилие возвратной пружины 29, через тягу 30 и верхний конец суммирующего рычага 31 перемещает рейку 32 топливного насоса 33 в сторону увеличения цикловой подачи топлива и удерживает ее в положении, соответствующем величине цикловой подачи на новом установившемся (увеличенном) цагрузочном режиме. Аналогично, как и при сбросе нагрузки, по мере резкого набора нагрузки угловдя скорость дизеля, в силу инерционности, также не успевает измениться и в некоторый начальный период будет такой, которой оца была до изменения нагрузки. В силу этого грузы 32, не изменяя своего положения, через муфту 38, промежуточный рычаг 39, тягу 34 удерживают нижний конец суммирующего рычага 31 на протяжении некоторого сравнительно малого момента времени в положении, соответствующем прежней угло "; скорости дизеля, Этого времени также;и статочно для регулирующего имиульсд ио нагрузке в виде перемещения тяги 30, чтобы, воздействуя через верхний конец суммирующего рычага 31, переместить рейку 3" тоиливного насоса 33 в сторону увеличеици цикловой подачи на такую величину, которая соответствовала бы прежней угловой скорости дизеля, но уже при новой увеличенной нагрузке.Таким образом, в режиме резкого набрс. са нагрузки, как и при резком ее сбросе, рейка топливного насоса перемещается под действием регулирующего импульса пропорционального изменению нагрузки, также обеспечивая заданную угловую скорость, а регулирующий импульс по угловой скорости только поддерживает ее устойчивость,В случае плавного изменения (увеличения) нагрузки крутящий момент в шестеренчатом насосе, а следовательно, и момент, опрокидывающий корпус 7, изменяется медленно. При этом соединительное звено 8 под воздействием медленно изменяющегося момента, преодолевая усилие основной восстанавливающей пружины 11, через тягу 9, седло 10 перемещает подвижный фланец 19 в сторону сжатия приемного сильфоца 20, медленно повышая в нем давление рабочей жидкости, которое по трубопроводу 23 передается в исполнительный сильфоц 24. Под воздействием повышающего давления в ис1265722 Формула изобретения агг гг д зг ггп Составитель В. Техред И. Верес Тираж 836 Государственного коми елам изобретений и о 1 сква, Ж - 35, Раушская Патент, г. Ужгород, уКорректор М Демчи Подписное ИИП ета СССР крытий наб., д. 4(5 л. Проектна 113 илиалполнительном сильфоне 24 его подвижный фланец 27, преодолевая усилие возвратной пружины 29, через тягу 30 и верхний конец суммирующего рь 1 чага 31 перемещает рейку 32 топливного насоса 33 в сторону увеличения цикловой подачи топлива, компенсируя этим плавное увеличение нагрузки при постоянном значении угловой скорости. В этом случае, как и в предыдущих, рейка топливного насоса перемещается под действием только регулирующего импульса, пропорционального изменению нагрузки, обеспечивая постоянной заданную угловую скорость, а регулирующий импульс по угловой скорости поддерживает ее устойчивость,15 Из-за малого коэффициента самовыравнивания дизельные двигатели, как объекты регулирования, при отказе регулятора способны развивать угловую скорость, достигающую аварийных значений (разнос). При 20 отказе механизма, формирующего регулирующий импульс по нагрузке, рассмотим случай, самый опасный для возможного разноса дизеля, когда по разным техническим неисправностям верхний конец суммирующего рычага 31 неподвижно останавли 25 вается в левом крайнем положении, соответствующем максимальной цикловой подаче топлива, Гогда, при отсутствии нагрузки, угловая скорость дизеля, а вместе с тем и ведущего вала 35 центробежного регулятора чрезмерно увеличивается, В результате грузы 37 под действием увеличивающейся центробежной силы расходятся и через муфту 38, промежуточный рычаг 39, тягу 34 и нижний конец суммирующего рычага 31 переме:цают рейку 32 топливного насоса 33 вправо, в сторону уменьшения цикловой подачи топлива настолько, чтобы уменьшить угловую скорость дизеля и тем самым предотвратить возможный его аварийный разнос, При этом требуемый ход нижнего конца суммирующего рычага 31 обеспечивается путем соответствующего выбора длин его плеч и настройкой неподвижных упоров 48 и 49 центробежного регулятора.При заедании верхнего конца суммирующего рычага 31 в правом крайнем положении, или в промежутке между левым и правым крайним положениями, опасность разноса дизеля также полностью исклю-, чается, поскольку в этом случае положение рейки 32 соответствует относительно меньшей цикловой подачи топлива и эффективность действия центробежного регулятора большая.Таким образом, при отказе второго опережающего регулирующего импульса по нагрузке в предлагаемом двухимпульсном регуляторе исключаются аварийные ситуации типа разнос дизеля, поскольку в этом случае двухи мпульсный регулятор автоматически преобразуется и работает как одно- импульсный. Двухимпульсный регулятор угловой скорости, содержащий суммирующий рычаг, один конец которого кинематически связан с муфтой центробежного датчика угловой скорости, а средняя часть соединена с рейкой топливного насоса, демпфер, тягу и выходной вал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены гидравлическая передача, соединительное звено и гидравлический шестеренчатый насос, ведущая шестерня которого жестко связана с выходным валом, а корпус - через соединительное звено с демпфером и через тягу, связанную с гидравлической передачей, с другим концом суммирующего рычага.