Устройство для управления двигатель-генераторной установкой

(19) (111 740 СПУБЛИН Д ИИОПИСАНИЕ ИЭОбРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТО ия нопосредс м испульсы попадравлической свяфона, связанног х от приемно с иэмеритего суммирую а, соединен ующий сильом электром ВИ го сил и и от втор нного элемен лем скорос щего сильф ного через фонный элем генератора о ервыи суммнт со ста2 ил. т- аГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТ(56) Двигатели внутреннего сгораПод ред. Л.К.Коллерова, М.,: Машистроение, 1965.Авторское свидетельство СССРВ 705426, кл. С 05 0 13/30, 197(57) Изобретение относится к усствам регулирования скорости, Цизобретения - повьппение точностройства. В переходных процессах тор топливоподачи работает от дейст"вия трех регулирующих импульсов -пропорционально скорости изменениянагрузки, пропорционально изменениюнагрузки и пропорционально изменениюугловой скорости двигателяВсе импульсы фиксируются исполнительнымсильфоном, соединенными с доэаторомтопливоподачи, а в исполнительный131 4Изобретение относится к устройст-вам регулирования скорости.Цель изобретения - повышение точности устройства,На фиг,1 изображено предлагаемоеустройство для управления двигательгенераторной установкой, общий вид;на фиг.2 - электрогенератор, видсбоку.Устройство для управления двигатель-генераторной установкой содержит пружину 1, в которую опираетсячерез седло 2 и гайку 3 подвижныйфланец 4, сильфон 5, подвижный фланец 6, разделяющий сильфон 5 от сильфона 7. Сильфоны 5 и 7 образуют гидромеханический преобразователь. фланцы 6 и 4 перемещаются в общей направляющей 8. При этом сильфон 7 соединяется с жестко закрепленным фпанцем9Тяга 1 О, представляющая собой передающий механизм, посредством соединительного звена 11 шарнирно соединяется с тягой 12, связанной спервым суммирующим сильфонным элементом 13. Суммирующий сильфонный элемент 13 содержит сильфон 14, одинконец которого герметично соединенс фланцем 15, с другой - с фланцем16, перемещающимся в направляющей 3017, жестко связанной с фланцем 15,с возможностью перемещаться цапфойв неподвижной опоре 18. С фланцем16 соединена одним концом тяга 19,другой конец которой связан с подвнжным фланцем 20 второго суммирующего сильфонного элемента 21, Суммирующий сильфонный элемент 21 содержит сильфон 22, герметично соединенный одним концом с подвижным фланцем 4020, а другим - с. неподвижным фланцем23, жестко связанным с направляющей24, в которой перемещается фланец 20,Полость сильфона 22 через тройник 45 25 и гидролинию 26 сообщается с полостью исполнительного сильфона 27, Сильфон 27 одним концом герметично соединен с неподвижным фланцем 28, а другим - с подвижным фланцем 29, поджатым пружиной 30 и перемещающимся в направляющей 31, жестко связанной с фланцем 28. Подвижный фланец 29 через рычажную систему 32 соединяется с дозатором 33 топливоподачи, расположенным во впускном трубопроводе 34 двигателя.Соединительное звено 11 посредством рычага 35 жестко связано с ста 05 2тором 36 электрогенератора 37, получающего привод от двигателя и используемого в качестве измерителя его нагрузки.Измеритель внешней нагрузки содержит статор 36 электрогенератора 37, установленного на шарикоподшипниках 38, наружные обоймы которых сидят на стойках 39, а вал 40 ротора установлен на подшипниках 41. Статор 36 посредством рычага 42 шарнирно соединен с тягой 43 упругого элемента, удерживаемого гайкой 44 и выполненного в виде пружины 45. Корпус 46 гидравлического гасителя высокочастотных колебаний содержит уплотнение 47 для предотвращения утечки жидкости. Тяга 43 упругого элемента заканчивается поршнем 48, в котором для пропуска рабочей жидкости из одной полости в другую имеется ряд дросселирующих отверстий.С валом 40 ротора электрогенератора 37 с одной стороны соединен через муфту двигатель 49 внутреннего сгорания, а с другой - центробежный измеритель 50 угловой скорости.Центробежный измеритель 50 угловой скорости содержит вал 51, жестко связанный с валом 40 ротора электрогенератора. На валу 51 жестко установлена крестовина 52, с шарнирно связанными грузами 53, и подвижная муфта 54, находящаяся в постоянном соприкосновении через упорный.подшипник 55 с грузами 53 и промежуточным рычагом 56, который нижним своим концом шарнирно соединен с корпусом центробежного регулятора 50, а верхним - с тягой 57. Требуемый скоростной режим устанавливается с помощью рычага 58, связанного тягой 59 с механизмом настройки, содержащим рычаг 60 с фиксатором, сектор 61 и неподвижный упор 62, изменением затяжки восстанавливающей пружины 63 которая соединена с верхним концом основного рычага 64, связанного своим нижним концом с корпусом центробежного измерителя 50. С рычагом 58 и с корпусом 65 корректора импульса по угловой скорости центробежного регулятора 50 связана пружина 66, работающая в режиме запуска двигателя. В корпусе 65 корректора установлены регулировочный винт 67, пружина 68 и подвижный упор 69, которым промежуточный рычаг,55 3 13174 56 взаимодействует при работе двигателя на корректорном участке с основным рычагом 64, перемещение которого ограничивают неподвижные упоры 70 и 71, установленные в корпусе центробежного регулятора 50. Взаимодействие рычагов 56 и 64 при работе двигателя на регуляторном участке характеристики осуществляется посредством упора 72, жестко связанного с основ ным рычагом 64.С промежуточным рычагом 56 посредством тяги 57 соединен подвижный фланец 73 приемного сильфона 74 регулирующего импульса по изменению угловой 15 скорости. Сильфон 74 с одной стороныгерметично соединен с неподвижнымфнанцем 75, а с другой - с подвижным фланцем 73, перемещающимся в цилиндрической направляющей 76, жестко свя занной с неподвижным фланцем 75. Полость приемного сильфона 74 гидролинией 77 через тройник 25 сообщается с полостью сильфона 22 второго суммирующего сильфонного элемента 21, ачерез гидролинию 26 - с полостью исполнительного сильфона 27. Полости сильфонов 5 и 7 гидромеханического преобразователя сообщенывыполненным в подвижном фланце 6дросселирующим отверстием и соединены с гидролинией 78 с полостью первого суммирующего элемента 13. Принцип действия устройства рассмотрим на примере наиболее характерных режимов работы двигателя, работающего в агрегате со сварочным электрогенератором: установившегося; резкого (мгновенного) сброса нагрузки; резкого (мгновенного) наброса нагрузки; плавного изменения нагрузки. В установившемся режиме в результате равенства развиваемым двигателем крутящего момента и момента сопротивления электрогенератора устанавливается определенный скоростной инагрузочный режим его работы, Приэтом механизм измерения угловой скорости центробежного регулятора 50под воздействием грузов 53 занимаетопределенное положение и через упорный подшипник 55, муфту 54, промежуточный рычаг 56, совместно перемещающийся и уравновешенный восстанавливающей пружиной 63, основной рычаг64, тягу 57 удерживает подвижныйфланец 73 приемного сильфона в положении, обусловливающем в сильфоне 74 05 4 определенное давление рабочей жидкости, которое через гидролинию 77, тройник 25 и гидролинию 26 .передается в полость исполнительного сильфона 27. Под воздействием этого давления подвижный фланец 29, преодолев усилие возвратной пружины 30, через систему 32 рычагов удерживает дозатор 33 топливоподачи в положении, соответствующем подаче топлива Для заданного установившегося скоростного режима.В установившемся нагрузочном режиме развиваемый двигателем момент равняется моменту сопротивления электрогенератора и реактивному моменту, опрокидывающему его статор 36, В результате действия реактивного момента статор 36 поворачивается на определенный угол и через рычаг 42 удерживается в таком положении с помощью пРУжины 45. При этом через рычаг 35,соединительное звено 11, тягу 12,подвижный фланец 15, рабочую жидкость сильфона 14 первого суммирующего элемента 13, подвижный фланец 16,тягу 19 статор 36 удерживает подвижный фланец 20 второго суммирующегосильфонного элемента 21, создавая внем определенное давление рабочейжидкости. Созданное давление черезтройник 25 и гидролинию 26 передается в полость исполнительного сильфона 27, воздействуя на его подвижныйфланец 29, который, преодолев усилиевозвратной пружины 30, переместитсяи через рычажную систему 32 переместит и будет удерживать дозатор 33топливоподачи в положении, соответствующем подаче топлива установившегося нагрузочного режима. В этом случае давление в сильфонах 5 и 7 и впервом суммирующем сильфонном элементе 13 одинаковое и регулирующий импульс, пропорциональный скорости изменения нагрузки, на дозатор 33 тойливоподачи не действует. При резком сбросе нагрузки крутящий момент исчезает и статор 36 под воздействием восстанавливающей пружины 45 поворачивается вокругсвоейоси и через рычаг 35, соединительное звено 11 и тягу 10 резко смещает фланец 6 в сторону сильфона 5. В результате резко уменьшается давление рабочей жидкости в сильфоне 7, которое гидролинией 78 передается в полость сильфона 14 первого суммирующего5 131сильфонного элемента 13, обеспечиваявозможность через подвижный его фланец 16, тягу 19, подвижный фланец 20суммирующего сильфонного элемента 21,тройник 25 и гидролинию 26 пружине30 переместить подвижный фланец 29исполнительного сильфона 27, а вместе с ним через рычажную систему 32и дозатор 33 топливоподачи в сторонууменьшения подачи топлива еще до того, как .начнет перемещаться на цапфах первый суммирующий сильфонныйэлемент 13 от действия регулирующегоимпульса, пропорционального изменению нагрузки, а также еще до того,как начнет перемещаться промежуточный рычаг 56 центробежного регулятора 50 от действия регулирующего импульса, пропорционального изменениюугловой скорости двигателя. В данномслучае заброс угловой скорости двигателя предотвращается опережающим регулирующим импульсом по скорости изменения нагрузки.Статор 36 также под поздействиемвосстанавливающей пружины 45 черезрычаг 35, соединительное звено 11 итягу 12 резко смещает фланец 15 ивесь первый суммирующий сильфонныйэлемент 13, а вместе с ним через тягу 19 подвижный фланец 20 второгосуммирующего сильфонного элемента 21,резко уменьшая в нем давление жидкости и обеспечивая возможность, благодаря отводу жидкости из сильфона 27,через тройник 25 и гидролинию 26пружину 30 переместить подвижный фланец 29 исполнительного сильфона 27,а вместе с ним через рычажную систему 32 и дозатор 33 топливоподачи всторону уменьшения подачи топливапосле того, как начал уже перемещаться фланец 16 первого суммирующегосильфонного элемента 13 от действиярегулирующего импульса, пропорционального скорости изменения нагрузки,и еще до того, как начнет перемещаться промежуточный рычаг 56 центробежного регулятора 50 от действия регулирующего импульса, пропорционального изменению угловой скорости,Однако в силу невозможности полной компенсации заброса угловой скорости двигатель регулирующими импульсами, пропорциональными изменению нагрузки и скорости ее изменения, и при ее увеличении и, соответственно, грузов 53, центробежная си 7405ла увеличивается, и грузы 53 через упорный подшипник 55, муфту 54, преодолевая усилие восстанавливающей пружины 63, промежуточный рычаг 56, тягу 57 перемещают подвижный фланец 73, понижая в приемном сильфоне 74 давление жидкости, которое через гидролинию 77, тройник 25 и гидролинию 26 передается в полость исполнительного сильфона 27, обеспечивая возможность пружине 30 переместить подвижный фланец 29, а вместе с ним через рычажную систему 32 и дозатор 33 топливоподачи в сторону уменьшения подачи топлива уже после того, как он начал перемещаться от действия опережающих регулирующих импульсов, пропорциональных изменению нагрузки и скорости ее изменения. 25 30 35 40 45 50 55 Таким образом, в переходном процессе сброса нагрузки дозатор топливоподачи перемещается под действием трех регулирующих импульсов, Самого высокого по быстродействию импульса, пропорционального скорости изменения нагрузки, меньшего по степени быстро,цействия импульса, пропорционального изменению нагрузки, и наименьшего но быстродействию импульса, пропорционального изменению угловой скорости. По мере перетекания жидкости из силь- фона 5 под действием пружины 1, которая до этого была сжата, в сильфон 7 и первый суммирующий сильфонный элемент 13, давление в них выравнивается, в результате чего фланец 16 через тягу 19 перемещает подвижный фланец 20 второго суммирующего элемента 21, повьппая в нем давление, которое через тройник 25 и гидролинию 26 передается в полость исполнительного сильфона 27, обеспечивая возможность его подвижному фланцу 29 преодолеть усилие возвратной пружины 30 и через систему 32 рычагов переместить дозатор 33 топливоподачи в сторону некоторого увеличения подачи топлива. После стабилизации нагрузочного режима и выравнивания давлений рабочей жидкости во всех сильфонах регулирующий Импульс, пропорциональный скорости изменения нагрузки, исчезает. При этом, чем резче осуществляется сброс нагрузки, тем больше по величине и по скорости будет перемещение дозатора топливоподачи от действия исчезающего импульса, вследствие большего перепада давления в13 сильфонах 5 и 7, т.е. обеспечится больший эффект введения регулирующего импульса по скорости изменения нагрузки. Окончательно после снятия нагрузки установившийся скоростной режим обеспечивается регулирующим импульсом по изменению угловой скорости и равен тому, который развивал двигатель до принятия нагрузки.В случае резкого наброса нагрузки момент сопротивления резко возрастает и статор 36 под воздействием резко увеличивающегося реактивного мо-. мента и, преодолев усилие восстанавливающей пружины 45, поворачивается на некоторый угол вокруг своей оси и через рычаг 35, соединительное звено 1 и тягу 10 резко смещает фланец 6 в сторону сильфона 7, резко увеличив в нем давление рабочей жидкости. При этом часть жидкости из сильфона 7 через дросселирующее отверстие во фланце 6 начинает поступать в сильфон 5, а основная часть жицкости по гидролинии 78 поступает в сильфон 14 первого суммирующего сильфонного элемента 13, резко увеличивая в нем давление. В результате подвижный. фланец . 16 через тягу 19 перемещает подвижный фланец 20 второго суммирующего сильфонного элемента 21, резко увеличивая давление в сильфоне 22, которое через тройник 25 и гидролинию 26 передается.в полость исполнительного сильфона 27, обеспечивая возможность подвижному фланцу 29, преодолев усилие возвратной пружины 30, через рычажную систему 32 резко переместить дозатор 33 топливоподачи в сторону увеличения подачи топлива еще до того, как начнет перемещаться на цапфах первый суммирующий сильфонный элемент 13 от действия регулирующего импульса, пропорционального изменению нагрузки, а также еще до того, как начнет перемещаться промежуточный рычаг 56 центробежного регулятора 50 от действия регулирующего импульса, пропорционального изменению угловой скорости двигателя. В данном случае как при сбросе нагрузки провал угловой скорости двигателя предотвращается опережающим регулирующим импульсом по скорости изменениянагрузки.Под воздействием резко увеличивающегося реактивного момента статор 17405 836, также преодолев усилие восстанавливающей пружины 45, через рычаг 35,соединительное звено 11 и тягу 12резко сместит фланец 15 и весь первый суммирующий сильфонный элемент13, а вместе с ним через тягу 19подвижный фланец 20 второго суммирующего сильфонного элемента 21, резкоувеличивая в нем давление рабочейжидкости и обеспечивая возможность,благодаря перетеканию ее через тройник 25 и гидролинию 26 в исполнительный сильфон 27, фланцу 29 переместится, преодолев усилие пружины 30, и5 через рычажную систему 32 переместить дозатор топливоподачи в сторону увеличения подачи топлива после того,как начал уже перемещаться фланец 16 первого суммирующего сильфонного эле 20 мента 3 от действия регулирующего импульса, пропорционального скорости изменения нагрузки, и еще до того, как начнет перемещаться промужеточный рычаг 56 центробежного регулято ра 50 от действия регулирующего импульса, пропорционального изменению угловой скорости. Однако, и в случае резкого набро са нагрузки, полностью компенсировать провал угловой скорости двумя опережающими регулирующими импульсами по изменению нагрузки и скорости изменения не представляется возможным. Поэтому угловая скорость двигателя и соответственно грузов 53 начинает уменьшаться, что приводит к уменьшению величины их центробежной силы. Тогда под воздействием восстанавливающей пружины 63 промежуточный рычаг через тягу 57 перемещает подвижный фланец 73, увеличивая в приемном сильфоне 74 давление рабочей жидкости, которое дальше через гидро 5 линию 7, тройник 25 и гидролинию 26передается в полость исполнительного сильфона 27. Под действием возросшего давления фланец 29, преодолев усилие возвратной пружины 30, перемеща ется и через рычажную систему 32 перемещает дозатор 33 топливоподачи в сторону увеличения подачи топлива уже после того, как он начал перемещаться от действия опережающих регу 55 лирующих импульсов пРопоРциональных изменению нагрузки и скорости ее из" менения. По мере протекания жидкости из сильфонов 7 и 14 в сильфон 5 давление в них выравнивается, что умень9 3174 шает усилие подпора фланца 16. В результате, под действием возвратной пружины 30 фланец 29 перемещается, обеспечивая возможность рабочей жидкости из сильфона 27 через гидролинию 26 и тройник 25 частично перетечь в сильфон 22, компенсируя освободившийся при этом объем от перемещения фланца 20, связанного тягой 19 с фланцем 16, и вместе с этим пере мещает через систему 32 рычагов дозатор 33 топливоподачи в сторону некоторого уменьшения подачи топлива. При установившемся новом нагрузочном режиме и выравнивании давлений рабо чей жидкости во всех сильфонах регулирующий импульс, пропорциональный скорости изменения нагрузки, тоже исчезает. Эффект введения опережающего импульса по скорости изменения наг рузки зависит от перепада давлений в сильфонах 5 и 7, т.е. от степени интенсивности увеличения нагрузки на электрогенератор.25 После наброса и установления нагрузки скоростной режим двигателя поддерживается регулирующим импульсом, пропорциональным изменению угловой скорости. При этом угловая скорость ЗО двигателя равна той заданной величине, которую он развивал на настроечном режиме холостого хода. Таким образом, в переходном процессе наброса нагрузки дозатор топливоподачи также перемещается под действием трек регулирующих импульсов:первого, пропорционального скоростиизменения нагрузки, второго, пропорционального изменению нагрузки, итретьего, пропорционального изменению угловой скорости,В случае плавного изменения нагрузки момент сопротивления электрогенератора изменяется медленно н статор 36 под воздействием плавно увеличивающегося реактивного момента и,преодолевая усилие восстанавливающейпружины 45, также медленно поворачивается и через рычаг 35, соединительное звено 11 и тягу 10 плавно перемещает фланец 6 в сторону сильфона 7,обеспечивая протекание рабочей жидкости из сильфона 7 в сильфон 5 при 55постоянном ее давлении в сильфонах5, 7 и 14. В результате регулирующийимпульс, пропорциональный скоростиизменения нагрузки, не формируется 05 10и на дозатор топливоподачи не действует.Кроме того, статор 36 через рычаг 35 соединительное звено 11 и тягу 12 плавно перемещает фланец 15 и весь первый суммирующий элемент 13, а вместе с ним через тягу 19 подвижный фланец 20 второго суммирующего сильфонного элемента 21, плавно увеличивая в нем давление жидкости. При этом из-за приращения давления жидкость из сильфона 22 через тройник 25 и гидролинию 26 медленно поступает в исполнительный сильфон 27, повышая в нем давление, в результате чего подвижный фланец 29, преодолев усилие пружины 30, через рычажную систему 32 плавно перемещает дозатор топливоподачи в сторону увеличения подачи топлива, компенсируя этим плавное увеличение нагрузки при постоянной угловой скорости двигателя. Поскольку угловая скорость практически не изменяется, регулирующий импульс по изменению угловой скорости не формируется центробежным регулятором 50 и на дозатор топливоподачи не поступает.Таким образом, в случае плавного изменения нагрузки дозатор топливо- подачи двигателя перемещается под действием только одного регулирующего импульса, пропорционального изменению прикладываемой внешней нагрузки,Высокочастотные колебания, вызванные переменным характером внешней нагрузки, гасятся гидравлическим демпфером, шарнирно соединенным через тягу 42 со статором 36 электрогенератора. Установка всережимного центробежного регулятора 50 угловой скорости с механизмами коррекции топливоподачи и настройки скоростного режима на валу 40 ротора электрогенератора 37 позволяет также при необходимости агрегатировать с ним дизельный двигатель, используя при эТом центробежный регулятор, установленный на валу ротора. В этом случае принцип работы устройства для управления двигательгенераторной установкой во всех описанных характерных режимах не отличается, только подвижный фланец 29 исполнительного сильфона 27 через систему рычагов 32 воздействует на11 13174дозатор топливоподачи в виде рейкитопливного насоса высокого давления,Однако, при повышении номинального по величине крутящего момента в работу вступает корректор топливоподачи центробежного регулятора и регулирование угловой скорости осуществляется только по сигналам, пропорциональным ее изменению, поскольку 10 статор 37 электрогенератора в своем движении выходит на упор. Тогда угловая скорость двигателя, а вместе с ней центробежная сила грузов 53, уменьшается, и восстанавливающая пру жина перемещает рычаг 64 до упора 71Дальше пружина 68.корректора, воздействуя подвижным упором 69 на основной рычаг 64, дополнительно перемещает промежуточный рычаг 56, который 20 через тягу 57 перемещает фпанец 73 приемного сильфона 74, повышая в нем давление жидкости. В результате жидкость из полости сильфона. 74 через гидролинию 77, тройник 25 и гидроли нию 26 поступает в полость сильфона 27, воздействуя на фланец 31. Фланец 31, преодолев усилие пружины 30, через систему 32 рычагов перемещается сам и перемещает дозатор топливойода чи в сторону увеличения подачи топлива, компенсируя изменение нагрузки таким образом что угловая скорость двигателя будет изменяться. 05 12Формула изобретенияУстройство для управления двигатель-генераторной установкой, содержащее центробежный измеритель угловой скорости с механизмом коррекции топливоподачи и механизмом настройки скоростного режима, дозатор топливо- подачи, связанный с исполнительным сильфоном, гидромеханический преобразователь, соединенный через пере" дающий. механизм со статором электрогенератора, установленного с возможностью перемещения, и через гидролинию - с первым суммирующим сильфонным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен приемный сильфон и второй суммирующий сильфонный элемент, подвижный фланец которого жестко соединен с первичным фланцем первого суммирующего сильфонного элемента, а полость второго суммирующего сильфонного элемента соединена с полостью исполнительного сильфона, при этом второй фланец первого суммирующего сильфонного элемента жестко связан со статором электрогенератора,а центробежный измеритель угловой скорости установлен на валу ротора электродвигателя и его выход связан с тягой с подвижным фланцем приемного сильфона., полость которого соединена с полостью второго суммирующего сильфонного элемента.1317405 Составитель В.Скибенкедактор Т.Парфенова 1.ехред Л.Олийнык Корректор Г,Решет Заказ 2422/42ВНИИ 1 63 исное СССЕй Производств ектна полиграфическое предгриятие, г. ужгород, у 1 ираж 8 Государст елям изобр Москва, енного комитет тений и открыт