книги из ГПНТБ / Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник

сячах перегруженных тонн. Отсчет машинного времени начинает­ ся с того момента, когда при включении одного из электродвига­

чивается и размыкает свои замыкающие контакты Р1, при этом счетчик подъема фиксирует один подъем. Счетчики машино-часов и количества подъемов получают питание от цепи переменного тока напряжением 220 В через понижающий трансформатор Тр1

ивыпрямитель Д1—Д4, собранный по мостовой схеме.

Вцепи постоянного тока предусматривается также блок элек­ тролитических конденсаторов С1 для фильтрации напряжения и обеспечивания необходимого запаса энергии для завода электри­ ческих часов. Для автоматического поддержания постоянной тем­ пературы внутри прибора в цепь переменного тока встроен обо­ греватель ОБ, который в случае необходимости включается регу­ лятором РТ. Недостатком этого прибора является то, что он

учитывает общее время работы крана, не дифференцируя его по механизмам, а учитывая количество подъемов, не регистрирует величину их.

180

выми. Один из кранов может работать с большим количеством пусков и переключений, связанных с технологией перегрузочных работ, а второй — с меньшим. Ни один из существующих прибо­ ров учета эти показатели не учитывает.

Вместе с тем именно нагрузка, испытываемая механизмами крана, и частота ее изменения сказываются на износе деталей, уз­

«Ганц» в Одесском порту были установлены счетчики электриче­ ской энергии на каждом из четырех крановых механизмов.

Киловатт-час наиболее точно отражает использование крана по грузоподъ­ емности, число и продолжительность включений, и эта единица легко поддает­ ся учету. Так как сила тока зависит от нагрузки двигателя, при использова­ нии крана на большей грузоподъемности счетчик покажет большее количество киловатт-часов за одно и то же время работы двух кранов, если второй ис­ пользуется на меньшей грузоподъемности. Счетчик киловатт-часов отразит частоту пусков, так как пусковой ток во много раз превышает ток двигателя, работающего в установившемся режиме. Холостой ход, при котором также происходит износ крановых механизмов, учитывается такой единицей измере­ ния наработки, как киловатт-час. Учитывая универсальность этого количествен­ ного показателя, киловатт-час как единицу наработки можно использовать для

нальное устройство со сменными кассетами. В кассеты вкладываются йерфокарты, которые задают программу технического обслуживания и регистрируют данные о фактических режимах эксплуатации. Датчиками времени в кассетах

проведении технического обслуживания, на табло сигнального устройства за­ горается сигнальная лампочка и все необходимые работы выполняются. После выполнения работ кассету вынимают из гнезда и вставляют в него в перевер­ нутом виде. При этом меняется полярность включения химотронов и начинает­ ся новый цикл отсчета наработки. Во время перестановки кассет происходит просечка перфокарты (что служит для сбора информации о наработке), кото­ рая в дальнейшем обрабатывается с помощью ЭВМ.

Г Л А В А IX

АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

§ 25. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ДВС

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) в качестве привода применяются на плавучих кранах и других плавучих перегрузоч­ ных средствах, на передвижных кранах, на автопогрузчиках. ДВС в качестве привода используются также на перегрузочном1

1 Р е т м а н А. А., Ш и ф В. С. Измерение работы электрических кранов. «Морской флот», 1970. № 1.

181

оборудовании, предназначенном для перегрузки и перевозки кон­ тейнеров (козловой кран на пневмоколесном ходу, тягачи для буксировки трейлеров с контейнерами).

Автоматическое регулирование в ДВС сводится к автоматиче­ скому поддержанию заданной частоты вращения двигателя, оп­ ределенного температурного режима в системе охлаждения, дав­ ления в системе смазки и постоянной величины напряжения в системе электрооборудования.

При работе двигателей перегрузочных машин нагрузка и ча­ стота вращения изменяются в широких пределах в зависимости от массы поднимаемых грузов, вылета стрелы, степени совмеще­ ния работы отдельных исполнительных механизмов и других фак­ торов. В промежутках между грузовыми операциями в перегру­

нагрузки приводят к значительным отклонениям частоты враще­ ния от номинального значения.

А в т о м а т и ч е с к о е п о д д е р ж а н и е з а д а н н о й ч а с ­ т о т ы в р а щ е н и я в дизелях обеспечивается всережимным регу­ лятором частоты вращения. Всережимный регулятор предохраняет двигатель от разноса в случае разгрузки и обеспечивает устойчи­ вый холостой ход.

Однако эффективность и экономичность работы дизеля опти­ мальны только на определенных режимах. На других режимах эти показатели ухудшаются. Поэтому целесообразно поддержи­ вать внешнюю нагрузку в определенных значениях, когда момент сопротивления рабочих механизмов изменяется. Для выравнива­ ния момента сопротивления, который приходится преодолевать двигателю, целесообразно вводить бесступенчатые автоматиче­ ские передачи.

Такие передачи могут рассматриваться как орган, регулирую­ щий режим работы двигателя изменением нагрузки, приходящей­ ся на него, подобно тому как всережимный регулятор обеспечи­ вает постоянную частоту вращения при изменяющейся нагрузке. Примером регулирования нагрузки на двигатель может служить коробка перемены передач, благодаря которой к двигателю под­ водится меньшее внешнее сопротивление и соответственно умень­ шается скорость движения рабочего механизма.

Автоматическая передача на перегрузочных машинах может осуществляться либо с помощью бесступенчатого редуктора (бес­ ступенчатая фрикционная передача) с автоматическим регуля­ тором передаточного числа, либо гидродинамической передачей, применяемой, например, на пневмоколесном кране К-161 или на погрузчике фирмы «Валмет». Конструкция и принцип работы гид­ родинамической передачи автопогрузчика «Валмет» рассмотре­ ны в § 5.

Применение регулируемого гидротрансформатора совместно с муфтой сцепления, например на автопогрузчике «Тоёта», осво­

182

бождает водителя от ручного управления муфтой сцепления при переключении передач с помощью рычагов управления. Таким образом, установка мощного гидротрансформатора с широким диапазоном регулирования позволяет повысить производитель­ ность труда при погрузочно-разгрузочных работах. Гидротранс­ форматор автоматически регулирует вращающий момент в зави­

Следует отметить, что автоматическое бесступенчатое измене­ ние частоты вращения и нагрузочного момента уменьшает потери частоты вращения и энергии двигателя в процессе изменения. Кроме того, разгон двигателей с гидропередачей может проис­ ходить при неизменной частоте вращения без затраты энергии на ускорение двигателя под нагрузкой.

А в т о м а т и ч е с к о е п о д д е р ж а н и е т е м п е р а т у р н о г о р е ж и м а двигателя обеспечивается термостатом и вентилятором.

В условиях работы с малыми нагрузками и в холодное вре­ мя года возникает опасность переохлаждения двигателя. При пе­ реохлаждении резко увеличивается износ цилиндров и поршне­ вых колец, повышается вязкость масла. Вследствие этого возрас­ тают механические потери и ухудшается экономичность работы двигателя.

Чтобы предупредить переохлаждение двигателя и обеспечить ускоренный прогрев после пуска, в систему охлаждения включа­ ется автоматический клапан-термостат, благодаря которому ре­ гулируется циркуляция охлаждающей жидкости. Кроме того, ин­ тенсивность прохождения воздуха через радиатор регулируется специальным устройством-жалюзи, положение пластин которого иногда управляется также термостатом. Термостат устанавлива­ ют в выходном патрубке рубашки охлаждения.

Действие термостата основано на свойстве легкокипящих жид­

лем и твердым, одно- и двухклапанные.

На двигателях подъемно-транспортных машин (ПТМ) установ­ лены сильфонные одно-и двухклапанные термостаты (рис. 134, о). Управление основным 5 и перепускным 7 клапанами выполняет­ ся сильфоном 9, который представляет собой гофрированный тон­ костенный латунный баллончик, внутри которого находится смесь двух частей дистиллированной воды и одной части спирта.

Если температура охлаждающей жидкости в двигателе низ­ кая, сильфон в патрубке 4 находится в сжатом состоянии. При этом клапан 5 перекрывает выход жидкости в радиатор, и она циркулирует через перепускные окна в корпусе термостата 3 по малому кругу, т. е. внутри рубашки охлаждения 2, снова посту­ пая через патрубок 1 к насосу.

183

По мере нагрева охлаждающей жидкости наполнитель силь­ фона испаряется, давление увеличивается, сильфон расширяется. Шток 8 при этом перемещается вверх и клапан 5 поднимается

tJ П и ш

Рис. 134. Термостаты:

а — с жидкостным наполнителем; б — с твердым наполнителем

с гнезда 6. Оба клапана, таким образом, открыты, и охлаждаю­ щая жидкость циркулирует как по малому, так и по большому кругу. Когда температура охлаждающей жидкости достигнет оп­ тимальной величины, клапан 7, который также перемещается по мере расширения сильфона, перекрывает малый круг циркуля-

184

ции. Вся охлаждающая жидкость начинает циркулировать только по большому кругу.

Таким образом, поддержание заданной температуры охлаж­ дающей жидкости обеспечивается регулированием количества ох­

пользуется кристаллический воск или смесь церезина с медными опилками. Такой термостат состоит из медного баллончика 10, закрытого резиновой диафрагмой 12 со штоком 14, который пе­ ремещается в направляющих 13. Направляющие соединены с баллончиком скобой 21. Шток связан коромыслом 17 с *заслон­ кой 15.

Если двигатель холодный, активная масса находится в твер­ дом состоянии и заслонка под действием пружины 18 перекры­ вает отверстие 19 между полостями патрубков 16 и 22. Охлаж­ дающая жидкость циркулирует по малому кругу. По мере прогрева

режима в системе охлаждения достигается также путем регули­ рования частоты вращения вентилятора. Естественно, что с уве­ личением частоты вращения двигателя увеличивается и частота вращения вентилятора. На современных конструкциях двигателей в систему привода вентилятора встраивается электромагнитная муфта, которая отключает вентилятор при снижении температу­ ры охлаждающей жидкости (рис. 135).

Автоматическое включение электромагнитной муфты осущест­ вляется датчиком, который представляет собой термосопротивле­ ние, устанавливаемое в верхнем бачке радиатора. Лопасти вен­ тилятора крепятся на фланце 1, ступица которого закреплена на подшипнике 2, насаженном на валу 9 водяного насоса. Ступица вентилятора свободно проворачивается относительно шкива 6, в который вмонтированы обмотки электромагнита 5, получающие питание от источников тока двигателя. Ток подается через кон­ тактный диск 7 и щетку, закрепленную в щеткодержателе 8. Между фланцем ступицы и шкивом расположен ведомый диск 4, который перемещается по ступице по шлицам. Осевое перемеще­ ние диска ограничивается винтами 3.

При увеличении температуры охлаждающей жидкости цепь питания обмоток электромагнита замыкается и ведомый диск

1 85

притягивается к шкиву. Вентилятор получает вращение, обеспе­

чивая охлаждение.

Появились также вентиляторы, у которых в зависимости от скоростного режима под действием центробежной силы автома­

тически изменяется угол атаки.

Температурный режим, создаваемый системой охлаждения, влияет почти на все показатели работы двигателя. От автомати­ ческого поддержания температуры охлаждающей жидкости в заданных пределах обеспечивается оптимальная мощность и эко­ номичность его работы.

Д а в л е н и е в с и с т е м а х с м а з к и двигателей автоматиче­ ски поддерживается в.определенных пределах с помощью регули­ ровочных клапанов, которые могут быть шарикового, тарельчатого или плунжерного типа. Клапан обычно встраивается в корпус или крышку масляного насоса со стороны нагнетания и перепускает масло в полость всасывания при увеличении давления сверх ве­ личины, на которую он отрегулирован. На некоторых дизелях в приемное отверстие топливного насоса встраивается защитное приспособление, которое автоматически останавливает двигатель, отключая поступление топлива, при уменьшении давления масла ниже допустимого значения.

186

трубки. Внутри корпуса заключен клапан 2, нажимной шток 3 с регулируемой головкой 5. Шток проходит через уплотнительный сальник 6, размещенный в корпусе 4 подвода масла к клапану.

Если давление масла в системе выше предельно допустимого, то оно, поступая через отверстие б, отжимает шариковый и зо­ лотниковые клапаны влево. При этом топливоподводящие отвер­ стия а в корпусе клапана совмещаются с отверстиями в в клапа­ не, и топливо проходит в корпус топливного насоса. Если же дав­

ление в системе уменьшится, то под действием пружины клапан займет положение, изображенное на рисунке, отверстия а и в будут разобщены и подача топлива прекратится.

При пуске двигателя, когда давление низкое, необходимо на­ давить на головку нажимного штока и отжать клапан до совпа­ дения отверстий а й в .

Кроме того, в системе охлаждения масла предусмотрен предо­ хранительный клапан, который открывается при снижении давле­ ния масла, и температура его автоматически поддерживается в заданных пределах.

А в т о м а т и ч е с к о е р е г у л и р о в а н и е в е л и ч и н ы н а ­ п р я ж е н и я , снимаемого с генератора, защита его от перегрузки и автоматическое отключение от аккумуляторной батареи осущест­ вляются системой приборов, объединенных в реле-регуляторе. В реле-регулятор входит регулятор напряжения, ограничитель то­ ка и реле обратного тока.

На рис. 137 дана схема бесконтактного реле-регулятора. Ре­ гулятор напряжения представляет собой усилитель постоянного тока, собранный на трех транзисторах. Обмотка возбуждения ОВ генератора включена в цепь эмиттера транзистора ТЗ. Стабили­ зация режима работы усилителя при колебаниях температуры окружающей среды выполняется терморезистором R4. Регулиров­ ка реле-регулятора производится переменным резистором R5.

187

При повышении напряжения генератора ток транзистора 77 растет, что приводит к увеличению отрицательного напряжения на базе транзистора Т2. При возрастании тока в цепи коллекто­ ра этого транзистора увеличивается падение напряжения на ре­ зисторе R6 и ток в цепи базы транзистора ТЗ уменьшается, что приводит к уменьшению отрицательного -напряжения на базе это­

реле обратного тока. Предельная сила тока устанавливается пе­ ременным резистором R9.

Бесконтактные реле-регуляторы по сравнению с реле-регуля­ торами контактного типа не требуют частой регулировки, работа­ ют плавно, безынерционно и обеспечивают стабильную величину напряжения.

§ 26. АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ РАБОТЫ ДВС

При работе ДВС необходимо контролировать температуру охлаждающей жидкости в системе охлаждения, температуру и давление в системе смазки, количество топлива в баке.

Контроль осуществляется специальными приборами — указа­ телями температуры, давления, уровня, которые состоят из дат­ чиков и приемников-указателей. По принципу действия указатели бывают электротепловыми импульсными, электромагнитными и магнитоэлектрическими.

Основной деталью электротепловых импульсных приборов является термобиметаллическая упругая пластина, которая со­ стоит из двух наложенных одна на другую и сваренных между

188

собой полос металла. Для активной стороны пружинистой пла­ стины применяют хромоникелевую или молибденовую сталь, об­ ладающую большим линейным расширением, чем инвар, который является материалом пассивной стороны.

При нагреве термобиметаллическая пластина изгибается. Эти пластины приемников-указателей температуры охлаждающей жидкости и давления масла, а также датчика давления масла имеют форму буквы П. Компенсационное плечо пластины закреп­ лено неподвижно, а рабочее плечо, на которое навита обмотка из константановой проволоки,— консольно. Свободный конец термо­ биметаллической пластины при изгибании приводит в движение либо стрелки приемниковуказателей температуры охлаждающей жидкости или масла, либо размыкает кон­ такты цепи датчика давле­ ния масла.

Термобиметаллические пластины используются так­ же в датчиках температу­ ры охлаждающей жидкости или масла, которые уста­ навливаются в латунных

корпусах непосредственно в измеряемой среде, и в цепях конт­ рольных ламп, сигнализирующих о предельных значениях изме­ ряемых величин.

Указатель температуры охлаждающей жидкости (масла в системе смазки) состоит из датчика, ввернутого в рубашку ох­ лаждения головки двигателя и приемника-указателя, который размещается на приборной доске двигателя. Ток, проходящий по обмотке термобиметаллической пластины в корпусе датчика, на­ гревает ее, и она изгибается, размыкая -контакты электрической цепи. После остывания пластины контакты снова замыкаются.

Так, при температуре охлаждающей жидкости +40° С кон­ такты обычно вибрируют с частотой 125 периодов в минуту. При этой температуре время замкнутого состояния контактов боль­ шое, поэтому пластина приемника-указателя изгибается до пре­ дельного значения и перемещает стрелку до деления 40° С. По мере повышения температуры в системе охлаждения корпус дат­ чика нагревается и время замкнутого состояния контактов пла­ стины уменьшается. Пластина в приемнике-указателе выравнива­ ется, перемещая стрелку прибора.

Датчик контрольной лампы предельной температуры охлаж­ дающей жидкости имеет такую же конструкцию, как и датчик температуры, но на термобиметаллической пластине отсутствует обмотка. При нагреве корпуса датчика (рис. 138) до предельной температуры заключенная в нем термобиметаллическая пластина 2 изгибается и замыкаются контакты 1 в цепи контрольной лам­ пы 3. Лампа загорается, сигнализируя о достижении предела.

189