Сизых В.А. Судовая автоматика и аппаратура контроля

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

40. Регулятор

6ЧРН32/48

ральным

профилем зуба.

Роль измерительного преоб-

разователя угловой скоро-

сти в регуляторе выполняют

два груза 10, шарнирно за-

крепленные на вращающейся

вместе с вертикальным ва-

лом

поперечине 11. На гори-

зонтальные рычаги грузов

опирается муфта

которая

вращается вместе с валом 12

и может свободно переме-

щаться вдоль его оси. Верх-

няя часть муфты соедине-

на с

радиалъно-упорным

ша-

рикоподшипником, наруж-

ная обойма которого за-

прессована в торцевую рас-

точку муфты, нагруженную цилиндрической пружиной

2. Верхний конец пружины упирается в стакан 3.

Муфта регулятора шарнирно соединена с рычагом-вил-

кой Я который через иглу-толкатель и угловой рычаг

13 воздействует на рейку ТНВД.

Настройка регулятора на заданную угловую ско-

рость осуществляется путем изменения силы натяжения

пружины 2. Для увеличения угловой скорости колен-

чатого вала дизеля натяжение пружины усиливают, а

для уменьшения — ослабляют. Изменение силы натя-

жения пружины производят перемещением вверх или

вниз стакана 3 с помощью зубчатой передачи 7. На

многих дизелях наряду с механическим задающим уст-

ройством регуляторы имеют еще и пневматический при-

вод. Кинематическая связь муфты 1 с рейкой ТНВД

в таких регуляторах та же, что и в регуляторах без

пневматического привода, а настройка пружины 2 на

требуемый скоростной режим работы дизеля может осу-

ществляться также мембранным исполнительным ме-

ханизмом 6,

воздух

к которому поступает через клапан

16. Проходное сечение клапана, а следовательно, и дав-

ление воздуха на мембрану 5 определяется положением

эксцентриковой шайбы 14, поворачиваемой маховиком

15 на посту управления дизеля. В этом случае задаю-

щее устройство воздействует через пружину 4 и шток 8

непосредственно на муфту 1.

При работе дизеля грузы, воздействуя на муфту

сжимают или растягивают пружину 2 до тех пор, пока

сила ее натяжения и центробежная сила грузов не

уравновесятся. Чем сильнее затянута пружина, тем с

большей угловой скоростью вала будет работать ди-

зель, так как рычаг-вилка 5, связанная с рейкой топ-

ливных насосов, будет увеличивать подачу топлива в

цилиндры дизеля. С уменьшением натяжения пружины

2 увеличивается отклонение грузов от вала 12, соответ-

ственно уменьшается подача топлива по цилиндрам ди-

зеля.

Таким образом, регулятор автоматически поддержи-

вает постоянной угловую скорость вала, обусловленную

силой натяжения пружины 2, или устанавливает новое

значение угловой скорости при изменении натяжения

пружины (смене задающего

воздействия).

С включе-

нием пневматического задающего устройства цикловая

подача топлива будет прямо пропорциональна давле-

нию воздуха в мембранном

исполнительном

механизме

Положение грузов в этом случае уравновешивается дав-

лением воздуха и силой натяжения пружины 4, воздей-

ствующей на мембрану 5 снизу.

Регулятор дизеля

6ЧСП18/22

(рис. 41). Вал 13 все-

режимного

регулятора дизелей

6ЧСП18/22

приходит во

вращение от привода через коническую шестерню. На

поперечине 14 регулятора шарнирно закреплены два

груза 9 в виде угловых рычагов. При вращении вала 13

регулятора грузы воздействуют на муфту и стакан 1.

Между муфтой и стаканом установлен упорный подшип-

ник, поэтому при работе регулятора стакан не враща-

ется. Центробежные силы грузов, приложенные к муф-

те, уравновешиваются силой натяжения главной пружи-

ны 2. Угловая скорость вала регулируется изменением

натяжения этой пружины. Верхней опорой главной пру-

жины является стакан 6, перемещаемый вверх или вниз

эксцентриком

4, связанным через звездочку с постом

управления дизеля в рулевой рубке.

Перед пуском дизеля с помощью маховика 3 и регу-

лировочного винта 5 стакан 6 сдвигается вниз до появ-

ления зазора между ним и эксцентриком 4. Главная

пружина в этом случае сжимается настолько, что регу-

лятор при положении рукоятки управления в рулевой

рубке на «Стоп» может обеспечить минимально устой-

чивую угловую скорость коленчатого

вала

дизеля.

Рис. 41. Регулятор дизеля

6ЧСП18/22

Рис. 42. Регулятор

РИМ

Исполнительным элементом регулятора является ры-

чаг 8, соединенный через вал 10 и рычаг 11 с рейкой 12

ТНВД.

Рычаг 8

прижимается

к стакану 1 пружиной

неравномерности 7.

Когда дизель не работает, грузы регулятора сведены,

муфта и рычаг 8 под действием пружины сдвинуты до

положения, при котором рейка 12 устанавливает подачу

топлива, необходимую для облегчения пуска. С включе-

нием дизеля в работу угловая скорость коленчатого ва-

ла начинает увеличиваться, грузы регулятора расходят-

ся и передвигают муфту вверх. Рычаги 8, 11 и вал 10

исполнительного механизма, воздействуя на рейку 12,

приводят цикловую подачу топлива в соответствие с за-

данной угловой скоростью вала дизеля.

При изменении нагрузки наступает несоответствие

между подачей топлива и угловой скоростью вала. Если,

например, произошло уменьшение нагрузки, то в первый

момент увеличенная подача топлива приведет к повыше-

нию угловой скорости вала. Грузы регулятора расходят-

ся от

центра

вращения, рычаг 8 через валик 10 смещает

рейку 12 влево так, что подача топлива уменьшается.

Степень неравномерности регулятора можно изме-

нять перемещением точки подвеса пружины 7. Измене-

ние

длины плеча, на котором действует пружина, при-

водит к изменению момента, оказывающего воздейст-

вия на вал 10 регулятора. Сила натяжения пружины 7,

приложенная к стакану

уменьшается при перемеще-

нии ее правой опоры вниз и увеличивается при ее сме-

щении вверх. В первом случае статическая неравномер-

ность регулятора уменьшается, во втором — увеличива-

ется.

Регулятор вспомогательных дизелей

6412/14

4410,5/13-2.

Дизели

6412/14,

4410,5/13

и некоторые дру-

гие,

спаренные с генераторами переменного тока, рабо-

тают с наименьшей статической неравномерностью по

угловой скорости коленчатого вала и частоте тока в се-

ти. В наибольшей степени этим условиям удовлетворяют

ПИ-регуляторы

РИМ

(рис. 42). Во избежание сниже-

ния устойчивости работы дизеля при уменьшении степе-

ни неравномерности регулирования в схему названного

регулятора включено стабилизирующее устройство в

виде катаракта 6.

Центробежные

грузы 14 регулятора, закрепленные

шарнирно

на поперечине 15, приводятся во вращение

через зубчатую передачу от кулачкового вала 16 ТНВД.

Силы, действующие на грузы, воспринимаются главной

пружиной 20 через муфту 17 и стакан 18.

Настройка регулятора на заданную угловую ско-

рость вала осуществляется винтом 22, при вращении

которого перемещается в соответствующую сторону гай-

ка 21 и изменяется сила натяжения пружины 20. Голов-

Ка

23 винта имеет органичитель угловой скорости и поз-

воляет изменять ее в пределах

40—105%

номинальной.

Стакан 18, находящийся в непосредственном сопри-

косновении с муфтой 17, шарнирно связан с рычагом 19,

а последний — с рейкой 9. Рычаг 19 и рейка соединены

свободно. Влево рейка перемещается (уменьшается по-

дача топлива) через головку 3,

вправо (увеличивает-

ся подача топлива) — под действием упругой пружины

4. Такое соединение рычага 19 я рейки позволяет без

изменения силы натяжения главной

пружины

при

по-

вороте рукоятки 11 против часовой стрелки сдвигать

поводком 10 фланец 12 вместе с рейкой в сторону нуле-

вой подачи топлива в случае экстренной остановки ди-

зеля.

Рычаг 19 в верхней части соединен с пружиной 5,

упирающейся в дно поршня 8 масляного катаракта 6.

Регулирование подачи масла в цилиндр катаракт»

обеспечивается дроссельным клапаном.

При изменении нагрузки на дизель, например при

ее

увеличении,

муфта и стакан 18 смещаются вправо.

Рычаг 19 сдвигает рейку 9 так, что подача топлива уве-

личивается, и одновременно сжимает пружину 5 ката-

ракта Вследствие сопротивления названной пружины

скорость перемещения рейки в начальный период пере-

ходного режима замедляется. Затем по мере перетека-

ния масла через дроссельный клапан 7 из цилиндра

катаракта в масляную ванну сила натяжения пружины

5 уменьшается. В

конце

переходного режима поршень

катаракта принимает положение,

при

котором пружина

5 оказывается «ненапряженной» Таким образом ката-

ракт в начальной стадии переходного режима

уменьша-

ет динамический заброс угловой скорости вала

(резкое-

увеличение ее по сравнению с заданной), а затем умень-

шает неравномерность регулирования Включение ката-

ракта в структурную схему регулятора приближает его

по приципу действия к астатическим регуляторам и

позволяет поддерживать степень неравномерности регу-

лирования

0—6%.

Такие устройства в средствах автоматизации, сос-

тоящие из катаракта (цилиндра, поршня, дроссельного

клапана), пружины и системы рычагов обычно называ-

ют

изодрочом

(равнобегущим),

а регуляторы изодром-

ными

Из изложенного видно, что в регуляторах с изодро-

моч

воздействие обратной связи (поршня 8, пружины

5, рычага 19) на чувствительный элемент в конце пере-

ходного режима прекращается в результате перемеще-

ния

поршня

изодрома в исходное положение Поэтому

изодромную обратную связь называют исчезающей или

гибкой Следовательно,

изодромный

регулятор в начале

переходного режима действует как пропорциональный,

а в конце — как интегральный.

Дизель-генераторы в эксплуатационных условиях

часто включают на параллельную работу, при этом

очень важно, чтобы статические характеристики каждого

из

них были практически одинаковыми Для совмещения

статических

характеристик дизель-генераторов, вклю-

ченных на параллельную работу, в регуляторе

РИМ

предусмотрено устройство, состоящее из сектора 13,

ры-

чага

и пружины 2. Положение последней относитель-

но рычага 19 может изменяться с поворотом сектора.

При вертикальном положении пружина 2 практически

не влияет на работу регулятора и степень неравномер-

ности регулирования его приближается к нулю. С раз-

воротЬм

пружины 2 на 90° по отношению к рычагу 19

силы натяжения пружин 2 к 20 складываются и степень

неравномерности регулирования возрастает до 6%

18 РЕГУЛЯТОРЫ СКОРОСТИ НЕПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Регулятор дизеля 6ЧСП27,5/36 (6С275Л). В судовых

условиях усиление

сигналов,

получаемых от измери-

тельного элемента регуляторов скорости непрямого

действия, происходит, как правило, за счет использо-

вания энергии масла в смазочной системе

Измеритечь-

ные элементы регуляторов непрямого действия практи-

чески не отличаются от аналогичных устройств регуля-

торов прямого действия. Однако муфта 11 (рис 43) из-

мерительного элемента регулятора непрямого действия

с изменением нагрузки на дизель воздействует не толь-

ко на пружину 9, но и на золотник 1. Последний при

этом перемещается во втулке 2, соединенной со штоком

силового поршня 3. Золотник и втулка образуют усили-

тельный, а силовой поршень 3 и гидроцилиндр 5 — ис-

полнительные элементы регулятора. Измерительный,

усилительный и исполнительный

элементы

регулятора

конструктивно обособлены один от другого

При установившемся режиме работы дизеля центро-

бежные силы вращающихся грузов 10 уравновешива-

ются силой натяжения пружины 9 и золотник 1 пере-

крывает отверстия во втулке 2, по которым масло из

трубопровода 6 может поступать в верхнюю или

тя^

нюю

полость гидроцилиндра. Трубопровод 6 подключен

смазочной

системе дизеля и с помощью

редукционно-

го клапана в нем поддерживается давление

0,5—

0,7

МПа

С изменением нагрузки на

дизель,

например, с ее

уменьшением,

грузы центробежного измерительного пре-

образователя угловой скорости расходятся и муфта И,

поднимаясь, перемещает золотник вверх Масло через

трубопровод 6 поступает в нижнюю

полость

гидроци-

линдра, а из верхней полости сливается в корпус 5 из-

Рис 43 Регулятор дизеля

6ЧСП27.5/36

мерительного элемента ре-

гулятора и далее в

картер

дизеля. При

возрастании

давления в нижней полости

гидроцилиидра

силово,й

пор-

шень 3 перемещается вверх

и через рычаг 4,

связанный

с гайкой ТНВД, уменьшает

подачу топлива в цилиндры

дизеля В этом случае вверх

движется и втулка 2, жест-

ко связанная с силовым пор-

шнем. Подъем их прекра-

щается, как только окна во

втулке 2 перекрываются по-

ясками золотника 1. Масля-

ный трубопровод 6 разоб-

щается с гидроцилиндром и

дизель переключается на

новый установившийся ре-

жим работы с новой угло-

вой скоростью вала.

Когда нагрузка на дизель возрастает, золотник, на-

оборот,

смещается

вниз. Масло поступает в верхнюю

полость гидроцилиндра и рычаг 4 перемещает рейку

ТНВД так, что подача топлива увеличивается.

Настройку регулятора на требуемый скоростной

режим осуществляют поворотом шестерни 7, находя-

щейся в зацеплении с зубчатой рейкой подвижного

стакана, являющегося верхней опорой для пружины 9.

Очевидно, что существенную роль в работе регуля-

тора играет жесткая обратная связь силового поршня

исполнительного элемента со втулкой 2 усилителя. Она

ограничивает движение силового поршня и не допускает

значительного динамического заброса (перерегулирова-

ния). Хотя каждому установившемуся режиму работы

дизеля и соответствует определенная угловая скорость

вала (т е.

регулятор

работает с определенной стати-

ческой ошибкой), такой регулятор обеспечивает в пе-

реходном режиме меньшие

колебания

угловой скорости

и более высокую точность, чем регулятор прямого дей-

ствия

Регулятор дизеля 12ЧСН18/20

(М400,

М401).

Кор-

пус регулятора дизелей

12ЧСН18/20

(рис 44) крепится

к крышке ТНВД. В корпусе смонтированы золотник 5

и силовой пустотелый поршень 10. Последний представ-

ляет собой выполненные за одно целое головку и хвос-

товик 8. Золотник и хвостовик силового поршня играют

в регуляторе роль усилительного элемента. На

левом*

конце штока 4 смонтирован регулировочный стакан 3

со всережимной пружиной 2.

Всережимная

пружина

упирается одним концом в дно стакана 3, а другим —

во фланец штока. Силу натяжения пружины изменяют

рычагом

1, связанным с тягой управления дизеля. По-

ворот рычага

ограничивается двумя упорами: нуле-

вой и максимальной угловой скорости

При установившемся режиме работы дизеля сила

натяжения пружины 2 уравновешивается центробеж-

ными силами грузов 7. Последние приводятся во враще-

ние через зубчатую передачу от кулачкового вала

ТНВД.

Регулятор поддерживает угловую скорость коленча-

того вала дизеля

50—150

рад/с. Для обеспечения

наилучшей

устойчивости работы в схему регулятора

включено изодромное устройство, состоящее из гидро-

цилиндра 18 с поршнем, нагруженным с обеих сторон

пружинами 19. Левая полость корпуса изодрома через

дроссельный клапан

сообщается с правой. Полости

123

4 5 а 6

6 7

1Е

Рис.

Регулятор

дизеля

12ЧСН18/20

4—3809

всегда заполнены маслом, поступающим из смазочной

системы дизеля в корпус регулятора по каналу в. Поло-

жение дроссельного клапана 17 определяется заводом,

строго фиксируется, и клапан пломбируется. Изменять

его положение при эксплуатации дизеля не разрешается.

Поршень

изодрома

рычагом И шарнирно соединен со

штоком 4. Пружины 19 изодрома имеют одинаковое

натяжение и оказывают на рычаг

нулевое воздейст-

вие, т. е. результирующая сила

их,

действующая на ры-

чаг и шток при установившемся режиме работы дизе-

ля, равна нулю. Центробежные силы грузов в этом

случае уравновешиваются только силой натяжения все-

режимной

пружины 2. Для ограничения динамического

заброса (перерегулирования) угловой скорости при пус-

ке дизеля регулятор снабжен гидравлическим упором

пуска 12.

На схеме показано положение элементов регулятора

при работе в номинальном

режиме.

При переходе на

максимальный режим рычаг управления

перемеща-

ют вправо, а на режим ниже номинального — влево.

Рассмотрим

принцип действия регулятора. С увели-

чением нагрузки на дизель грузы 7 сходятся и

веере-

жимная пружина 2 смещает золотник влево. Масло из

смазочной системы дизеля по каналу в поступает в ра-

бочую полость б силового поршня 10. Под давлением

масла

поршень,

сжимая действующие на него пружи-

ны 5, также смещается влево. При этом хвостовик 8

силового поршня через рычаг 6,

соединенный

с рейкой,

начинает увеличивать подачу топлива. Поворот рычага

6 ограничивается двумя упорами: нулевой и максималь-

ной подачи топлива.

Б переходном режиме при смещении силового порш-

ня 10 и золотника 9 влево рычаг 11 передвигает пор-

шень изодрома вправо. При этом одна из пружин 19

будет сжата, а другая — ослаблена. Перемещение пор-

шня изодрома навстречу силовому поршню приводит

к некоторому возрастанию давления в правой полости

гидроцилиндра 18. Масло из правой полости гидроци-

линдра по каналу через дроссельный клапан 17 начи-

нает поступать в левую полость изодрома. Гидроци-

линдр 18 сдвигается

вправо,

силы натяжения пружин

19 изодрома постепенно становятся одинаковыми и раз-

ворот рычага 11 против часовой стрелки прекращается.

Движение силового поршня 10 застопоривается. Левый

9а

поясок золотника разобщает канал в с полостью б и ди-

зель переключается на новый режим работы. Золотник

9 при этом не может совершать произвольных колеба-

ний, уменьшая или увеличивая подачу топлива, так

как

перемещению

его вправо или влево препятствуют

пружины 19.

Изодром в данном случае, как и было рассмотрено

выше, повышает устойчивость регулирования и сокра-

щает время перехода дизеля с одного режима работы

на другой.

С падением нагрузки на дизель грузы

расходятся.

Золотник 9 смещается вправо и масло из рабочей поло-

сти б начинает перетекать в полость а. Силовой пор-

шень под действием пружины 5, так же, как и золотник,

смещается вправо, уменьшая подачу топлива. При ус-

тановившемся режиме работы дизеля сила натяжения

пружин 5 и давление масла в полости б обеспечивают

равновесное

положение

силового поршня, соответствую-

щее изменившейся нагрузке.

Во время пуска дизеля возможно резкое увеличе-

ние угловой скорости коленчатого вала. Во

избежание

этого агрегат прокачки смазочной системы перед пус-

ком дизеля через обратный клапан соединяют трубопро-

водом с корпусом упора пуска 12, Перед пуском

дизе-

ля рычаг управления / поворачивают вправо.

Всере-

жимная

пружина 2 сжимается и золотник 9 смещается

влево. Масло от агрегата прокачки

поступает

в корпус

регулятора. Силовой

поршень,

как было

описано,

вы-

водит рычаг 6 и связанную с ним рейку ТНВД из по-

ложения, соответствующего нулевой подаче

топ

л ива-

Одновременно давление масла, поступающего из

агре-

гата прокачки, сжимая пружину 14, сдвигает влево

поршень 13 с упором 15. Последний, дойдя до гидроци-

линдра 18, перемещает его влево, пока не упрется в ог-

раничитель 16. При этом правая пружина изодрома

сжимается, левая — ослабевает. Результирующая сила

от пружин 19 передается через рычаг

на золотник 9

и смещает его вправо до тех

пор,

пока сила натяжения

всережимной пружины 2 не становится равной ре-

зультирующей силе натяжения пружин изодрома. Си-

ловой поршень через хвостовик 8 и рычаг 6 устанавли-

вает в этом случае рейку ТНВД в положение, обеспе-

чивающее необходимую для пуска дизеля подачу топ-

лива.

4* 99