 |
Главная |
Для оценки устойчивости выбранного положения муфты можно выбрать отношение
 2015-12-06 |
 368 |
 Обсуждений (0) |
из
5.00
|
Рр = [АЕ —А (Л(Ор)]/Д;г,
называемое фактором устойчивости чувствительного элемента (регулятора прямого действия). Так как Е = / (г) и А = / (г), то при сор = сопз1, г|э = сопз1АЕ = (дЕ/дг)Дг иАЛ = (йА/с1г)Дг, поэтому
Рр = дЕ/дг — ©р (йА/йг). (3.8)
Положительное значение Рр соответствует устойчивому положению равновесия муфты и чем больше Рр9 тем выше устойчивость. При отрицательном значении Рр положение равновесия является неустойчивым.
Такие чувствительные элементы используются иногда для автоматов безопасности (рис. 3.11), которые при превышении предельного значения ©р выключают подачу топлива к двигателю. Случай Рр = 0 свидетельствует о том, что характеристики А ©р = = ! (г) и Е = / (г) совпадают, и положения равновесия муфты безразличны. Такой регулятор называется астатическим.
Степень неравномерности. Важнейшими статическими показателями работы чувствительного элемента и, следовательно, автоматического регулятора прямого действия являются характер и диапазон изменения равновесной угловой скорости двигателя при сбросе нагрузки от полной до холостого хода. Они в значительной степени зависят от формы равновесной кривой чувствительного элемента.
Для оценки формы равновесной кривой введено понятие местной степени неравномерности 62, численно равной безразмерному уклону равновесной кривой в заданной точке с координатами <0ро и г0 так, что
6* = (г0/юро) (йсор/^г). (3.9)
В соответствии с уравнением (3.7) <ор() = угЕ/А, поэтому
а =..
* Уе/а *
или после дифференцирования с учетом соотношений (3.8) и (3.9)
б, - Р»г0/(2Е). (ЗЛО)
Диапазон изменения равновесных угловых скоростей вала двигателя или валика регулятора Д<ор = азр тах — <ор лт на выбранной равновесной кривой при полном сбросе нагрузки от внешней скоростной характеристики 1 (см. рис. 2.3) до холостого хода (ось абсцисс) называют неравномерностью, остаточной неравномерностью, -или статической ошибкой.
Для оценки неравномерности работы автоматического регулятора введено понятие степени неравномерности 6, иногда называемой общей степенью неравномерности. Ее значение можно определить интегрированием выражения (3.9) по ходу муфты. Пусть, например, о)р0 = й)рср = сопз1; тогда 8* = (г/сорСр) X X (^о)р!Лг), где средняя угловая скорость шрср = (шр тах + + о)р тщ)/2. Следовательно,
(1(0рДОр ср ~ б2 (б(2/2о).
Интегрируя левую и правую части уравнения в пределах от юр пип До Юр шах, найдем
2шах
б = (б)рШах Юр шш)/Юр ср 5=3 о) (3.11)
ет1п
При сор тах = сор тщ и б = бг = 0, а в соответствии о выражением (3.10) и = 0.
Степень неравномерности всережимных регуляторов зависит от заданного скоростного режима. Для выявления этой зависимости по оси ординат откладывают приведенные к центру массы груза восстанавливающую Е' и поддерживающую С«о\ силы в зависимости от радиуса вращения г.
В чувствительных элементах всережимных автоматических регуляторов с переменной предварительной деформацией пружин (рис. 3.12, а) при смене регулируемого скоростного режима изменяется лишь предварительная деформация пружины, поэтому все характеристики Е' = / (г) усилий пружин, построенные в выбранных координатах, являются параллельными прямыми. Так как г щи — крайнее внутреннее, а гтах — крайнее наружное положение грузов, то #п = Гтах — Лтп является полным перемещением груза. Постепенно увеличивая предварительную дефор-
мадию пружины, можно подобрать такое ее значение, при котором (при сор = а>ро) характеристика восстанавливающей силы всеми своими точками совпадает с характеристикой поддерживающей силы С©р. Так как в этом случае любому положению муфты соответствует одно и то же значение угловой скорости грузов, то выбранный режим является астатическим.
Из равенства заштрихованных треугольников (рис. 3.12, а) следует, что
Д^з4 = ДЯЬ» (3.12)
где Д/Гз4 = Б'* — Е'ъ\ АЕ\2 = Е'2 — Е\.
Если гср — среднее положение грузов, то
^1 = Ш(0р1 (г Ср /?п/2);
Еъ = яю)р2 (гср Лп/2);
Ег — /лсОро (гср Лп/2)?
2?4 == /72СОро (ГСр Лп/2).
С учетом полученных выражений равенство (3.12) можно представить в виде
&>рО^?п = Гер (о)р2 — С0р1) + /?п ((0р2 + СОрО/2. (3.13)Для выбранной деформации пружин степень неравномерности б = (сор2 — (ор1)/сор ср, где шр ср = (сор2 + сор1)/2.
С помощью этих соотношений можно определить
0>р2 = Юрср(1+6/2);
^>Р1 = ^рср (1 — 6/2).
Подстановка о>р2 и о)р1 в уравнение (3.13) дает
б2 + (8гср/Лп) б + 4 [1 — (сйро/о>р ср)21 — О,
откуда
б = (4гср/Яп)[/1 +(/?п/2гср)2[(о)ро/соРор)2- 1] - 0- (3-14)
В зависимости от скоростного режима сорср и соотношения конструктивных размеров чувствительного элемента формулу (3.14) можно представить кривой б = / (сорср) (рис. 3.13), показывающей, что с уменьшением регулируемого скоростного режима сорср степень неравномерности чувствительного элемента всережимного механического регулятора увеличивается.
Характеристика регулятора с постоянной предварительной деформацией пружины, построенная в координатах Е9 — / (/*), приставляет собой одну прямую/—4 (см. рис. 3.12, б), охватывающую все возможные регулируемые режимы в диапазоне /?п.
Один регулируемый скоростной режим, получающийся при движении рейки топливного насоса от полной подачи до подачи топлива на холостом ходу, охватывает лишь часть 2—3 характеристики 1—4> и следовательно, часть Д#п полного перемещения грузов #п.
Расположение А/?п в пределах
зависит от выбранного положения рычага управления.
Угловая скорость сор0 астатического режима определяется конструктивными параметрами
регулятора: массой т его грузов и жесткостью пружины 6Г, приведенной к центру массы груза. Действительно, в соответствии с характеристикой 3—4 (см. рис. 3.12, а)
Е4 = /ткйро (гср /?п/2) = Ьг (гср /?п/2),
откуда
(Оро = у Ьг/т. (3.15)
Эта формула остается качественно справедливой и для регуляторов с постоянной предварительной деформацией пружины (см. рис. 3.12, б), поэтому степень неравномерности такого регулятора
6 = (4г;р/Д#„)ЬЛ +(ДЯ„/2гСр)2 [Ко/Юрср)2- 1] _ 1],
где ГсР — средний радиус вращения грузов, соответствующий выбранному Д#п. Полученная формула указывает на то, что в регуляторах данного типа степень неравномерности также увеличивается по мере уменьшения регулируемого скоростного режима (см. рис. 3.13).
Степень нечувствительности. Для перемещения рейки топливного насоса на нее нужно воздействовать некоторой силой. Обозначим эту силу, приведенную к оси движения муфты регулятора, через /. Так как сила / всегда направлена в сторону, противоположную направлению перемещения рлуфты, то в уравнение равновесия (3.7) она должна быть включена с двойным алгебраическим знаком:
Е — Аа>1 ± / = 0.
Из этого уравнения можно найти два предельных значения угловой скорости (рис. 3.14, а):
со ; = /(1+7)М и шр = У{Е-П/А,
соответствующих одному и тому же положению муфты: юр —при увеличении угловой скорости грузов, а Ор — при ее уменьшении. При наличии силы / в интервале угловых скоростей юр — Юр чувствительный элемент не реагирует на изменение угловой скорости валика регулятора, поэтому указанный интервал угловых скоростей называется областью нечувствительности регулятора (заштрихована на рис. 3.14, а).
Для характеристики нечувствительности регулятора введено понятие степени нечувствительности
ер = (юр — Шр)/йр, (3.17)
где
©р = (юр + ©р)/2. (3.18)
Умножим и разделим выражение (3.17) на сумму Юр + Юр, и тогда, учитывая выражение (3.18), получим
ер = [(шР)2 (<0р)2]/2<0р.
Подстановка сюда выражений (3.16) с учетом того, что / < Е, приводит к отношению ер = //(Люр) или в соответствии с уравнением (3.7)
ер = / 1Е. (3.19)
Из формулы (3.19) следует, что с уменьшением угловой скорости грузов регулятора его степень нечувствительности увеличивается, так как значения поддерживающей и восстанавливающей сил при этом уменьшаются (кривая 1 на рис. 3.14, б).
Предельные регуляторы. Регуляторы такого типа включаются в работу только при превышении двигателем номинального скоростного режима. Для этого пружина 3 регулятора (см. рис. 3.2) устанавливается с такой предварительной деформацией, которая обеспечивает преодоление поддерживающей силы гру-
зов 2 на всех скоростных режимах до номинального включительно (точка А на рис. 3.15).
При достижении угловой скорости сопред в точке С усилие пружины 3 (см. рис. 3.2) уравновешивается центробежными силами грузов 2, и при дальнейшем увеличении ш муфта 5 перемещается вверх, а рейка топливного насоса — в сторону выключения подачи топлива. Крутящий момент двигателя при этом уменьшается в соответствии с регуляторными характеристиками 5, 6 и т. д. (рис. 3.15, б). При угловой скорости вала, меньшей о)пред, двигатель работает при ручном управлении, т. е. практически без регулятора. При необходимости сменить частичную скоростную характеристику двигателя и, следовательно, скоростной режим необходимо воздействовать непосредственно на рейку топливного насоса, т. е. перемещать, например, точку 0 на рис. 3.2.
Прецизионные регуляторы прямого действия. Прецизионными называются такие однорежимные регуляторы, которые снабжены приспособлениями, позволяющими увеличивать точность поддержания заданного скоростного режима, как, например, в регуляторе Р-11М. Работа такого регулятора начинается при ©о < ©ном (точка В на рис. 3.15), при которой Ев — А<а Дальнейшее увеличение о>р приводит к образованию регуляторной характеристики (штриховая линия на рис. 3.15, б) с малой степенью неравномерности, так как пружина 4 (рис. 3.16) имеет незначительную жесткость. При такой пружине регулятор с повышенной точностью (прецизионно) поддерживает заданный (номинальный) скоростной режим при всех нагрузках. Однако при уменьшении жесткости пружины регулятора снижается устой-
чивость его работы (уменьшается значение дЕ/дг в формуле (3.8) и, следовательно, значение
Для обеспечения устойчивой работы регулятора его конструкция дополняется упруго присоединенным катарактом 11 с пружиной 9. При перемещении точки А влево поршень 10 отстает, пружина 9 растягивается, и ее усилие суммируется с усилием пружины 4, суммарная жесткость увеличивается, вследствие чего увеличиваются дЕ/дг и значение и регулятор работает устойчиво.
Двухрежимные регуляторы прямого действия. Регулирование двух скоростных режимов можно осуществить одним регулятором, если в нем установлены пружины 7 и 5 с различной предварительной деформацией (рис. 3.17). В момент, когда угловая скорость соР1 грузов 3 достигнет значения, соответствующего Минимальному регулируемому режиму (рис. 3.18), поддерживающая сила грузов Лшр1 окажется равной усилию Е0 предварительной деформации пружины 7. Дальнейшее повышение угловой скорости грузов вызывает увеличение центробежной силы грузов, в результате чего пружина 7 деформируется, муфта 10 перемещается и с помощью рычага 5 передвигает рейку 9 топливного насоса в сторону уменьшения подачи топлива. Это приводит к образованию одной из регуляторных характеристик 11—14 (рис. 3.18, б).
При угловой скорости (0р2 муфта 10 регулятора (см. рис. 3.17) соприкасается с опорной втулкой 4 и останавливается, так как эта втулка находится под воздействием пружины 5, установленной с большой предварительной деформацией. Совместное усилие двух пружин значительно больше поддерживающей силы груза
при достигнутой угловой скорости сор2, поэтому при дальнейшем ее увеличении вплоть до сор3 = сорНом муфта остается неподвижной. Таким образом, регулятор в диапазоне скоростных режимов не воздействует на рейку топливного насоса, и управление двигателем осуществляется только вручную с помощью рычагов 6 и 5, причем рычаг 5 в этих случаях поворачивается относительно неподвижной опоры Л. Положения рычага 6 определяют выбор частичной скоростной характеристики 2—5 (рис. 3.18, б).
При угловой скорости о)рз = сорном поддерживающая сила грузов оказывается равной суммарному усилию двух пружин 7 и 5 (см. рис. 3.17). Поэтому новое увеличение со вызывает дальнейшее перемещение муфты и рейки топливного насоса в сторону уменьшения подачи топлива с образованием в диапазоне о>3 <; < ш4 регуляторных характеристик 6—10 (рис. 3.18, б).
Регуляторная ветвь при работе на минимальных скоростных режимах может и не образоваться, если рычагом управления 6 рейка 9 (см. рис. 3.17) удерживается в положении полной подачи топлива (внешняя характеристика 1> рис. 3.18, б).
Всережимные регуляторы прямого действия. Используются всережимные механические регуляторы прямого действия двух типов: с переменной предварительной деформацией пружин (3.19, а, б) и с постоянной предварительной деформацией пружин (рис. 3.19, б).
Возможность изменять предварительную деформацию пружин в процессе работы создает всережимность регулирования. Так, предварительная деформация пружины, создающая усилие ,Еог, дает статическую характеристику 8 восстанавливающей силы (рис. 3.20, а), предварительная деформация с усилием Е02 — характеристику 10 и т. д. Каждой из таких статических характе-
ристик соответствует своя равновесная кривая и, следовательно, своя регуляторная характеристика 2, 3, 4 и др. на рис. 3.20, б.
В частности, характеристика 2 на рис. 3.20, б соответствует характеристике 8 на рис. 3.20, а и т. д.
В регуляторах, установленных, например, на дизелях В-2, Д-6 (см. рис. 3.19, а), усилие, развиваемое чувствительным элементом, через упорный диск 16, муфту 17 и рычаг 1 передается пружинам 5 регулятора, работающим на растяжение. Верхний конец рычага 1 тягами 9 и 10 соединен с рейкой топливного насоса.
При повороте рычага управления И в крайнее левое положение (до левого упора 12) установится минимальная предварительная деформация пружины 5 с усилием Е01, уравновешивающим центробежную силу грузов при сот1п; в связи с этим при увеличении © пружина 5 растягивается (характеристика 8 на рис. 3.20, а), и рейка перемещается в сторону уменьшения подачи топлива (регуляторная характеристика 2 на рис. 3.20, б, в). При желании увеличить скоростной режим рычаг 11 (см. рис. 3.19, а) поворачивают вправо. При крайнем правом положении рычага 11 (правый упор) предварительная деформация пружины оказывается максимальной, рассчитанной так, что растяжение ее (характеристика 11 на рис. 3.20, а) под действием центробежных сил начнется только при достижении номинального скоростного режима
(точка С на рис. 3.20, б, в). А-А
Аналогичный принцип действия имеет всережимный механический регулятор УТН-5 (см. рис. 3.19,6), но привод грузов 17 осуществляется через спиральную пружину 15, предназначенную для гашения высокочастотных крутильных колебаний кулачкового вала 13 и, таким образом, повышающую равномерность вращения грузов 17.
Регулятор обеспечивает также повышенную цикловую подачу юплива для пуска двигателя с помощью пружины 11 обогатителя. При пуске двигателя основной рычаг 2 опирается на упор 4. При со < (*>& (см. рис. 3.20, в) усилие пружины 11 оказывается достаточным, чтобы удерживать рейку 9 (см. рис. 3.19, б) топливного насоса в положении наибольшей цикловой подачи топлива. После запуска двигателя угловая скорость грузов увеличивается, и при со > сьь центробежная сила грузов 17 деформирует пружину 11 и перемещает рейку 9 в сторюну уменьшения подачи топлива. В связи с этим в интервале угловых скоростей от а>к до со*, образуется пусковая скоростная характеристика 7 (см. рис. 3.20, в). При о = ©в = а)т1п промежуточный рычаг 1
(см. рис. 3.19, б) соприкасается с основным рычагом 2, связанным с пружиной 7 регулятора. При установке рычага управления 10 в положение минимальной предварительной деформации пружины 7 совместное усилие пружин 11 и 7 удерживает рейку топливного насоса в положении, обеспечивающем образование внешней скоростной характеристики на участке ЬИ (см. рис. 3.20,в). Дальнейшее увеличение угловой скорости грузов (ш > ©тт) приводит к формированию регуляторной характеристики 2. Путем увеличения предварительной деформации пружины 7 можно задавать регуляторные характеристики 3—6.
В регуляторах с постоянной предварительной деформацией пружины (см. рис. 3.19, в) пружина 11 имеет жесткость, обеспечивающую образование характеристики 12 (см. рис. 3.20, а), охватывающей весь диапазон угловых скоростей от мр т1п до Юртаххх- Регуляторные характеристики двигателя образуются в таких регуляторах при частичном перемещении муфты. Например, регуляторная характеристика 2 минимального скоростного режима (см. рис. 3.20, б) сформируется при перемещении муфты в пределах Аг между характеристиками / и 2 поддерживающей силы (АВ на рис. 3.20, а), а крайняя правая регуляторная характеристика 6 (см. рис. 3.20, б) — при перемещении муфты в пределах СИ (см. рис. 3.20, а).
Смена регулируемых скоростных режимов осуществляется поворотом рычага управления 29 (см. рис. 3.19, в), при котором ось 8 (точка 0) смещается, и рычаг 12 поворачивается относительно штырей 24, перемещая рейку топливного насоса в новое положение. Чем левее точка 0 (ось 5), тем правее интервал перемещения муфты Дг (см. рис. 3.20, а) и правее регуляторная характеристика (см. рис. 3.20, б, в), т. е. тем больше угловая скорость регулируемого скоростного режима.
Для того чтобы при значительных поворотах рычага 29 (см. рис. 3.19, в) не деформировалась сильная пружина 11, кронштейн 22 связан с валиком 23 слабой спиральной пружиной. Однако наличие этой пружины в регуляторе может отрицательно влиять на работу регулятора при неисправном топливном насосе. Действительно, если рейку топливного насоса застопорить в положении полной подачи, то по мере увеличения угловой скорости Муфта может перемещаться влево из-за деформации пружины на валике 23, усилие которой (небольшое по значению) передается к рейке топливного насоса. Рычаг 12 поворачивается при этом относительно точки А. Во избежание этого явления устанавливают специальный упор 9, который, соприкасаясь с рычагом 12, обеспечивает передачу центробежных сил грузов рейке топливного насоса.
Всережимные регуляторы с пологими регуляторными характеристиками на промежуточных режимах. Применение всережим- ных регуляторов обеспечивает автоматическое поддержание ско-
Крутов В. И.
Рис. 3.21. Схема всережимного регулятора с пологими регуляторными характеристиками на промежуточных режимах:
1 — рейка; 2 — тяга; 3, 5, 9 — рычаги; 4, 7, 15 — пружины; 6 — винт; 8 — ролик; 10 — муфта; 11 — груз; 12 — траверса; 13 — повышающая зубчатая передача; 14 — валик
ростного режима и лишает води- теля возможности воздействия на подачу топлива. Регулятор, показанный на рис. 3.21, представляет такую возможность.
На верхнем конце рычага 9 шарнирно смонтирован двуплечий рычаг 5, на плечи которого действуют пружина 7, поставленная с большой предварительной деформацией, и пружина управления 4. Рычаг 9, двуплечий рычаг 5 и пружина 7 составляют главный рычаг регулятора. Предварительная деформация пружины устанавливается рычагом 3 управления, а рычаг 9 связан с пружиной 15 минимального скоростного режима. На неработающем двигателе рейка топливного насоса пружиной 15 удерживается в точке К (рис. 3.22) — в положении наибольшей (пусковой) подачи топлива. После запуска двигателя пружина 15 растягивается, и рейка 1 переводится в положение, соответствующее внешней скоростной характеристике (участок Л В). При © > в>в центробежные силы грузов продолжают деформировать пружину 15 и смещают рычаг 9 и рейку 1 топливного насоса в сторону уменьшения подачи топлива (участок ВС). При дальнейшем увеличении угловой скорости грузов вступает в работу пружина 4, натяжение которой, осуществляемое рычагом 3, определяет положение точки С на минимальной регуляторной характеристике. Таким образом, промежуточная регуляторная характеристика СО определяется совместной работой пружин 4 и 15. При достижении номинального режима (точка Е) центробежная сила грузов преодолевает дополнительное усилие предварительной деформации пружины 7, в результате чего формируется участок предельной регуляторной характеристики йЕ.
Обеспечение всережимности регулирования. Всережимные автоматические регуляторы предназначены для поддержания задаваемой угловой скорости вала двигателя в широком диапазоне скоростных режимов. Однако при установке на двигателях механических регуляторов степень неравномерности б и степень нечувствительности ер по мере уменьшения регулируемой угловой скорости резко возрастают и быстро достигают недопустимых значений (см. рис. 3.13 и 3.14, б). Поэтому при создании таких регуляторов необходимо предусматривать меры, исправляющие
эти недостатки. Так, для уменьшения степени нечувствительности в соответствии с формулой (3.19) необходимо либо уменьшать силу /, либо увеличивать восстанавливающую силу Е чувствительного элемента.
Уменьшение силы / достигается улучшением качества обработки трущихся поверхностей регулятора и топливного насоса, уменьшением числа трущихся пар, обильной смазкой и заменой трения скольжения трением качения. Восстанавливающую Е и поддерживающую А Юр силы можно увеличивать путем увеличения либо массы грузов (в регуляторе, показанном на рис. 3.19,6, устанавливаются четыре груза вместо обычных двух), либо введением передачи 2 на рис. 3.19, в или 13 на рис. 3.21, повышающей угловую скорость е>р при заданной угловой скорости со вала двигателя. В результате может быть получена характеристика 2 (см. рис. 3.14, в) вместо характеристики 1.
Построение зависимости 8 = / (юр ор) при = сопз1, гср = = соп$4; Юро = соп${ дает кривую, показанную на рис. 3.13.
Для изменения зависимости б = / (юр ср) в желаемом направлении следует отказаться от постоянства значений одного из параметров регулятора: гср; #п ‘или <ор0. Расчеты значений б при различных значениях гор и #п показывают, что изменение зависимости б = /(юрСр) в желаемой направлении может быть обеспечено увеличением гор или уменьшением Кп. Однако увеличение гор приводит к увеличению габаритных размеров регулятора, что нежелательно, а уменьшение может дать желаемый результат лишь на минимальных скоростных режимах, так как при режимах, близких к номинальному, это мероприятие приводит к заметному снижению устойчивости работы (регуляторные характеристики приближаются к астатическим, когда Рр = 0). Исправить это положение можно путем введения переменного передаточного отношения рычага, связывающего муфту с рейкой топливного насоса, что приводит к усложнению конструкций регулятора.
Таким образом, для обеспечения всережимности остается возможность изменения лишь угловой скорости шр0 астатического режима, значение которой определяется параметрами регулятора в соответствии с формулой (3.15). Наиболее часто изменение щр0 осуществляется за счет введения переменной приведенной жесткости Ът пружины. С этой целью во многих всережимных регуляторах прямого действия применяют установку нескольких после-
довательно включающихся цилиндрических пружин, каждая из которых имеет постоянную жесткость (см. рис. 3.19, а, в).
Характеристики таких пружин показаны на рис. 3.23, а. При перемещении грузов на участке от гШп до г2 деформируется только одна пружина с жесткостью Ьг. В точке 2 включается вторая пружина с жесткостью Ь2> и уклон характеристики восстанавливающей силы от радиуса вращения грузов Е' — / (г) на участке 2—3 определяется суммарной жесткостью Ьг + Ь2- В точке 3 включается третья пружина, и уклон характеристики на участке 3—4 определяется суммарной жесткостью трех пружин Ьг + Ь2+ Ь3. Таким образом, по мере уменьшения скоростного режима (уменьшения (орср) постепенно уменьшаются суммарная жесткость пружин ^Ьг ив соответствии с формулой (3.15) — угловая скорость сор0 автоматического режима. Формула (3.14) показывает, что в этих условиях степень неравномерности б достигает своего максимально допустимого значения (^50 %) при значительно меньших скоростных режимах, чем и обеспечивается всережимность регулирования.
В некоторых регуляторах прямого действия эффект снижения приведенной жесткости Ът пружины по мере уменьшения сор ср достигается одной пружиной 24 (рис. 3.24), наклон которой по мере поворота рычага 23 по часовой стрелке (в сторону уменьшения предварительной деформации пружины 24) увеличивается. Это приводит к уменьшению ее жесткости Ъг, приведенной к грузу 6 регулятора, чем достигается эффект, аналогичный работе нескольких последовательно включающихся пружин.
В более сложных регуляторах (непрямого действия) для достижения такой же цели используют пружины переменной жесткости.
Статический расчет всережимного механического регулятора.
Статический расчет регулятора выполняют для определения размеров основных элементов регулятора и построения его статической характеристики.
К расчету регулятора приступают после выбора типа топливного насоса и места расположения регулятора на двигателе. Это дает возможность построить кинематическую схему связи регулятора с топливным насосом и привода самого регулятора.
Выбрав тип топливного насоса, можно оценить перестановочные силы /, которые должен преодолеть регулятор. Практика эксплуатации топливных насосов золотникового типа показывает, что на номинальном режиме при соном — 120-М80 с"1 усилие /*, необходимое для перемещения рейки, отнесенное к одному плунжеру, составляет 0,3—0,4 Н, причем оно увеличивается с уменьшением скоростного режима.
Если число секций гю то полное усилие перемещения рейки насоса, отнесенное к оси рейки (точка О на рис. 3.19, в), опре-
делится выражением = /дД. При передаточном отношении ир от точки И к муфте 6, связанной с рычагом 12 штырями 24, можно найти усилие, приведенное к муфте: / = ир/д/г. Путем задания степени нечувствительности ер яом на номинальном режиме (в пределах 1,5—2 %) в соответствии с формулой (3.19) определяется значение необходимой на номинальном режиме восстанавливающей силы регулятора в виде отношения
А(Лр НОМ = Еном= //®р ном» (3.20)
Пусть угол наклона конической тарелки 8 (см. рис. 3.1, д) чувствительного элемента равен а (см. рис. 3.5), тогда
Ла>р ном = С(0р ном а.
Так как С = ном* то
Еном== 1гГПгГномШр вом с1§ сс, (3.21)
где (г — число грузов в чувствительном элементе; тР — масса одного груза; гном — радиус вращения центра массы груза на номинальном режиме.
Из выражения (3.21) получаем
/Лр == ^ном/(^'г^*ном®р ном а) “ 4ярг^ш/3, (3.22)
где рг — плотность материала груза; /?ш — радиус шара.
Если для создаваемого регулятора выбран чувствительный элемент с качающимися грузами сложной формы (см., например, рис. 3.1, в), то в первом приближении всю массу грузов можно сосредоточить в их центрах масс и чувствительный элемент представлять с шаровыми качающимися грузами (см. рис. 3.1, а). В этом случае в соответствии с выражением (3.3) на номинальном режиме Яном = ар«1г1$, откуда
ШТ ■— &Еном/О'г^ном^Ор ном)* (3.23)
где 5 и а — плечи груза (см. рис. 3.1, а).
Для определения гном следует рассчитать перемещения элементов системы регулирования. Зная АН (перемещение рейки от положения, соответствующего максимальной подаче топлива, до положения, соответствующего холостому ходу), можно определить перемещение муфты Дг = ир АН и грузов чувствительного элемента (см. рис. 3.1,5) Дг = Аг с1§ а. Перемещения Дг, ДА и Дг соответствуют одной регуляторной характеристике.
Во всережимных регуляторах с постоянной предварительной деформацией пружин изменение регулируемого скоростного режима осуществляется поворотом рычага управления (см. рычаг 29 на рис. 3.19, в). Крайние его положения обусловливают полное перемещение муфты гп регулятора, охватывающее все скоростные режимы, причем гп = (4-^5) Аг. После этого находят и полное перемещение грузов. Для чувствительного элемента, показанного на рис. 3.1, д, Яа = га с1§ а.
При известном Яп и минимальном радиусе вращения гт1п, который определяют из конструктивных соображений при проектировании звездочки, находят гтах = гга1п + /?п и гном = гтах —
— Дг, после чего выполняют расчет по формуле (3.22) и приступают к расчету пружин регулятора. Для этого на абсциссе графика (рис. 3.23, а) отмечают известные гтт, гтах и гном и на номинальном радиусе ординату 5н0м = ^номМ§ а == Ссо| ном (точка 4) для чувствительного элемента на рис. 3.1, д и Е'в0м = = зЕЯОи/а = Солрном Для чувствительного элемента на рис. 3.1, а-
Для нахождения характеристики Е' — / (г) необходимо оценить на номинальном режиме степень неравномерности (6аом « « 5ч-7 %), затем из соотношения 6аом = (сор тах — сор т1п)/сор ср определить
Юр „их = Юр вом (2 -)- бном)/(2 б ном)
и по условию Ет&х = С<йр тах на радиусе гтах найти точку 4' (см. рис. 3.23, а). Прямая, соединяющая точки 4 и 4', является характеристикой Е' = / (г), обеспечивающей работу регулятора на предельном регулируемом режиме. Разность ДЕвОМ = Е\> —
— Е'„ои дает изменение восстанавливающей силы регулятора при перемещении рейки от положения, соответствующего полной подаче топлива, до положения холостого хода. Зная величину Д-Еном = ДЕном с!§ а или АЕяом — а АЕ'ЯОы/$, а также Аг (перемещение муфты), можно определить жесткость пружин все- режимного регулятора на номинальном режиме в виде отношения
^ном = АЕВ0Ы/ Дг. (3.24)
Аналогичный расчет необходимо выполнить и для минимального скоростного режима. Минимальная угловая скорость вала двигателя при полной нагрузке обычно задается (<ор1), а радиус гтщ, на котором должен быть расположен центр массы груза, определяется из конструктивных соображений. Точка 1 характеристики Е' = / (г) (см. рис. 3.23, а) определится из условия
Ет!п = С(Ор ш!п = /ИгГш!п®р т(п-
Степень неравномерности бтах минимального скоростного режима для транспортного дизеля выбирают обычно в пределах 40—45 %. Это дает возможность определить угловую скорость холостого хода юрХ1= сор1(2 + бтах)/(2 —6тах), поддерживающую силу С©р хх = Ехх и на абсциссе гт|П + Дг найти точку Г. Прямая, соединяющая точки 1 а Г, является также характеристикой Е' = / (г).
Различный наклон характеристик 4—4' и 1—V свидетельствует о различной жесткости пружин, которые должны обеспечить заданные значения степени неравномерности выбранных скоростных режимов. В связи с этим в регуляторе необходимо использовать по крайней мере две последовательно включа-
ющиеся пружины, причем характеристика 1—1’ соответствует работе одной (наружной) пружины. Точка пересечения А полученных характеристик определяет момент включения, второй пружины при работе регулятора с двумя пружинами.
Для проверки достаточности двух пружин от точки А в обе стороны по оси абсцисс откладывают А г, определяют соответствующие Юр и подсчитывают степени неравномерности. Если они укладываются в допустимые границы, то регулятор проектируют с двумя пружинами. Если границы не выдерживаются, необходимо ввести еще одну (промежуточную) пружину, момент включения которой определяют подбором характеристики 2—3 с помощью построения графика б = / (сор ор), изображенного на рис. 3.25. Для этого от точек 2, 3, 4 (см. рис. 3.23, а) вправо и влево, а от точки I вправо по оси абсцисс откладывают А г, по соответствующим ординатам определяют угловые скорости сор1,.> (ор2, Юрз и т. д. и подсчитывают степени неравномерности о1( 62, б3 и т. д. При правильном подборе пружин значения 6г располагаются в пределах между бпи* и 8Н0М (точка 6) и выше характеристики степени нечувствительности.
Таким образом, на участке 1—2
| 2015-12-06 |
368 |
Обсуждений (0) |
из
5.00
|
Обсуждение в статье: Для оценки устойчивости выбранного положения муфты можно выбрать отношение |
|
Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓ |
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...
Система поиска информации
Мобильная версия сайта
Удобная навигация
Нет шокирующей рекламы