Триімпульсний регулятор частоти обертання дизеля з корегуючим сигналом за настроюванням

Триімпульсний регулятор частоти обертання дизеля з корегуючим сигналом за настроюванням, що містить відцентровий вимірювач частоти обертання, перший підсумовуючий важіль, одно плече якого з'єднано з виходом відцентрового вимірювача частоти обертання, рейку паливного насоса, зв'язану із середньою точкою підсумовуючого важеля, діафрагмовий чутливий елемент тиску наддуву повітря з вихідним підпружиненим штоком і механізм настроювання швидкісного режиму дизеля, який відрізняється тим, що в ньому чутливий елемент тиску наддуву повітря виконаний у вигляді диференціатора регулюючих імпульсів по наддуву і додатково установлений другий підсумовуючий важіль, а також коректор ступеня нерівномірності частоти обертання, причому диференціатор включає нерухомий фланець, жорстко зв'язаний з циліндричною напрямною, у сере U 2 (19) 1 3 ра регулюючих імпульсів по наддуву і додатково установлений другий підсумовуючий важіль і коректор ступеня нерівномірності частоти обертання колінчатого вала. Причому диференціатор містить нерухомо закріплений фланець, жорстко зв'язаний з циліндричною напрямною, у середині якої розміщений другий нерухомий фланець з'єднаний з напрямною, правий і лівий рухомий фланці, а також правий, середній і. лівий сильфони. Останні своїми торцями приєднані, - правий сильфон до нерухомого і правого рухомого фланців, середній сильфон - до правого рухомого і другого нерухомого фланців, а лівий сильфон - до другого нерухомого і одного боку лівого рухомого фланця, до якого також приєднана напрямна і одним торцем внутрішній сильфон, зв'язаний другим торцем з своїм рухомим фланцем, жорстко з'єднаним тягою з правим рухомим фланцем, а до другого боку лівого рухомого фланця, через вихідний під пружинний шток приєднане верхнє плече першого підсумовуючого важеля, середня точка якого тягою зв'язана з верхнім плечем другого підсумовуючого важеля, середня точка якого тягою - з рейкою паливного насоса, а нижнім кінцем - з виходом коректора, виконаного у вигляді зубчатої рейки взаємодіючою з сектором, кінематично зв'язаним з механізмом настройки швидкісного режиму дизеля. Таке технічне рішення забезпечить вимірювання змінювання тиску наддуву і величину швидкості (першої похідної) змінювання тиску наддуву, а також формування і передачу на рейку паливного насоса регулюючого імпульсу, пропорційного змінювання тиску наддуву випереджаючого пропорційного швидкості його змінюванню, що підвищують точність регулювання в перехідних процесах, а зміна коефіцієнта підсилення кінематичного зв'язку між вимірювачем частоти обертання і рейкою подачі палива - точність регулювання на часткових режимах і розширюють область застосування регулятора. На представленому кресленні (Фіг.) схематично показано загальний вигляд триімпульсного регулятора частоти обертання з корегуючим сигналом за настроюванням. Триімпульсний регулятор частоти обертання дизеля з турбонаддувом містить базовий відцентровий регулятор 1 з приводом 2 від паливного насоса високого тиску (ПНВТ) 3, коректор ступеня нерівномірності частоти обертання 4 і диференціатор 5 корегування регулюючого імпульсу по наддуву дизеля. Регулятор 1 установлений на валу 6 і одержує привод через шестерні 7, 8 від вала 9 ПНВТ 3. На валу 6 установлена хрестовина 10, на якій шарнірно закріплені тягарці 11, взаємодіючі через упорний підшипник 12 і муфту 13 з важелем 14 з одного боку, а з другого боку на нього діє основна 15 і додаткова 16 пружини. Нижній кінець важеля 14 шарнірно з'єднаний з важелем 17 керування швидкісним режимом дизеля, взаємодіючого з пружиною 18. Важіль 17 тягою 19 зв'язаний з рукояткою 20, яка фіксується на секторі 21 механізму настроювання швидкісного режиму. 57413 4 Верхня частина важеля 14 через регульований гвинт 22 взаємодіє з призмою 23 коректора крутячого моменту, а середня його частина тягою 24 з'єднана з нижнім кінцем першого підсумовуючого важеля 25, верхній кінець якого зв'язаний з виходом диференціатора 5, а середня точка через тягу 26 - з верхнім кінцем другого підсумовуючого важеля 27. Важіль 27 середньою точкою з'єднаний тягою 28 з рейкою 29 ПНВТ 3. Нижній кінець важеля 27 шарнірно зв'язаний з рейкою 30, яка знаходиться в постійному зубчастому зачепленні і сектором 31, взаємодіючим з проміжною тягою 32, з'єднаною з механізмом 33 настройки швидкісного режиму. Конструкція пневматичного диференціатора 5 містить нерухомий фланець 34, жорстко з'єднаний з циліндричною напрямною 35, у середині якої розміщений правий 36, середній 37 і лівий 38 сильфони. Сильфон 36 одним торцем герметично приєднаний до фланця 34, а другим торцем - до правого рухомого фланця 39, з протилежного боку до якого також герметично приєднаний середній сильфон 37. Другим торцем сильфон 37 зв'язаний із середнім нерухомим фланцем 40, до якого з протилежного боку приєднаний одним торцем лівий сильфон 38, другий торець якого з'єднаний з лівим рухомим фланцем 41. Останній взаємодіє з пружиною 42 і через вихідний шток 43 з'єднаний з верхнім кінцем першого підсумовуючого важеля 25. До фланця 41 з протилежного боку приєднана напрямна 44 і одним торцем внутрішній які сильфон 45, зв'язаний другим торцем з рухомим фланцем 46, які разом переміщаються в напрямній 44, фланець 46 тягою 47 жорстко з'єднаний з правим рухомим фланцем 39. Атмосферне повітря в порожнину внутрішнього сильфона проникає через ряд отворів у фланцях 41, 48. Порожнина правого сильфона 36 з випускним трактом дизеля сполучається через пневмолінію 49, регульований дросель 50 і пневмолінію 51, а порожнина середнього 37 і лівого 38 сильфонів - через пневмолінії 51, 52. Працює запропонований регулятор наступним чином. В усталеному режимі в результаті рівності крутячого моменту дизеля і моменту опору споживача енергії установлюється певний швидкісний і навантажувальний режим його роботи. При цьому механізм вимірювання частоти обертання відцентрованого регулятора 1 під дією тягарців 11 займає певне положення і через упорний підшипник 12, важіль 14, зрівноважений пружиною 15, тягу 24, перший підсумовуючий важіль 25 і тягу 28 утримує рейку 29 ПНВТ 3 в положенні, що відповідає цикловій подачі палива для заданого установленого швидкісного режиму. Відповідно усталеному режиму роботи дизеля його турбокомпресор теж працює в усталеному режимі і в порожнині впускного тракта установлюється певний тиск наддуву повітря, який через пневмолінію 51 і дросель 50 і пневмолінію 49 передається в порожнину сильфона 36, а через пневмолінії 51,52 - в порожнини сильфонів 37, 38, забезпечуючи в них одинаків з впускним трактом тиск повітря. В результаті зрівноваження сил тиску 5 і від дії пружини 42 фланець 41 через шток 43, верхнє плече і середню точку першого підсумовуючого важеля 25, тягу 26, верхнє плече і середню точку другого підсумовуючого важеля 27 і тягу 28, утримує рейку 29 ПНВТ 3 в положенні, що відповідає цикловій передачі усталеного навантажувального і швидкісного режиму, а отже, усталеного режиму наддуву повітря в циліндри дизеля. При різкому скидані навантаження і запізнюючій цикловій подачі палива частота обертання колінчатого вала дизеля і вала 6 різко збільшиться. В результаті збільшення відцентрової сили тягарці 11 розійдуться, і здолавши зусилля основної пружини 15, через упорний підшипник 12 перемістять муфту 13 управо, а через важіль 14, тягу 24, важіль 25, тягу 26, важіль 27 і тягу 28 - рейку 29 ПНВТ 3 в бік (управо) зменшення циклової подачі палива, зменшуючи цим частоту обертання колінчатого вала. При цьому різке збільшення його частоти обертання на початку перехідного процесу через інерційність турбокомпресора різко відставатиме зростання тиску наддуву у впускному тракті, яке буде передаватися через пневмолінії 51, 52 в порожнини сильфонів 37, 38, а через пневмолінію 51, дросель 50 і пневмолінію 49 - порожнину сильфона 46, диференціатора 5. Але наявність дроселя 50 спричинить повільніше відставання зростання тиску в порожнині сильфона 36 ніж в порожнинах сильфонів 37, 38, що викличе значне сповільнення руху фланця 39, зв'язаного тягою 47 з фланцем 46, створюючи в них ще додаткове падіння тиску. Від дії з правого боку двох понижувань тиску з лівого боку атмосферного тиску і зусилля пружини 42, рухомий фланець 41 буде переміщатися управо, і пропорційно вказаним тискам, перемістить вихідний шток 43. В результаті буде додаватися два переміщення, тобто вихід штока 43 буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного тиску у випускному тракті і переміщення, викликаного швидкістю (першою похідною) його змінювання. Далі шток 43 через верхнє плече важеля 25, тягу 26, верхнє плече важеля 27 і тягу 28, різко перемістить управо рейку 29 ПНВТ 3 в положення, що відповідатиме цикловій подачі на новому навантажувальному і швидкісному режимові роботи дизеля. По мірі вимірювання тису повітря в порожнинах сильфонів 36, 37, 38 і впускному тракті, рухомий фланець 39 і зв'язаний з ним тягою 47 фланець 46 перемістяться управо, забезпечуючи зникнення додаткового падіння тиску в порожнині сильфонів 37, 38, а отже, і додаткове, пропорційне швидкості (першій похідній) змінювання тиску у впускному тракті, а також переміщення вихідного штока 26, остаточно установлюючи через важіль 25, тягу 26, важіль 27 і тягу 28, рейку 29 ПНВТ 3 в положення даного навантажувального і відповідного йому швидкісного режиму. Таким чином, в перехідному процесі різкого скидання навантаження на рейку 29 ПНВТ 3 діятиме три регулюючих імпульси: перший, викликаний змінюванням частоти обертання колінчатого вала дизеля, другий імпульс - змінюванням тиску наддуву його впускному тракті і третій імпульс швидкістю змінювання тиску наддуву. 57413 6 При різкому накиданні навантаження на дизель запропонований триімпульсний регулятор буде працювати аналогічно, тільки його рухомі деталі і рейка ПНВТ будуть переміщатись в протилежний бік, компенсуючи провал частоти обертання колінчастого вала, також за рахунок швидшого змінювання подачі палива обумовленого одночасного дією на неї тих же трьох регулюючих імпульсів. У випадку повільного змінювання навантаження на дизель частота обертання його колінчастого вала і зв'язаного з ним вала буде також змінюватись повільно. В результаті тягарці 11, від дії дисбалансу відцентрової сили і основної пружини 15, через упорний підшипник 12, муфту 13, важіль 14, тягу 24, важіль 25, тягу 26, важіль 27 і тягу 28 повільно перемістять рейку 29 ПНВТ 3 в бік змінювання циклової подачі палива, необхідної для компенсації повільного відхилення частоти обертання колінчатого відхилення частоти обертання колінчастого вала. При цьому на початку перехідного процесу повільне змінювання частоти обертання колінчастого вала не викличе значної інерційності турбокомпресора, тому у випускному тракті дизеля тиск наддуву повітря буде також змінюватись повільно. Осатаній через пневмоліннії 51,52 буде передаватись в порожнини сильфонів 37, 38, а через пневмолінію 51, дросель 50 і пневмолінію 49 - в порожнину сильфона 36, не викликаючи в них перепаду тисків. Тоді швидкості переміщення рухомих фланців 39, 41, 46 практично будуть однаковими, і в результаті їх паралельного переміщення з важелем 25 тяга 26 через важіль 27 і тягу 28, повільно перемістить рейку 29 ПНВТ 3 в бік змінювання циклової подачі палива, направленої на компенсацію плавно змінюваної частоти обертання колінчастого вала дизеля. В даному випадку переміщення рейки 29 буде пропорційне регулюючим імпульсам за відхиленням частоти обертання і тиску наддуву повітря і в усталеному режимі роботи дизеля вона буде знаходитись в положенні циклової подачі палива, яка відповідає новим навантажувальному і швидкісному режимам. При переведенні дизеля на часткову швидкісну характеристику і відсутньому навантаженні, рукоятка управління 20 через тягу 19 і важіль 17 утримує важіль регулятора 14 не на упорі призми 23, забезпечуючи йому понижену від номінальної частоту обертання. В результаті зрівноваження сил дії основної пружини 15 і відцентрової, тягарці 11 через упорний підшипник 12, муфту 13, важіль 14, тягу24, важіль 25, тягу 26, верхній кінець важеля 27 з одного боку, а рукоятка управління 20 через тягу 19, двоплечий важіль 17, тягу 32, сектор 31 і рейку 30 коректора 4, з другого боку, через тягу 28 утримують рейку 29 ПНВТ 3 в положенні циклової подачі палива, що відповідає заданому швидкісному навантажувальному режимам роботи дизеля. При цьому рукоятка 20, через систему важелів і тяг повернутий за годинниковою стрілкою сектор 31 і рейку 30, утримує підсумовуючий важіль 27 в положенні, при якому співвідношення довжини його плеча розподілені таким чином, що нижнє плече зв'язане з рейкою 30 дещо видов 7 57413 житься, а верхнє плече, зв'язане з тягою 26 вкоротиться із залишеним попереднім положенням середньої точки, зв'язуючи підсумовуючий важіль 25 з рейкою 29 ПНВТ 3. В даному випадку передаточне відношення механізму, який зв'язує важіль 25 з рейкою 29, відповідно збільшиться в порівняно з тим (мінімальним), що був при настройці на режимі зовнішньої регуляторної гілки швидкісної характеристики. Із збільшенням навантаження на дизель зменшується частота обертання колінчастого вала, вала 6 і відцентрова сила тягарців 11. Від дисбалансу сил, дії пружини 15 і відцентрової, тягарці 11 через упорний підшипник 12, муфту 13, важіль 14, тягу 24, важіль 25, тягу 26, верхній кінець важеля 27 і тягу 28, діє на рейку 29 ПНВТ 3, переміщуючи її в бік збільшення циклової подачі, але вже з більшим, в порівнянні з відомими всережимним регулятором, ходом, забезпечуючи при цьому компенсацію ступеня нерівномірності від заданої настройки і діючого навантаження, а також зменшення частоти обертання з тією ж ступеню інтенсивності, з якою вона компенсувалась на номінальному швидкісному режимі при тому ж нахилу регуляторної гілки швидкісної характеристики. Одержана таким чином загальна статична похибка регулювання на регуляторній гілці часткової характеристики обумовлена тільки дією наванта Комп’ютерна верстка М. Ломалова 8 ження, а складова похибки від сигналів настройки, завдяки додатковому переміщенню рейки ПНВТ через механізм, що зв'язує її з важелем регулятора, як і на зовнішній регуляторній гілці швидкісної характеристики, буде рівна нулю. Використання запропонованого триімпульсного регулятора, у порівнянні з відомим, дасть можливість підвищити точність підтримання заданого швидкісного режиму дизелів в умовах перемінних навантажень їх роботи, що зменшить перевитрату палива, підвищить якість вироблювальної ним енергії для споживачів, і отже, якість виконання технічних процесів приводимих машин і агрегатів, а також покращить умови роботи для самих дизелів і тим самим зменшить кількість токсичних речовин, що викидаються з відпрацьованими газами, за рахунок підвищеної швидкої рейки ПНВТ; забезпечуючої краще протікання в них робочих процесів. Крім цього, дасть можливість підвищити точність регулювання частоти обертання на часткових швидкісних режимах роботи дизелів зменшенням загального ступеня нерівномірності шляхом компенсації складової ступеня нерівномірності обумовленої настройкою регулятора. Вказані переваги дозволять розширити область застосування запропонованого регулятора. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601