Рис. 12.3. Регулятори з закріпленими пружинами (а, б) і з переставними крилами (в, г)

Жорстке кріплення крил на валу регулятора призводить до появи динамічних навантажень (ударів) при раптовій зупинці механізму, тому крила часто кріплять пружиною так, щоб вони мали можливість при ударах прослизати на валу (рис. 12.3, а, б). Для зміни моменту регулятора при налаштуванні застосовують конструкції з переставними крилами (рис. 12.3, в-д), які закріплюють після остаточного регулювання. Ефективність роботи повітряного регулятора підвищують застосуванням крил, кут установки яких змінюється зі збільшенням швидкості обертання вала регулятора за рахунок відцентрових сил. Характеристика регулятора має два нелінійних ділянки (рис. 12.4, б). Конструкція одного з таких регуляторів показана на рис. 12.4. Він складається з валу 1, крильчатки 2, здатної обертатися навколо осі 3 під дією відцентрових сил. Повороту крильчатки протидіє пружина 5, закріплена одним кінцем на виступі крила 6, а іншим - на втулці вала 4. До певної швидкості обертання, поки момент інерційних сил відносно осі крильчатки не перевищує моменту, створюваного пружиною, крила займають незмінне положення відносно вала, а характеристика регулятора має вигляд параболи А (рис. 12.4, б), тобто момент регулятора пропорційний w² . Коли інертні сили збільшуються настільки, що починається

12.2. Конструкція і характеристики тормозного регулятора з тертям повітря.

Конструкція і розрахункова схема	Розрахункові рівняння і рекомендації
Регулятор з одним крилом і гвинтовою пружиною розтягування
Регулятор з одним крилом і плоскою спіральною пружиною
Регулятор з двома трикутними крилами

Продовження таблиці 12.2

Конструкція і розрахункова схема	Розрахункові рівняння і рекомендації
Регулятор з двома прямокутними крилами

Прийняті позначення: 1- крило; 2- пружина; 3- приводна вісь; ф₁- кут повороту пружини при її деформації; а- кут зупинки крила; z- пружність пружини; Р_пр- зусилля пружини; m- маса одного крила.

Поворот крильчатки, момент регулятора починає додатково зростати за рахунок збільшення розмаху крил.

Приблизно характеристика регулятора може бути виражена рівнянням:

(12.10)

де α - кут зупинки крил при кутовий швидкості ω. Так як значення цього кута залежить від ω, можна в першому наближенні (вважаючи зміну α в робочому діапазоні незначним) прийняти Тр ~ω⁵.

Конструкція і наближені розрахункові рівняння повітряних регуляторів інших типів приведені в табл. 12.2.

Вибір конструктивних параметрів повітряних регуляторів.

Розміри крильчатки повітряних регуляторів визначають за значенням робочих моментів Т_{р max}, Т_{р min} і коефіцієнту нерівномірності скорості δ.

Для любого регулятора з постійним розмахом крил при r₁= 0

Звідси, з урахуванням виразу (12.4), отримаємо:

Цей вираз дозволить орієнтовно вибрати розміри крила b і r⁴₂. Для регулятора з самоустановлювальними крилами (рис. 12.4) з урахуванням рівняння (12.10):

або

звідки

або з урахуванням рівняння (12.4)

(12.11)

З рівняння (12.11), задавши значення α_max, можна визначити α_min.

Дальше з виразів для T_{p max} і T_{p min} отримаємо:

звідки, задавши значення R, визначимо значення кута β.

Для визначення розмірів пружини потрібно розв’язати систему рівнянь:

Конструктивні розміри інших типів регуляторів (табл. 12.2) визначаються аналогічно. Слід підкреслити, що ці розрахунки носять наближений характер і в експериментальній перевірці можуть дати тільки орієнтовні значення робочих параметрів регулятора.

4. Гальмівні відцентрові регулятори з пружною деформацією

Робота цих регуляторів заснована на використанні внутрішнього тертя (гістерезисных втрат) при пружній деформації в'язкопружних полімерів. Конструкція найпростішого гальмівного відцентрового регулятора швидкості з пружною деформацією типу 1 показана на рис. 12.5, а. Регулятор складається з гнучкого кільця І, осі 2 з жорстко закріпленою на ній хрестовиною 3 і розташованих у пазах хрестовини вантажів (роликів) 4.

При повороті осі 2 вантажі під дією відцентрованих сил

Прижимаються до внутрішньої по-

Рис.12.6. Регулятор з пружною деформацією типу ІІ (а) і його характеристика (б)

верхності кільця 1, утворюючи синхронно бігучі з вантажами (роликами) хвилі деформаціі. При цьому частина енергії втрачається на внутрішнє тертя в матеріалі кільця, обумовлене в першу чергу гістерезисними втратами. При збільшенні швидкості обертання осі 2 зростають відцентрові зусилля на вантажі (ролики) 4, збільшуються прогини кільця 1, повна потенційна енергія, збережена в кільці, і відповідно - гістерезисні втрати; гальмівний момент регулятора зростає. При зменшенні швидкості обертання відбувається зворотний процес.

Відцентровий гальмівної регулятор з пружною деформацією типу II (рис. 12.6, а) відрізняється від попереднього видом деформації і конструкцією деформуючого пристрою. Регулятор складається з гнучкого кільця 1, осі 2 з укріпленим иа ній коромислом 3 н шарнірно пов'язаних з ним пальцями 4 важелів 5, вантажів 6 і роликів 7, обертових на пальцях 8.

Коли вісь 2 починає обертатися, вантажі 6 під дією відцентрових сил рас- ходяться і повертають важелі 5. При цьому ролики 7 притискаються до поверхні кільця 1 і деформують його в протилежних напрямах: один - зовні, другий - зсередини. Таким чином створюється гальмівний момент регулятора.

Регулятори з пружною деформацією позбавлені одного з найбільш серйозних недоліків - виділення великої кількості продуктів зносу (що характерно для регуляторів з тертям між твердими тілами). В цих регуляторах тертя між вантажами і гальмівною склянкою (гнучким кільцем) зведено до мінімуму Матеріалом для виготовлення гнучких кілець служать: смола капронова вторинна марки Б МРТУ-6-06-2Н-69 або поліамід 610 литтєвий ГОСТ 10589-73. Товщина кільця 0,3...0,7 мм, середній діаметр 28 мм.

Гальмівні характеристики регуляторів I і II типів показані на рис 12.5, б і риc. 12.6, б.Методика розрахунку регуляторів швидкості з пружною деформацією (рис. 12.7) являється перевірочною, тобто за заданим або прийнятим конструктивним розмірам регулятора розраховують і будують гальмівну характеристику, а по ній визначають коефіцієнт нерівномірності швидкості. Для вирішення цієї задачі повинні бути задані наступні конструктивні параметры: z - кількість вантажів; h_к, b_к, R - товщина, ширина і радіус гнучкого кільця відповідно; т - маса вантажу; р - радіус вантажу або ролика; h_n, b_n, 1п - товщина, ширина і довжина перемички відповідно.

Для регулятора типу II також повинні бути задані: г₃ - відстань між віссю ролика і віссю обертання важеля; α - кут між прямою, що з'єднує центр маси вантажу з віссю обертання важеля і коромислом; ах - кут між прямою, зєднуючою центр обертання важеля з центром ролика і коромислом.

Розрахунок гальмівної характеристики можна проводити в такий послідовності:

1. Розрахувати залежність між

максимальним сумарним прогином кільця ∆ і радіальними силами Р, чинними на гнучке кільце. При цьому, задаючись різними значеннями сил Р, можна визначати відповідні їм значення ∆ з виразу:

або, задаючись різними значеннями ∆, визначати відповідні значення Р з виразу:

(12.13)

Приведенні в виразах (12.12) і (12.13) коефіцієнти a, b, c, d вибирають з табл. 12.3;

Е- модуль пружності матеріалу кільця; J_k- момент інерції січення кільця.

2. Визначити залежність закладеного зусилля P_з від прийнятих раніше значень ∆. В випадку закладання гнучкого кільця за допомогою осьових перемикачів можна скористатись виразом:

де J_п- момент інерції січення перемички.

3. Склавши значення сил Р та Р_з для відповідних значень ∆, отримаємо залежність ∆= f(P+P_з).

4. Для регулятора з трьома вантажами (роликами) визначити потрібну скорість обертання для створенн зусиль (Р+Р_з) з виразу:

5. Для ручного регулятора визначити ряд значень кута (рис. 12.7, б) для кожного з получених

Для отримання значень кута β визначити відповідні значення R_ц:

12.3. До вибіру коефіцієнтів a, b, c, d

Кількість сил (роликів)	a	b	c	d
2 3	0,0803 0,0514	-0,18 -0,08	0,147 0,035	EJk/(PR) 2EJk/(3PR)

6. Визначити r₁ і r₂ для відповідних значень ∆ і суми (Р+Р_з):

7. Використовуючи отримані значення R_ц, r₁, r₂, визначити ряд значень потрібної кутової скорості:

8. Визначити гальмівний момент для кожного з отриманих значень Р, ∆ і ω:

(12.14)

де tg γ- тангенс кута механічних втрат для матеріалу кільця (для кристалічних полімерів tg γ= 0,1).

Після отримання даних побудувати гальмівну характеристику T_p=f(ω) і по ній визначити значення коефіцієнта нерівномірності скорості δ.

9. Для знаходження повного гальмівного моменту регулятора, відповідного кожному значенню скорості ω, до розрахованого значення Т_р необхідно добавити значення моменту тертя в опорах регулятора, який визначається для кожної конструкції окремо.

Для розрахунку гальмівного моменту важільного регулятора з двома деформованими роликами на кожному важелі в формулу (12.14) вводять виправний коефіцієнт К=2. Гальмівний момент центрового регулятора з пружною деформацією різко змінюється при незначній зміні маси вантажів. Тому при розрахунку регулятора потрібно розрахувати ряд характеристик T_p=f(ω) при різних масах вантажів і вибрати потрібну характеристику.

Значний вплив на гальмівний момент несе товщина стінки гнучкого кільця. Цим параметром можна користуватися при підборі тормозної характеристики.