Регулятор непрямого действия с упругой (гибкой) обратной связью. Изодромный регулятор
Между точкой А и серводвигателем размещен небольшой цилиндрик с поршеньком Как видно, в поршеньке сделаны маленькие калиброванные отверстия, сообщающие противоположные полости цилиндрика. В обеих полостях находится масло.
Схема регулятора с гибкой обратной связью
Цилиндрик присоединен к поршню серводвигателя, а поршенек цилиндрика — к рычагу АО В жесткой обратной связи. В схему введён кроме цилиндрика дополнительный элемент - пружина-компенсатор. Компенсатор — от латинского слова compenso, что значит уравновешиваю, возмещаю) . В данной схеме жесткая обратная связь превращается в упругую (гибкую). До начала перемещения силового поршня в серводвигателе и в первый момент этого перемещения работа регулятора подобна работе регулятора с жесткой обратной связью, так как поршенек и его цилиндрик движутся совместно. Это объясняется тем, что перетекание масла из одной полости в другую происходит с большим трудом и очень медленно из-за значительных сопротивлений в маленьких отверстиях поршенька. Поэтому золотник после впуска масла в одну из полостей серводвигателя возвращается в среднее положение, останавливая движение поршня серводвигателя, как описано выше. Немного ранее того момента, как золотник возвратится в среднее положение, масло в цилиндрике под влиянием пружины-компенсатора, действующей на поршенек, преодолевая сопротивление в цилиндрике, начинает переходить из одной полости в другую, и поршенек перемещается. Перемещение поршенька вызывает перемещение муфты регулятора (точка О), которая возвращается в свое первоначальное положение. Благодаря этому при новой нагрузке грузы регулятора также займут снова первоначальное положение, при котором равновесие наступит в тот момент, когда частота вращения вала станет прежней. При наличии гибкой обратной связи удается сохранить постоянной частоту вращения вала дизеля при разных нагрузках. В технической литературе поршенек с цилиндриком и компенсирующей пружиной, превращающей жесткую обратную связь в гибкую, называется изодромом ( Слово «изодром» происходит от сочетания двух греческих слов: isos — равный и dromos — скорость (бег), а сам регулятор — изодромным.
«Надув дизелей».
1. Назначение и способы наддува. (4 часа).
1. Назначение, виды наддува, особенности протекания рабочего цикла дизеля с наддувом. 2/2. Стр. 150-154.
Увеличение массы воздуха при том же объёме цилиндра позволяет повысить цикловую подачу и получить большую работу цикла, чем в двигателе без наддува.
Наддув является средством форсирования двигателя по работе цикла.
Любой способ форсирования сокращает срок службы двигателя. Поэтому при внедрении наддува принимают меры к снижению тепловой напряженности деталей ЦПГ.
Охлаждению деталей ЦПГ способствует продувка цилиндра надувным воздухом в конце хода выпуска. Её можно осуществить в том случае, когда давление надувочного воздуха будет больше давления в выпускном коллекторе.
У многоцилиндрового двигателя необходима такая организация выпуска, чтобы к моменту закрытия выпускного клапана одного цилиндра в коллекторе отсутствовал импульс от выпуска из другого цилиндра. Исходя из этого двигатели с газотурбинным наддувом оборудуют несколькими выпускными коллекторами у шестицилиндровых – два у восьмицилиндровых четыре.
Цилиндры к коллекторам присоединяют с учётом необходимости обеспечения указанного промежутка между выпусками.
Для повышения эффективности продувки цилиндра поддувочным воздухом увеличиваются угол запаздывания закрытия выпускного и угол опережения открытия впускного клапанов, и в конечном счёте (тяга короче) – угол перекрытия клапанов, который у дизелей с поддувом бывает от 75 до 142 П.К.В.
Тепловая напряженность деталей ЦПГ снижается также при охлаждении поддувочного воздуха, для чего устанавливают воздухоохладители. Обычно температура воздуха снижается в охладителе не мене чем на 20ºС. В автомобильной и тракторной технике применяется промежуточный охладитель воздуха (интеркуллер) воздух.
Продувка цилиндра и охлаждение надувочного воздуха не только снижают тепловую напряженность, но и повышают мощность двигателя: в результате продувки почти полностью удаляются остаточные газы, а в следствие охлаждения увеличивается плотность воздуха и то и другое приводит к росту массы свежего заряда, что позволяет повысить цикловую подачу топлива.
Питание газовых турбин.
Для организации нормальной продувки цилиндров применяют несколько коллекторов выпускных.
Сечение выпускных коллекторов делают небольшим. Давление газа в коллекторе и перед турбинной сохраняют почти таким же, как и при выходе из цилиндра, т.е. пульсирующим, импульсным.
В связи с этим данный газотурбинный наддув называют импульсным.
Турбина при импульсном питании развивает мощность на 20-50% больше, чем она имела бы при постоянном давлении в выпускном коллекторе: выравнивание давления сопровождается завихрениями на преодоление которых теряется часть энергии газа. Импульсная турбина быстрее набирает скорость при пуске двигателя или при увеличении на него нагрузки.
При газотурбинном наддуве образуется силовая установка, объединяющая два тепловых двигателя: дизель и газовую турбину, дизель обеспечивает турбину рабочим газом, а она приводит в движение компрессор питающий дизель воздухом. Экономичность и надёжность такой комбинированной силовой установки зависят от согласованной работы её составных частей.
Схемы газопроводов при наддуве:
Компрессоры надувочного воздуха:
- центробежные практически все.
Газовые турбины – реактивные, бывают осевые и радиальные.
Компрессор + турбина образуют турбокомпрессор.
Турбокомпрессоры.
Турбокомпрессоры для наддува изготавливают двух типов:
ТКР – центробежный компрессор с радиальной турбиной.
ТК – центробежный компрессор с осевой турбинной.
Турбокомпрессоры обоих типов могут иметь три исполнения:
Н – низкого давления, т.е. со степенью
повышения давления Рu/Po
=
(Рн
давление воздуха после компрессора Ро
– давление атмосферы).
С – среднего давления, со степенью повышения давления свыше 1,9 до 2,5.
В – высокого давления, со степенью повышения давления 2,5 до 3,5.
На речном флоте встречаются турбокомпрессоры низкого давления.
Большинство двигателей имеют давление наддува 1,3 – 1,5 кгс/см2, что обеспечивает повышение давления до 1,5 раза.
У некоторых дизелей Г – 70, М 401 А степень повышения давления 1,65. Согласно ГОСТ 9658-66 в условное обозначение турбокомпрессоров должен включаться номинальный базовый диаметр рабочего колеса компрессора в см, и номер модификации. Например: ТКР – 14 Н 9.
Турбокомпрессор с радиальной турбиной, диаметр рабочего колеса компрессора 140 мм (14 см) низкого давления, девятая модификация.
Описание устройства турбокомпрессора осевого типа.
Остов турбокомпрессора состоит из трёх частей: входного) и выходного корпусов турбины и корпуса компрессора.
У входного корпуса импульсной турбины столько же входных патрубков сколько выпускных коллекторов у двигателя. Соответственно направляющий аппарат разделён на две разобщённые секции. При четырёх коллекторах будет четыре патрубка и четыре секции. В средней части входного корпуса имеется полость для подшипника ротора она окружена пространством для охлаждающей воды. Охлаждение необходимо для обеспечения надёжной работы подшипника и снижение тепловой напряжённости деталей турбины.
Выходной корпус турбины является несущим: он крепится к двигателю в нём предусмотрено также охлаждение водой.
Корпус компрессора выполняют неохлажденным в нём находится полость для подшипника, и устройство для подавления шума всасываемого воздуха.
Ротор турбокомпрессора выполняется с общим для турбины и компрессора валом. Вал опирается на подшипники по концам его. Применяют как подшипники качания та и скольжения, но чаще скольжения, так как они имеют срок службы в 3-5 раз больше чем, подшипники качания.
Рабочее колесо осевой турбины, несущее на себе лопатки, выполняется обычно заодно с валом.
Рабочее колесо компрессора чаще всего сидит на шпонке и крепится с торца гайкой насаженной в горячем состоянии
Схема турбокомпрессора радиального типа.
Остов также состоит из трёх частей:
1) корпуса турбины;
2) корпуса подшипников;
3) корпуса компрессора.
У корпуса радиальной турбины каналы для входа газа тоже раздельные.
Корпус подшипников делается несущим. В нём заключён подшипник турбины и подшипника компрессора. Со стороны турбины предусмотрена полость для охлаждения. Корпус компрессора имеет центральный патрубок для входа воздуха и улиточный и щелевой диффузоры.
Вал турбокомпрессора опирается на подшипники скольжения. Рабочее турбины колесо приваривается к валу. Рабочее колесо компрессора насаживается на шлицы вала и крепится гайкой обтекателем.
Направление лопаток только радиальное, входные кромки загибаются вперёд по направлению вращения.
Уплотнения.
Виды кабаритных уплотнений. Принцип работы.
Роторы турбокомпрессоров вращаются со скоростью 10 000 – 35 000 об. мин.
При такой скорости надёжно уплотнения лабиринтового типа.
У турбокомпрессоров с концевыми подшипниковыми применяются осевые уплотнения со стороны подшипника турбины, между воздушной и газовой полостями и со стороны подшипника компрессора.
Когда диаметры деталей значительные обычно применяют осевые лабиринтовые уплотнения гребешкового типа. Принцип работы лабиринтового уплотнения рассмотрим на примере гребешкового уплотнения.
Газ просачивающийся в зазор между гребешком и корпусом попадает в пространство между гребешками. На вихреобразование в этом пространстве тратится запас энергии газа. После прохода нескольких гребешков энергия его оказывается уже недостаточной для преодоления сопротивления щели. В одном уплотнении делают до шести восьми гребешков.
При небольшом диаметре шейки ротора устанавливают лабиринтовые втулки.
Радиальные лабиринтовые уплотнения выполняют в виде нескольких концентрических гребней на рабочем колесе, и аналогичных гребней не стенке корпуса.
Радиальное уплотнение может быть с отбойным гребнем, предотвращающим проход масла.