Всережимний регулятор частоти обертання дизеля машинно-тракторного агрегату

Всережимний регулятор частоти обертання дизеля машинно-тракторного агрегату, що містить орган паливоподачі, вимірювач частоти обертання з виходом, з'єднаним з органом паливоподачі, замкнену гідравлічну сильфонну передачу з приймальним і зв'язаними з ним гідролінією виконавчими сильфонами з рухомими і нерухомими фланцями, що переміщуються в напрямних, вимірювач навантаження і гідроакумулятор з підпружиненим поршнем, порожнина якого сполучена з напірною гідролінією паливного насоса низького тиску дизеля, який відрізняє ться тим, що в ньому вимірювач навантаження виконаний у вигляді пластинчастої і циліндричної пружин, зв'язаних одними кінцями з кронштейном машинно-тракторного агрегату, а др угими кінцями - з рухомими фланцями приймального сильфона замкненої гідравлічної передачі, і додатково оснащений гідравлічним демпфером для гасіння високочастотних коливань, виконаним у вигляді сильфона, приєднаного одним торцем до нерухомого фланця виконавчого U 2 25015 1 3 25015 мах, що погіршує ви хідні техніко-економічні показники роботи дизелю. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу підви щити точність регулювання частоти обертання дизеля на часткових навантажувальних режимах його роботи. Для вирішення даної задачі пропонується удосконалення відомого регулятора, суттєві ознаки якого полягають в тому, що до відомого всережимного відцентрового (базового) регулятора приєднується коректуючий контур, який своїми регулювальними сигналами за відхиленням навантаження автоматично змінює передаточне відношення механізму передачі до рейки ПНВТ регулювальних сигналів базового регулятора працюючого за відхиленням частоти обертання колінчастого валу дизеля. При цьому в коректуючий контур входить вимірювач навантаження з діючого на дизель з боку агрегатної машини, виконаний у вигляді пластинчастої і циліндричної пружин, зв'язаних одними кільцями з кронштейном МТА, а другими кінцями - з рухомим фланцем приймального сильфона замкненої гідравлічної передачі і оснащений гідравлічним демпфером гасіння високочастотних коливань, спричинених перемінним характером навантаження. Гідравлічний демпфер виконаний у вигляді додаткового сильфона, приєднаного одним торцем до нерухомого фланця у виконавчого сильфона і який сполучається з ним через дросельний отвір, а другим торцем - до рухомого фланця зв'язаного із взаємодіючими і розділеними ним двома пружинами. Одна з пружин через нерухоме сідло взаємодіє з регулюючим гвинтом ступеню їх затяжки, установленим у спільній напрямній, в якій переміщуються рухомі деталі виконавчого сильфона і гідравлічного демпфера, а друга пружина з нерухомим фланцем виконавчого сильфона через сильфоний прискорювач. Також додатково установленні третій підсумовуючий важіль, в розподільник із золотником, виконавчим силовим гідроциліндром зі штоком, порожнини яких сполученні між собою і установленим гідроакумулятором при цьому верхній кінець третього підсумовуючого важеля з'єднаний з рухомим фланцем виконавчого сильфона, нижній кінець - із золотником, а його середня частина - зі штоком виконавчого силового гідроциліндра. Останній через додатково установлені двоплечий важіль, тягу, правий кінець другого підсумовуючого важеля, лівий кінець якого з'єднаний з механізмом настроювання корегуючого сигналу за навантаженням, а середня частина - з верхнім кінцем додатково установленого, першого підсумовуючого важеля, нижній кінець якого зв'язаний з вихідною тягою вимірювача частоти обертання, а середня частина, що виконана у вигляді поздовжнього паза, - з органом паливоподачі. При роботі дизеля на регуляторній гілці зовнішньої швидкісної характеристики на орган паливоподачі діятиме регулюючий сигнал за відхиленням частоти обертання сформований максимальним значенням передаточного числа механізму передачі від вимірювача частоти обертання до органа дозування паливоподачі і на номінальному швидкісному режимі дизель розвиватиме максимальний 4 крутячий момент і ефективну потужність. А на режимі холостого ходу швидкісної характеристики на орган паливоподачі діятиме регулюючий сигнал теж за відхиленням частоти обертання, але сформований мінімальним значенням передаточного числа механізму передачі, при якому дизель працюватиме на максимальній частоті обертанні колінчастого валу при нульових значеннях крутячого моменту і потужності. В інтервалі від мінімального до максимального крутячого моменту дизель буде працювати за регулюючими сигналами, сформованими проміжними значеннями передаточного числа механізму передачі. При цьому в усіх випадках часткових навантажувальних режимів дизель працюватиме на номінальній частоті обертання і розвиватиме максимальну потужність, забезпечуючи мінімальну питому витрату палива. Таке технічне рішення підвищить точність регулювання частоти обертання колінчастого валу дизелів МТА і тим самим покращить їх вихідні техніко-економічні показники. Реалізація запропонованого удосконалення не вимагає суттєви х конструктивних змін в базові регулятори, оскільки може бути виконана у вигляді окремої приставки. На представленому кресленні схематично показано запропонований регулятор. У всережимний регулятор частоти обертання дизеля входить штатний вимірювач навантаження (тягового опору те хнологічної машини) МТА, виконаний у вигляді датчика 1 силового регулювання, розміщеного на кронштейні 2 поворотного вала механізму навісної системи. Датчик містить сережку 3 з можливістю обертання навколо вісі 4, пластинчасту пружину 5, циліндричні пружини 6, сприймаючих зусилля розтягу. Пружини 6 установленні в розточці кронштейна 2 і впираються одним торцем в кронштейн, а другим торцем - в бурт болта 7, який за допомогою гайки 8 зв'язаний з сережкою 3. Деформація пружин 5, 6 поводком 9, приєднаним до сережки 3, передається на проміжну тягу 10 і далі через важіль 11 - на шток 12. Шток 12 з'єднаний з рухомим фланцем 13 приймального сильфона 14 замкненої дистанційної сильфонної передачі, який переміщується в нерухомій напрямній 15, жорстко зв'язаним з нерухомим фланцем 16. Порожнина „А" приймального сильфона 14 гідролінією 17 сполучена з порожниною „В" виконавчого сильфона 18. Сильфон 18 одним торцем з'єднаний з нерухомим фланцем 19, який жорстко зв'язаний з нерухомою напрямною 20, а протилежним торцем - з розміщеним у ній, рухомим фланцем 21. До нерухомого фланця 19 приєднаний гасник 22 високочастотних коливань корегуючих сигналів за навантаженням. Гасник 22 включає сильфон 23, один торець якого приєднаний до нерухомого фланця 19, а другий торець - до рухомого фланця 24, зв'язаного з рухомим сідлом 25. В сідло 25 з одного боку своїм торцем впирається пружина 26, а другий торець якої впирається в нерухомий фланець 19, а з другого боку - одним торцем пружина 27, другий торець якої впирається в рухоме сідло 28, зв'язане з регулювальним гвинтом 29, установленим різьбовою частиною у напрямній 30 5 25015 сідла 25, 28. Напрямна 30 жорстко приєднана до нерухомого фланця 19. Порожнина „С" сильфона 23 гасника коливань сполучена з порожниною „В" виконавчого сильфона 18 через дроселюючий отвір. Для усунення гістерезису матеріалу стінок приймального 14 і виконавчого 18 сильфонів і повернення рухомого фланця 21 у ви хідне положення між останнім і нерухомою напрямною 20 установлена зрівноважувальна пружина 31. Рухомий фланець 21 за допомогою штока 32 шарнірно з'єднується з верхнім плечем третього підсумовуючого важеля 33, нижнє плече якого шарнірно з'єднано зі штоком 34 золотника - розподільника 35, а середня частина зв'язана зі штоком 36 виконавчого силового гідроциліндра 37 і одним плечем двоплечового важеля 38. Силовий виконавчий механізм (гідроциліндр) 37, виконаний у вигляді спільного корпуса 39, у верхній порожнині якого установлений поршень 40 зі штоком 36, що утворюють штокову порожнину „D" і безштокову „Е", у середній порожнині установлені, зв'язані між собою, поршні 41, 42 зі штоком 34 золотника-розподільника 35, що утворюють між собою порожнину „F", штокову - „G" і безштокову „Н", з можливістю сполучення їх через перепускні отвори з порожнинами „D" і „Е" виконавчого гідроцилінда 37, а в нижній порожнині „N" установлений поршень 43 гідравлічного акумулятора 44 з пружиною 45, яка одним торцем впирається в поршень 43, а другий торцем - в корпус 39. Порожнина „N" постійно сполучена з порожниною „F", а через гідролінію 46 - з напірною гідролінією паливного насоса низького тиску (ПННТ) 47 штатної системи живлення дизеля, паливо якої використовується як робоча рідина силового виконавчого гідроциліндра 37. Штокова „G" і безштокова „Н" порожнини золотника - розподільна 35 постійно сполучені із зливною гідролініею „К". Дозування подачі палива в циліндри дизеля здійснюється рейкою 48 штатного ПНВТ 49. Тяга 50 є виходом штатного всережимного відцентрового регулятора 51 частоти обертання колінчастого валу дизеля. Регулятор 51 містить вал 52, з'єднаний через шестерні газорозподільного механізму з колінчастим валом дизеля. На валу 52 жорстко посаджена хрестовина 53 з шарнірно установленими на ній вантажами 54 і рухома муфта 55, що знаходиться в постійному стиканні з одного боку через упорний підшипник 56 з вантажами 54, а з другого боку - з проміжним важелем 57, який нижнім кінцем з'єднаний з корпусом 58, а верхнім кінцем з тягою 50 виходу відцентрового регулятора 51. Необхідний швидкісний режим дизеля МТА установлюється за допомогою важеля 59, зв'язаного тягою 60 з механізмом настроювання швидкісного режиму, що включає важіль 61 з фіксатором положення, сектор 62 і нерухомий упор 63, шляхом змінювання затяжки відновлювальної пружини 64, яка зв'язана з верхнім кінцем основного важеля 65, нижній кінець якого шарнірно з'єднаний з корпусом 58 відцентрового регулятора 51. З важелем 59 і корпусом 66 коректора паливоподачі регулюючого імпульсу за частотою обер 6 тання колінчастого валу зв'язана пружина 67, працююча в режимі запуску дизеля. При цьому, у корпусі 66 коректора паливоподачі установленні регулювальний гвинт 68, пружина 69 і рухомий упор 70, яким проміжний важіль 57, при роботі дизеля на коректурній гілці швидкісної характеристики, взаємодії з основним важелем 65, поворот якого обмежують нерухомі регульовані упори 71, 72, зв'язані з корпусом 58 відцентрового регулятора 51. Взаємодія важелів 57, 65 при роботі дизеля на регуляторній гілці швидкісної характеристики здійснюється за допомогою упору 73, жорстко зв'язаного з основним важелем 65. Корегуючий імпульс за навантаженням на рейку 48 ПНВТ передається через двоплечий важіль 38, з одним плечем якого шарнірно зв'язаний шток 36 силового виконавчого циліндра 37, а другим плечем через тягу 74 - правий кінець другого підсумовуючого важеля 75. Лівий кінець важеля 75 з'єднаний через тягу 76 з механізмом ручного введення корегуючого сигналу за навантаженням, який включає важіль 77 з фіксатором положення, сектор 78 і регульовані опори 79, 80. Середня частина другого підсумовуючого важеля 75, зв'язана з верхнім кінцем першого підсумовуючого важелі 81, а нижній кінець останнього - з вихідною тягою 50 відцентрового регулятора 51. Середня частина першого підсумовуючого важеля 81 виконана у вигляді повздовжнього пазу таким чином, що, при взаємодії з рейкою 48 ПНВТ, забезпечується поступальна-обертальна кінематична пара. Працює всережимний регулятор наступним чином. На усталеному швидкісному режимі, коли частота обертання колінчастого валу максимальна і крутячий момент рівний нулю, вантажі 54 знаходяться в положенні максимального відхилення від осі обертання і через упорний підшипник 56, муфту 55, проміжний важіль 57, тягу 50 і нижній кінець першого підсумовуючого важеля 80 утримують рейку 48 ПНВТ 49 в положенні циклової подачі палива, яка відповідає заданому швидкісному режимі. При цьому важіль 59 знаходиться на упорі 63, а важіль 76 на упорі 79 максимального введення корегуючого сигналу за навантаженням. Даному швидкісному режиму відповідає нульовий опір робочого обладнання приводної машини МТА, тому сережка 3 вимірювача навантаження, завдяки дії пластинчастої 5 і циліндричної 6 пружин, знаходиться в своєму першопочатковому положенні і через поводок 9, проміжну тягу 10, важіль 11і шток 12 утримує рухомий фланець 13 в певному положенні, створюючи в порожнині "А" приймального сильфона 14 певний тиск, який гідролінією 17 передається в порожнину "В" виконавчого сильфона 18. В результаті рухомий фланець 21 через шток 32, верхнє і нижнє плече третього сумарного важеля 33 і шток 34 утримує поршні 41, 42 золотника - розподільника 35 в положенні, що перекриває перепускні отвори, які сполучають порожнини золотника-розподільника 35 з порожнинами "D", "Е" виконавчого сильфона циліндра, створюючи в них такий самий тиск робочої рідини, при якому поршень 40, зайнявши певне положення в корпусі 39, через шток 36 двоплечий важіль 38, 7 25015 тягу 74, правий кінець і середню частину другого підсумовуючого важеля 75 і верхній кінець першого підсумовуючого важеля 81 утримує рейку 48 ПНВТ 49 в положенні циклової подачі палива, яка відповідає нульовому навантажувальному режиму. При збільшені навантаження момент опору робочого обладнання приводної машини МТА взагалі, а на сережці 3 зокрема, теж збільшується. Тоді сережка 3, долаючи зусилля пластинчастої 5 і циліндричної 6 пружин, повернеться відносно вісі 4 (відповідно до схеми) за годинниковою стрілкою, переміщуючи, жорстко зав'язаний з нею, поводок 9, і через проміжну тягу 10, важіль 11 і шток 12, а разом з ними руховий фланець 13 приймального сильфона 18 вправо, підвищуючи при цьому в його порожнині „А" тиск робочої рідини, який гідролінією 17 передається у порожнину „В" виконавчого сильфона 18. В результаті рухомий фланець 21, долаючи опір зрівноважувальної пружини 31, переміститься вліво і через шток 32, верхнє і нижнє плече третього підсумовуючого важеля 33 і шток 34 при нерухомій, що має великий опір переміщенню, середній частині важеля 33, перемістить поршні 41, 42 золотник-розподільника 35 (відповідно до схеми) вправо, відкриваючи перепускні отвори, що сполучають порожнини „D", „Е" силового циліндра 37 з відповідними порожнинами „G", "F" золотника-розподільника 35. При цьому робоча рідина із штокової порожнини „D" силового циліндра 37 буде перетікати в штокову порожнину „G" золотника-розподільника 35 і далі через гідролінію „К" на злив, зменшуючи тиск підпору робочої рідини в порожнині „D", а отже, тиск підпору поршня 40. Одночасно з цим робоча рідина із порожнини „N" гідравлічного акумулятора 44 через порожнину „F" золотника-розподільника 35 між поршнями 41, 42 буде перетікати у безштокову порожнину „Е" силового гідроциліндра 37, підвищуючи в ній тиск і переміщуючи поршень 40, а разом з ним через шток 36, двоплечий важіль 38, тягу 74 і другий підсумовуючий важіль 75 верхній кінець першого підсумовуючого важеля 81 догори, змінюючи перерозподіл його плечей таким чином, що плече дії регулюючого сигналу за відхилення частоти обертання колінчастого валу дизеля, а отже, і його передаточне число буде максимальним. Через середню частину третього підсумовуючого важеля 33 його нижнє плече і шток 34 з поршнями 41, 42 (відповідно до схеми) переміститься вліво, а перекриваючи перепускні отвори, що сполучають порожнини „D", „Е", силового циліндра 37 відповідно з порожнинами „G", „F" золотника розподільника 35, остаточно фіксуючи і утримуючи цим поршень 40, а через шток 36, двоплечий важіль 38, тягу 74 і другий підсумовуючий важіль 75 верхній кінець першого підсумовуючого важеля 81 в положенні, відповідаючому максимальному крутячому моменту на колінчастому валу дизеля. По мірі збільшення крутячого моменту частота обертання колінчастого вала дизеля і вала регулятора 52 будуть зменшуватись. В силу цього вантажі 54 із-за зменшення відцентрової сили будуть зменшувати своє відхилення від осі обертання і через упорний підшипник 56, муфту 55, проміжний 57 і основний 65 важелі створять дисбаланс між 8 силами зрівноважу вальної пружини 64 і відцентрового регулятора 51. В результаті дії сили пружини 64 важіль 65 через важіль 57, тягу 50 і нижній кінець першого підсумовуючого важеля 81 перемістить рейку 48 ПНВТ 49 в сторону збільшення циклової подачі палива на таку величину, при якій крутячий момент дизеля стане рівним моменту опору привідної машини, а частота обертання колінчастого валу установиться і буде рівною номінальній частоті обертання відповідно до регулюючої гілки його швидкісної характеристики. При цьому дизель розвиватиме максимальну (номінальну) потужність. У випадку наявних в корегуючи х сигналах за навантаженням високочастотних коливань, спричинених перемінним моментом опору робочих органів технологічної машини, вони будуть гаситися гідравлічним демпфером 22 і гідравлічним розподільником 35. Так, наприклад, із збільшенням амплітуди зовнішнього навантаження в результаті його коливання, пропорційно збільшується амплітуда коливань тиску робочої рідини в порожнині „А" приймального сильфона 14, який через гідролінію 17 передається в порожнину „В" виконавчого сильфона 18. При цьому приріст тиску в порожнині „В" компенсується перепуском робочої рідини через дроселюючий отвір в порожнину „G" гідравлічного демпфера 22 і переміщенням рухомого фланця 24 в результаті чутливості рухомого сідла 25. По мірі подальшого збільшення амплітуди тиску і повного стиску правої пружини 27 гідравлічного демпфера 22 почне переміщуватися вліво рухомий фланець 21 виконавчого сильфона 18, а разом з ним через шток 32 і третій підсумовуючий важіль 33, шток 34 золотника-розподільника 35. Але із-за перекриття поршнями 41, 42 перепускних отворів, перепуск робочої рідини (палива) із порожнин золотника-розподільника 35 і виконавчого сильфона гідроциліндра 37 миттєво не відбудеться. Останнє зменшить додаткове збільшення амплітуди тиску в порожнині „В" виконавчого сильфона 18 і тим самим запобігає поступанню високочастотних коливань перемінного навантаження на рейку 48 ПНВТ 49. У випадку зменшення високочастотних коливань навантаження процес їх гасіння буде відбуватися аналогічно, лише з тією різницею, що всі рухомі деталі гідравлічного демпфера, виконавчого сильфона, золотникарозподільника і виконавчого силового гідроциліндра будуть переміщуватися в зворотному напрямку, а робоча рідина через дроселюючий отвір буде із порожнини „С" гідравлічного демпфера перетікати в порожнину „В" виконавчого сильфона. В усі х випадках появи високочастотних коливань в коригуючому сигналі за навантаженням вони будуть в гідравлічному демпфері і золотнику-розподільнику фільтрува тися ще до поступання на перший підсумовуючий важіль, запобігаючи надходженню їх на рейку ПНВТ. Використання запропонованого регулятора частоти обертання дизеля МТА у порівнянні з уже відомими, дасть можливість: - підвищувати точність регулювання частоти обертання колінчастого валу дизеля на часткових навантажувальних режимах роботи, забезпечуючи 9 25015 на них максимальну потужність і мінімальну питому витрату палива; - покращити якість виконання технологічних процесів шляхом підтримання на всіх навантажувальних режимах постійну номінальну частоту обертання колінчастого валу дизеля, а отже, і частоту обертання робочих органів приводної технологічної машини; - спростити конструкцію запропонованого удосконалення і в цілому регулятора за рахунок залу Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 10 чення штатних вимірювачів частоти обертання і навантаження, які органічно входять в конструкцію дизеля МТА, і крім виконання своїх безпосередніх функцій, забезпечують формування регулюючих сигналів за відхиленням частоти обертання і корегуючих сигналів за відхиленням навантаження; - не вносити суттєви х змін в базову конструкцію серійних регуляторів частоти обертання колінчастого валу дизелів, а реалізовувати запропоноване удосконалення у вигляді окремої приставки. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601