10. Регуляторы частоты вращения типа Д100 тепловоза ТЭ3

10. Регуляторы частоты вращения типа Д100 тепловоза ТЭ3

Регулятор частоты вращения дизеля 2Д100 тепловоза ТЭ3

В процессе работы дизель-генератора часто изменяется скорость и нагрузка тепловоза, что связано с профилем пути, режимом ведения поезда, включением и отключением вспомогательных механизмов. Эти изменения нарушают равновесие между движущим моментом, создаваемым дизелем, и моментом сопротивления на его валу, вследствие чего частота вращения вала двигателя отклоняется от заданного значения. Регулятор частоты вращения должен реагировать на эти отклонения, изменяя соответственно подачу топлива в цилиндры дизеля.

На дизель-генераторе 2Д100 установлен всережимный центробежный регулятор частоты вращения непрямого действия с гидравлическим исполнительным органом (серводвигателем) и изодромной кинематической обратной связью (рис. 25). Управление регулятором дистанционное, ступенчатое, электропневматическое от шестнадцатипозиционного контроллера машиниста. Регулятор является отдельным агрегатом с автономной масляной системой. Он оборудован стоп-устройством, служащим для дистанционной остановки дизеля.

Принципиальная схема устройства и работы. Регулятор состоит из следующих основных элементов: измерителя частоты вращения, воспринимающего отклонение частоты вращения вала дизеля от заданного значения; исполнительного органа, связанного с рейками топливных насосов; узла обратной связи, обеспечивающего устойчивость процесса регулирования; масляного насоса, создающего давление рабочей жидкости (масла); масляного аккумулятора.

Механизмы регулятора приводятся во вращение от коленчатого вала дизеля через специальный привод.

Измеритель частоты вращения (центробежного типа) состоит из двух вращающихся грузов 7 и всережимной пружины 6. Центробежная сила вращающихся грузов на установившихся режимах уравновешивается усилием затяжки всережимной пружины. Изменением силы натяжения (затяжки) этой пружины устанавливается требуемая частота вращения вала дизель-генератора.

При изменении нагрузки на дизель изменяется его частота вращения, а следовательно, и центробежная сила грузов измерителя. При этом равновесие между усилием, создаваемым всережимной пружиной и центробежной силой грузов, нарушается, и золотник 10, связанный с измерителем частоты вращения, перемещается вверх или вниз. Золотник 10 управляет движением поршня 2 исполнительного органа путем регулирования потока масла под давлением в его рабочую полость.

Исполнительный орган представляет собой силовой поршень 2, движущийся в цилиндре. Шток 21 силового поршня через рычажную систему связан с рейками топливных насосов дизеля. Движение поршня вверх (на увеличение цикловой подачи топлива) осуществляется за счет давления масла под поршнем, поступающим туда из масляного аккумулятора по каналам и через отверстия в золотниковой втулке 11, а вниз (на уменьшение подачи топлива)—под действием пружины 4. При этом масло из нижней полости по каналу через отверстия в золотниковой втулке и канал сливается в масляную ванну регулятора. Исполнительный орган создает усилие, необходимое для перемещения реек топливных насосов.

Узел обратной связи включает в себя компенсирующий поршень 1, золотниковую втулку 11, компенсирующую пружину 15 и игольчатый клапан 20. При изменении нагрузки на дизель, как уже отмечалось, регулятор частоты вращения изменит соответствующим образом цикловую подачу топлива путем перемещения штока исполнительного органа. Однако изменение частоты вращения дизеля и изменение цикловой подачи топлива по разным причинам происходят не одновременно. В связи с этим могут возникнуть нежелательные явления в виде неустойчивости процесса регулирования или перерегулирования. Неустойчивость проявляется в виде незатухающих ко-лебаний частоты вращения, а перерегулирование—в виде затухающих во времени колебаний. Для исключения этих явлений необходимо ограничить движение поршня в соответствии с изменением нагрузки.

Работа узла обратной связи происходит следующим образом. В случае увеличения нагрузки (поршень 2 перемещается вверх) компенсирующий

поршень 1, жестко связанный со штоком 21, перемещается также вверх. При этом имеющееся над ним масло оказывает давление на поршень золотниковой втулки 11, заставляя ее перемещаться вниз, т. е. в ту же сторону, что и золотник 10. При перемещении втулки она сжимает компенсирующую пружину 15 и перекрывает отверстие, открываемое нижним диском золотника при увеличении подачи топлива.

Возвращение системы в исходное положение происходит так: в результате увеличенной цикловой подачи частота вращения коленчатого вала дизеля начнет увеличиваться, грузы

7 измерителя разойдутся, поднимая золотник 10 вверх, одновременно с ним поднимется и золотниковая втулка

11 под действием затяжки компенсирующей пружины 15 и при соответствующем открытии игольчатого
клапана 20. При этом отверстие в золотниковой втулке остается перекрытым нижним диском золотника 10, и силовой поршень 2 остается неподвижным. Следует особо отметить, что площадь проходного сечения, открываемая игольчатым клапаном

20, определяет эффективность обратной связи, а следовательно, и качество регулирования частоты вращения.

Аналогичным образом осуществляется работа регулятора при уменьшении нагрузки с той разницей, что направления движения поршней, золотника и втулки противоположны направлениям движения при ее увеличении.

Конструкция регулятора. Нижний корпус 18 регулятора образует его основание и своим фланцем установлен и прикреплен четырьмя шпильками к корпусу привода регулятора. Внутри корпуса помещен вал привода регулятора с рессорным соединением, служащим для демпфирования вредных колебаний, поступающих от нижнего коленчатого вала.

Вал привода состоит из приводной втулки, имеющей шлицы на наружной поверхности, нижнего (ведущего) валика 19 и верхнего (ведомого) валика, в пазы которых вставлены 24 рессоры (по 6 рессор в каждый

паз). На концах валиков в местах установки рессор имеются выступы, которые могут соприкасаться между собой в случае поломки рессор, обеспечивая при этом работу регулятора. Приводная втулка и нижний валик 19 связаны штифтом. Вал привода уплотнен в корпусе сальником. В верхнем фланце корпуса имеется косое сверление, через которое подводится масло для смазки шарикоподшипника.

Рис. 25. Регулятор частоты вращения дизеля 2Д100:
1 — компенсирующий поршень; 2 — поршень силовой; 3 — золотник выключения; 4, 13 — пружины; 5 — верхний корпус;
6 — пружина всережимная; 7 — груз; 8— траверса; 9 — букса; 10 — золотник; 11— втулка золотниковая; 12 — поршень аккумулятора; 14 — тарелка; 15 — пружина компенсирующая; 16 — корпус регулятора; 17 — шестерня ведущая; 18 — нижний корпус; 19 — ведущий нижний валик; 20— клапан игольчатый; 21 — шток

Корпус регулятора 16 прикреплен к фланцу нижнего корпуса восемью шпильками. В центральном отверстии корпуса помещена золотниковая часть, приводимая во вращение от вала привода через шлицевое соединение.

В нижней части корпуса имеется расточка, в которой на оси перемещается ведомая шестерня 17, составляющая вместе с ведущей шестерней масляный насос регулятора. Рядом с центральным отверстием корпуса расположен вертикальный канал, сообщающий масляный насос с аккумулятором масла.

В корпусе регулятора размещены два соединенных вместе аккумулятора масла, которые обеспечивают постоянство давления масла и непрерывную подачу его даже в том случае, если расход масла в серводвигателе (исполнительном органе) временно превысит подачу масляного насоса. Аккумуляторы состоят из двух цилиндров, в каждый из которых вставлено по поршню 12, нагруженному пружинами 13. Один из цилиндров имеет косое сверление, служащее для перепуска масла из полости над поршнем 12 в масляную ванну, чем достигается постоянство давления масла в аккумуляторах. Внутренняя полость корпуса служит ванной для масла.

На передней стороне корпуса установлены указатель уровня масла, пробка спуска масла, пробка иглы изодрома и пробка в канале аккумулятора. На задней стороне корпуса установлены штуцер подвода масла к пусковому серводвигателю, пробка иглы изодрома и обратный клапан пускового серводвигателя.

Золотниковая часть регулятора состоит из буксы 9, ведущей шестер-
ни масляного насоса, золотниковой втулки И, золотника 10, траверсы

8 и рычагов с грузами. Букса 9 отлита из чугуна, механически обработана и имеет ряд проточек с отверстиями, служащими для сообщения каналов корпуса регулятора с полостями золотника и золотниковой втулки

11, расположенной внутри буксы. Втулка 11 изготовлена вместе с компенсирующим поршнем, в нее запрессован хвостовик, на котором установлен механизм обратной связи (втулка, компенсирующая пружина, тарелки и регулировочные прокладки).

В средней части золотниковой втулки имеются восемь отверстий, которые при работе дизеля на установившемся режиме перекрываются диском золотника. В полость над диском подводится масло из аккумулятора. На верхнюю часть золотника напрессованы два шарикоподшипника и установлена тарелка, закрепленная гайкой.

Через наружное кольцо шарикоподшипника плунжер опирается на концы рычагов. Под подшипником имеются регулировочные прокладки для установки положения золотника относительно золотниковой втулки.

Траверса 8 напрессована на буксу

9 и дополнительно крепится к ней стопорным кольцом и двумя винтами. Траверса несет на себе рычаги с грузами 7 и ограничители. Рычаги грузов качаются на осях, опирающихся на шарикоподшипники.

Силовой серводвигатель крепится к боковой площадке корпуса регулятора четырьмя шпильками. Серводвигатель состоит из корпуса, силового поршня 2, штока 21, пружины 4 и компенсирующего поршня 1.

В корпусе серводвигателя, разделенном на две полости перегородкой, движется нагруженная пружиной 4 поршневая пара, состоящая из силового поршня 2 и компенсирующего поршня

1, напрессованного на общий шток

21. Шток соединен с рычажной системой управления подачей топлива в цилиндры дизеля.

Система управления регулятором. Изменение затяжки всережимной пружины регулятора осуществляется электропневматическим механизмом, свя-3-анным через рычажную передачу с зубчатым сектором верхнего корпуса регулятора. Электропневматическим механизмом управляет машинист с помощью контроллера. При перестановке рукоятки контроллера срабатывают в определенной последовательности электропневматические вентили, штоки цилиндров которых через рычажную передачу поворачивают зубчатый сектор. Поворот зубчатого сектора посредством втулки-рейки сжимает или распускает всережимную пружину регулятора.

содержание .. 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ..