Система автоматичного регулювання частоти обертання дизеля і швидкості руху машинно-тракторного агрегата

Система автоматичного регулювання частоти обертання дизеля і швидкості руху машиннотракторного агрегата, що містить дизель, механічний вимірювач частоти обертання з вихідною тягою, технологічне знаряддя і привод, установлений між дизелем і технологічним знаряддям, яка відрізняється тим, що в привод додатково установлені автоматичний клинопасовий варіатор і вимірювач навантаження, виконаний у вигляді планетарного редуктора, зупинена ланка якого через важіль зв'язана з податливою опорою і демпфером, а також з додатково установленою замкненою сильфонною гідравлічною передачею, в якій гідролінією сполучені вузол приймального сильфона з рухомим і нерухомим, з осьовим отвором, фланцями і вузол виконаного сильфона з першим і другим рухомими фланцями, і установленим між ними нерухомим фланцем з осьовим отвором, через який сполучається розділений ви U 2 (19) 1 3 частоти обертання колінчастого вала дизеля від номінального значення погіршує вихідні технікоекономічні показники настільки, що при перемінних навантаженнях його експлуатаційна потужність понижується на 20…30 %, а перевитрата палива становить 20…25 %. Все це понижує виробність МТА, а також якість виконання ними технологічних операцій. Отже, відомий регулятор з багатоступінчастим приводом силової передачі має низьку ефективність регулювання частоти обертання колінчастого вала як самого дизеля, так і швидкості руху МТА. Тому для підвищення ефективності регулювання частоти обертання дизеля і швидкості руху МТА пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в забезпеченні дизелю регулюючими сигналами за навантаженням остаточного нахилу регуляторної гілки швидкісної характеристики, а МТА, автоматичним змінюванням передаточного відношення привода, - швидкість руху обернену пропорційну навантаженню при постійній заданій потужності дизеля. Для цього пропонується в силовий привод МТА додатково установити планетарний редуктор, що може органічно входити в його конструкцію і бути вимірювачем навантаження, автоматичний клинопасовий варіатор з гідропідсилювачем і дистанційну замкнену сильфонну передачу, причому зупинену ланку планетарного редуктора з'єднати через гідропідсилювач з варіатором, а з органом паливоподачі дизеля - через дистанційну сильфонну передачу. В приводі ходової частини МТА додатково установлений вимірювач навантаження (крутного моменту дизеля), виконаний у вигляді планетарного редуктора з ведучою ланкою - сонячною шестірнею і веденою - водилом, зупинена ланка якого через важіль зв'язана з податливою опорою і гідравлічним демпфером для гасіння високочастотних коливань, спричинених перемінним навантаженням тощо. Додатково установлена замкнена сильфона гідравлічна передача, в якій гідролінією сполучені вузол приймального сильфона з рухомим і нерухомим, з осьовим отвором, фланцями і вузол виконаного сильфона з першим і другим рухомими фланцями, і установленим між ними нерухомим фланцем з осьовим отвором, через який сполучається розділений виконавчий сильфон і з радіальним отвором нерухомого фланця вузла приймального сильфона. Перший рухомий фланець виконавчого сильфона з'єднаний з тягою відцентрового вимірювача частоти обертання, а другий рухомий фланець - з органом паливоподачі. В привод також додатково установлений автоматичний клинопасовий варіатор з вхідним, з'єднаним з веденим водилом планетарного редуктора, валом, проміжним і вихідним валами з нерухомими і рухомими конусами з установленими між ними клиновими пасами. На проміжному валу рухомі конуси спарені, а на вхідному і вихідному валах конуси між собою зв'язані нижнім плечем другого двоплечого важеля, середня точка якого з'єднана з нерухомою опорою, а верхнє плече через шатун і шток гідроциліндра додатково устано 67564 4 вленого гідропідсилювача - з верхнім плечем першого двоплечого важеля, середня точка якого зв'язана зі штоком золотника гідропідсилювача, а нижнє плече через повзун змінювання передаточного відношення варіатора і шток демпфера - із зупиненою ланкою планетарного редуктора. В такому технічному рішенні наявність в приводі планетарного редуктора, який органічно входить в його конструкцію для пониження частоти обертання з одночасним вимірюванням навантаження, податливої опори і гідравлічного демпфера як фільтра поштовхів і ударів, забезпечить надійність і довговічність силового привода, а також високу точність вимірювання навантаження, формування і передачу регулюючих сигналів на варіатор для автоматичного змінювання передаточного відношення і одержання швидкості руху МТА обернено пропорційної навантаженню при заданій потужності дизеля і на орган паливоподачі для підтримання постійної частоти обертання колінчастого вала в умовах перемінних навантажень його роботи. На представленому кресленні схематично показана CAP частоти обертання дизеля і швидкості руху МТА, де: на фіг.1 - зображений загальний вигляд; а на фіг.2 - кінематична схема планетарного редуктора. Запропонований CAP містить механічний вимірювач крутного моменту у вигляді планетарного редуктора, що органічно входить в силову передачу МТА. Ведучою ланкою редуктора є сонячна шестірня 1, з'єднана із джерелом енергії - дизелем 2, і ведена - водилом 3, з'єднаним із споживачем 4, а зупинена ланка - епіциклічна шестірня 5, установлена на підшипниках 6 з можливістю повертатися від дії крутного моменту. Зупинена ланка 5 шарнірно з'єднана зі штоком 7 гідравлічного демпфера 8 і впирається на податливу опору у вигляді відновлювальної пружини 9 з нерухомим сідлом 10, величина затяжки якої може регулюватися з гайкою 11. Ланка 5 також шарнірно з'єднана з рухомим фланцем 12 вузла приймального сильфона 13, що переміщується в напрямній 14. Порожнина сильфона 13 гідролінією 15 сполучається з порожниною вузла виконавчого сильфона 16, причому гідролінія 15 одним кінцем з'єднується нерухомим фланцем 17 з осьовим отвором, а другим - з нерухомим фланцем 18, з радіальним та осьовим отворами. Сильфон 16 другим рухомим фланцем 19 з'єднується з органом 20 паливоподачі. Для усунення гістерезису матеріалу стінок сильфона 16 його рухомий фланець 19 впирається в пружину 21. Перший рухомий фланець 22 виконавчого сильфона через тягу 23 і важіль 24 з'єднується з відцентровим регулятором 25 частоти обертання. Виконавчий сильфон 16 з рухомими фланцями 19, 22 переміщується в напрямній втулці 26. Величина гідравлічного демпфування в демпфері 8 регулюється за допомогою дроселя 27. Коректор регулюючого імпульсу за частотою обертання відцентрового регулятора 25 містить призму 28 і регульований гвинт 29, зв'язаний з важелем 24. Важіль 24 шарнірно з'єднаний з важелем 30, який утримується пружиною 31. Необхідний швидкісний режим дизеля установлюється 5 за допомогою механізму настройки 32, змінюванням затяжки пружини 33. Паралельно з регулюючим сигналом, який подається на орган 20 паливоподачі, сигнал за навантаженням подається на варіатор через зв'язаний зі штоком 7 повзун 34, з'єднаний з одним плечем першого двоплечого важеля 35, протилежне плече якого зв'язане зі штоком 36 поршня 37 гідроциліндра, а середня точка - зі штоком 38 золотника 39 гідропідсилювача 40. Перепускається робоча рідина в золотник через отвори 41, 42, 43, а в гідроциліндр - через отвори 44, 45. До вимірювача навантаження послідовно приєднаний, утворений із двох механізмів, клинопасовий варіатор з вхідним 46, проміжним 47 і вихідним 48 валами. На валу 46 жорстко закріплений конус 49, на валу 47 - конуси 50, 51 і на валу 48 - конус 52, а також розміщені рухомі конуси 53 на вхідному, спарені конуси 54, 55 на проміжному і на вихідному валу конус 56. Між нерухомими і рухомими конусами установлені клинові паси першого механізму 57 і другого 58. Рухомі конуси 55 на вхідному і 56 на вихідному валах між собою зв'язані нижнім плечем другого двоплечого важеля 59, середня точка якого з'єднана з нерухомою опорою 60, а верхнє плече шатуном 61 - зі штоком гідропідсилювача 40. Запропонована CAP працює наступним чином. В установленому швидкісному і навантажувальному режимі крутний момент дизеля 2 рівний моменту опору споживача 4 і реактивному моменту, що прагне перекинути зупинену ланку 5 планетарного редуктора. Під дією реактивного моменту зупинена ланка 5 повертається навколо власної осі на певний кут і утримується в такому положенні пружиною 9. При цьому фланець 12 займає положення, при якому тиск у вузлі приймального сильфона 13, гідролінії 15 і у вузлі виконавчого сильфона 16 такий, що другий рухомий фланець 19 утримує орган 20 паливоподачі в положенні, що відповідає цикловій подачі палива заданого усталеного режиму. Відцентровий механізм регулятора 25 частоти обертання, зрівноважений пружиною 33, через важіль 24, тягу 23 і фланець 22 буде теж створювати в сильфоні 16 тиск робочої рідини, що відповідатиме тому ж положенню органа 20 паливоподачі. Одночасно сигнал навантаження із зупиненої ланки 5 через повзун 34, двоплечий важіль 55, шток 36 перекриває канали 41, 42, а поршень 37 гідропідсилювача 40 через шток 36 шатун 61 утримує важіль 59 в положенні певного передаточного відношення варіатора, забезпечуючи вихідному валу 48 привода руху МТА необхідну частоту обертання, що відповідає навантаженню, діючого з боку робочого знаряддя. У випадку різкого складання навантаження, реактивний момент зупиненої ланки 5 зникне під дією пружини 9, вона повернеться і перемістить фланець 12 праворуч, створюючи в сильфоні 13 розрідження, яке гідролінією 75 передається в сильфон 16. В результаті фланець 19, під дією пружини 21 і зусилля жорсткості матеріалу стінок сильфона 16 різко перемістить орган 20 67564 6 паливоподачі в бік зменшення циклової подачі палива, забезпечуючи незмінною частоту обертання колінчастого вала дизеля. При цьому на орган 20 паливоподачі відцентровий механізм регулятора 25, із-за інерційного запізнювання вимірювання частоти обертання, діяти не буде. Незалежно від надходження регулюючого сигналу за навантаженням на орган 20 паливоподачі, від зупиненої ланки 5 через шток 7, повзун 34, важіль 35, переміщується шток 38, відкриваючи перепускні отвори 41, 43 золотника. Під дією робочої рідини поршень 37 гідропідсилювача 40 через шток 36, шатун 61, верхнє і нижнє плечі важеля 59 перемістить рухомий конус 55 на вхідному і конус 56 на вихідному валах в бік збільшення радіуса охоплення шківа пасом 57 на вхідному валу 46 і зменшуючи радіус охоплення шківа пасом 58 на вихідному валу 48, з одночасним переміщенням спарених конусів 54, 55 на проміжному валу 47 в бік зменшення радіуса охоплення шківа пасом 57 і збільшення радіуса охоплення шківа пасом 58, збільшуючи передаточне відношення варіатора і забезпечуючи вихідному валу 48 привода відповідно збільшену частоту обертання, що відповідає новому навантаженню, діючому збоку робочого знаряддя, при незмінній заданій частоті обертання колінчастого вала дизеля. У випадку різкого накидання навантаження реактивний момент зупиненої ланки 5 різко з'явиться і, здолавши зусилля пружини 9, вона повернеться і перемістить фланець 12, створюючи тиск робочої рідини в сильфоні 13, який через гідролінію 15 передаватиметься в сильфон 16. Від цього фланець 19, стискаючи пружину 21, перемістить орган 20 паливоподачі в бік збільшення циклової подачі, забезпечуючи незмінною частоту обертання колінчастого вала дизеля. Як і при різкому скиданні навантаження, на орган 20 паливоподачі відцентровий механізм регулятора 25, із-за інерційного запізнювання вимірювання частоти обертання, діяти не буде. Паралельно регулюючим сигналам за зміною навантаження на орган 20 паливоподачі від зупиненої ланки 5 через шток 7, повзун 34, важіль 55 переміщається шток 38, відкриваючи перепускні отвори 41, 43 золотника, забезпечуючи поршню 37 гідропідсилювача 40 переміщення в зворотному напрямку на величину, пропорційну зміненому моменту. Від дії штока 36 в зворотному напрямку перемістяться всі рухомі деталі варіатора, зменшуючи при цьому радіус охоплення пасом 57 шківа на валу 46 і збільшуючи радіус охоплення пасом 58 шківа на валу 48, з одночасним переміщенням спарених конусів 54, 55 на валу 47 в бік збільшення радіуса охоплення шківа пасом 57 і зменшення радіуса охоплення шківа пасом 58, зменшуючи передаточне відношення варіатора і забезпечуючи вихідному валу 48 привода відповідно зменшену частоту обертання, при незмінній заданій частоті обертання колінчастого вала дизеля. Ступінь затяжки пружини 9 змінюється переміщенням гайки 11 сідла 10, забезпечуючи необхідну чутливість вимірювача крутного моменту. При повному стисканні пружини 9 вимірювач крутного моменту не буде формувати регулюючих сиг 7 налів за навантаженням і CAP працюватиме за сигналами сформованими тільки відцентровим механізмом регулятора 25, за відхиленнями частоти обертання колінчастого вала дизеля, при певному фіксованому передаточному відношенні варіатора. Для гасіння високочастотних коливань, обумовлених нерівномірністю моменту опору, циклової подачі палива в циліндри дизеля та іншими причинами, поршень гідравлічного демпфера 8 при осьовому переміщенні буде гальмуватися гідравлічним опором робочої рідини, що перетікатиме із одної його порожнини в другу через дросель 27. Таким чином, запропонована CAP, працююча для дизеля за комбінованим принципом за відхиленням частоти обертання і навантаження, забезпечить, в умовах перемінних навантажень, роботу на постійній заданій частоті обертання його колінчастого вала, а МТА - на оптимальній швидкості руху. Застосування запропонованої САР, у порівнянні з системою з уже відомим регулятором, дасть можливість: 67564 8 спростити конструкцію привода за рахунок планетарного редуктора, який одночасно понижуватиме частоту обертання і вимірюватиме крутний момент; покращити вихідні техніко-економічні показники дизеля, забезпеченням його роботи на номінальному швидкісному режимі; збільшити виробність МТА завдяки його оптимальній швидкості руху; покращити стан екології довкілля завдяки організації повноти згоряння палива в циліндрах дизеля на номінальному режимі; підвищити точність регулювання, надійність і довговічність дизеля, привода і технологічного знаряддя шляхом введення в закон регулювання додаткового регулюючого імпульсу за навантаженням, а також демпфування, діючих на МТА, поштовхів та ударів; створити певні зручності і полегшити працю механізатором при керуванні МТА в процесі виконання технологічних операцій. 9 67564 10 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601