Двоімпульсний регулятор частоти обертання колінчастого вала дизеля

Реферат: Двоімпульсний регулятор частоти обертання колінчастого вала дизеля містить відцентровий регулятор з об'єднаними чутливими елементами частоти обертання і прискорення, важіль з тягою, паливний насос з рейкою, кінематично зв'язаною через важіль і тягу з чутливими елементами частоти обертання і прискорення. В ньому відокремлений чутливий елемент прискорення і послідовно розміщений після чутливого елемента частоти обертання, при цьому чутливий елемент прискорення виконаний у вигляді порожнистого циліндра з кришкою, приєднаною до корпуса відцентрового регулятора, з установленим усередині поршнем з утворенням двох, розділених ним, порожнин, сполучених між собою перепускним отвором з регулювальним дроселем, а також додатково установлені тяга і підсумовуючий важіль, із жорстко закріпленою на осі, в його середній точці, плоскою пружиною з вільними кінцями, причому нижня частина підсумовуючого важеля через додаткову тягу з'єднана із поршнем чутливого елемента прискорення, верхня частина - з рейкою паливного насоса, а середня його точка через вісь зв'язана з вихідною тягою відцентрового регулятора. UA 81405 U (12) UA 81405 U UA 81405 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Регулятор належить до галузі машинобудування і зокрема до двигунобудування, і може бути використаний переважно на дизельних двигунах внутрішнього згоряння (дизелях) для підтримання заданої частоти обертання приведених ними машин і агрегатів при роботі їх в умовах перемінних навантажень. Відомий двоімпульсний регулятор частоти обертання дизелів містить відцентровий регулятор з чутливими елементами частоти обертання і прискорення, важіль з тягою, паливний насос з рейкою, кінематично зв'язаною через важіль і тягу з чутливими елементами частоти обертання і прискорення (див. кн. Настенко Н.Н., Борошок Л.А., Грунауэр А.А. Регуляторы тракторных и комбайновых двигателей. - Μ.: Машиностроение, 1965. - С. 36-39, рис. 18). Проте недоліком відомого двоімпульсного регулятора є складна конструкція об'єднаних чутливих елементів частоти обертання і прискорення, підсилення диференціюванням, непогашених гідравлічним демпфуванням регулятора, високочастотних коливань, які далі передаються з регулюючими імпульсами на рейку паливного насоса. Останнє значно понижує експлуатаційні показники як самих дизелів, так і приведених ними машин і агрегатів, а також обмежує область застосування відомого регулятора. Таким чином, відомий регулятор складний за конструкцією, забезпечує низьку ефективність експлуатації дизелів і приведених ними машин і агрегатів, а також має обмежену область застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу спростити конструкцію, підвищити ефективність експлуатації дизелів і приведених ними машин і агрегатів, а також розширити область застосування двоімпульсного регулятора. Для вирішення поставленої задачі відповідно до корисної моделі, суттєвими ознаками є те, що чутливі елементи частоти обертання і прискорення відокремлені один від одного і розміщені послідовно. Завдяки цьому регулюючий імпульс за частотою обертання, який насичений високочастотними коливаннями, спочатку гідравлічним демпфуванням регулятора фільтрується, а після диференціюється і результативний імпульс, пропорційний змінюванню частоти обертання і прискорення, подається на рейку паливного насоса високого тиску (ПНВТ). Це реалізується шляхом відокремлення чутливого елемента прискорення і послідовного його розміщення після чутливого елемента частоти обертання, а також виконання чутливого елемента прискорення у вигляді порожнистого циліндра з кришкою, приєднаного до корпуса відцентрового регулятора. Усередині циліндра установлений поршень з утворенням двох розділених порожнин, сполучених між собою перепускним отвором з регулювальним дроселем, а також додатково установлені тяга і підсумовуючий важіль із жорстко закріпленою, на осі в його середній точці, плоскою пружиною з вільними кінцями. Нижня частина підсумовуючого важеля через додатково установлену тягу з'єднана із поршнем чутливого елемента прискорення, верхня частина - з рейкою паливного насоса, а середня його точка через вісь зв'язана з вихідною тягою відцентрового регулятора. При такому технічному рішенні, генеровані перемінним навантаженням, цикловою подачею палива в дизель тощо, високочастотні коливання частоти обертання будуть гаситися гідравлічним демпфуванням в масляній ванні корпуса відцентрового регулятора, і вже відфільтрований регулюючий імпульс за відхиленням частоти обертання буде далі диференціюватися в чутливому елементі прискорення і без високочастотних коливань поступати на рейку ПНВТ. Це дасть можливість, при спрощеній конструкції відокремлених чутливих елементів, підвищити середню експлуатаційну потужність дизеля при зменшеній витраті палива, а також підвищити виробність приведених ними машин і агрегатів. На представленому кресленні схематично показаний двоімпульсний регулятор частоти обертання колінчастого вала дизеля. Запропонований двоімпульсний регулятор частоти обертання дизеля містить відцентровий регулятор 1, на валу 2 якого закріплений чутливий елемент частоти обертання 3 в складі хрестовини 4 із шарнірно зв'язаними тягарцями 5, взаємодіючими через упорний підшипник 6 з муфтою 7 і пружиною 8, ступінь затяжки якої змінюється механізмом настройки 9. З муфтою 7 нижнім кінцем шарнірно з'єднаний вихідний з регулятора важіль 10 з вихідною тягою 11 і вузлом корекції регулюючого імпульсу за частотою обертання, який містить призму 12 і регулювальний гвинт 13. Вихідна тяга 11 шарнірно з'єднана із додатково установленим підсумовуючим важелем 14 через жорстко закріплену вість 15, з якою жорстко зв'язана в середній точці плоска пружина 16. Вільні кінці пружини 16 взаємодіють із підсумовуючим важелем 14 таким чином, що біля осі 15 пружина не дотикається з важелем 14, а тільки лише на самих кінцях, в результаті чого її зусилля направлене на підтримання його у вертикальному положенні. Верхня частина важеля 1 UA 81405 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 14 з'єднана з рейкою 17 ПНВТ 18, а нижня частина шарнірно - з додатково установленою тягою 19 диференціатора (чутливого елемента прискорення) 20. Диференціатор 20 містить порожнистий циліндр 21 нерухомо прикріплений до корпуса регулятора 1, з розміщеним усередині поршнем 22, шарнірно з'єднаним з тягою 19. Циліндр 21 закритий кришкою 23 і разом з поршнем 22 утворюють дві порожнини, сполучені між собою через перепускний отвір 24 з регулювальним гвинтовим дроселем 25. Для мащення тертьових поверхонь кінематичних пар чутливого елемента частоти обертання і гідравлічного гасіння його високочастотних коливань, а також забезпечення гідравлічного демпфування чутливого елемента прискорення (диференціатора), використовується дизельне масло, яким заповнюється корпус відцентрового регулятора і порожнини циліндра диференціатора. Двоімпульсний регулятор працює наступним чином. В усталеному швидкісному і навантажувальному режимі крутячий момент дизеля рівний моменту опору споживача його енергії, і колінчастий вал обертається з певною частотою. Вал 2 чутливого елемента частоти обертання теж обертається з постійною частотою обертання. При цьому відцентрова сила тягарців 5, зрівноважена пружиною 8, утримує муфту 7 і, через вихідні важіль 10, тягу 11 і вертикально розміщений підсумовуючий важіль 14, рейку 17 ПНВТ 18 в положенні, що відповідає цикловій подачі палива на даному усталеному швидкісному і навантажувальному режимах роботи дизеля. Завдяки опору перетіканню масла із одної порожнини диференціатора в другу, поршень 22 буде займати певне положення і через тягу 19, утримувати нижню частину підсумовуючого важеля відповідно теж в певному його положенні. У випадку різкого скидання навантаження момент опору різко зникає і під дією крутного моменту частота обертання колінчастого вала і вала 2 чутливого елемента частоти обертання теж різко зростатиме. В результаті відцентрова сила тягарців 5 збільшиться і, долаючи опір пружини 8, тягарці 5 через упорний підшипник 6, муфту 7, вихідні важіль 10 і тягу 11, різко діятиме на підсумовуючий важіль 14 і через його верхню частину перемістить на величину пропорційну збільшенню частоти обертання рейку 17 ПНВТ 18 в бік зменшення циклової подачі палива і частоти обертання колінчастого вала дизеля. При цьому нижня частина важеля 14, що з'єднана через тягу 19 з поршнем 22, через опір його переміщення, спричиненого дроселюванням перетікання масла із однієї порожнини в другу, дещо затримається. Це викличе додаткове (відносно середньої точки, з'єднаної із вихідною тягою, частини важеля) переміщення рейки 17 ПНВТ 18, яке буде пропорційне швидкості (першій похідній) від змінювання частоти обертання. Від дії двох регулюючих імпульсів: - першого, пропорційного збільшенню частоти обертання і другого, пропорційного першій похідній від її збільшення, рейка 17 ПНВТ 18 переміститься з певним випередженням, більш інтенсивніше змінюючи циклову подачу палива в циліндри дизеля і компенсуючи відхилення частоти обертання його колінчастого вала. В усталеному режимі, коли сили опору перетікання масла через дросель 25 диференціатора і жорсткість плоскої пружини 16 зрівноважаться, підсумовуючий важіль 14 займе вертикальне положення і складова регулюючого імпульсу, пропорційна першій похідній зникне, а циклова подача палива буде підтримуватися тільки за регулюючими імпульсами пропорційними частоті обертання. У випадку різкого накидання навантаження момент опору різко зростатиме, що викличе різкий провал частоти обертання колінчастого вала дизеля і вала 2 чутливого елемента частоти обертання. При цьому двоімпульсний регулятор буде працювати аналогічно вище описаному принципу, але з тією різницею, що рухомі деталі чутливого елемента частоти обертання, диференціатора і рейки ПНВТ будуть переміщатися у зворотному напрямку. В обох випадках автоматичного регулювання відхилення від заданої частоти обертання і тривалість перехідного процесу зменшаться. Застосування запропонованого двоімпульсного регулятора, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: - спростити конструкцію відокремлених чутливих елементів частоти обертання і прискорення; - підвищити динамічну точність автоматичного регулювання частоти обертання колінчастого вала дизеля, зменшуючи при цьому її відхилення і тривалість перехідного процесу в умовах різко перемінних режимів його роботи; - підвищити експлуатаційну потужність і зменшити витрату палива за рахунок усунення високочастотних коливань рейки ПНВТ; - підвищити виробність машин і агрегатів приведених дизелями із запропонованим двоімпульсним регулятором; 2 UA 81405 U - розширити область застосування дизелів особливо із споживачами їх енергії з підвищеними вимогами до точності підтримання заданої частоти обертання при роботі в умовах різко перемінних навантажень. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Двоімпульсний регулятор частоти обертання колінчастого вала дизеля, що містить відцентровий регулятор з об'єднаними чутливими елементами частоти обертання і прискорення, важіль з тягою, паливний насос з рейкою, кінематично зв'язаною через важіль і тягу з чутливими елементами частоти обертання і прискорення, який відрізняється тим, що в ньому відокремлений чутливий елемент прискорення і послідовно розміщений після чутливого елемента частоти обертання, при цьому чутливий елемент прискорення виконаний у вигляді порожнистого циліндра з кришкою, приєднаною до корпуса відцентрового регулятора, з установленим усередині поршнем з утворенням двох, розділених ним, порожнин, сполучених між собою перепускним отвором з регулювальним дроселем, а також додатково установлені тяга і підсумовуючий важіль, із жорстко закріпленою на осі, в його середній точці, плоскою пружиною з вільними кінцями, причому нижня частина підсумовуючого важеля через додаткову тягу з'єднана із поршнем чутливого елемента прискорення, верхня частина - з рейкою паливного насоса, а середня його точка через вісь зв'язана з вихідною тягою відцентрового регулятора. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 3