aru (Лекции в электронном виде), страница 7

4.5).Например, транспортный дизель – это совокупность (сумма) всех трехтипов сопротивлений: механические потери в трансмиссии – это 1-й тип,привод электрогенератора – 2-й тип, аэродинамическое сопротивлениедвижению – это 3-й тип сопротивления.Рис. 4.5. Типы сопротивлений тормозов: 1 – механический; 2 – электрический;3 – гидравлический)§ 4.3. Фактор устойчивости – определяющий параметр статикиПредлагается параметрFд M c, который называют фактором устой-чивости двигателя (см. § 2.3). Смысл параметра очевиден из рис. 4.6.Характерное расположение характеристик двигателя и потребителя напрактике соответствует у с т о й ч и в о м у р е ж и м у работы (точка48пересечения характеристик), и аналогом этого является шарик, расположенный на вогнутой поверхности. Подобные режимы определяются скоростными характеристиками топливной аппаратуры (см. рис.

4.4, точка«с»), но на частичных режимах при ручном управлении двигателем болеехарактерны неустойчивые режимы (точка «а»). Эти режимы более характерны для транспортных, стационарных, автотракторных и тепловозныхдвигателей, у которых характеристики потребителя аналогичны 1-му и 2му типам тормозов.

Они представлены на рис. 4.7.Рис. 4.6. Фактор устойчивости двигателя и ее физическая интерпретация:(устойчивый режим)Применив метод линеаризации с учетом того, что при   0|1M c  M cи M д  M д1 (см. рис. 4.6), можем раскрыть формулу дляопределения фактора устойчивости:Fд M M c  M д   tg    tg M mM (tg  tg )  m ,MMгде M m – масштаб графика по оси ординат; M  – масштаб графика по осиабсцисс.49Рис. 4.7. Физическая интерпретация устойчивости режима:а – неустойчивый режим; б – безразличный режимПосле замены выражений для тангенсов получим удобную для использования формулу определения фактора устойчивости двигателя:Fд дM c дM д.дд(4.1)Для любого режима работы Fä можно определить, для чего следуетпровести касательные к точке пересечения кривых, найти значения тангенсов углов с учетом масштабов по осям и подставить в формулу. Илиможно определить приращения моментов на выбранном конечном интервале  и подставить полученные значения в формулу.

Если близноминальные режимы устойчивы (см. рис. 4.6) и нет необходимости устанавливать регулятор, то на частичных режимах, когда Fд меньше нуля илиравен нулю (см. рис. 4.7, а и рис. 4.7, б), без регулятора эксплуатация дизеля невозможна.Фактор устойчивости после подстановки в основное выражение зависимостей двигателя и его топливной аппаратуры легко определить и аналитически:Fд 50дgцдM cд k1 (k2 e  gц  e ) ,дднасдгде k1иk 2 – постоянные коэффициенты, определяющие взаимосвязимежду параметрами ТНВД и дизеля [1];  e – эффективный КПД дизелякак функция от скоростного режима.Другие параметры и характеристики подробно представлены в технической литературе. Зависимость КПД  e от частоты вращения практически мало зависит, поэтому последний член уравнения стремится к нулю.

Зато цикловая подача в значительной мере зависит от частоты вращения, и на частичных режимах производнаядg цположительна (см. рис.днас4.4) и имеет большое численное значение, следовательно, именно по этойпричине Fд принимает отрицательное значение.Задание для самостоятельной работы1. Представьте структурную схему системы автоматического регулирования частоты с регулятором прямого действия.2. Представьте структурную схему системы автоматического регулирования частоты с регулятором непрямого действия.3. Представьте структурную схему объекта системы автоматическогорегулирования частоты для двигателя без наддува.4. Как представить на графике различные потребители энергии?5.

Дайте понятие «фактор устойчивости двигателя и его геометрическаяинтерпретация».6. Дайте понятие «неустойчивый режим работы двигателя».7. Дайте понятие «устойчивый режим работы двигателя».8. Дайте понятие «безразличный режим работы двигателя».9. Какой вид тормоза при проведении стендовых испытаний соответствует требованию обеспечения стабильного режима работы?10. Какие факторы определяют устойчивость режима?11.

Может ли работать дизель на потребитель на всех режимах и нуженли автоматический регулятор?12. Какова роль топливной аппаратуры с позиции устойчивой работы?13. Почему топливный насос высокого давления должен быть включен вструктурную схему объекта как отдельный элемент?14. Что такое прямая и обратная связи между элементами структурнойсхемы?51Глава 5. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕГУЛЯТОРОВ ЧАСТОТЫИ СХЕМНЫЕ ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ§ 5.1. Классификация автоматических регуляторов частотыВ мировом двигателестроении разработаны и реализованы многочисленные конструкции автоматических регуляторов частоты вращения, в томчисле и электронные системы управления.

Целесообразно для упорядочивания этого многообразия ввести простую классификацию применяемыхрегуляторов скорости (табл. 5.1). При этом вводятся сокращенные обозначения регуляторов: РП – регулятор прямого действия; РН – регулятор непрямого действия; ОРП или ОРН – соответственно регуляторы однорежимные; ВРП или ВРН – соответственно регуляторы всережимные; букваД, стоящая перед сокращенным наименованием регулятора, обозначает,что это д в у х р е ж и м н ы й регулятор, а после – двухимпульсный.Таблица 5.1№П/ПКлассификационный123456752ХарактеристикаОбозначениерегуляторарегулятораПо диапазону регулированияОднорежимные, двухрежимные, всережимные, предельныеОРП, ОРН, ДРП,ДРН, ВРП, ВРНПо наличию усиленияПо измеряемойвеличинеПрямогои непрямого действияОбычного типаДвухимпульсныеРПРНПо наклону статической характеристикиСтатические (пропорциональные)ПримечаниепризнакОРДЦентробежный измерительПо частотеПо частоте инагрузкеОРП, ВРП, ВРН сЖОС 0Астатические (интегральные)ОРНУниверсально-статические (пропорциональноинтегральные регуляторыс УСХ) 0ОРН, ВРН 0АвтономныеТипа РН–Неавтономные (встроенные)Как правило РППо направлениювращенияНереверсивныеРП и РНРеверсивныеРНПо типу измерителяМеханический; гидравлический;пневматический; электрическийСогласно обозначения изготовителяПо конструктивному исполнению––§ 5.2.

Схемные решения применяемых на практике регуляторовОдна из широко применяемых функциональных схем регуляторовпрямого действия представлена на рис. 5.1. Например, подобный регулятор применяется на судовых дизелях типа ЧН 18/22. Регулятор состоит изследующих устройств: чувствительного измерителя скорости центробежного типа (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7); устройства изменения степени неравномерности статической характеристики регулятора (8, 9); упруго присоединенного катаракта (13, 14, 15, 16); устройства передачи перемещениямуфты на рейку ТНВД (12, 11, 10).Рис. 5.1.

Упрощенная функциональная схема всережимного регулятора прямогодействия с упруго присоединенным катарактом: 1 – крестовина; 2 – угловой рычаг; 3– шаровой груз; 4 – главная пружина регулятора; 5 – нажимной поршень; 6 – маховичок устройства изменения координаты задания; 7 – кулачок; 8 – рычаг с резьбойустройства изменения статизма; 9 – пружина устройства изменения статизма; 10 –рейка ТНВД; 11 – жесткий угловой рычаг привода рейки; 12 – валик привода катаракта и рейки; 13 – емкость с маслом; 14 – пружина катаракта; 15 – упруго присоединенный поршень катаракта; 16 – игла катаракта; 17 – муфта регулятора; 18 – разделительный шарикоподшипник53Всережимный регулятор дизелей 6ЧСПН18/22 является автономным,встроен в местный пост управления дизеля.

Обеспечивает ручное и дистанционное управление частотой вращения от минимально устойчивой до103 % – ной от номинальной. Наклон регуляторной характеристики дизеляс регулятором обеспечивается в пределах 6–10 %. Регулятор соответствует4-му классу точности. Местный пост с регулятором дизеля 6ЧСПН18/22представлен на рис. 5.2, 5.2, а, 52, б.Местный пост расположен на верхней плоскости передней части блока цилиндров, к которому корпус 68 поста крепится болтами с внутреннейстороны полости блока; а регулятор 30 закреплен стаканом 47 в отверстииблока при помощи винта.Всережимный центробежный регулятор прямого действия 30 состоитиз стакана 47, в котором расположен вал 48 регулятора с подшипниками 45и шестерней 46, крестовины 48 с грузами 50 на осях 43, скользящей муфты42, опирающейся на сухари 44 груза регулятора, и стакана 39 на упорномподшипнике 41.

Регулятор получает вращение от конической шестерни 46,находящейся в зацеплении с приводом регулятора. Измеритель частотывращения включает в себя грузы 50 регулятора, скользящую муфту 42 состаканом 39 и главную пружину 40, которые находятся в равновесии, покаустановившаяся частота вращения коленчатого вала дизеля соответствуетзаданной.При нарушении этого соответствия изменяются центробежные силыгрузов регулятора, равновесие нарушается, скользящая муфта 42, перемещаясь по валу 48, воздействует через стакан 39 на главную пружину 40,вилку 51 регулятора, вал 60 и рычаг 1 рейки топливного насоса.

Под действием рычага 1 рейка перемещается, изменяя подачу топлива и соответственно частоту вращения коленчатого вала дизеля до заданной величины.Положение верхней опоры главной пружины 40 регулируется гайкой38, подвижной опоры пружины 52 – гайкой 61. Масло для смазки регулятора подводится масляной трубкой 28 от штуцера 27.Управление дизелем (дизель-редукторным агрегатом) с местного поста производится штурвалом 5 с валом 7 управления, на котором закрепленэксцентрик 8 и кулак реверса 9.