Двоімпульсний пневматичний регулятор частоти обертання дизельного двигуна

Реферат: Двоімпульсний пневматичний регулятор частоти обертання дизельного двигуна містить всмоктуючий колектор з дросельною заслінкою, патрубком і пневмолінією, рейку паливного насоса, вимірювач розрідження у вигляді підпружиненої основної мембрани, з'єднаної з пневмолінією і рейкою паливного насоса, механізми керування швидкісним режимом і зупинки дизеля, зв'язані із дросельною заслінкою і рейкою паливного насоса, джерело і споживач енергії. Додатково встановлено підпружинений вузол корекції, гідравлічний демпфер, дистанційну мембранну пневматичну передачу з приймальною і виконавчою мембранами, двоплечий підсумовуючий важіль і розміщений між споживачем і джерелом енергії планетарний редуктор. Зупинена ланка через важіль і шток зв'язана з підпружиненим вузлом корекції, гідравлічним демпфером з дросельним гвинтом і приймальною мембраною дистанційної передачі. Підпружинена виконавча мембрана з'єднана з нижнім плечем, підпружинена основна мембрана - з середньою частиною підсумовуючого важеля, а його верхнє плече - з рейкою паливного насоса. UA 106999 U (12) UA 106999 U UA 106999 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до машинобудування, зокрема до двигунобудування двоімпульсних пневматичних регуляторів дизельних двигунів внутрішнього згоряння (дизелів), і може бути використана для автоматичного регулювання частоти обертання колінчастого вала дизелів в діапазоні змінювання швидкісного режиму від номінального до холостого ходу в умовах перемінних навантажень їх роботи. Відомий, найбільш близький за технічною суттю і реалізацією, одноімпульсний всережимний регулятор частоти обертання колінчастого вала дизеля містить всмоктуючий колектор подачі повітря в його циліндри із дросельною заслінкою, патрубком і пневмолінією, рейку паливного насоса високого тиску (ПНВТ), корпус, вимірювач розрідження, виконаний у вигляді підпружиненої діафрагми, зв'язаної з рейкою ПНВТ і утворюючої з корпусом основну камеру сполучену безпосередньо із пневмолінією, механізм керування швидкісним режимом і зупинки дизеля, зв'язані і рейкою ПНВТ і дросельною заслінкою [див. кн. Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1968. - с. 176, рис. 128]. Однак, недоліком відомого пневматичного всережимного регулятора є низькі динамічні показники регулювання при різкому змінюванні, прикладеного до дизеля, зовнішнього навантаження, що обумовлює значні відхилення від заданої частоти обертання і збільшує час перехідних процесів. Останнє не задовольняє вимог споживачів енергії дизелів щодо підтримання ними настроювальних параметрів регулювання частоти обертання в умовах перемінних навантажувальних режимів їх роботи. Через те відомий пневматичний регулятор не знайшов широкого застосування на дизелях різних галузей народного господарства. Отже, відомий пневматичний всережимний одноімпульсний регулятор має низькі динамічні показники регулювання і обмежену область застосування. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити динамічні показники регулювання і розширити область застосування пневматичного одноімпульсного регулятора. Поставлена задача вирішується тим, що в закон регулювання вводиться додатковий регулюючий імпульс, пропорційний дії на дизель зовнішнього навантаження. При цьому на рейку ПНВТ, крім регулюючого імпульсу за відхиленням розрідження повітря у патрубку всмоктуючого впускного колектора дизеля, ще додатково подається регулюючий імпульс за дією зовнішнього навантаження. Це реалізується установленням додаткових підпружиненого вузла корекції, гідравлічного демпфера з дросельним гвинтом, дистанційної мембранної пневматичної передачі з приймальною і виконавчою мембранами, двоплечого підсумовуючого важеля, а також розміщеного між споживачем і джерелом енергії вимірювача навантаження у вигляді планетарного редуктора. Зупинена ланка редуктора через важіль і шток зв'язана з підпружиненим вузлом корекції, гідравлічним демпфером і приймальною мембраною дистанційної передачі. А для підсумовування регулюючих імпульсів за відхиленням розрідження повітря у патрубку впускного колектора і дії на дизель зовнішнього навантаження виконавча мембрана з'єднана з нижнім плечем, основна мембрана - з середньою частиною підсумовуючого важеля, верхнє плече якого - з рейкою ПНВТ. В динаміці запропонований двоімпульсний регулятор буде формувати і подавати на рейку ПНВТ регулюючий імпульс пропорційний відхиленню розрідження у патрубку всмоктувального колектора і дії зовнішнього навантаження на дизель з боку споживача енергії, що зменшить час перехідного процесу і максимальні відхилення його частоти обертання. Підвищення точності регулювання розширить область застосування регулятора. На представленому кресленні схематично показано: на Фіг. 1 - загальний вигляд двоімпульсного пневматичного регулятора частоти обертання дизеля; на Фіг. 2 - кінематична схема планетарного редуктора. Запропонований регулятор містить корпус 1, з'єднаний пневмолінією 2 із патрубком 3 всмоктуючого колектора 4 з дросельною заслінкою 5. В корпусі 1 установлена основна мембрана 6, що утворює з ним основну камеру "А". Мембрана 6 з правого боку за допомогою середньої тяги 7, важеля 8 і тяги 9 зв'язана з важелем 10 механізму керування швидкісним режимом і зупинкою дизеля. При цьому тяга 7 з'єднана із середньою частиною додаткового установленого двоплечого підсумовуючого важеля 11, верхнє плече якого через верхню тягу 12 зв'язане з рейкою 13 ПНВТ. З лівого боку мембрана 6 взаємодіє з пружиною 14, що впирається в стакан корпусу 1, в якому установлений упор 15 і додаткова пружина 16 з регулювальним гвинтом 17 ступеня її затяжки. В нижній частині корпусу 1 установлена додаткова виконавча друга мембрана 18, утворює з ним другу додаткову виконавчу камеру "В". Мембрана 18 з правого боку за допомогою нижньої тяги 19 з'єднана з нижнім плечем підсумовуючого важеля 11. З лівого боку мембрана 18 1 UA 106999 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 взаємодіє з пружиною 20, що впирається в стакан корпусу 1, в якому установлений упор 21 і додаткова пружина 22 з регулювальним гвинтом 23 ступеня її затяжки. Крім вимірювача розрідження в патрубку всмоктувального колектора двоімпульсний регулятор частоти обертання містить додатковий вимірювач крутного моменту (навантаження) 24 у вигляді планетарного редуктора 25, ведучою ланкою якого є сонячна шестірня 26, з'єднана з джерелом енергії - дизелем 27, а веденою - водило 28, з'єднане із споживачем енергії 29. При цьому зупиненою ланкою є епіциклічна шестірня 30, установлена на підшипниках 31 з можливістю повертатися від дії крутного моменту. Ланка 30 шарнірно з'єднана зі штоком 32 гідравлічного демпфера 33 і впирається на податливу опору у вигляді відновлювальної пружини 34, величина затяжки якої регулюється гайкою 35. Шток 32 з'єднаний з першою додатковою мембраною 36 першої, приймальної камери "С", утвореної мембраною 36 і корпусом 37. Камера "С" пневмолінією 38 сполучена з камерою "В", з утворенням замкненої пневматичної мембранної передачі. Величина гідравлічного демпфування в демпфері 33 регулюється за допомогою дросельного гвинта 39. Коректор вимірювача навантаження включає пружину 40, напрямні 41 і регулювальну гайку 42. Коректор регулюючого імпульсу за частотою обертання включає упор 15, пружину 16 і гвинт 17, а регулюючого імпульсу за навантаженням - упор 21, Пружину 22 і гвинт 23. Працює запропонований регулятор наступним чином. При змінюванні частоти обертання дизеля і повному положенні дросельної заслінки 5 швидкість потоку повітря в патрубку 3 змінюється, а разом з нею і розрідження в ньому. У випадку усталеного навантажувального і швидкісного режимів роботи дизеля, розрідження в патрубку 3, а також в основній "А", додаткових виконавчій "В" і приймальній камерах теж усталене і рівне. В результаті дії на мембрани 6, 18 дисбалансу сил розрідження і атмосферного тиску з одного боку і пружин 14, 20 з другого боку підсумовуючий важіль 11 займе вертикальне положення і через тяги 7, 19 утримуватиме рейку 13 ПНВТ в положенні, яке відповідає цикловій подачі палива заданим навантажувальному і швидкісному режимам роботи дизеля. У випадку різкого зменшення повного навантаження реактивний момент зупиненої ланки 30 різко зменшиться до нуля, і під дією відновлювальної пружини 34 зупинена ланка 30 повернеться і через шток 32 перемістить приймальну мембрану 36 уліво, підвищуючи тиск повітря в приймальній камері "С" і через пневмолінію 38 у виконавчій камері "В". Від дії дисбалансу сил тиску атмосферного повітря з одного, пружини 20 і надлишкового тиску повітря у камері "В" з другого боку, виконавча мембрана 18 переміститься управо і, через тягу 19 і нижнє плече підсумовуючого важеля 11, перемістить його верхнє плече і через тягу 12 рейку 13 ПНВТ в бік зменшення циклової подачі палива настільки, що частота обертання дизеля не зміниться і регулюючий імпульс за відхиленням розрідження повітря у патрубку всмоктуючого впускного колектора на рейку 13 ПНВТ діятиме не буде. У випадку різкого збільшення повного навантаження реактивний момент зупиненої ланки 30 різко зросте, і здолавши зусилля відновлювальної пружини 34 зупинена ланка 30 повернеться і через шток 32 перемістить приймальну мембрану 36 управо, різко понижуючи тиск повітря в камері "С" і через пневмолінію 38 в камері "В". Внаслідок дії дисбалансу сил тиску атмосферного повітря з одного, пружини 20 і розрідження повітря у камері "В" з другого боку, виконавча мембрана 18 переміститься уліво і, через тягу 19 і нижнє плече підсумовуючого важеля 11, перемістить його верхнє плече і через тягу 12 рейку 13 в бік збільшення циклової подачі палива настільки, що частота обертання дизеля не зміниться і регулюючий імпульс за відхиленням розрідження повітря у патрубку всмоктуючого впускного колектора на рейку 13 ПНВТ діятиме не буде. Отже, як при різкому зменшенні, так і при різкому збільшенні зовнішнього навантаження на рейку ПНВТ діє випереджувальний регулюючий імпульс пропорційний змінюванню діючого на дизель навантаження, забезпечуючи стабільну його частоту обертання. При повільному зменшенні (збільшенні) зовнішнього навантаження, повільно змінюється розрідження у всмоктувальному колекторі, патрубку і камері "А", а також в приймальній С" і виконавчій "В" камерах. В цьому випадку від одночасної дії регулюючих імпульсів за змінюванням навантаження і частоти обертання підсумовуючий важіль 11 буде паралельно переміщатися і через тягу 12 переміщати рейку ПНВТ в бік змінювання циклової подачі палива, направленої на компенсацію виниклого відхилення частоти обертання дизеля. Використання запропонованого двоімпульсного регулятора частоти обертання дизельного двигуна, в порівнянні з відомим, дасть можливість: 2 UA 106999 U 5 - підвищити динамічну точність підтримання заданої частоти обертання на всіх швидкісних режимах і тим самим підвищити якість виконання технологічних процесів, приводимих дизельними двигунами машин і агрегатів; - підвищити експлуатаційну потужність і паливну економічність дизельних двигунів завдяки зменшенню граничних відхилень частоти обертання в умовах перемінних навантажень їх роботи; - розширити область застосування регулятора, переважно на дизелях, агрегатованих із споживачами їх енергії, з підвищеними вимогами до стабільності частоти обертання їх робочих органів при виконанні технологічних процесів в умовах діючих на них перемінних навантажень. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Двоімпульсний пневматичний регулятор частоти обертання дизельного двигуна, що містить всмоктуючий колектор з дросельною заслінкою, патрубком і пневмолінією, рейку паливного насоса, вимірювач розрідження у вигляді підпружиненої основної мембрани, з'єднаної з пневмолінією і рейкою паливного насоса, механізми керування швидкісним режимом і зупинки дизеля, зв'язані із дросельною заслінкою і рейкою паливного насоса, джерело і споживач енергії, який відрізняється тим, що додатково встановлено підпружинений вузол корекції, гідравлічний демпфер, дистанційну мембранну пневматичну передачу з приймальною і виконавчою мембранами, двоплечий підсумовуючий важіль і розміщений між споживачем і джерелом енергії планетарний редуктор, зупинена ланка якого через важіль і шток зв'язана з підпружиненим вузлом корекції, гідравлічним демпфером з дросельним гвинтом і приймальною мембраною дистанційної передачі, підпружинена виконавча мембрана якої з'єднана з нижнім плечем, підпружинена основна мембрана - з середньою частиною підсумовуючого важеля, а його верхнє плече - з рейкою паливного насоса. 3 UA 106999 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 4