содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..

2. Объединенный регулятор частоты и мощности типа 7РС

работа объединенного регулятора частоты и мощности типа 7РС

Рассмотрим условно раздельное действие узла регулятора со следящим поршнем и узла поршневой обратной связи (рис. 85)

При установившемся режиме работы дизеля силовой поршень находится в положении, соответствующем фактической подаче топлива. Золотник 2 удерживается в среднем по высоте положении находящимися в равновесии центробежными грузами и всережим-ной пружиной 1 и своим верхним пояском перекрывает окно в неподвижной втулке 3, соединенное с управляемой полостью Б дополнительного поршня обратной связи. Дополнительный поршень неподвижен и находится по высоте в таком положении относительно силового поршня, при котором подвижная втулка 5, связанная с этими двумя поршнями суммирующими рычагами, находится также в своем среднем положении В этот момент нижний поясок золотника 2, находящегося в среднем положении, перекрывает окно также и в подвижной втулке 5. Канал от окна подвижной втулки, соединенный с управляемой полостью А, закрыт и силовой поршень также неподвижен

В случае резкого увеличения (наброса) нагрузки на двигатель из-за постоянной подачи топлива частота вращения вала начнет снижаться и в связи с пропорциональным ей уменьшением центробежной силы грузов золотник 2 начнет смещаться вниз под действием пружины 1. Каждой новой частоте будет соответствовать свое положение золотника по высоте, соответствующее новой точке равновесия между центробежной силой грузов и силой пружины 1. Сместившись вниз, золотник откроет окно во втулке 5 на слив. Силовой поршень быстро пойдет вниз на увеличение подачи топлива, выжимая на слив масла из камеры А, и остановится в положении, в котором связанная с ним рычагами подвижная втулка 5, двигаясь вниз, догонит золотник и перекроет своим пояском окно. Таким образом, каждому положению золотника 2 будет соответствовать определенное положение силового поршня, т. е. узел регулятора работает с определенной степенью неравномерности. Если увеличение подачи топлива оказалось достаточным, то в этот момент частота вращения перестанет падать, двигатель будет работать с повышенной нагрузкой на пониженной частоте. Если подача топлива увеличилась недостаточно, частота будет падать до тех пор, пока подача его не достигнет нужного значения. Если же увеличение подачи оказалось больше необходимого, то частота начнет расти, золотник под действием увеличившейся центробежной силы грузов пойдет вверх, и, следуя за ним, силовой поршень будет уменьшать подачу топлива, пока между моментами дизеля и нагрузки не наступит равновесие и золотник не остановится.

Рис. 85. Схема объединенного регулятора частоты и мощности типа 7РС2

 На этом заканчивается первая условная фаза переходного процесса. Дизель работает с новой увеличенной нагрузкой на пониженной частоте.

Рассмотрим работу поршневого механизма положительной обратной связи, условно приняв, что он вступает в действие после установления новой нагрузки и частоты, как описано выше (вторая условная фаза переходного процесса).

Поскольку золотник 2 оказался в результате процессов регулирования ниже исходного положения, то его верхний поясок соединил окно неподвижной втулки 3 с масляным аккумулятором, масло под давлением начало поступать в полость Б и дополнительный поршень перемещается вверх, смещая через рычаги вверх также и подвижную втулку 5. В этом случае окно в ней вновь соединится со сливной полостью, силовой поршень с большой скоростью начнет смещаться вниз, дополнительно увеличивая подачу топлива и возвращая через рычаги втулку 5 вновь в положение перекрыши.

Таким образом, если считать золотник 2 неподвижным, то на этом условно выделяемом этапе процесса регулирования силовой поршень будет перемещаться вниз на увеличение подачи пропорционально движению дополнительного поршня вверх. Такой процесс продолжался бы до выхода обоих поршней в крайние положения, если бы золотник 2 оставался неподвижным, поскольку окно во втулке 3 оставалось бы открытым. Но ввиду увеличившейся подачи топлива наступает новая фаза процесса: частота вращения вала дизеля растет и золотник 2 движется под действием центробежной силы грузов вверх, смещая соответственно вверх и точку перекрыши для втулки 5. Если это движение будет быстрее, чем движение втулки 5, то силовой поршень остановится и даже начнет движение вверх на уменьшение подачи, так как полость А окажется соединенной аккумулятором. Если втулка 5 будет опережать золотник, подача увеличится.

Таьюе действие механизма поршневой обратной связи будет продолжаться до того момента, пока частота вращения вала дизеля примет исходное значение и золотник 2, вернувшись в среднее положение, перекроет окно во втулке 3 и остановит дополнительный поршень. Таким образом, поршневая положительная обратная связь полностью компенсирует неравномерность регулирующего звена и обеспечивает изодромный характер регулирования частоты. Принцип действия элементов регулятора частоты аналогичен и при других видах возмущений — уменьшении нагрузки или изменении затяжки всережимной пружины.

В реальном переходном процессе нет принятого выше условного разделения на фазы. Оба механизма: измеритель со следя-щим поршнем и положительная поршневая обратная связь действуют одновременно. Сходимость процесса регулирования и требуемое качество переходного процесса обеспечиваются выбором конструктивных форм и соотношений управляющих элементов. Так, окно во втулке 5 выполнено прямоугольным, а взаимодействующий с ним поясок золотника 2 имеет ту же высоту, что и окно (нулевая перекрыша). Это обеспечивает максимальное быстродействие силового серводвигателя.

Окно в неподвижной втулке имеет сложную конфигурацию: прямоугольник с сегментными вырезами вдоль продольной оси, а перекрывающий его поясок золотника несколько больше по высоте, чем окно (положительная перекрыша). Такая форма способствует минимальной колебательности переходных процессов при небольших возмущениях, поскольку в этом случае поршневая обратная связь либо вообще не вступает в работу, либо действует с минимальной скоростью, так как открываемые пояском площади сечения малы. Наоборот, в случае резкого увеличения (броска) нагрузки или большого изменения затяжки всережимной пружины ввиду резкого и большого смещения золотника окна во втулках 3 и 5 одновременно откроются на большее сечение и оба поршня — силовой и дополнительный — начнут быстрое перемещение в противоположные стороны. Ввиду этого втулка 5 в этот период почти не будет смещаться и подача топлива увеличится сразу на значение, превышающее требуемое для новой нагрузки. Благодаря этому дизель резко изменит вращающий момент, первоначальное отклонение частоты будет минимальным. Однако такой переходный процесс будет носить затяжной и колебательный характер

В процессе совершенствования регулятора в цилиндр дополнительного поршня был введен буферный поршень. Этот поршень имеет центральный дроссель и удерживается в среднем положении двумя пружинами небольшой жесткости, из которых верхняя упирается в неподвижное кольцо, вставленное в расточку цилиндра, а нижняя — в дно цилиндра. В момент открытия на большую площадь сечения окна втулки.З (см. рис. 85), например в сторону напорной магистрали, масло под давлением пойдет в полость Б и оба поршня —дополнительный и буферный —начнут двигаться вверх синхронно с большой скоростью, что, как показано выше, будет сопровождаться быстрым увеличением подачи топлива. Но в момент остановки буферного поршня на верхнем упоре скорость дополнительного поршня резко уменьшится, так как в его камеру масло будет поступать через малое дроссельное отверстие в остановившемся буферном поршне. Силовой поршень, следящий за золотником 2, также остановится. Выбрав определенный ход буферного поршня в ту и другую сторону, можно этим ограничить резкое изменение подачи топлива отдельно при увеличении и отдельно при уменьшении нагрузки и таким способом улучшить переходный процесс. После окончания переходного процесса давление по обе стороны буферного поршня вы-равнивается и он возвращается под действием пружин в среднее положение.

Управление частотой вращения вала дизеля осуществляется машинистом тепловоза с помощью контроллера и специального электрогидравлического механизма ступенчатого управления. Приемными устройствами этого механизма являются четыре электромагнита: МР1, МР2, MP3 и MP4. Электромагниты включаются при переводе рукоятки контроллера машиниста по позициям (табл. 9). Сердечники электромагнитов МР1, МР2 и MP3 взаимодействуют с треугольной пластиной, передающей их перемещения через рычаг 16 на золотник 17. Геометрия пластины и величина ходов якорей магнитов выбрана таким образом, что ход золотника при срабатывании МР2 вдвое больше, аМР1 в 4 раза больше, чем при срабатывании MP3. Магнит MP4 воздействует на втулку 18 золотника 17 и смещает ее при срабатывании на величину, равную половине хода золотника под действием магнита MP3. В состав механизма управления частотой входят также цилиндрическая шестерня 19, вращаемая шестерней привода измерителя, и неподвижная червячная шестерня 20 зафиксирована червяком. Масло из напорной магистрали регулятора поступает в две точки механизма управления: к золотнику 17 напрямую и в буферную полость поршня управления пружиной 1 через каналы корпуса, неподвижной червячной шестерни 20 и вращающейся шестерни 19. Система каналов выполнена так, что при каждом обороте шестерни 19 эти каналы совмещаются и пропускают масло. Площадь сечения канала для прохода масла регулируется поворотом червяка шестерни 20. Таким образом, система каналов образует регулируемый дроссель. Такая конструкция имеет весьма важное преимущество перед другими видами дросселей — высокую стабильность, меньшую чувствительность к загрязнениям и изменениям вязкости масла. Управляемая
камера 15 серводвигателя управления затяжкой всережимной пружины связана с выходным каналом золотникового механизма управления. Поршень этого серводвигателя через систему рычагов соединен с треугольной пластиной и золотником 17.

Таблица 9

При срабатывании в той или иной комбинации магнитов МР1, МР2 и MP3 золотник смещается из среднего положения на определенную величину вниз, полость 15 соединяется с аккумулятором и поршень серводвигателя смещается вниз, затягивая пружину 1 до тех пор, пока он через рычажную передачу не вернет золотник 17 в исходное положение. При этом обратный клапан 4 закрывается и скорость перемещения поршня вниз определяется сопротивлением дросселя. Скорость эта выбирается из условий обеспечения необходимой динамики переходных процессов, о чем сказано выше. Срабатывание MP4 приводит к смещению не золотника 17, а втулки 18, нов остальном работа механизма управления остается прежней. При отключении магнитов или изменении их комбинации на соответствующую меньшей частоте вращения золотник 17 идет под действием пружины вверх, полость 15 соединяется со сливной полостью и поршень механизма движется вверх, уменьшая затяжку пружины 1. Его скорость при этом больше, чем при движении вниз, так как масло из напорной магистрали поступает в буферную полость через клапан 4, минуя дроссель.

Для быстрого перевода тяг управления подачей топлива на нулевой упор в регуляторе предусмотрен золотник 21 на линии подвода масла к золотнику 17 и электромагнит МР6, управляющий золотником 21. Пока МР6 включен, золотник 21 смещен вниз и пропускает масло под давлением к золотнику 17. При обесточивании МР6 золотник 21 отжимается пружиной вверх, перекрывает масляный аккумулятор и соединяет золотник 17 со сливом. Так как оба входных канала золотника 17 оказываются соединенными со сливной полостью, то давление в камере 15 падает и поршень серводвигателя управления затяжкой всережимной пружины 1 поднимается вверх, своим верхним торцом упирается в тарелку 14 и через нее и шток поднимает вверх золотник 2 регулятора частоты. Как уже описывалось, при этом силовой поршень пойдет также вверх до упора и выключит подачу топлива, дизель остановится. Магнит МР6 выполняет несколько задач в системе управления тепловозов. В цепь его питания через соответствующие соединения или промежуточные реле включены, кроме кнопки остановки дизеля, также контакт реле аварийной остановки дизеля по падению давления масла (на тепловозах с релейной защитой по маслу), контакт жидкостного манометра, контролирующего разрежение в картере, и межтепловозный соединительный кабель при управлении дизелем из другой секции тепловоза. Работая «на обесточивание», он останавливает дизель при разрывах цепи его питания указанными датчиками, при обрыве межтепловозного соединения или при обесточивании схемы управления.
 

содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..