aru (954465), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Главное, что они позволяют использовать любой закон регулирования в зависимости от назначенияСАР.Задание для самостоятельной работы1. Поясните работу регулятора прямого действия с использованиемструктурной и функциональной схемы.2. Поясните работу регулятора РП дизелей 6ЧСПН 18/22 с использованиемфункциональной схемы на уровне чертежа.3. Поясните работу регулятора РН без ОС с использованием структурнойи функциональной схем.4. Поясните работу регулятора РН с ЖОС с использованием структурнойи функциональной схем.5.

Поясните работу регулятора РН с ГОС с использованием структурной ифункциональной схем.6. Дайте объяснение астатической характеристики РН с ГОС.7. Дайте объяснение статической характеристики РН с ЖОС.8. Как обеспечить работу дизеля с РН, имеющим РН с ГОС, для различныхусловий его работы и в зависимости от нагрузки?9. Что представляет собой изодромная обратная связь?10. Поясните принцип работы электронного регулятора.11. Как можно использовать электронные регуляторы для различных систем автоматического регулирования?12. Как реализуются в электронном регуляторе различные законы регулирования?71Глава 6.

СТАТИКА РЕГУЛЯТОРА, СХЕМЫ, ПАРАМЕТРЫИ ХАРАКТЕРИСТИКА§ 6.1. Восстанавливающая силаКлассическая функциональная схема простейшего регулятора прямогодействия с имеющими место действующими силами представлена на рис.6.1. Для упрощения силовой схемы вводятся эквивалентные замены сил:1) все действующие силы гравитации и пружин заменяются в о с с т ан а в л и в а ю щ е й с и л о й E;2) силы инерции заменяются п о д д е р ж и в а ю щ е й с и л о йA p .2Эти силы приложены к центру тяжести муфты и действуют в противоположных направлениях, эквивалентно заменяя действующие силы.Используя принцип, что сумма работ гравитационных сил и сил пружин на виртуальном (малом) перемещении муфты ( z ) равна работе заменяющей силы Ez , получимEz  Gм z  i г G г y1  2Fr1 ,где G м – масса муфты регулятора; G г – масса груза; i г – количество грузов.При этом гравитационными силами соединительных элементов пренебрегаем в силу их малости в современных регуляторах по сравнению ссилами муфты и грузов.

Все обозначения очевидны из рис. 6.1.Преобразуем выражение, умножив все его члены наt, тогда полуtчим выражение для EE  Gм  iг Gггдеy1 tr t 2F 1 f1 ( z ) ,z tt tу1r1 V1 – скорость вертикального перемещения грузов; V2 – скоttрость горизонтального перемещения концов пружины;перемещения муфты.72z Vz – скоростьtРис. 6.1. Силы в регуляторе прямого действияПосле введения замен получим выражение для определения восстанавливающей силы для всех центробежных регуляторов прямого действия.

Она заменяет эквивалентно все действующие силы гравитации ипружинE  G м  i г GгV1V 2 F 2  f1 ( z ) .VzVz(6.1)Построив план скоростей, например для десяти положений регулятора, можно найти значение E  f1 ( z) . Но возможно и более простое решение.73Например, для регулятора (или чувствительного элемента ЧЭ) на рис.6.2 гравитационные силы грузов и пружин перпендикулярны к оси и равны нулю, а V2  Vz и один конец пружины фиксирован. Сила пружиныопределится как F  c(пред.зат  z) , где с – жесткость пружины регулятора; пред. зат– предварительная затяжка пружины.

Тогда E  с( пред. зат  z)  f1 ( z).Восстанавливающая сила приложена к центру тяжести муфты инаправлена по линии движения муфты.Рис. 6.2. Функциональная схема регулятора прямого действияВид зависимости восстанавливающей силы как функции перемещениямуфты при различных предварительных затяжках пружины и различныхзначениях жесткости представлен на рис. 6.3. Изменяя затяжку пружиныпри помощи устройства изменения координаты задания, можно изменитьнастройку регулятора ( y зад ) на тот или иной скоростной режим, а увеличивжесткость главной пружины за счет введения дополнительной пружины,можно изменить наклон статической характеристики регулятора.Для другой конструкции регулятора с выносной главной пружиной(рис.

6.4) необходимо привести пружину к оси движения муфты. Тогдавыражение (6.1) упростится до следующего видаdE  с(bпред. зат  z )  f1 ( z ) ,aгде bпред. зат – предварительная затяжка самой пружины; а и d – размеры,74представленные на рис. 6.4. При этом зависимости E  f1 ( z ) имеют небольшую нелинейность (вид квадратичной параболы).Рис. 6.3. Зависимость восстанавливающей силы от жесткостипружины и ее предварительной затяжкиРис.

6.4. Конструкция регулятора с выносной главной пружиной75Произведение z н Eнназывают р а б о т о с п о с о б н о с т ь ю ре-гулятора с размерностью (Н∙м), а Eн – его «э н е р г и е й». Это важнаяхарактеристика регулятора. По величине «работоспособности» выбираюттот или иной регулятор под проектируемый двигатель.§ 6.2. Поддерживающая силаИспользуя принцип, что сумма работ инерционных сил на виртуальном (малом) перемещении муфты ( z ) равна работе заменяющей силыA p  z  iг Fц r2 .A p , получим2умножения на2После подстановок значений силы,tправой и левой частей уравнения и ввода скорости гоtризонтального перемещения грузов V3 A p  iг mг p r22V3 f 2 ( z)Vzиr2получимtA  iг mг rV3 f3 ( z) ,Vz(6.2)где mг – масса груза; r – текущий радиус вращения груза; A – инерционный коэффициент.Очевидно, что поддерживающая сила и инерционный коэффициентявляются функциями положения регулятора.

На рис. 6.5 представленыA p  f 2 ( z ) и A  f 3 ( z ) .2Рис. 6.5. Зависимости поддерживающей силы и инерционного коэффициентаот координаты положения муфты76Достаточно построить график A  f 3 ( z ) , используя планы скоростей,например, для десяти положений регулятора, чтобы путем умножениякаждого значения A при конкретном z на  p 2  const получить искомуюфункцию A p 2  f 2 ( z) для данной скорости вращения.§ 6.3. Уравнение статики регулятораОсновное уравнение статики регулятора без учета сил сухого тренияA p  E  0 , а в полном виде2A p  E  f  0 ,2(6.3)где f – сила сухого трения, направлена в противоположную движениюсторону.Только при этом условии муфта будет находиться в равновесном состоянии.

На рис. 6.6 построено семейство кривых поддерживающей силы при различных значениях скорости и кривая восстанавливающей силыпри предварительной затяжке пружины zпред.зат,1 . Получены соответствующие точки пересечения, в которых выполняется уравнение статики регулятора (так называемые равновесные точки). Перестроив их на том жерисунке в зависимость z  f ( p ) , получим статическую характеристикурегулятора при фиксированной координате задания (при zпред.зат,1 ).Анализ кривых на рис. 6.6 позволяет сделать вывод о влиянии предварительной затяжки пружины на изменение статической характеристики.

Так, увеличение затяжки до величины zпред.зат, 2 приводит к эквидистантному перемещению статической характеристики в сторону большихчастот вращения, а уменьшение предварительной затяжки – к смещениюхарактеристики в сторону меньших скоростных режимов.За счет изменения координаты задания возможно всережимное регулирование.При увеличении жесткости главной пружины, например за счет подключения дополнительной пружины, с c1 до c2 (см.

рис. 6.6) изменяетсястатизм (степень неравномерности статической характеристики). Чембольше величина суммарной жесткости, тем больше наклон характери-77стики. На регуляторах применяются устройства для ввода в работу дополнительной пружины с целью изменения статизма.Рис. 6.6. Семейство поддерживающих сил и восстанавливающей силы и перестроениеравновесных точек в статическую характеристику регуляторапри фиксированной координате заданияЗа счет изменения жесткости пружины возможно изменение наклонастатической характеристики регулятора.§ 6.4. Параметры регуляторов (ЧЭ) в статикеСтепень нечувствительности чувствительногоэ л е м е н т а определяется экспериментально (рис.

6.7). Для этого статическую характеристику снимают на безмоторном стенде или на двигателе путем плавного изменения частоты вращения от минимальных оборотов до максимальных, при которых положения выходного рычага (рейки)соответствуют значениям подачи топлива от номинальной до подачи холостого хода при фиксированном положении координаты задания. Проход от минимальной подачи до номинальной и обратно повторяют не менее трех раз.

Поле разброса результатов отмечено на рис. 6.7 штрих78пунктирными линиями. Сама статическая характеристика является средним результатом по сечению z от его минимального до максимальногозначений.Рис. 6.7. Номинальная статическая характеристика регуляторапри фиксированной координате заданиякак среднестатистическая кривая по результатам многоразового экспериментаНа рис. 6.7 имеется так называемое «пузо» с величиной максимального разброса точек ( p ) max . Оно определяет степень нечувствительностирегулятораp ( p ) maxн 100 % .(6.4)Степень нечувствительности регулятора может быть определена спомощью теоретических выражений. Из полного уравнения статикиE  A p  f  0 имеем два предельных значения угловой скорости p max E fAи  p min E f.

Первое значение скорости при увеличеAнии  p , второе – при уменьшении  p . Можемскоевыражениедлястепенизаписатьтеоретиче-нечувствительностирегулятора79 p max   p min p max   p min  p max   p min, где  p ,н .p  max2 p ,н p   p minПосле подстановок висходное выражение получаем формулуp f [ p ] .E(6.5)Допускаемая степень нечувствительности для ВРП 1,5–2 %, дляОРП 0,2–0,3 %. Силы сухого трения в регуляторе показаны на рис.

6.8как функции частоты вращения. Чем больше число секций ТНВД, темпропорциональнее возрастают силы сухого трения.Рис. 6.8. Зависимости силы сухого трения и степени нечувствительностиот частоты вращения регулятораВ самом регуляторе они практически отсутствуют благодаря обильной смазке, а в ТНВД, присоединенном к регулятору, они ощутимы и сказываются на степени нечувствительности. Для дизелей размерности15/18, 18/22 и 21/21 для одной секции насоса порядок сил сухого трения0, 3–0,6 Н. При возрастании частоты вращения увеличивается частотавибрации ТНВД, а амплитуда колебаний снижается. Для расчета регулятора принимается номинальный скоростной режим.

На рис. 6.8 представ80лены зависимости для всережимных регуляторов прямого действия дизелей средней мощности типа 6Ч 18/22 и 6Ч 21/21.М е с т н ы й н а к л о н статической характеристики (м е с т н а яс т е п е н ь н е р а в н о м е р н о с т и характеристики).

Местная степень неравномерности – более общее понятие, чем степень неравномерности характеристики, определяемое по известному выражению. Оно характеризует наклон характеристики в точке статической характеристикии определяет устойчивость регулятора на данном режиме.d(z p)нzd( )zн 100 % .(6.6)Но если расширить ее определение на весь диапазон работы регулятора, то приходим к известному определению общего наклона  . Приdz  z н ,z ,тогда  d pн100 %для общей степени неравномерности:и получается известное выражение р , хх   р ,н 100 % . р ,нНа рис. 6.9 представлена статическая характеристика регулятора, накоторой графически представлено определение местного наклона (илиместной степени неравномерности статической характеристики).

Характеристики

Список файлов лекций