книги из ГПНТБ / Морозов А.Х. Эксплуатация автоматических устройств мобильных сельскохозяйственных агрегатов

мости от внешнего воздействия в виде изменения на­ грузки.

По теореме моментов количества движения получим уравнение:

та принимают максимальные обороты холостого хода. Относительные единицы для переменных берут по от­

для моментов движущих сил и сил сопротивлений — по отношению к номинальному моменту двигателя:

AMc(t)

для перемещений регулирующего органа — по отноше­ нию к его перемещению от максимальных оборотов хо­ лостого хода до оборотов начала действия регулятора:

Дл-

30

Опуская общие методы преобразования дифферен­ циального линеаризуемого уравнения (7), запишем уравнение для переменных .в относительных единицах:

агрегата) эта величина постоянна и колеблется у сов­ ременных тракторных дизелей от 1 до 2 с, то уже для всего агрегата ее величина меняется больше и зависит

31

нии уа дизель работает ус­ тойчиво при оборотах, зна­ чительно меньших, чем обо­ роты максимума крутящего

момента. Были отмечены случаи работы дизеля Д-50 при 800—900 об/мин, когда трактор использовали на транс­ портных работах при больших скоростях движения.

Представим уравнение (8) в виде структурной схемы данного элемента (рис. 13). В связи с двумя входами в этот элемент он условно разбит на две части, что поз­ воляет следать вывод: увеличение нагрузки f(t) умень­ шает угловую скорость ф, а увеличение перемещения регулирующего органа (рейки насоса) Я увеличивает.

Регуляторы угловой скорости. Общие понятия

В зависимости от того, каким датчиком измеряют угловую скорость или другие величины, связанные с ней, различают регуляторы механические центробежные, пневматические, гидравлические и электрические. Цент­ робежный датчик измеряет непосредственно угловую скорость по принципу центробежного маятника и преоб­ разует изменение угловой скорости в перемещение гру­ зов. Электрический датчик измеряет непосредственно угловую скорость по принципу генератора переменного тока (сам датчик называют тахогенератором) и преоб­ разует изменение угловой скорости в изменение электри­ ческого напряжения.

Пневматические и гидравлические датчики не изме­ ряют непосредственно угловую скорость. В этом слу­ чае возникают ошибки, определяемые факторами, не связанными с изменением угловой скорости. Так, напри­ мер, пневматический датчик измеряет разрежение во впускном коллекторе дизеля. При увеличении угловой

32

•скорости коленчатого вала повышается расход воздуха

вединицу времени, при постоянном сечении трубопрово­ да возрастают скорость движения воздуха и разрежение

вколлекторе. Изменение разрежения преобразуется за­ тем в перемещение измерительной мембраны. Система

разрежение во впускном коллекторе зависит от измене­ ния сопротивления воздухоочистителя.

Гидравлический датчик представляет собой насос, получающий вращение от коленчатого вала дизеля. По­ вышение угловой скорости приводит к увеличению пода­ чи рабочей жидкости (топливо или масло), а при посто­ янном сечении трубопроводов — к повышению давления. Изменение давления преобразуется в перемещение мем­ браны или поршня гидростатического элемента. Но вяз­ кость и плотность рабочей жидкости изменяются как при изменении температуры, так и при замене сорта самой жидкости. Эти изменения вносят ошибку в величину ве­ совой цикловой подачи.

Электрический датчик можно использовать в сочета­ нии с электрическими исполнительными устройствами. Поэтому все современные отечественные тракторные ди­ зели снабжены механическими центробежными регуля­ торами. .;

Регуляторы можно разделить и по методу регулиро­ вания на однорежимные, двухрежимные и веережимные. Однорежимный регулятор угловой скорости установлен на пусковых двигателям ПД-10, П-23 и П^350.

В пусковом двигателе ПД-10 регулятор работает так. В случае превышения числа оборотов коленчатого вала 3500 в минуту центробежная сила грузов преодолевает силу предварительного сжатия пружины 23 (рис. 14) и передвигает муфту 8 вправо, сжимая пружину. Дрос­ сельная заслонка начнет прикрываться, и подача рабо­ чей смеси в цилиндр двигателя уменьшится. При 4000— 4200 об/мин коленчатого вала муфта займет крайнее правое положение, это будет соответствовать макси­ мальным оборотам холостого хода. При любых оборо­ тах, меньших 3500 в минуту, в том числе и при нерабо­ тающем двигателе, муфта будет оставаться в

тельную затяжку пружины, а через b приведенную к му­ фте жесткость пружины, то восстанавливающая сила

E=E0+bZ ... (9);

34

Рис. 15. Схема действия сил на шаро­ вом датчике угловой скорости:

груза; Р' —составляющая центробежной

v

силы груза; О — центр тяжести груза; гг — радиус вращения груза.

Поддерживающая сила

А— инерционный коэффициент, зависящий от по­ ложения муфты.

Чтобы выяснить значение А, рассмотрим схему дей­

35

/ Е

Угловую скорость, соответствующую началу действия регулятора, можно регулировать, изменяя величину пред­

самым большую угловую скорость начала действия регу­ лятора «нр- Несмотря на отклонения деталей регулято­ ра при изготовлении от расчетных, все же можно при лю­ бом их сочетании получить одну и ту же величину соНр.

При дальнейшем увеличении угловой скорости нач­ нет передвигаться муфта и условие равновесия восста­ навливающей и поддерживающей сил 'будет наступать при разных значениях Z. Какому-то новому установив­ шемуся скоростному режиму двигателя -будет соответст­ вовать определенное равновесное положение муфты. Важно, чтобы это положение было устойчивым, т. е. при отклонении муфты из равновесного положения случай­

36

Вследствие разности сил муфта возвратится в положе­ ние Z 0 . Так же будет и при смещении муфты в положе­

радиусе вращения центра тяжести грузов, т. е. при угло­ вой скорости, меньшей, чем угловая скорость начала дей­ ствия регулятора. А в целом фактор устойчивости ре­ гулятора Fp с повышением угловой скорости будет уменьшаться. Следует иметь в виду, что для пневмати­ ческих, гидравлических и электрических регуляторов поддерживающая сила (связанная с угловой скоростью) не зависит от положения регулирующего органа, следо­ вательно, фактор устойчивости таких регуляторов явля­ ется постоянной величиной при любых значениях угло­ вой скорости коленчатого вала дизеля.

Рассмотрим динамику центробежного маятника, как датчика угловой скорости коленчатого вала. Кроме восстанавливающей и поддерживающей сил, необходи­ мо учитывать инерционные силы и силы трения. Все массы регулятора и исполнительного механизма (грузы, муфта, рычаги, дроосельная заслонка, рейка и плунже­ ры или втулка-дозатор, пружины) приведем к муфте и обозначим эту приведенную массу через \i.

Виды трения обычно разделяют на вязкое трение, возникающее между поверхностями трения, разделенны­ ми сплошной масляной пленкой; сухое трение, не зави­ сящее от скорости относительного движения трущихся поверхностей и возникающее при контактном соприкос­ новении этих поверхностей в случае разрыва масляной пленки.

37

Сила сухого трения направлена против движения муфты, а при неподвижной муфте — противоположно направлению разницы восстанавливающей и поддержи­ вающей сил. Тогда условие равновесия в статике с учетом силы сухого трения / можно выразить уравне­ нием:

Е-А с о 2 г р ± / = 0 .

В зависимости от знака f можно получить два зна­ чения угловой скорости для одного и того же положе­ ния муфты:

E-f

ю " = У — г •

ТА Гр

Таким образом при наличии силы сухого трения f муфта не реагирует на изменение угловой скорости в диапазоне ш'—ш". Этот интервал угловых скоростей называют областью нечувствительности регулятора и оценивают ее степенью нечувствительности:

С уменьшением числа оборотов коленчатого вала ди­ зеля степень нечувствительности регулятора увеличива­ ется, так как уменьшается величина восстанавливаю­ щей силы (силы пружин). При большой степени нечув­ ствительности регулятора уменьшается точность регу­ лирования.

Сила вязкого трения Q пропорциональна скорости перемещений (если привести все эти силы к муфте, то пропорциональна скорости перемещений муфты) и на­ правлена против этой скорости:

.(14)

где v — коэффициент вязкого трения.

Регуляторы угловой скорости работают обычно при хорошей смазке. Все движущиеся части регулятора и связанного с ним топливного насоса совершают непре-

38

рывные колебания, вызываемые неравномерностью вра­ щения .коленчатого вала, вибрацией опор и блока дви­ гателя, топливного насоса и регулятора.

При высокочастотных вибрациях сухое трение при­ ближается по своим свойствам к вязкому трению. По­ этому при теоретическом рассмотрении все виды тре­ ния в регуляторах угловой скорости относят к вязкому. Для наиболее распространенных механических центро­

Имея в виду, что Е зависит от Z, а Л<гА'2р от Z и и2 , и линеаризуя в пределах малых отклонений от установив­ шегося режима получим:

<вх.х = со0, за единицу перемещения муфты Z 0 примем ее перемещение от начала действия регулятора до макси­ мальной угловой скорости холостого хода, тогда

Перейдем к относительным единицам и поделим все

39