книги из ГПНТБ / Регуляторы скорости дизель-генераторов

Расчет механизмов электрического управления. При проек­ тировании электрического управления выполняют расчет меха­ низмов ручного и дистанционного управления частотой враще­ ния. Определяют изменение частоты вращения коленчатого вала дизеля за один оборот рукоятки, рассчитывают фрикционную муфту, определяют усилие на рукоятке управления, а также ско­

окружности шестерни рейки с мо­

уменьшение длины пружины измерителя на 1 мм соответствует изменению частоты вращения на Дпі=.30 об/мин. Следовательно,

где .Du=1,8 см. и DB= 0,7 см — соответственно наружный и внут­ ренний диаметры прокладки; ■р,о= 0 ,1 — коэффициент трения сцепления фибры по стали (ориентировочный); Q=fac= 13 кгс — усилие сжатой пружины Муфты; f = 7,5 мм — уменьшение дли­ ны пружины при. ее сжатии; ж=1,74 кгс/мм— жесткость пру­ жины.

73

Зная усилие пружины измерителя при максимальной часто­ те вращения (РПртах~7 кгс), определяют крутящий момент на шестерне рейки

Крутящий момент на валу фрикционной муфты от макси­ мального усилия пружины измерителя

фрикционной муфты к валу управления; г'р — общее передаточ­ ное число редуктора.

Значения передаточных чисел редукторов для регуляторов с электрическим управлением и величины Ап приведены в табл. 9.

Частота вращения (в об/мин) вала управления при дистан­ ционном управлении пу = пміобш.

Окружная скорость (в мм/с) на шестерне рейки

Tidfi у

где с?=тг=0,75 • 13= 9,75 мм — диаметр начальной окружности шестерни рейки.

74

дистанционного управления изменение частоты вращения колен-

§14. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Втепловозных объединенных регуляторах 9Д100 и 10Д100 осуществлена электрогидравлическая система дистанционного управления частотой вращения с 15 фиксированными положе­

75

ниями. Обеспечен плавный переход с одной ступени на другую при помощи разрыва потока масла, поступающего в гидравличе­ ский серводвигатель управления, пересечением его вращающей­ ся золотниковой втулкой. Подача масла при этом получается пульсирующей, — одна подача за каждый оборот втулки. Плав­ ное изменение частоты вращения.при переводе рукоятки конт­ роллера дает возможность защитить дизель от неумелого управ­ ления и избежать дополнительных динамических нагрузок.

Электрогидравлическое управление состоит из следующих элементов: электромагнитов МР1—MP4, которые включаются рукояткой контроллера в определенной последовательности и из­ меняют положение золотникового устройства; золотникового устройства, управляющего подачей масла под давлением в серводвигатель управления; гидравлического серводвигателя управления, при помощи которого изменяется сжатие пружины измерителя регулятора; жесткой обратной связи, обеспечивающей устойчивость процесса изменения частоты вращения.

Три электромагнита МР1, МР2 и MP3 (см. рис. 8) действу­ ют на вершины треугольной пластины 1, поддерживаемой пру­ жиной в верхнем положении. Перемещение треугольной пласти­ ны 1 через рычаг 9 передается золотнику 2, управляющему по­ дачей масла в серводвигатель 13. Включением трех указанных электромагнитов в определенной последовательности достигают семи различных ступеней скорости. Четвертый магнит MP4 дей­ ствует на золотниковую втулку 3. Результат его перемещения противоположен результатам перемещения электромагнитов МР1, МР2 и MP3. При включении электромагнита MP4 золот­ никовая втулка 3 движется вниз, открывая регулирующее от­ верстие (на слив масла), что приводит к уменьшению частоты вращения коленчатого вала дизеля.

При этом обратная связь (рычаги 9, 11 и тяга 8) переме­ щает золотник вниз, перекрывая отверстие в золотниковой втул­ ке диском золотника .2. При выключении электромагнита MP4 золотниковая втулка движется вверх под действием пружины, открывая подвод масла к поршню 17, что ведет к увеличению частоты вращения коленчатого вала дизеля. Использование электромагнита MP4 в комбинации с тремя электромагнитами МР1, МР2 и MP3 удваивает число ступеней регулирования ча­ стоты вращения.

Равновесное положение. При установившемся режиме золот­ ник 2 своим диском перекрывает отверстие в золотниковой втул­ ке 3 и масло, находясь в замкнутом пространстве над поршнем 17, обеспечивает его фиксирование при определенной частоте вра­ щения коленчатого вала дизеля.

Увеличение частоты вращения. При переводе рукоятки конт­ роллера с низших позиций на высшие включается один или ком­ бинация электромагнитов МР1, МР2, MP3 и MP4. Один или не-

76

сколько электромагнитов передвигают вниз треугольную пласти­ ну 1, которая через рычаг 9 перемещает золотник 2 вниз. При этом диск золотника 2 открывает доступ масла из аккумуля­ торов под давлением около 6,4 кгс/см2 через регулирующее от­ верстие во вращающейся золотниковой втулке 3 к поршню 17 серводвигателя управления 13. Поршень 17 опускается, сжимая пружину измерителя 7.

При этом грузы сходятся и регулятор перемещает рейки топ­ ливных насосов в положение увеличения подачи топлива. Од­ новременно жесткая обратная связь (рычаги 9, 11 и тяга 8) возвращает золотник 2 в среднее положение, закрывая диском золотника отверстие в золотниковой втулке 3. В результате пор­ шень 17 устанавливается в определенном положении, соответ­ ствующем включенным электромагнитам.

Для регуляторов 9Д100 и 10Д100, устанавливаемых на теп­ ловозах, сочетание отверстия 0 3 мм в корпусе регулятора и диаметром 9 мм во вращающейся золотниковой втулке оказа­ лось нанвыгоднейшим. При этом время изменения частоты вра­ щения от минимальной до максимальной составило около 10 с. В регуляторах прежних выпусков диаметр этих отверстий был соответственно 4 и 2 мм, что приводило к резкому увеличению частоты вращения коленчатого вала дизеля и к более быстрому увеличению подачи топлива в цилиндры. Следствием инерцион­ ности системы воздухоснабжения, отстающей по времени дей­ ствия от системы подачи топлива, являлось увеличение дымности при переводе рукоятки контроллера на высшие позиции.

Уменьшение частоты вращения. При переводе рукоятки конт­ роллера с высших позиций на низшие, один или несколько элект­ ромагнитов (МР1, МР2, MP3 и MP4) теряют питание, а золот­ ник 2 перемещается вверх пружиной, расположенной под ним. Полость над поршнем 17 сообщается со сливным отверстием, что вызывает перемещение этого поршня под действием пружи­ ны вверх и уменьшение сжатия пружины 7 измерителя. Регуля­ тор перемещает рейки топливных насосов в положение умень­ шения подачи топлива. Во время движения поршня 17 вверх золотник 2 при помощи рычагов 9 и И и тяги 8 обратной связи возвращается в среднее положение, вследствие чего поршень 17 займет новое положение, соответствующее включенным электро­ магнитам.

Указанный процесс снижения частоты вращения коленчатого вала дизеля происходит в случае перевода рукоятки контрол­ лера на две и более ступени. При этом масло свободно прохо­ дит под нижним диском золотника в выпускное окно и частота вращения быстро снижается. При переводе контроллера на одну ступень это снижение происходит плавно, так как масло из сер­ водвигателя 13 перетекает в ванну регулятора через зазор меж­ ду нижним диском золотника 2 и золотниковой втулкой 3 (так называемая положительная перекрыта золотника).

77

Узлы электрогидравлической системы управления частотой вращения. Верхний корпус регулятора имеет систему каналов, приведенную на принципиальной схеме (см. рис. 8). К узлам электрогидравлической системы управления (см. рис. 22) отно­ сятся плита <3 с электромагнитами, треугольная пластина 1, зо­ лотниковое устройство и серводвигатель с рычагами 2, 24 и тя­ гой 28.

Плита с электромагнитами укреплена на верхней плоскости верхнего корпуса 30 регулятора. Электромагниты ЭТ-52 — тяго­ вые, соленоидного типа. Кожух электромагнита, служащий магнитопроводом, имеет наружную резьбу для крепления. Напря­

имеет следующие параметры: минимальное напряжение втяги­ вания 51 В; тяговое усилие при рабочем зазоре 2,5 мм не менее 1,5 кгс; тяговое усилие при втянутом якоре не менее 3 кгс; со­ противление катушки при 20° С не менее 445 Ом; число витков катушки 10 000; провод ПЭВ-2; диаметр провода 0,2 мм; по­ требляемая мощность 12,5 Вт; масса 0,75 кг.

Электромагниты ввернуты в плиту. Ход якоря электромаг­ нита регулируют при помощи пробки, установленной в верхней части электромагнита. Якори трех электромагнитов МР1, МР2 и MP3 действуют на вершины треугольной пластины, а якорь чет­ вертого электромагнита MP4 — на золотниковую втулку 6. На плите установлен кронштейн, на котором укреплен штепсельный разъем для непосредственного подключения проводов к элект­ ромагнитам.

Треугольная пластина 1 фиксируется двумя пластинчатыми пружинами, концы которых зажаты винтами крепления серво­ двигателя управления. Треугольная пластина 1 прижимается пружиной вверх и удерживает якори трех электромагнитов МР1, МР2 и MP3 (когда они не получают питания) в верхнем положении.

Золотниковая часть управления размещена в приливе верх­ него корпуса и состоит из золотника 5 и золотниковой втулки 6 с шестерней 9, приводимой во вращение от шестерни демпфи­ рующего устройства. При помощи пружины золотниковая втул­ ка 6 прижимается вверх и удерживает якорь электромагнита MP4 (когда он не получает питания) в верхнем положении. Пру­ жина 8 золотника 5 размыкает контакт рычага 2 с треугольной пластиной 1. Размеры отверстия в золотниковой втулке и подво­ дящего канала в корпусе (эти отверстия совпадают один раз в течение одного оборота втулки, а затем ритмично прерывают подачу топлива) определяют время, необходимое регулятору для перехода от минимальной к максимальной частоте вра­ щения.

78

Это время'выбрано равным 10 с. Однако в зависимости от условий работы, меняя размеры этих отверстий, можно умень­ шить время до 5 с для регуляторов дизелей маневровых тепло­ возов или увеличить до 50 с для согласования времени пуска дизелей со временем пуска агрегатов турбонаддува.

Серводвигатель управления укреплен на верхней плоскости верхнего корпуса и состоит из корпуса 22, поршня 21 и пружи­ ны 26. В корпус серводвигателя ввернут винт, служащий для ограничения минимальной частоты вращения коленчатого вала дизеля. Рычаги 2, 24 и тяга 28 связывают золотник 5 с порш­ нем 21 и представляют собой жесткую обратную связь. По мере того как поршень при изменении частоты вращения занимает новое положение, жесткая обратная связь возвращает золотник в такое положение, при котором он закрывает регулирующее окно и прекращает подачу масла к цилиндру или от него. Жест­ кая обратная связь устойчиво удерживает поршень в положе­ нии, соответствующем заданной частоте вращения.

Ручное управление. Для возможности ручного управления частотой вращения коленчатого вала дизеля в случае неисправ­ ности электрогидравлической системы управления, предусмот­ рен специальный винт, установленный в колпаке регулятора.; Ручное управление осуществляется без снятия колпака 20. Для перехода на ручное управление необходимо снять с регулятора штепсельный разъем, вывернуть из колпака винт и пробку, рас­ положенную над шпилькой 25, и навернуть винт на шпильку. При этом шток с поршнем 21 перемещается вниз, увеличивая сжатие пружины измерителя.

Последовательность включения электромагнитов по пози­ циям рукоятки контроллера для регулирования частоты враще­ ния коленчатого вала дизеля приведена в табл. 10. Перед регу­ лированием частоты вращения устанавливают величину переме­ щения якорей электромагнитов МР1, МР2, MP3 и MP4. Для МР1, МР2 и MP3 перемещения якорей должны быть ориентировочно

и определяется диапазоном рабочей частоты вращения от мини­ мальной до максимальной. Перемещения якорей устанавлива­ ют, отвинчивая пробки от положения упора. Для якоря элект­ ромагнита MP4 перемещение примерно в 7 раз меньше (для ди­ зеля 10Д100 оно составляет 0,35 мм), и регулируют его также, отвинчивая пробки от положения упора на требуемое число де­ лений. После регулирования пробки необходимо стопорить.

Регулирование частоты вращения коленчатого вала дизеля на работающем дизеле выполняют следующим образом:

на позиции XIV рукоятки контроллера (включены все элект­ ромагниты) поворотом гайки устанавливают частоту враще­ ния, соответствующую этой позиции. При повороте гайки про­ тив часовой стрелки частота вращения увеличивается и наобо-

79

частоты вращения примерно на 12 об/мин. После регулирования гайку стопорят;

на позиции XV рукоятки контроллера (включены магниты МРІ, МР2 и MP3) поворотом пробки электромагнита MP4 уста­ навливают частоту вращения коленчатого вала дизеля, соответ­ ствующую этой позиции. Поворот пробки на одно деление изме­ няет частоту вращения примерно на 3,5—4 об/мин;

на позиции XII рукоятки контроллера (включены электро­ магниты МР2, MP3, MP4) поворотом пробки электромагнита МРІ устанавливают частоту вращения коленчатого вала дизеля, соот­ ветствующую данной позиции;

на позиции X рукоятки контроллера (включены электромаг­ ниты МРІ, MP3 и MP4) поворотом пробки электромагнита МР2 устанавливают частоту вращения коленчатого вала дизеля, со­ ответствующую данной позиции;

на позиции VI рукоятки контроллера (включены электромаг­ ниты МРІ, МР2 и MP4) поворотом пробки электромагнита MP3 устанавливают частоту вращения коленчатого вала дизеля, со­ ответствующую данной позиции;

на нулевой позиции рукоятки контроллера (все электромаг­ ниты выключены) частота вращения коленчатого вала дизеля должна соответствовать данной позиции. На этой позиции завер­ тывают винт ограничения минимальной частоты вращения до упора в поршень и стопорят.

-80

Геометрические соотношения и конструкционные размеры треугольной пластины для регуляторов 9Д100 и 1ОД100 приве­ дены на рис. 35 и 36. Как видим, а = 48 мм и 6 = 80 мм. Тогда

Рис. 36. Конструкционные размеры пла­ стины механизма управления

нию d сердечников электромагнитов МР1, МР2 и MP3, точка О лолучила следующие перемещения:

МР1

МР2

MP3

Перемещение точки О (см. рис. 34 и 35) от действия не­ скольких электромагнитов равно сумме перемещений от каждо­ го электромагнита в отдельности. На рис. 37 приведена расчет­ ная схема электрогидравлического управления. Плечи рычага 9

раВНЫ S! = 52 = 5/2.

Перемещение золотника управления при изменении частоты вращения на одну ступень (или включении одного электромаг­ нита МР1)

82