Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
12.54 Mб
Скачать

170

Сила сжатия пружины пропорциональна перемещению рейки:

г д е

спр ~ ч е т к о с т ь пружины.

Следовательно, условие динамического равновесия датчика

может

быть представлено в следующем виде:

m

d- h

cLh

,

г

 

 

 

 

Уравнение является нелинейным, так как в него входят квадрат

угловой скорости

со

(т . е . входной

величины) и величина

р

,

связанная

с перемещением

h

( т . е .

с выходной

величиной)

с о ­

отношением

Дг» =

аД / 7 .

 

 

 

 

 

 

Линеаризуем

уравнение

в

точке

СО0 предполагаемого равно­

весного скоростного

режима

дизеля,

пользуясь

обычной

общей

методикой

линеаризации нелинейного

уравнения.

 

 

 

(If)°=ЧІЬ'

Уравнением линейного приближения будет выражение

m&h + cd&h+(c

-

ш ^ а с О д )Д/7

=

liDEm4ahcàiO.

В стандартном виде

уравнение

запишется

так:

( Г / р 2 + Trp

+ l)àh

= /

C Ä (

D ,

где

 

 

 

 

 

2

 

V

тМ*

 

 

71

=

с д

 

 

 

 

 

 

 

^ _ 1 cùgmKah0

171

Таким образом, центробежный датчик оборотов регулятора я в ­ ляется звеном второго порядка.

Затяжка пружины 7 рычагом 8 настройки дизеля на необходи­ мый скоростной режим приводит к схождению грузов, т . е . к пере ­

мещению рейки

Дп

. Поэтому

в общем виде

уравнение

центробеж- •

ного датчика вместе с механизмом-задатчиком оборотов

может

быть

представлено

в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( Г 2 У +

T l P \

Oâh^k&mL

Л , ,

 

(58)

где

к Г л 3 - коэффициент

эффективности

задающего

воздействия;

 

hjod ~ перемещение рычага 8,

т . е .

задающее

воздействие.

 

Уравнение

гидравлического

усилителя. Входным

воздействием

в гидроусилитель является перемещение

S^0J,

золотника

6 (см .

р и с . 5 6 ) . Выходным

воздействием является перемещение

рейки 5

ТНВД, т . е . перемещение поршня

$ п

в цилиндре гидроусилителя 4).

В гидроусилителе скорость перемещения поршня пропорциональна

перемещению золотника ( т . е . открытию окон

т и п

) :

 

 

 

 

 

рб

= * S

,

 

 

 

(59)

где к - коэффициент усиления золотника;

р- оператор дифференцирования.

Уравнение гидроусилителя свидетельствует о том, что он я в ­ ляется интегрирующим звеном. Коэффициент усиления гидроусили­ теля к показывает, на какую величину изменяется скорость поршня при единичном перемещении золотника. Значение коэффи­ циента определяется давлением в гидроусилителе, вязкостью жид­

кости, сопротивлением магистралей подвода и отвода

жидкости

(с учетом местных сопротивлений в окнах / л и п ) ,

а также

геометрией цилиндра

и золотника гидроусилителя.

 

Гидроусилитель

следящего действия (см . рис . 57)

представ­

ляет собой интегрирующий гидроусилитель, охваченный идеальной

жесткой

отрицательной

обратной

связью: при перемещении

ци­

линдра

Ю

прикрываются

окна m

и п

гидроусилителя, что

я в ­

ляется

обычно

результатом

входного

воздействия

(перемещения

золотника

5j

) .

 

 

 

 

 

 

Таким

образом, на

вход

усилителя подается

величина

 

172

Уравнением гидроусилителя являются выражения:

и окончательно

 

СГчР*»в,.

в, .

<6°>

Таким

образом, гидроусилитель следящего действия представляет

собой

апериодическое звено первого порядка.

 

 

Изодромная обратная связь

представляет собой

инерционную

гибкую отрицательную с в я з ь :

где Тнс- постоянная времени изодромной связи, определяющаяся гидравлическими сопротивлениями в изодроме 3 (см . рис.56) и жесткостью пружины изодрома 2;

6^и -

корректирующее перемещение

золотника

изодромным у с т ­

 

ройством, связанное с входным перемещением золотника

 

S^êxod

и его результирующим перемещением

в кор ­

 

пусе

гидроусилителя

соотношением:

^'^.êxoS'^и\

к и с -

коэффициент изодромной связи, равный

отношению дли­

 

ны нижнего плеча рычага I I к его общей длине.

Совместное

решение уравнения (59)

и уравнения изодромной

обратной

связи

и уравнения ( * - )

позволяют определить

уравнение

гидроусилителя,

охваченного изодромной

связью:

 

 

 

н.ср+и+книс)\р8п

= а^р+пк^

 

( б і )

Система регулирования дизель - регулятор в целом описы­ вается системой соответствующих уравнений. Регулятор прямого действия (см . рис . 52) описывается системой дифференциальных

уравнений

(57) и

(58) . Система изодромного регулирования

опи­

сывается

системой

дифференциальных уравнений

(57), (58)

и (61).

В результате решения системы соответствующих

уравнений

могут

быть определены переходные характеристики системы, т . е . могут

быть определены все

динамические

и статические качества

регу ­

лирования. Решение

уравнений является предметом теории автома­

тического регулирования. Небезынтересно отметить, что именно

в связи с решением

дифференциальных уравнений системы регули­

рования оборотов машин в 1876 г .

проф.И.А.Вышнеградским

был з а -

173

ложен фундамент теории автоматического регулирования. Вопросами регулирования хода машин с 1903 г . стал заниматься проф.Н.Е.Жу­ ковский, разработавший некоторые вопросы в области нелинейной теории регуляторов, связанные с влиянием на динамику регулиро­ вания сил сухого трения. В советское время вопросы устойчи­ вости систем регулирования транспортных дизелей исследованы проф.Г.Г.Калишем.

§ 15. СИСТЕМЫ СМАЗКИ ДИЗЕЛЕЙ

Назначение, состав и схема системы смазки стационарного дизеля

Система смазки служит для подачи масла к трущимся поверх­ ностям, чтобы уменьшить трение между ними и их износ, для герметизации камеры сгорания, а также для охлаждения и удале­

ния из узлов трения продуктов

износа.

По способу подвода

масла

к трущимся элементам и, в первую

очередь, к шатунным и

коренным

подшипникам системы смазки р а з ­

деляются:

1) на принудительные (циркуляционные и с дозированной по ­

дачей

смазки насосами высокого давления - лубрикаторами);

2)

с разбрызгиванием;

3)на смешанные.

Утронковых двигателей, как правило, шатунные и коренные подшипники, подшипники распределительного вала, приводы вспо ­ могательных агрегатов и иногда поршневая головка шатуна смазы­ ваются принудительно. Втулка цилиндра, поршень, поршневые

кольца и иногда поршневой палец смазываются разбрызгиванием, а у некоторых двигателей - лубрикаторами. По месту расположения основной емкости для масла системы смазки двигателей бывают с сухим и мокрым картером. При сухом картере масло, стекающее в поддон, сливается в отстойник, откуда отсасывается насосами в бак, стоящий отдельно от двигателя. При мокром картере необхо­ димый для нормальной работы двигателя запас масла находится не ­ посредственно в поддоне.

При циркуляционной системе смазки-масляный (обычно шесте­ ренчатый) насос под давлением, регулируемым редукционным кла - . паном, прокачивает масло ко всем трущимся элементам, за исклкь чением цилиндро-поршневой группы, которая смазывается разбрызги-

1*4

ваниеы или от лубрикаторев. Для очистки масла в системе смазки предусматриваются фильтры грубой и тонкой очистки, а также во многих случаях используются центрифуги. В некоторых двигателях система смазки включает также систему масляного охлаждения поршней. Охлаждение масла осуществляется в теплообменниках (водо-масляных холодильниках).

Систему смазки стационарных дизель-генераторов условно р а з ­ деляют на наружную и внутреннюю. Принципиальная схема наружной

В систему охлаждения

 

 

 

Рис.58

 

 

 

 

системы смазки дизель-генератора 7Д-І00 приведена

на

р и с . 5 8 .

В наружную систему смазки двигателя входят: приемный колодец I ,

маслоперекачивающий

насос

2 ,

резервуар 3

для

масла,

маслосбор-

ный бак 8, масляный

насос

10,

навешенный

на

двигатель,фильтр

грубой очистки масла 12, холодильник масла 6, фильтр тонкой

очистки масла 5,

центробежный

фильтр I I ,

маслопрокачивающий

насос 9, маслопрокачивающий агрегат 4, трубопроводы с пере ­

пускными клапанами

7 и контрольно-измерительными

приборами,

расположенными на трубопроводах и щитах приборов.

 

 

Наполнение резервуара 3 для масла осуществляется

самоте­

ком через приемный колодец I , оборудованный сливной воронкой,

сетчатым фильтром

и

задвижками.

 

 

 

 

ч

175 Пополнение маслосборного бака 8 производится маслоперека-

чивающим насосом 2 с электрическим

приводом.

 

Перед

пуском дизеля

включается

маслопрокачивающий

а г р е ­

гат 4 .

Из

бака 8 масло

засасывается и нагнетается

через

фильтр

12

грубой очистки и холодильник б в нижний масляный

коллектор

двигателя. Через 3 0 - 4 0

сек после включения масло-

прокачивающего агрегата 4 появляется масло в коренных и шатун­ ных подшипниках верхнего коленчатого вала двигателя.

После запуска дизеля включается в

работу масляный насос 10,

а маслопрокачивающий агрегат 4 автоматически выключается.

 

При работе дизеля насосом 10 масло

засасывается из бака

8,

расположенного под дизелем (или рядом,

но ниже двигателя),

и

нагнетается через фильтр 12 грубой очистки и холодильник 6 по трубопроводу в нижний масляный коллектор двигателя.

Перепускной клапан 7, установленный параллельно холодиль­

нику 6,

предохраняет

холодильник

от повреждений при повышенных

сопротивлениях проходу масла (во

время запуска холодного

дви­

гателя

или в случае

засорения трубок

холодильника).

 

На

трубопроводе

за холодильником

расположен приемник

( т е р ­

мобаллон) регулятора температуры, который управляет клапаном, установленным на входе технической воды в масляный холодильник.

Таким образом поддерживается в установленных пределах

темпера­

тура масла, входящего в

двигатель.

 

 

 

С целью повышения срока службы масла и уменьшения износа

трущихся частей

двигателя

предусмотрена тонкая очистка

масла,

осуществляемая

фильтром

5

с бумажными

фильтрующими

элементами

и центробежным

фильтром

I I . Фильтр 5

тонкой очистки

масла

включен параллельно основной системе смазки.

 

 

Центробежный фильтр

I I

работает от маслопрокачивающего на­

соса 9, который засасывает масло из баяа 8 и нагнетает в цен­ тробежный фильтр. Очищенное масло из центробежного фильтра

сливается в картер двигателя, а из двигателя -

в масляный

бак.

Для контроля давления масла в верхнем масляном коллекторе

и

подачи аварийно-предупредительного сигнала при

понижении

д а в ­

ления масла в верхнем коллекторе предусмотрены

манометры

и

реле давления.

Во внутреннюю систему смазки двигателя входят нижний мас­

ляный

коллектор, верхний масляный коллектор

и трубки,

подво­

дящие

масло к

смазываемым

узлам. Из нижнего

и верхнего

кол­

лекторов масло

подводится

к коренным опорам коленчатых

валов.

176

Отсюда по трубкам, запрессованным в валы, масло подается к ша­ тунным шейкам и по сверлениям в шатунах поступает на смазку подшипников верхней головки шатуна и охлаждение поршней. Охла­ див поршни и смазав трущиеся поверхности кривошипно-шатунного механизма, масло стекает в полость блока и оттуда в поддон. По специальным трубкам и сверлениям масло под давлением поступает для смазки других узлов и агрегатов двигателя.

Назначение и схемы основных агрегатов системы смазки

Масляные насосы. На подавляющем большинстве двигателей устанавливаются шестеренчатые масляные насосы. Нагнетающие и отсасывающие насосы компонуются на двигателе как совместно в виде одного многосекционного насоса, так и раздельно. Конст­ рукции шестеренчатых насосов рассматриваются в курсе "Механи­ ческое оборудование и установки технических систем".

Для смазки цилиндров дизелей крейцкопфного типа или типов, в которых не обеспечивается достаточная смазка от центральной системы, применяются многоплунжерные насосы высокого давления (до 100 к г / с м 2 ) - лубрикаторы. Наиболее распространенным типом

Рис.59

177 лубрикатора является лубрикатор с механическим приводом. Коли­

чество

секций насоса (плунжеров, каплѳуказателей и

рабочих о т ­

водов)

принимается равным числу смазываемых точек.

г

Лубрикаторы бывают двух типов: с дозировкой подачи масла

путем изменения хода плунжера и с дозировкой масла при поступ­

лении его к насосному элементу. Схема

действия насосного э л е ­

мента лубрикатора с дозировкой подачи

масла путем

изменения

хода плунжера приведена на р и с . 5 9 . Лубрикатор работает

следую­

щим образом. При перемещении плунжера

5 вниз (рис.59 а)

проис­

ходит нагнетание масла к месту смазки

по каналу 3 рабочего о т ­

вода. Золотник I при этом расположен

таким образом,

что

масло

из-под плунжера поступает в канал 3.

Во время хода

плунжера

вверх положение золотника дает возможность маслу по всасываю­ щему каналу 2 перейти из картера лубрикатора в подплунжерное

пространство

(рис.59 б ) . При следующем ходе плунжера

вниз

(рис.59 в) золотник приподнимается

и

соединяет

подплунжерное

пространство

с каналом 3 контрольного

отвода и

масло

нагнетает­

ся в него. Далее масло направляется

к

штуцерам,

ввернутым в

верхнюю часть корпуса лубрикатора,

а

затем по изогнутым труб ­

кам - к контрольным стеклам. После положения, показанного на рис.59 в , плунжер идет вверх и вновь происходит засасывание масла.

Масляные фильтры. Масляные фильтры предназначаются для удаления из масла продуктов износа металлов, окислов масла, нагара, смолистых веществ и пыли.

По принципу действия все фильтры делятся на механические, поглощающие, комбинированные, магнитные и гидродинамические. Большинство типов масляных фильтров имеют перепускной клапан,

который открывается при перепаде давления 0,8

- 1,2 к г / с м 2

для

пропуска нефильтрованного масла в магистраль,

минуя

фильтр,

при слишком вязком масле во время пуска и при сильном

засоре ­

нии фильтра.

 

 

 

 

 

Механические фильтры грубой (ФГО) и тонкой (ФТО) очистки

конструктивно

аналогичны топливным

фильтрам. Фильтры

грубой

очистки задерживают твердые частицы

величиной

до 0,08

- 0,05

мм

в зависимости

от примененного фильтрующего материала.

Через

фильтр грубой очистки

проходит все масло, поступающее в нагне­

тательную

магистраль

дизеля. Средняя скорость масла в

фильтре

колеблется

в пределах

от 2 до

12 см/сек в

зависимости

от типа

фильтра. Часто фильтры тонкой

очистки масла

удерживают

не

 

 

 

 

 

178

 

только механические примеси с размером

частиц 0,01 - 0,001 мм,

но и

поглощают

кислоты,

щелочи,

воду и

другие продукты, произ­

водя

тем

самым

глубокую

очистку

масла.

В качестве фильтрующих

элементов

поглощающих фильтров

(ФТОрегенераторов) служит

войлок, пряжа и некоторые другие материалы со специальными про­

питками, а также смеси из окиси алюминия (30 * 35%),

боксита

(50%), присадок марганца и серы (1,5%) и наполнителя

- шлако­

вой ваты (15

*• 20%).

 

 

 

 

К о м б и н и р о в а н н ы е

ф и л ь т р ы

(рис . 60 а)

объединяют

в

себе

ФГО и ФТО. Фильтры

грубой очистки

включают

в масляную

систему

последовательно,

а

фильтры тонкой

очистки -

5)

Рис.60

179

параллельно. При этом 10 - 15% масла подвергается тонкой очистке и сливается в картер, а все масло, поступающее в ма­ гистраль дизеля, проходит через ФГО. Путь масла покаван на рисунке стрелками.Неочищенное масло поступает в корпус I и про­ ходит через проволочно-щелевой фильтр 5. Пройдя щели фильтра 5,

одна часть масла поступает к фильтру

4,

а

другая

направляется

на выход из фильтра через отверстие

а

в

стержне

2 .

Стержень2

разделен заглушкой

с . Небольшая

часть

масла

(10

-

15%)

прохо­

дит через элемент тонкой очистки 4, представляющий собой

ци­

линдрический

патрон из хлопчатобумажной

нити,

навитой

на

сетча ­

тую

трубку,

и

через

отверстие Ъ

в

стержне

отводится

в

картер

дизеля. Калиброванное отверстие 3 предохраняет масляную

систе ­

му

дизеля

от

чрезмерного падения

давления

в

случае

малого

гидравлического сопротивления фильтра 4.

 

 

 

 

 

 

 

М а г н и т н ы й

ф и л ь т р

 

(рис.60

б;

предназначен

для

удаления

частиц

черного металла,

попавших в

масляный

по ­

ток циркуляционной системы в результате износа трущихся дета ­ лей или небрежности при сборке узлов . Простейший магнитный фильтр может быть изготовлен в виде цилиндрического сосуда без каких-либо сеток, перегородок и других элементов, фильтрующих масло. Такой фильтр создает небольшое сопротивление, поэтому его можно ставить даже на всасывающей трубе. Фильтр состоит из стального фланца I , к которому приварена скоба 2 . В скобе по­ средством валика 3 закреплена текстолитовая вставка 4, в вырез

которой

с

помощью двух

болтов

поставлен

подковообразный

маг­

нит 5.

Фильтр

помещен в

цилиндрическом

корпусе.

 

 

Г и

д р

о д

и н а м и ч е с

к и е

ф и л ь т р ы

(центри­

ф у г у очищают

масло от

механических примесей, используя центро­

бежные

силы. Центрифуги

имеют гидравлический привод от масляно­

го насоса

дизеля, либо

механический привод от коленчатого вала

двигателя.

При

вращении

ротора

(свыше 5000 об/мин) центрифуги

взвешенные

в масле частицы под

влиянием

центробежной

силы

о т ­

брасываются и оседают на стенках ротора. Недостатками гидроди­ намических фильтров являются плохая фильтрация холодного мас­ ла, незначительное снижение кислотности масла и других приме­ сей, имеющих плотность, близкую к плотности масла. К преимуще­ ствам центрифуг следует отнести отсутствие сменных фильтрующих элементов и незначительный отсев присадки к маслу.

Центрифугирование масла может осуществляться и з шейках к о ­ ленчатого вала двигателя (см . § I I ) .

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ