АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2005 года по МПК B61C5/00 G05D16/00 B60T17/02 

Описание патента на изобретение RU2258014C2

Предлагаемое изобретение относится к области совершенствования поршневых компрессорных установок тягового подвижного состава, например дизельного тягового подвижного состава, на котором компрессоры приводятся от теплового двигателя. На дизельном тяговом подвижном составе применяются следующие приводы компрессоров: механический неотключаемый от главного теплового двигателя; электрический регулируемый релейно; гидродинамический с регулируемой муфтой; гидродинамический с нерегулируемой муфтой; привод от вспомогательного теплового двигателя (нетключаемый) [1].

Эксплуатация компрессорных установок на локомотивах значительно отличается от эксплуатации их в стационарных условиях. Из-за специфики поездной работы, конструкционных особенностей локомотивов и типов привода компрессоров это отличие характеризуется переменными скоростью вращения вала, давлением нагнетания, температурными условиями, частыми пусками и остановками или сменами рабочего и холостого хода [2].

Известно, что из всех применяемых способов изменения подачи Q2 и давления рк компрессоров способ изменения их путем изменения скорости вращения вала компрессора ωк является наиболее эффективным. Однако для поддержания давления воздуха рк в пневматической системе тягового транспортного средства широко применяются релейные автоматические системы регулирования давления (АСРД), в которых функции исполнительно-регулирующих устройств (ИРУ), т.е. исполнительных механизмов (ИМ) в совокупности с регулирующими органами (РО), выполняют привод компрессора и собственно компрессор (фиг.1). Сама пневматическая система тягового транспортного средства является объектом регулирования давления (ОРД). Автоматический регулятор давления (АРД) содержит кроме исполнительно-регулирующего устройства еще управляющий орган (УО), состоящий из измерительного устройства (ИУ), задающего (ЗУ), сравнивающего (СУ) и усилительно-преобразующего (УУ) устройств [3].

На объект регулирования давления действуют внешние возмущающие воздействия: расход воздуха из пневматической системы Q11), температура Ta2) и давление ра3) атмосферного (всасываемого) воздуха. Для поддержания регулируемой величины - давления рк(ϕ) в заданном диапазоне автоматический регулятор давления изменяет регулирующее воздействие - подачу воздуха Q2(μ) в пневматической системе. Релейный автоматический регулятор давления имеет статическую характеристику в виде петли (фиг.2), и при работе автоматической системы регулирования давления величина рк изменяется в пределах от рк1 до рк2. Повышение давления величина pк от pк1 до рк2 осуществляется при работе компрессора с максимальной скоростью вращения вала ωк макс и максимальной подачей Q2 макс. При этом наблюдается максимальная скорость износа деталей цилиндропоршневой группы компрессора и увеличенный расход смазки. Так уменьшение ωк с 1450 до 710 об/мин приводит к снижению скорости износа компрессионных и маслосъемных колец (из улучшенного специального фосфористого чугуна) первой и второй ступеней в 1,3-3 раза, а цилиндров в 2,5 - 3 раза [4]. Результаты испытаний показывают, что скорость износа деталей компрессора возрастает как с увеличением ωк, так и с увеличением рк, причем более сильное влияние на увеличение скорости износа оказывает давление рк. При увеличении рк в 1,4 раза (с 0,7 до 1,0 МПа) скорость износа шатунных шеек возрастает в 3,2 раза, тогда как при увеличении ωк в 1,4 раза (с 1170 до 1640 об/мин) - только в 1,2 раза. Наиболее интенсивно скорость износа начинает увеличиваться при рк более 0,6-0,7 МПа [5].

Изменение режимов работы компрессора оказывает существенное влияние не только на скорость износа деталей цилиндропоршневой группы, но и на расход смазки. С повышением ωк и давления нагнетания рк расход смазки увеличивается. Например, при испытаниях компрессора на номинальном скоростном режиме с серийными поршневыми кольцами увеличение pк от 0 до 0,6, 0,8 и 1,0 МПа привело к увеличению расхода смазки соответственно в 1,8, 2,7 и 3,0 раза. При уменьшении ωк с 1450 до 710 об/мин расход смазки снижался примерно в 6 раз [4]. Для уменьшения износа деталей цилиндропоршневой группы компрессора и уменьшения расхода смазки необходимо применять непрерывное регулирование рк наиболее эффективным способом - плавным изменением ωк, при котором уменьшается время работы компрессора при ωк макс и рк макс. Автоматические системы регулирования давления непрерывного действия содержат автоматические регуляторы давления, статические характеристики которых имеют вид, показанный на фиг.3 (1 - при выключении привода компрессора при ωк=0; 2 - при выключении привода компрессора при ωк=(0,13-0,17 ωк макс). Анализ свойств автоматического регулятора давления релейного и непрерывного действия показывает, что при непрерывном регулировании давления компрессор работает больше времени при пониженной ωк и пониженном рк, что способствует уменьшению скорости износа деталей цилиндропоршневой группы и уменьшению расхода смазки (стоимость которой на порядок выше стоимости дизельного топлива).

Автоматическая система регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства с автоматическим регулятором давления непрерывного действия содержит компрессор 1 (фиг.4), приводимый от вала турбинного колеса 2 гидродинамической муфты переменного наполнения 3. Через полый вал насосного колеса 4 гидродинамической муфты в нее поступает масло с подачей G1. Полый вал насосного колеса 4 через повышающий зубчатый редуктор 5 соединен с валом теплового двигателя 6. Подачей масла G1 в гидродинамическую муфту управляет золотник 7. В этом микропроцессорном автоматическом регуляторе давления сигнал рк подается на датчик давления 13, пройдя через первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП1) 14, бортовой микропроцессорный контроллер 15 и первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП1) 16, усиливается усилителем 17 и подается на обмотку 18 тягового электромагнита 19, электромагнитная сила которого измеряется измерительной пружиной 9. От соотношения сил тягового электромагнита и пружины зависит положение золотника 7. Сила тягового электромагнита 19 передается измерительной пружине 9 через нажимную шайбу 8. Силу затяжки измерительной пружины 9 можно изменять с помощью регулировочной гайки 10. Положение золотника 7 зависит от рк, но определяется алгоритмом работы микропроцессорного автоматического регулятора давления, учитывающим условия и режимы работы пневматической системы и компрессорной установки тягового транспортного средства. Для учета величины ωк в микропроцессорном автоматическом регуляторе давления применен датчик ωк 20, соединенный с бортовым микропроцессорным контроллером 15 через второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП2) 21. В автоматической системе регулирования давления зависимость давления р2 от ωк определяется характеристикой датчика ωк. Для реализации зависимости p2к), обеспечивающей достаточную устойчивость и качество работы автоматической системы регулирования давления в ней применен регулятор давления масла, соединенный с бортовым микропроцессорным контроллером 15 и содержащий второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП2) 22, второй усилитель 23, второй тяговый электромагнит 25 с обмоткой 24 и преобразователь электрического сигнала в гидравлический 26. В этой системе давление масла определяется программой работы микропроцессорного регулятора давления в зависимости не только от ωк, но и от других параметров микропроцессорной автоматической системы регулирования давления.

Источники информации

1. Тепловозы. Конструкция, теория и расчет./Под ред. Н.И.Панова. - М.: Машиностроение, 1976. - 544 с.

2. Шарунин А.А. Эксплуатационные испытания локомотивных компрессоров ПК-35 и ПК-3,5. Труды ЦНИИ МПС, 1970, вып.413.

3. Луков Н.М. Основы автоматики и автоматизации тепловозов. - М.: Транспорт, 1989.

4. Банников В.А., Маньшин А.П. Влияние режимов работы компрессоров на износ деталей цилиндропоршневой группы и расход смазки. - Коломна, Труды ВНИТИ, 1983, вып.58.

5. Цыкунов Ю.И. Результаты испытаний на износ компрессоров ПК-35 и ПК-3,5. - М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, Транспортное машиностроение, 1968, вып.13.

Похожие патенты RU2258014C2

название год авторы номер документа
АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2003
  • Луков Н.М.
  • Ромашкова О.Н.
  • Космодамианский А.С.
  • Алейников И.А.
RU2239220C1
АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2003
  • Луков Н.М.
  • Ромашкова О.Н.
  • Космодамианский А.С.
  • Алейников И.А.
RU2258838C2
АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2003
  • Луков Н.М.
  • Ромашкова О.Н.
  • Космодамианский А.С.
  • Алейников И.А.
RU2239221C1
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2005
  • Луков Николай Михайлович
  • Ромашкова Оксана Николаевна
  • Космодамианский Андрей Сергеевич
  • Алейников Игорь Аркадьевич
RU2283252C1
АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2011
  • Луков Николай Михайлович
  • Ромашкова Оксана Николаевна
  • Космодамианский Андрей Сергеевич
  • Андреева Ирина Александровна
  • Стрекалов Николай Николаевич
  • Попов Юрий Викторович
  • Людаговский Константин Андреевич
  • Людаговский Андрей Васильевич
  • Панова Татьяна Вячеславовна
RU2502115C2
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2003
  • Луков Н.М.
  • Ромашкова О.Н.
  • Космодамианский А.С.
  • Алейников И.А.
RU2254249C2
АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2003
  • Луков Н.М.
  • Ромашкова О.Н.
  • Космодамианский А.С.
  • Алейников И.А.
RU2258015C2
АВТОМАТИЧЕСКАЯ МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2009
  • Воробьев Владимир Иванович
  • Новиков Виктор Григорьевич
  • Луков Николай Михайлович
  • Ромашкова Оксана Николаевна
  • Космодамианский Андрей Сергеевич
  • Пугачев Александр Анатольевич
  • Воробьев Дмитрий Владимирович
  • Капустин Михаил Юрьевич
RU2416814C2
АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2009
  • Новиков Виктор Григорьевич
  • Воробьев Владимир Иванович
  • Луков Николай Михайлович
  • Ромашкова Оксана Николаевна
  • Космодамианский Андрей Сергеевич
  • Воробьев Дмитрий Владимирович
  • Капустин Михаил Юрьевич
  • Пугачев Александр Анатольевич
  • Новиков Антон Сергеевич
RU2438045C2
АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2009
  • Новиков Виктор Григорьевич
  • Воробьев Владимир Иванович
  • Луков Николай Михайлович
  • Ромашкова Оксана Николаевна
  • Космодамианский Андрей Сергеевич
  • Воробьев Дмитрий Владимирович
  • Капустин Михаил Юрьевич
  • Новиков Антон Сергеевич
RU2416039C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 258 014 C2

Реферат патента 2005 года АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к автоматическим системам регулирования давления (АСРД) в пневматических системах (ПС) тяговых транспортных средств. АСРД содержит ПС, соединенную с компрессором, приводимым от вала теплового двигателя редуктором и гидродинамической муфтой переменного наполнения. Вход муфты соединен с регулирующим золотником подачи масла. В АСРД применен микропроцессорный управляющий орган (МУН) непрерывного действия, получающий сигналы давления в ПС и скорости вращения компрессора. Выходы МУН связаны с усилителями. Первый усилитель подключен к обмотке первого электромагнита, соединенного с измерительной пружиной и золотником подачи масла в муфту. Другой усилитель соединен через второй электромагнит с преобразователем электрического сигнала в гидравлический, который также связан с золотником подачи масла в муфту. Технический результат заключается в обеспечении автоматического поддержания давления в ПС независимо от расхода воздуха из ПС, температуры и давления атмосферного воздуха. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 258 014 C2

Автоматическая система регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства, содержащая пневматическую систему, соединенную с компрессором, приводимым от вала теплового двигателя посредством механического редуктора и гидродинамической муфты переменного наполнения, вход которой соединен с регулирующим золотником подачи масла в гидродинамическую муфту, отличающаяся тем, что в ней применен микропроцессорный управляющий орган непрерывного действия, к входам которого подключены посредством аналого-цифровых преобразователей датчик давления, соединенный трубопроводом с пневматической системой тягового транспортного средства, и датчик скорости вращения вала компрессора, соединенный с валом компрессора, первый выход микропроцессорного управляющего органа связан через первый цифроаналоговый преобразователь с первым усилителем, подключенным к обмотке первого тягового электромагнита, непосредственно соединенного с измерительной пружиной и золотником подачи масла в гидродинамическую муфту, а второй выход соединен посредством второго цифроаналогового преобразователя со вторым усилителем, к выходу которого подключена обмотка второго тягового электромагнита, соединенного с преобразователем электрического сигнала в гидравлический, вход которого соединен с источником давления, а выход - с золотником подачи масла в гидродинамическую муфту.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2258014C2

ЛОГУНОВ В.Н
и др
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
- М.: Транспорт, 1989, с.268-275
НОТИК З.Х
Тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ: пособие машинисту
- М.: Транспорт, 1990, с.161-169
Тормозной башмак 1929
  • Фролов М.И.
SU14369A1
Система управления компрессором транспортной установки 1984
  • Маньшин Александр Петрович
  • Запольский Александр Исаакович
  • Безрутченко Виталий Леонтьевич
  • Кузнецов Владимир Сергеевич
SU1227829A1

RU 2 258 014 C2

Авторы

Луков Н.М.

Ромашкова О.Н.

Космодамианский А.С.

Алейников И.А.

Даты

2005-08-10Публикация

2003-08-21Подача