книги из ГПНТБ / Кисельников В.Б. Системы автоматизации силового дизельного привода

ного вала [см. уравнение (67)]. При достижении крутящего мо­ мента муфты, равного номинальному крутящему моменту дизеля (точка в), скорость выходного вала достигает номинального зна­

момент муфты становится равным крутящему моменту нагрузки Ми. На участке рм ведомая часть разгоняется отдельно, а на участ­ ке мн — вместе с промежуточной частью привода, вплоть до ко­ нечной установившейся скорости. Это конечное значение также следует из уравнения (67) при известном крутящем моменте на­ грузки и номинальной скорости на входе гидротрансформатора.

Избыточный, крутящий момент, возникающий на выходном валу гидротрансформатора (участок гд), позволяет производить разгон установки и в том случае, когда момент внешней нагрузки достигает или даже превышает уровень номинального крутящего момента дизеля.

При наличии гидротрансформатора процесс разгона дизеля не зависит от закона включения муфты, закона нарастания внешней нагрузки и скоростей вращения выходного и ведомого валов. Ди­ зель при любых параметрах системы разгоняется плавно, участок перегрузки (с падением скорости) всегда отсутствует. В этом за­ ключается важнейшая особенность процесса разгона с -гидро­ трансформатором. Поэтому для получения минимального времени разгона системы желательно иметь минимальное время включения муфты, когда процесс ее включения приближается к ударному. Это тем более возможно, что момент инерции промежуточной части привода обычно имеет сравнительно небольшую величину.

Процесс с предварительным включением муфты при работе через гидротрансформатор осуществим только тогда, когда ско­ рость дизеля на холостом ходу выше ф 1 т 1 п по формуле (70). В про­ тивном случае выходной вал вообще не тронется с места. Но и при скорости холостого хода, большей минимально допустимого зна­ чения, разгон ведомой части привода до начала разгона дизеля будет происходить очень вяло, при малых' крутящих моментах

тягивание процесса и должно быть признано нецелесообразным. Предварительный разгон дизеля до начала включения муфты позволяет быстро разогнуть ведущую часть привода без сопро­ тивления со стороны насосного гидротрансформатора. Ведомая часть в этом случае разгоняется под действием больших значений крутящего момента выхода М2 в области фх = 1. Поэтому опере­

жение разгона дизеля может оказаться полезным.

В некотором промежуточном положении находится процесс с одновременным разгоном дизеля и включением муфты.

Приведенные рассуждения остаются справедливыми и для при­ вода с несколькими дизелями.

73

Для выявления оптимального процесса разгона рассмотрим и сравним два основных характерных случая: процесс с предва­ рительным разгоном дизелей до номинальной скорости и процесс с одновременным началом разгона дизелей и включением муфты. Будем считать, что эти процессы протекают в наиболее неблаго­ приятных условиях, когда связь лебедки с нагрузкой является

с выходным валом гидротрансформатора в соответствии с уравне­ нием

JB-^f- = M2-MH.

74

нию (71).

Подставляя полученное выражение скорости в уравнение для крутящего момента на выходном валу (69), можно определить раз­ витие этого крутящего момента в процессе разгона.

Расчет по формуле (74) показывает, что скорость ведомой части

Второй процесс с одновременным началом разгона дизелей и мгновенным включением муфты изображен на рис. 20. Разгон дизелей в этом случае происходит при упоре реек с преодолением крутящего момента на входе в гидротрансформатор по уравнению

75

Переходя к относительным величинам и учитывая зависимость крутящего момента дизеля от скорости, получим

Принимая во внимание выражение (62), запишем это уравне­ ние в виде

Рис. 20. График процесса с одновременным началом разгона дизелей и включением муфты

где

aim — 1 bin

Непосредственное интегрирование этого уравнения позволяет

т. е. скорость дизелей асимптотически приближается к номиналь­ ному значению. Такой процесс увеличения скорости дизелей будет "происходить при любых законах включения муфты и изменения нагрузки за гидротрансформатором.

76

будет теперь зависеть от переменной скорости входа по уравне­ нию (77). Подстановка этого выражения срх не позволяет проинте­ грировать уравнение (72) в точной форме.

Для приближенного интегрирования разобъем процесс на два участка. На первом участке, соответствующем периоду разгона дизелей т = 2, скорость входа будем считать равной средней

Ф2, найдем промежуточное значение скорости в конце первого участка

77

Расчеты по данной формуле показывают, что ее последний член незначительно влияет на время окончания процесса. Как и в предыдущем случае,' время разгона на этом участке-можно счи­ тать равным также 1,5тв.

Полное время разгона системы при одновременном начале раз­

Это означает, что время разгона системы с предварительным увеличением скорости вращения дизеля (75) меньше времени разгона системы при одновременном включении муфты (81) на величину Ат = 1,5.

Например, при тв = 1,0 процесс с предварительным разгоном дизелей дает сокращение времени разгона системы приблизи­ тельно на 9%.

Приведенный анализ позволяет сделать следующие заклю­ чения.

Процесс разгона дизеля при наличии гидротрансформатора не зависит от времени и закона включения муфты, а также от харак­ тера внешней нагрузки. При любых параметрах привода дизели разгоняются плавно, при полной неизменной подаче топлива, режим перегрузки (с падением скорости) в процессе разгона от­ сутствует.

Для уменьшения времени разгона системы во всех случаях следует стремиться к минимально возможному времени включе­ ния муфты.

Процесс с предварительным включением муфты лриводит к ис­ кусственному затягиванию разгона системы и должен быть при­ знан нецелесообразным. Процесс с предварительным разгоном ди­ зелей до номинальной скорости и с последующим мгновенным (ударным) включением муфты. является теоретически оптималь­ ным. Практически, при малых временах включения муфты про­ цессы с предварительным разгоном дизелей и с одновременным

Экспериментальное исследование дизельного привода было вы­ полнено с целью изучения влияния, различных методов управле­ ния на процессы разгона, а также с целью оценки характера на­ грузки дизелей и определения параметров, необходимых для расчета переходных процессов.

Испытаниям был подвергнут трехдизельный привод лебедки, входящей в состав буровой установки типа ЗД-61 Уралмазшавода.

78

Рис. 21. Осциллограммы процессов разгона при обычном порядке управления

Испытания проводились при различной нагрузке на крюке на всех четырех передачах коробки передач. Управление при испытаниях осуществлялось обычным порядком, принятым при-

79

эксплуатации привода, а также с опережением разгона дизелей и с опережением включения муфты по сравнению с принятым способом. При этом производилось осциллографирование иссле­ дуемых параметров.

На рис. 21 показаны образцы осциллограмм, полученных в про­ цессе испытаний. Данные осциллограммы иллюстрируют про­ цессы разгона установки при обычном методе управления, при­ нятом в эксплуатации, т. е. с предварительным включением

пя=Щ5об/мин

-^3l^

Рис. 22. Осциллограммы процессов разгона при одновременном разгоне дизелей и включении муфты

муфты. На осциллограммах обозначено: 1гр — положение рейки топливного насоса; л д — скорость вращения дизеля; /гб — ско­ рость вращения барабана лебедки; р н — давление в шинной пнев­ матической муфте; Мн — крутящий момент нагрузки, измеренный на карданном валу перед лебедкой.

80