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

£ I А Ы'

ной пружины и пружины пускового обогатителя и соот­ ветственно уменьшение подачи топлива.

При перегрузке дизеля излишек усилия главной пру­ жины над инерционными силами грузов обеспечит сжа­ тие пружины корректирующего устройства и дополни­ тельный ход вильчатого рычага дозатора. Пусковой обо­ гатитель работает автоматически.

Рассмотрим механизм обеспечения всережимности регулятора насоса типа НД. Статическая диаграмма сил для этого случая показана на рисунке 30. Отметим, что усилия основной и корректорной пружин направлены од­ но против другого. В'соответствии с этим на диаграмме

кам 1, 2, 3 и 4.

При перемещении муфты регулятора от Пвп до т|ц ра­ ботает только основная пружина и наклон линии Е (вос­ станавливающей силы) одинаков, так как определяется

60

нии Е будет резко меняться. Благодаря наличию усилия Р к о в этом месте будет ступенька. Таким образом, во всех промежуточных положениях рычага управления ре­ гулятором (кроме полного натяжения пружины) нельзя выйти на линию основного режима при перегрузке (ос­ новной режим показан жирной линией). Вследствие этого снижается способность дизеля воспринимать пере­ грузки, увеличивается степень неравномерности при сни­ жении числа оборотов двигателя.

Топливный насос УТН-5 выпускают вместо насоса ти­ па ТН. Схема работы его регулятора показана на рисун­ ке 31.

61

Вал регулятора получает вращение через упругую муфту от вала топливного насоса без ускоряющей пере­ дачи. Грузы 15 регулятора при помощи муфты 14 регу­ лятора воздействуют на ролик 3, который установлен на оси промежуточного рычага /. На нем установлен кор­ пус 6 корректирующего устройства, шпилька для креп­ ления пружины 11 пускового обогатителя и шарнир, сое­ диняющий тягу 5 с рейкой 9 топливного насоса. Нижняя часть промежуточного рычага сидит шарнирио на оси, установленной в корпусе регулятора. На этой же оси находится и нижний шарнир основного рычага 2. На основном рычаге установлен болт 16, ограничивающий своей головкой поворот промежуточного рычага относи­ тельно основного рычага при пусковом обогащении по­ дачи. В основном рычаге просверлено отверстие для болта 4 номинальной подачи топлива.

В верхней части основного рычага закреплен один конец главной пружины 7 регулятора. Другой конец этой пружины через серьгу и рычаг 10 пружины связан с рычагом 12 управления регулятором. Максимальное

ют до упора в болт 13, тогда главная пружина регулято­ ра прижмет основной рычаг к головке болта 4. Шток 5

действует только пружина пускового обогатителя (шток 5 выдвинут полностью и не касается основного рычага, усилие главной пружины воспринимается головкой болта

пружины обогатителя и промежуточный рычаг поворачи­ вается влево до упора штока корректирующего устрой­ ства в основной рычаг. Нарастающая центробежная си­ ла грузов после уравнения с усилием предварительного сжатия пружины корректора начнет сжимать ее, и шток

62

войдет в корпус. Корпус штока, упираясь в основной ры­

головки болта 4 на муфту действуют две пружины (глав­ ная и пружина обогатителя), основной и промежуточный рычаг прижаты один к другому и работают как один рычаг.

При перегрузке двигателя угловая скорость вала па­ дает, уменьшается центробежная сила грузов, основной рычаг главной пружиной прижимается к головке болта 4 (главная пружина отключается) и шток под действием пружины корректирующего устройства выходит из корпуса. В этом случае на муфту регулятора действует главным образом пружина корректирующего устройства (не считая небольшого усилия пружины обогатителя), ее

ректорной ветви.

Для остановки дизеля рычаг 12 управления отводят от болта 13, главная пружина регулятора сжимается, и

вследствие различного наклона линии суммарной вели­ чины восстанавливающей силы, а значит, и разного зна­ чения степени неравномерности на регуляторной и кор­ ректорной ветвях. Для этого типа регулятора, как и для регулятора насоса НД-21, пружина пускового обогатите­ ля действует на всем диапазоне хода муфты. Но пружи­ на корректирующего устройства' и главная пружина вместе не работают: на регуляторной ветви работает •главная пружина (ее усилие передается на муфту регуля­ тора через корпус корректора), на корректорной ветви— пружина корректирующего устройства.

Механизм всережимности данного регулятора прин­ ципиально подобен механизму регулятора насоса ЯЗТА. Усилия основной пружины и пружины корректирующего устройства действуют на муфту в одном направлении.

очередь, пружина корректирующего устройства имеет ка­ кое-то свое значение усилия предварительного натяжения.

63

£

\60

40

жения муфты регулятора выключения подачн, номинала и конца корректиро­ вания; л д В — частота вращения вала двигателя.

Для точки 1 начальное натяжение основной пружины немного больше усилия полностью сжатой пружины кор­

диапазон перемещения муфты — совместная работа обе­ их пружин. В соответствии с их конструкцией (последо­ вательное соединение) суммарную жесткость определя­ ют из выражения:

жин. Жесткость корректорной пружины намного больше, чем основной, а суммарная жесткость соответственно будет немного меньше жесткости основной пружины. Такая конструкция обеспечивает всегда (для любого

64

при настройке на точку 5 муфта перемещается благодаря жесткости основной пружины.

Попытаемся математически описать нелинейность данного типа. По физическому смыслу имеются участки с разной степенью неравномерности: для корректорной ветви б1 0 для регуляторной бр . Между ними может быть участок по угловой скорости, когда муфта регулятора неподвижна и степень неравномерности стремится к бес­ конечности (усилие предварительного натяжения главной пружины больше полного усилия пружины корректирую­ щего устройства) либо значение степени неравномернос­ ти находится между бк и бр . В уравнение (15) для регу­ лятора нелинейность б входит вместе с другими членами, описывающими инерционные и демпфирующие свойства регулятора. Кроме того, значение степени неравномер­ ности определяется положением муфты. Преобразуем структурную схему элемента так, чтобы выделить нели­ нейность в чистом виде. На рисунке 33 нелинейность в виде '/б, выделена (Si обозначает, что степень неравномер­ ности может принимать разные значения). В статике ха­ рактеристику этого нелинейного элемента можно пред­ ставить в виде нелинейной зависимости ц от ср (рис. 34). Индексы угловой скорости ср означают: вп — выключение подачи, нр — начало действия регулятора, нк —начало действия корректирующего устройства, кк — конец дейст­ вия корректирующего устройства. Для угловых скоростей меньше cpK„, от фнк до срНр и больше фв п значение степени неравномерности стремится к бесконечности, т. е. муфта регулятора не перемещается.

Схема регулятора топливного насоса ЯТЗА подобна схеме регулятора насоса УТН-5 (наличие трех пружин, одинаковый принцип корректирования подачи), но более сложна конструктивно.

Регулятор приводится в действие от кулачкового ва­ ла / (рис. 35) насоса через ускоряющую передачу (пе­ редаточное число 2,37), ведущая шестерня 6 кулачково­

Справа в муфте установлен шарикоподшипнике, а в его внутренней обойме запрессована пята 3, которая шарнир­

ва. Спиральной пружиной кулиса поджимается к

ны 13 рейки (пускового обогатителя), другой конец этой пружины прикреплен к пальцу в корпусе насоса. На ва-

1

66

Рис. 35. Схема регулятора топливного насоса ЯЗТА (при нерабо­ тающем двигателе):

лике управления регулятором жестко посажены рычаг 12 пружины и рычаг 16 управления. С рычагом 12 соединен один конец главной пружины 11. Поворот рычага управ­ ления регулятором ограничивается болтом 17 минималь­ ных оборотов холостого хода и болтом 15 максимальных оборотов. В верхней части корпуса установлена ось ры­ чагов, на которой свободно подвешен двуплечий рычаг 18. Одно плечо соединено с пружиной регулятора, а другое при помощи регулировочного винта 19 упирается

в рычаг 22 регулятора. Рычаг регулятора подвешен на той же оси, что и двуплечий рычаг. Рычаг регулятора снабжен регулировочным винтом 21, в нем же •установле­ но корректирующее устройство пружинного типа с упо­ ром 23.

Перед пуском двигателя скоба 24 кулисы освобожда­ ется рычагом управления кулисой и при помощи спи­ ральной пружины кулиса устанавливается в рабочее по­ ложение. Рычаг 16 управления регулятором поворачива­ ют до упора в болт 15. При этом повернется и рычаг 12 пружины, чем будет обеспечено предварительное натя­ жение главной пружины регулятора. Этим усилием пру­

регулятора, который повернется до упора головкой вин­ та 21 в валик управления регулятором (усилие главной пружины на муфту не передается). Пружина корректи­ рующего устройства выдвинет до отказа упор этого уст­ ройства, а пружина пускового обогатителя повернет ры­ чаг рейки влево до упора кулисы в винт 25. В этом слу­ чае усилие нажатия будет испытывать пята и муфта регулятора, грузы регулятора полностью сойдутся.

После запуска дизеля возрастающая центробежная сила преодолеет предварительное натяжение пружины пускового обогатителя, вследствие чего повернется ры­ чаг 10 рейки вокругпальца 26 кулисы. Пята упрется в упор корректирующего устройства, и после преодоления пред­ варительного сжатия пружины корректирующего устрой­

валика управления. Через винт 19 двуплечий рычаг 18 начнет растягивать главную пружину регулятора (пру­ жина корректора отключилась). Момент касания голов­ ки винта 21 валика управления определяет номиналь­ ные подачи и угловую скорость вала.

При перегрузке двигателя головка винта 21 коснется валика управления, главная пружина отключится, с уменьшением угловой скорости пружина корректирующе­ го устройства передвинет упор и пяту влево, благодаря чему подача топлива увеличится.

Для остановки двигателя рычаг 16 поворачивают до упора в болт 17, а скобу кулисы опускают, вследствие чего дополнительно поворачивается рычаг рейки вокруг

68

пальца пяты для полного выключения подачи. Пружина 20 служит для обеспечения устойчивых минимальных оборотов холостого хода.

Пути совершенствования регуляторов

В настоящее время проводят работы по доводке топ­ ливных насосов распределительного типа со встроенными регуляторами. В таком насосе смонтированы ротор-рас­ пределитель с двумя оппозитно расположенными в нем плунжерами, неподвижная кулачковая шайба. Количест­ во топлива дозируют дросселированием на впуске.

Также важными являются работы по уменьшению степени неравномерности регулирования и повышению устойчивости.

На тракторных дизелях' все шире применяют турбонаддув, поэтому появилась возможность регулирования рабочего процесса в цилиндрах не только за счет коли­ чества топлива, но за счет количества воздуха. В этом случае имеют в виду создание двигателей постоянной мощности. Не менее важной задачей является создание системы регулирования, обеспечивающей постоянство уг­ ловой скорости вала тракторного дизеля. Выполнение многих сельскохозяйственных работ требует поддержа­ ния постоянной линейной или угловой скорости, так как этим определяется качество выполнения самой ра­ боты (обмолот и сепарация вороха, квадратно-гнездовой посев и др . ) .

Как указывалось выше, возможно создание так на­ зываемых инвариантных систем автоматического регули­ рования. В данном случае, регулируемый параметр—уг­ ловая скорость должна быть инвариантна (независима, оставаться постоянной) относительно любых изменений

к коленчатому валу дизеля и, преодолевая его инерци­ онные свойства (во много раз большие по сравнению с другими элементами системы), изменяет угловую ско­ рость вала. Датчик угловой скорости регулятора реаги­ рует только на изменение ее, что вызывает запаздывание системы. Если же одновременно передать изменение на­ грузки на регулирующий орган (например, рейку топлив-

G9