Центробежный регулятор скорости вала Советский патент 1984 года по МПК G05D13/10 

Изобретение относится к центробежным регуляторам скорости и может быть использовано для автоматического регулирования скорости ведущего звена машин и приборов. Известен центробежный регулятор, который состоит из вала вращения, вы полненного в виде трубки с прорезями, в которых с возможностью перемещения расположены коромысла с инер ционными массами, установленные в средней части на штифт и соединенные подвижно шатунами с двумя плавающими оппозитными валами, на одном из которых установлен балластный груз l . Недостатком данного регулятора является невозможность получения стабильного врап5ательного движения из-за того, что изменение центробежной силы происходит по линейному закону, а изменение ньютоновской силы по квадратичному закону. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является центробежр1Ый регулятор скорости, содержа щий вал вращения в виде трубки с прорезями, в которых с возможностью перемещения размещены коромысла с инерционнр 1ми массами, причем коромыс ла насажены в средней части на штиф и соединены шатунами с двумя плавающими в трубке дополнительными валами t;2 1 Недостатком известного регулятор является необходимость применения сл дящих систем - датчиков положения орбит, которые включают и выключают двигатель, что снижает качество ста билизации. Целью изобретения является упрощ ние регулятора. Поставленная цель достигается тем что в центробежном регуляторе скоро ти вала, содержащем задатчик и платформу, платформа выполнена в виде двух расположенных .соосно один в дру гом параболической формы стаканов, в полости между которыми установлены соединяющие стаканы радиальные перегородки, причем внутренний стакан выполнен закрытым и соединен с валом, а второй открыт с двух концов, задатчик выполнен в виде двух парабо Л11ческой формы стаканов,установленны с зазором над стаканами платформы и являющихся их продолжением, а в полости между стаканами, соединенной с источником жидкости установлены соединительные перегородки под углом к оси вращения вала. На фиг. 1 представлен центробежный регулятор скорости вала; на фиг. 2 сечение Б-Б . 1; на фиг. 3 сечение В-В на фиг. 1. Центробежный регулятор скорости вала содержит задатчик 1 и платформу 2, которая выполнена в виде двух расположенных соосно один в другом параболической формы стаканов 3 и 4, в полости 5 между которыми установлены радиальные перегородки 6, причем внутренний стакан 3 выполнен закрытым и соединен с валом 7, а второй стакан 4 открыт с двух концов 8 и 9. Задатчик 1 выполнен в виде двух па- . раболической формы стаканов 10 и 11, установленных с зазором 12 над стаканами 3 и 4 платформы, а в полости 13 между стаканами 10 и 11, соединенной с источником жидкости (не показано), установлены соединительные перегородки 14 под углом к оси вращения вала 7, подшипник 15. Центробежный регулятор работает следующим образом. Рабочая жидкость вливается в задатчик 1 на уровне 0. Величина ЛН определяет дебит задатчика, т.е. устойчивую работу регулятора при изменении уровня подаваемой жидкости от 02 до 0. В начальный момент рабочая жидкость имеет только осевую скорость и полностью заполняет полость 13 между стаканами 10 и 11. Зазор 12 между задатчиком 1 и платформой 2 выполнен минимальным для исключения утечки рабочей жидкости. Ток рабочей жидкости, действуя на радиальные перегородки 6, образует водоворот. Период обращения Т водоворота на выходе задатчика равен периоду Т обращения водоворота в центробежном регуляторе. Соединительные перегородки 14 нужны для сообщения центробежному регулятору начального импульса в нужном направлении. В дальнейшем водоворот работает от действия кориолисовой силы, приложенной тангенциально к вращающимся частицам воды, которые давят нормально на радиальные перегородки 6. Под этим давлением платформа 2 начинает вращаться с валом 7 по стрелке Л. Через некоторое время угловая скорость и; достигнет задан311

ной. Алгоритм самостабилизацин центробежиого регулятора описывается уравнением

РГ- tuP

-я«U) 4/р1где центробежная сила; Гц - ньютонова сила; (Л) - угловая скорость; р плотность рабочей жидкости; г - текущее значение радиуса орбиты частицы жидкости; g - ускорение свободного падения; L - момент JKOличества движения.

Стабилизация скорости заключается в следующем. Если момент количества движения L, запасенный на регуляторе, падает до какого-то значения L за счет совершенной работы, то угловая скорость w снижается до значения to , что моментально приводит к уменьшению центробежной силы F,,,вследствие чего ньютонова сила, воздействуя на частицы рабочего тела, находящиеся в параболоиде, начинает их отпускать, тем самым уменьшая их радиус орбит, что приводит к увеличению угловой скорости до заданной ш.

Таким образом, по мере убывания момента количества движения радиус орбит вращения частиц рабочего тела соответственно убывает.

Отдав свою энергию, частицы рабочего тела покидают центробежный регулятор через отверстие в основании.

Кроме регулирования заданного параметра угловой скорости LO самостабилизация осуществляется за счет резонансных свойств параболоида, при этом в устройстве происходит обратмая связь между задатчиком и платформой .

При уменьшении угловой скорости ш центробежная сила F уменьшается что приводит к убыстренному опуска 4

нию частиц рабочего тела под действием ньютоновской силы, это говорит о том, что осевая скорость V рабочего тела (скорость истечения Ж1здкости) увеличивается, что по известным причинам увеличивает тангенциальную скорость V на соединительных перегородках 14, т.е. увеличивается угловая скорость w по заданной.

Если заданный параметр ы отклонится в сторону увеличения (за счет , уменьшения нагрузки), то произойдет аналогичный процесс только в o6patном направлении по цепочке: увеличение момента количества движения приводит к увеличению угловой ско рости, что приводит к увеличению центробежной силы, которая разводит частицы рабочего тела жидкости, увеличивая их орбиты, а увеличение радиуса приводит отклонившуюся угловую скорость к заданной.

Кроме того, увеличение радиуса орбит частиц рабочего тела в параболоиде означает уменьшение осевой скорости истечения, что приводит rfa соединительных перегородках 14 к .уменьшению тангенциальной скорости V, а это в свою очередь приводит отклонившуюся угловую скорость к заданной.

Предлагаемый центробежный регулятор не только стабилизирует обороты машины, но и регулирует расход рабочего тела машины; на холостом ходу машины расход рабочего тела минимален, а на максимальной нагрузке соответственно максимален.

Предлагаемый центробежный регулятор прост по конструкции, в нем нет трущихся механических частей и нет внешних систем регулирования, при этом точность стабилизирования оборотов вала достаточно высока.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ВАЛА, содержащий задатчик и платформу, отличающийся тем, что, с целью упрощения регулятора, в нем платформа выполненав АН фиг.1 виде двух расположенных соосно один в другом параболической формы стаканов, в полости между которыми установлены соединяющие стаканы радиальные перегородки, причем внутренний стакан выполнен закрытые и соединен с валом, а второй открыт с двух, концов, задатчик выпешнен в виде двух параболической формы стаканов, установленных с зазором над стаканами платформы и являющихся их продолжением, а в полости между стаканами, соединенной с источником жидкости, установлены) соединительные перегородки под углом к оси вращения вала.. (Л ни О)