Меню

Всережимный регулятор прямого действия

Автоматические механические регуляторы прямого действия

date image2015-04-01
views image1503

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Предельные регуляторы. Регуляторы такого типа включаются в работу только при превышении двигателем номинального скоростного режима. Для этого пружина 3 регулятора (см. рис. 4.1) устанавливается с такой предварительной деформацией, которая обеспечивает преодоление поддерживающей силы грузов 2 на всех скоростных режимах до номинального включительно (точка А на рис. 4.3).

При достижении угловой скорости ωпред в точке С усилие пружины 3 (см. рис. 4.1) уравновешивается центробежными силами грузов 2, и при дальнейшем увеличении ω муфта 8 перемещается вверх, а рейка топливного насоса — в сторону выключения подачи топлива. Крутящий момент двигателя при этом уменьшается в соответствии с регуляторными характеристиками 5, 6 и т. д. (рис. 4.3,б). При угловой скорости вала, меньшей ωпред, двигатель работает при ручном управлении, т.е. практически без регулятора. При необходимости сменить частичную скоростную характеристику двигателя и, следовательно, скоростной режим необходимо воздействовать непосредственно на рейку топливного насоса, т. е. перемещать, например, точку на рис. 4.1.

Прецизионные регуляторы прямого действия. Прецизионными называются такие однорежимные регуляторы, которые снабжены приспособлениями, позволяющими увеличивать точность поддержания заданного скоростного режима. Работа такого регулятора начинается при ω

Для обеспечения устойчивой .работы регулятора его конструкция дополняется упруго присоединенным катарактом 11с пружиной 9. При перемещении точки А влево поршень 10 отстает, пружина 9 растягивается, и ее усилие суммируется с усилием пружины 4, суммарная жесткость увеличивается, вследствие чего увеличиваются dE/dz и значение Fр, и регулятор работает устойчиво.

Рис. 4.3. Характеристика регулятора и двигателя на предельном и прецизионном регуляторах: а — регулятора (1 … 8 — ; 9 – E = f(z); при предельном регуляторе; 10 — E = f(z) при прецизионном регуляторе); б – двигателя (1 – внешняя скоростная; 2…4 –частичные скоростные; 5…9 – регуляторные) 10 — потребителя

Рис. 4.4 Схема прецизионного регулятора: 1,8 – тяги; 2,7 – рычаги; 3 – тарелка; 4,9 – пружины; 5 – муфта; 6 – груз; 10 – поршень; 11 – катаракт; 12 – игла; 13 – топливный насос; 14 – рейка; 15 — траверса; 16 – кулачковый валик.

Всережимные регуляторы прямого действия. В автомобильных двигателях часто используются всережимные механические регуляторы прямого действия двух типов: с переменной предварительной деформацией пружин (рис. 4.5) и спостоянной предварительной деформацией пружин

Возможность изменять предварительную деформацию пружин в процессе работы создает всережимность регулирования. Так, предварительная деформация пружины, создающая усилие Ео1 дает статическую характеристику 8 восстанавливающей силы (рис. 4.6,а), предварительная деформация с усилием Е02 характеристику 10 и т. д. Каждой из таких статических характеристик соответствует своя равновесная кривая и, следовательно, своя регуляторная характеристика 2, 3, 4 и др. на рис. 4.6,б. В частности, характеристика 2 на рис. 4.6, б соответствует характеристике 8 на рис. 4.6, а и т. д.

Рис. 4.5 Всережимный механический регулятор прямого действия:

1, 11 – рычаги; 2 – маслоподводящий щиток; 3 – винт регулировки степени неравномерности; 4 – хомутик; 5 – пружина; 6 – планка; 7 – чашка; 8 – пробка; 9, 10 – тяги к рейки топливного насоса; 12 – упор; 13 – коническая тарелка; 14 – груз; 15 – траверса; 16 – упорный диск; 17 — муфта

В схеме 4.5 усилие, развиваемое чувствительным элементом, через упорный диск 16. муфту 17 и рычаг 1 передается пружине 5, работающей на растяжение. Верхний конец рычага 1 тягами 9 и 10 соединен с рейкой топливного насоса.

Рис. 4.6 Характеристики регулятора и двигателя при всережимном регулировании:

а) регулятора (1…7 — ; 8…11 – E = f(z) регулятора с переменной предварительной деформацией пружин; 12 – E = f(z) регулятора с постоянной предварительной деформацией пружин); б) двигателя (1 – внешняя скоростная характеристика; 2…6 – регуляторные характеристики; 8 – регуляторная характеристика холостого хода; 9 – номинальная характеристика нагрузки; 10 –характеристика нагрузки холостого хода)

При повороте рычага управления 11 в крайне левое положение (до левого упора) установится минимальная предварительная деформация пружины 5 с усилием Ео1, уравновешивающимцентробежную силу грузов при ωmin; в связи с этим при увеличении ω пружина 5 растягивается (характеристика 8 на Рис. 4.6,а) и рейка перемещается в сторону уменьшения подачи топлива (регуляторная характеристика 2 на Рис. 4.6,б). При желании увеличить скоростной режим рычаг 11 (см. Рис. 4.5) поворачивают вправо. При крайне правом положении рычага 11 (правый упор ) предварительная деформация пружины оказывается максимальной, рассчитанной так, что растяжение ее (характеристика 11 на Рис. 4.6,а) под действием центробежных сил начнется только при достижении номинального скоростного режима (точка С на Рис. 4.6,б).

Источник



Всережимный регулятор прямого действия

ДВИГАТЕЛЯ 8 NVD 36

Рассмотрим работу регулятора двигателя 8NVD36 (рисунок 8). Это всережимный регулятор прямого действия.

Через шестерню 2 передается вращение от коленвала. Центробежные силы разворачивают грузы 9 вокруг пальцев 8.Через вращающуюся втулку 11 усилие передается стакану 10.

Если силы меньше или больше усилия затяжки пружин 14 и 15 стакан вместе с рычагом 16 перемещается. Через вал 17 рычаг 18 винт 19 осуществляется воздействие на топливную рейку.

Читайте также:  Социально психологические регуляторы социального поведения

Сила натяжки пружин 14 и 15 регулируется маховиком 20.Чем сильнее сжаты пружины, тем при большей частоте работает двигатель.

Максимальная скорость вращения ограничивается гайкой 29 с фиксатором 30.

Ослабление затяжки пружин возможно до определенной величины пока шток 24 не упрётся в болт 27. Таким образом обеспечивается минимальная частота, чтобы двигатель не заглох.

Рисунок 8 – Регулятор двигателя 8NVD-36

ВСЕРЕЖИМНО-ПРЕДЕЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР

ДВИГАТЕЛЯ 7ДКРН 70/120

Всережимно-предельный регулятор двигателя 7ДКРН 70/120 приводится в действие через шестерню 5 (см. рисунок 9).

НП- нулевая подача; ПП – предельная подача

Рисунок 9 – Регулятор двигателя 7ДКРН 70/120

Грузы 7 могут передвигать поршень 18, который уравновешен пружинами, натяжение которых регулируется маховиком 17. Золотник 15 управляет перемещением поршня 13 сервомотора.

При нормальных условиях эксплуатации регулятор действует как предельный. Между толкателем 9 и роликом 19 имеется зазор. Управление подачей топлива осуществляется с ЦПУ (регулятор не задействован).

Если частота достигла предельной величины, то толкатель 9 упрется в ролик 19. Увеличения оборотов не будет, так как поршень 13 поднимается вверх будет опускать рычаг 20 тягу 21 в сторону нулевой подачи.

При сильном волнении моря регулятор включают как всережимный. Уменьшают подачу топлива. Между толкателем и роликом устанавливают проставку. Несколько ослабевают затяг пружин маховиком 17. Затем увеличивают подачу топлива до номинального значения (по нагрузке).

8. РЕГУЛЯТОРЫ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ФИРМЫ “ВУДВАРД”

Рассмотрим базовую модель – регулятор UG-40 (рисунок 10).

ЧЭ 6 регулятора приводится во вращение через вал 7. Поршни аккумулятора 11 обеспечивают постоянное давление масла в напорной магистрали и быстродействие сервомотора 17.

Степень неравномерности регулятора может быть изменена от 0 до 12 %. Для дизель-генераторов ≈ 5 %.

Для дизелей с большими цилиндровыми мощностями степень неравномерности устанавливают 5…9 %.

Установка (задание) частоты вращения осуществляется маховиком 2. При увеличении нагрузки пружина ЧЭ ослабляется обратной связью 19, автоматически снижая частоту вращения.

При уменьшении нагрузки пружина поджимается и частота увеличивается. Воздействие на топливную рейку происходит через ЧЭ 6, золотник 15, сервомотор 17, валик 18, рычаг 1 и тягу 20. ЖОС возвращает золотник в исходное положение. Устанавливается новая частота и положение пружины. Степень неравномерности регулируется посредством смещения кулачка 5 в пазу рычага обратной связи 19.

Для обеспечения устойчивой работы двигателя в динамике (при резком увеличении или уменьшении нагрузки) служит гибкая обратная связь (изодромная). Настройку осуществляют путем изменения коэффициента усиления (указатель 3) и степени открытия иглы изодрома 12.

Регулятор “Вудвард” UG-40TL (рисунок 11) имеет, кроме того, два ограничения подачи топлива.

Механизм ограничения подачи топлива в зависимости от оборотов двигателя представляет собой механическое программное устройство, встроенное в регулятор. Через шток 19 ограничивается свобода движения штыря “D”, который в свою очередь ограничивает перемещение золотника при увеличении оборотов. Таким образом реализуется верхняя ограничительная характеристика.

Аналогично действует программный механизм ограничения подачи топлива в функции давления надувочного воздуха. Этот механизм состоит из рычагов 29, 30, 33, профильного кулачка 31 и измерителя давления наддувочного воздуха 32.

Рисунок 10 – Схема регулятора частоты вращения «Вудвард» UG-40

Рисунок 11 – Кинематическая схема унифицированной модели

регулятора «Вудвард» типа UG рычажного типа (UG-40TL)

Ограничение задания минимального скоростного режима осуществляется установкой винта 26 (рисунок 11). Этот винт ограничивает подъем втулки 9, чем определяется допускаемое минимальное натяжение настроечной пружины. Как правило устанавливается минимальная скорость вращения в пределах 20…25 % от нормальной (спецификационной). Для подрегулировки уставки винта 26, так же как для перестройки жесткой обратной связи, требуется вскрыть верхнюю крышку регулятора.

Остановка двигателя через регулятор возможна путем воздействия от соленоида 24 и от входного вала регулятора 4.

Таким образом регулятор UG-40 TL содержит еще устройства, реализующие дополнительные функции, а именно: механизм программного ограничения подачи топлива в функции задания скоростного режима (оборотов); механизм ограничения подачи топлива в функции от давления наддувочного воздуха; устройство ограничения минимального скоростного режима; устройство дистанционной остановки двигателя через регулятор с помощью соленоида; устройство остановки двигателя через входной вал регулятора (через механизм задания скоростного режима).

Регуляторы «Вудвард» шкального типа имеют наружное расположение рукояток настройки основных параметров: задания скоростного режима, степени неравномерности, уставки ограничения нагрузки, уставки элементов изодромной связи. Это позволяет выполнять настройку регулятора на ходу двигателя.

На рисунке 12 изображен регулятор UG-8 шкального типа.

Источник

Устройство автомобилей

Система питания дизельного двигателя

Регуляторы частоты вращения

Работа дизелей, оснащенных ТНВД плунжерного типа, характеризуется крайне неустойчивой частотой вращения. Во время работы машины нагрузка постоянно меняется и соответственно меняется нагрузка на двигатель. Характер изменения нагрузки может быть достаточно интенсивным: от резкого увеличения, например, при разгоне или движении на подъем (наброс нагрузки), до резкого снижения, например, при движении на спуске (сброс нагрузки).
Так, при резком снижении внешней нагрузки дизеля частота вращения коленчатого вала увеличивается, что вызывает увеличение цикловой подачи топлива.

Это происходит вследствие сокращения времени прохождения плунжером окон втулки и соответственно сокращения количества вытесняемого топлива из надплунжерного пространства через эти окна.
Кроме того, регулятор опережения впрыска топлива при увеличении оборотов корректирует начало подачи и, таким образом, обороты двигателя прогрессирующе возрастают.
Данное явление тем более характерно, чем меньше активный ход плунжера. Возрастание цикловой подачи приводит к дальнейшему росту частоты вращения клеенчатого вала, и если нагрузка не увеличится, то это может привести к «разносу» двигателя (саморазрушению)

Читайте также:  Регулятор давления топлива двигатель 4216

Увеличение внешней нагрузки двигателя и снижение вследствие этого частоты вращения коленчатого вала, наоборот, приводит к увеличению количества перетекающего топлива в окна втулки и соответственно к сокращению поданного количества топлива через штуцер к форсунке.
Поэтому дизели при возрастании внешней нагрузки склонны к останову.

Водитель не всегда может среагировать на колебания нагрузки, поэтому данную функцию выполняют специальные следящие устройства – регуляторы частоты вращения, предназначенные для автоматического поддержания частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах.

Регуляторы частоты вращения классифицируют:

  • по воздействию на орган управления – прямого и непрямого действия;
  • по поддержанию заданного режима – одно-, двух- и всережимные.

Регуляторы прямого действия воздествуют непосредственно на орган управления подачей топлива (рейку ТНВД или дроссельную заслонку карбюратора). Регуляторы непрямого действия воздействуют на них через дополнительную систему – электрический или гидравлический усилитель.

Однорежимные регуляторы поддерживают только один скоростной режим, чаще всего максимальный, не позволяя двигателю превышать предельно допустимые обороты и работать вразнос.

На автомобильных двигателях регуляторы должны ограничивать, как минимум, максимальную и минимальную частоты вращения коленчатого вала. Такие регуляторы называются двухрежимными.
На отечественных дизелях используются всережимные регуляторы частоты вращения, которые автоматически поддерживают заданную водителем частоту вращения коленчатого вала на всем диапазоне нагрузок.

Всережимный регулятор частоты вращения

Всережимные регуляторы частоты вращения устанавливаются на двигателям марок «ЯМЗ», «КамАЗ», двигателе ММЗ Д-235.12 (автомобиль ЗИЛ-5301 «Бычок»).

На рисунке 1 приведена конструкция регулятора двигателя ЯМЗ-238 и схема его работы.

Данный регулятор устанавливается на заднем торце топливного насоса высокого давления (ТНВД). Ведущее зубчатое колесо 1 регулятора приводится во вращение от кулачкового вала топливного насоса через резиновые сухари 27, которые в ней установлены. Резиновые сухари поглощают ударные нагрузки при резком изменении частоты вращения. Ведомое зубчатое колесо 3 установлено в корпусе 4 на двух шариковых подшипниках.

Ведущее и ведомое зубчатые колеса образуют повышенную передачу с целью увеличения чувствительности регулятора. Ведомое зубчатое колесо изготовлено заодно с валиком, на который напрессована державка 5.
На осях державки шарнирно закреплены два грузика 29, которые своими роликами упираются в торец муфты 26, которая через радиально-упорный подшипник и пяту 25 передает усилие силовому рычагу 19, подвешенному на оси 13.

Пята регулятора с помощью рычага 20 и тяги 11 связана с рейкой 6 топливного насоса, которая при расхождении грузиков перемещается в сторону уменьшения подачи топлива. В верхней части к рычагу 20 присоединена пружина 8, а в нижней части рычага запрессован палец 23, который входит в паз кулисы 24. Кулиса соединяется со скобой 21 останова двигателя через распложенную внутри кулисы пружину, предохраняющую механизм регулятора от чрезмерных усилий при выключении подачи топлива.

Пружина 14 регулятора одним концом соединена с рычагом 12, который жестко связан с рычагом 9 управления регулятором, а вторым – с двуплечим рычагом 15. Усилие пружины передается с двуплечего рычага на винт 16.

Регулятор работает следующим образом.
При вращении кулачкового вала ТНВД и валика с державкой 5 центробежная сила грузиков 29 стремится развести их в стороны и через ролики 30 переместить муфту 26 с пятой 25 вправо. Этому препятствует пружина 14, которая тянет нижнее плечо рычага 15 вверх и через винт 16 и рычаг 19 отжимает пяту 25 влево.
Таким образом, на муфту 26 и пяту действует две силы: направленная вправо центробежная сила грузиков и направленная влево сила, создаваемая пружиной 14.

При определенном натяжении пружины развивается частота вращения, при которой эти две силы взаимно уравновешиваются. Тогда все подвижные детали регулятора (грузики, муфта, пята, рычаги 15, 19 и 20, тяга 11), а также рейка 6 и плунжеры занимают положение, обеспечивающее работу двигателя с заданной частотой вращения.

Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, при движении автомобиля под уклон), частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и увеличивающаяся сила грузиков передвигает муфту с пятой вправо (при этом пружина, натянутая водителем через рычаги 9 и 12, еще больше растянется). Пята повернет рычаг 20 по часовой стрелке, и тяга 11 выдвинет рейку из корпуса ТНВД, рейка повернет плунжеры, и подача топлива уменьшится, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Если нагрузка увеличится (автомобиль движется на подъем или по труднопроходимому участку местности), частота вращения коленчатого вала начнет падать и вместе с тем уменьшаться центробежная сила грузиков, а так как сила натяжения пружины заданная водителем остается неизменной, то ее усилия становится достаточно, чтобы передвинуть рейку ТНВД в сторону увеличения подачи топлива.
В результате увеличения подачи топлива частота вращения коленчатого вала сохраняется и будет таким образом поддерживаться постоянной при заданном водителем через педаль управления положении рейки насоса.

Читайте также:  8007 3533010 регулятор тормозных сил

Водитель может по своему усмотрению изменить частоту вращения коленчатого вала, а значит, и скорость движения автомобиля с помощью педали управления подачей топлива, установленной в кабине. При нажатии на педаль система тяг и рычагов перемещает тягу 28 влево, рычаг 9 поворачивает валик с рычагом 12 против часовой стрелки и сильнее натягивает пружину 14.
Усилием пружины детали 15 и 19 перемещают пяту 25 и рычаг 20 влево, и рейка перемещается влево (в сторону увеличения подачи топлива), в результате чего частота вращения увеличивается.

Когда водитель освобождает педаль подачи топлива полностью, двигатель работает на режиме холостого хода. Натяжение пружины 14 регулятора на этом режиме регулируется винтами 16 и 17.

Чтобы заглушить двигатель, водитель должен вытянуть кнопку «стоп», расположенную в его кабине. Тогда трос, на конце которого закреплена кнопка, повернет скобу 21 с кулисой 24 в положение, показанное на рис. 2, б штрихпунктирной с двумя точками линией, а кулиса поворачивает рычаг 20 вокруг его оси, закрепленной в пяте 25. Нижний конец рычага 20 переместится влево, верхний конец его переместит рейку еще немного назад и подача топлива в цилиндры прекратится.

Регулятор ТНВД серии 33

Регулятор насоса серии 33 (двигатель КамАЗ-740) скомпонован в развале секций насоса (внешний вид регулятора КамАЗ-740 на рисунке в верху страницы).
Привод вала регулятора – от вала насоса через три шестерни, ведущая из которых соединена с валом насоса через резиновые сухари.
На валу регулятора отлита крестовина 2 ( рис. 3), на котором шарнирно закреплены двуплечие рычаги с грузами 3. Одни из плеч рычагов упираются в муфту 4, а она – в промежуточный рычаг 5, управляющий верхней рейкой 1. Этот рычаг установлен на одном шарнире с главным рычагом 6, на который воздействует главная пружина 9.
Рейка нижнего (левого) ряда перемещается коромыслом 18 в обратную сторону. Регулятор имеет корректор и пружину обогатителя.
Работа этого регулятора ( рис. 3, в) аналогична работе рассмотренного выше всережимного регулятора двигателя ЯМЗ-238.

Двухрежимный регулятор частоты вращения

Особенностью двухрежимного регулятора частоты вращения ( рис. 2) заключается в том, что при работе дизеля на малых частотах вращения коленчатого вала грузики 6 уравновешиваются только внешней пружиной 2. Любое изменение частоты вращения нарушит равновесие между центробежной силой грузиков 6 и усилием пружины 2, что приведет к перемещению муфты 5 и рейки 4 в сторону увеличения или уменьшения подачи топлива.
В результате частота вращения будет удерживаться в заданном диапазоне.

При переходе на режим частичных нагрузок водитель, воздействуя на педаль управления подачей топлива, увеличивает частоту вращения коленчатого вала. При этом грузики расходятся и, преодолевая сопротивление внешней пружины, доводят муфту 5 до соприкосновения с внутренней пружиной 3.
Однако пружина 3 имеет значительную жесткость и установлена с предварительной деформацией, поэтому в дальнейшем регулятор исключается из работы, так как грузики не могут преодолеть совместное сопротивление двух пружин, а перемещение рейки ТНВД происходит непосредственно под воздействием водителя на педаль, систему тяг, рычага 1 и рейки 4.
При достижении предельной частоты вращения центробежной силы грузиков становится достаточно для преодоления сопротивления пружин, и регулятор снова включается в работу.
В результате муфта 5 и рейка 4 перемещаются в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.

На рис. 4 показан двухрежимный регулятор частоты вращения, устанавливаемый на двигателе ЗИЛ-645. Регулятор обеспечивает устойчивую работу на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала 600…650 об/мин.

Регулятор имеет два цилиндрических пустотелых грузика 13, установленных на крестовине 14. Внутри каждого грузика находятся пружины: наружная пружина для ограничения частоты вращения холостого хода и внутренняя для ограничения максимальной частоты вращения; тарелки 20 пружин с регулировочной гайкой.

При неподвижном коленчатом вале грузики прижаты пружинами к крестовине. Во время вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся, сжимая наружную пружину. При этом угловой рычаг 10 перемещает ползун 9 углового рычага влево, который при помощи оси 8 кулисы выдвинет рейку насоса вправо, уменьшая подачу топлива и ограничивая частоту вращения коленчатого вала.

Если частота вращения коленчатого вала станет меньше 650 об/мин, регулятор начнет задвигать рейку, увеличивая подачу топлива. Таким образом, на холостом ходу ползун непрерывно перемещается, вследствие чего изменяется подача топлива и поддерживается заданная частота вращения.

При достижении частоты вращения 2850 об/мин центробежная сила грузиков начнет преодолевать сопротивление пружин, под действием системы рычагов рейка перемещается, уменьшая подачу топлива и частоту вращения коленчатого вала. На этом режиме ползун также перемещается, в результате чего частота вращения составляет 2850…2950 об/мин.
Между минимальным и максимальным значениями частоты вращения изменение подачи топлива осуществляется рычагом управления подачей топлива, связанным с педалью подачи топлива.

Источник