Механический двухимпульсный регулятор угловой скорости двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК G05D19/02 

Изобретение относится к автоматике, в частности к скорости двигателей.

Цель изобретения - повьшение точности регулятора,

На фиг,1 изображен механический двухимпульсный регулятор, общий вид; на - узел изменения статической регуляторной характеристики, вид

20

25

30

сбок на фиг.З - кинематическая схе-fO сатором, сектор 32 и неподвижный упор ма планетарного редуктора,

Механический двухимпульсный регулятор угловой скорости включает ме- ; ханический измеритель крутящего момента в виде планетарного редуктора, состоящего из ведущего звена, которым является солнечная шестерня 1, соединенная с источником энергии - двигателем 2, и ведомого - водила 3, соединенного с потребителем 4. При этом, остановленным звеном, 5 является эпициклическая шестерня, которая сидит на подшипниках 6 и может от воздействия передаваемого крутящего момента поворачиваться. Остановленное звено 5 шарнирно соединяется со штоком 7 гидравлического демпфера 8 и опирается на податливую опору в виде восстанавливающей пружины 9, величина затяжки которой может регулироваться гайкой to. Звено 5 через систему рычагов 3 состояющую из штока 7, соединенного с двуплечим рычагом 11,. который другим своим концом подсоединен к тяге 12, соединяется с верхним ползуном 13, расположенным в продольных пазах рычага 14 и связанным с винтом 15 узла изменения,статической регуляторной характеристики,

В продольных пазах рычага 14 установлен нижний ползун 16, который тягой 17 соединяется с суммируюгдим рычагом 18, Средней частью суммирующий рьиаг соединяется с органом, 19 топ- ливрподачи рейкой топливного насоса 20, Другим концом суммирующий рычаг- соединяется через тягу 21 и промежуточный рь1чаг 22 с центробежным регулятором 23 угловой ск орости.

Центробежный регулятор включает ведущий вал 24, связанный через шестерни газораспределительного механизма с коленчатым валом двигателя. На валу 24 жестко посажена крестовина 25 с шарнирно установленными грузами 26 и подвижная муфта 27, находящаяся в постоянном соприкосновении

33, изменением затяжки восстанавливающей пружины 34, которая связана с верхним концом основного рычага 35, нижний конец которого соединен с кор- 5 пусом регулятора, С рычагом 29 и корпусом 36 корректора импульса по угловой скорости центробежного регулятора связана пружина 37, работающая в режиме запуска двигателя, В корпусе 36 корректора установлены,регулировочный винт 38, пружина 39 и подвижный упор 40, которым промежуточный рычаг 22 взаимодействует при работе двигателя на корректорном участке характеристики с основным рычагом 35, перемещение которого ограничивают не- подвижные упоры 41 и 42, св язанные с корпусом регулятора. Взаимодействие рычагов 22 и 35 при работе дай- гателя на регуляторном участке характеристики осуществляется посредством упора 43, жестко связанного с основным рычагом 35,

Рычаг 14 узла изменения статичес35 кой регуляторной характеристики верх ним концом шарнирно соединен с неподвижной опорой 44 таким образом, что имеет возможность совершать колебания относителько оси опоры в плоскости передачи регулирующего импульса по нагрузке, Соосно в рычаге установлен винт 15, соединенный с ползунами 13 и 16 и ведомой коничес- ,кой шестерней 45, находящейся в по45 стоянном зацеплении с ведущей шестерней 46, которая установлена на валу 47, сидящем на опоре 44 и рьгааге 14,

40

Шестерня 46 связана поступатель- 50 ной парой и получает вращение от маховика 48, снабженного микрометрическим винтом 49 со шкалой и фиксатором 50 положения, Дпя обеспечения большого коэффициента усиления при 55 малых габаритах рычага 14, ползуны 13 и 16, а также те участки винта, на которых они установлены и перемещаются, изготовлены соответственно с правой и левой резьбами, что обесчерез упорный .подшипник 28 с грузами и промежуточным рычагом 22, который нижним концом шарнирно соединен с корпусом регулятора, а верхним - с тягой 21,

Необходимый скоростной режим устанавливается с помощью рьпага 29, связанного тягой 30 с механизмом настройки, включающим рычаг 31 с фик

сатором, сектор 32 и неподвижный упор

33, изменением затяжки восстанавливающей пружины 34, которая связана с верхним концом основного рычага 35, нижний конец которого соединен с кор- пусом регулятора, С рычагом 29 и корпусом 36 корректора импульса по угловой скорости центробежного регулятора связана пружина 37, работающая в режиме запуска двигателя, В корпусе 36 корректора установлены,регулировочный винт 38, пружина 39 и подвижный упор 40, которым промежуточный рычаг 22 взаимодействует при работе двигателя на корректорном участке характеристики с основным рычагом 35, перемещение которого ограничивают не- подвижные упоры 41 и 42, св язанные с корпусом регулятора. Взаимодействие рычагов 22 и 35 при работе дай- . гателя на регуляторном участке характеристики осуществляется посредством упора 43, жестко связанного с основным рычагом 35,

Рычаг 14 узла изменения статической регуляторной характеристики верх ним концом шарнирно соединен с неподвижной опорой 44 таким образом, что имеет возможность совершать колебания относителько оси опоры в плоскости передачи регулирующего импульса по нагрузке, Соосно в рычаге установлен винт 15, соединенный с ползунами 13 и 16 и ведомой коничес- ,кой шестерней 45, находящейся в постоянном зацеплении с ведущей шестерней 46, которая установлена на валу 47, сидящем на опоре 44 и рьгааге 14,

Шестерня 46 связана поступатель- 50 ной парой и получает вращение от маховика 48, снабженного микрометрическим винтом 49 со шкалой и фиксатором 50 положения, Дпя обеспечения большого коэффициента усиления при 55 малых габаритах рычага 14, ползуны 13 и 16, а также те участки винта, на которых они установлены и перемещаются, изготовлены соответственно с правой и левой резьбами, что обеспечивает перемещение ползунов в противоположные стороны.

Величина гидравлического демпфирования в демпфере 8 регулируется с ПОМОЩЬЮ дроссельного винта 51 путем перепуска жидкости из одной его полости в другую. Герметичность полостей в подвижном соединении шток 7 - крьшка 52 обеспечивается установкой двух сильфонов 53. Один конец каждого сильфона герметично соединяется со штоком 7, а другой - с крышками 52, которые через прокладки 54 болтами 55 соединяются с корпусом гидравлического демпфера 8. Ввиду отсутствия уплотнений в подвижном соединении шток - крьш1ка, вьшолняются условия достижения при вибрации и наличии определенной смазки трущихся

поверхностей минимального сухого тре-20 ган 19 топливоподачи в сторону увения. Подпружиненный узел коррекции по нагрузке включает пружину 56, направляющие 57 и регулировочную гайку 58.

Принцип действия механического двухимпульсного регулятора показан на примере нулевого, положительного и отрицательного наклонов его статической регуляторной характеристики.

25

личения цикловой подачи топлива. Угловая скорость при этом остается постоянной. Центробежный регулятор не воздействует на орган 19 топливоподачи .

В случае работы двигателя на корректорной ветки скоростной характеристики, когда в результате краткоРегулятор при нулевом наклоне ста-30 временной перегрузки угловая скорость тической регуляторной характеристики ° уменьшается, восстанавливающая

пружина 34 вследствие выхода на упор 42 основного рычага 35 не действует. Пружина 39 корректора импульса по эг угловой скорости, преодолев усилие центробежного регулятора, дополнительно перемещает промежуточный рычаг 22 влево. При этом рычаг 22 через тягу 21 и суммируюш 1Й рычаг 18 дополнительно перемещает орган 19 топливоподачи в сторону увеличения подачи топлива. Однако это перемещение меньше, чем при непосредственном воздействии тяги 21 на орган 19 топливоработает следующим образом.

В установившемся режиме развиваемый двигателем момент равняется моменту сопротивления потребителя и реактивному моменту, опрокидывающему остановленное звено 5 планетарного редуктора. Под воздействием последнего, остановленное звено 5 поворачивается на определенный угол и удер- живается в таком положении с помощью пружины 9. При этом через шток 7, рычаг 11, тягу 12, верхний ползун 13, рычаг 14, нижний ползун 16, тягу 17

пружина 34 вследствие выхода на упо 42 основного рычага 35 не действует Пружина 39 корректора импульса по эг угловой скорости, преодолев усилие центробежного регулятора, дополнительно перемещает промежуточный рычаг 22 влево. При этом рычаг 22 чер тягу 21 и суммируюш 1Й рычаг 18 допол нительно перемещает орган 19 топлив подачи в сторону увеличения подачи топлива. Однако это перемещение мен ше, чем при непосредственном воздей ствии тяги 21 на орган 19 топливои суммирующий рычаг 18 остановленное 45 подачи, так как другой конец суммирующего рычага 18 неподвижно соединен с механизмом импульса по нагрузке.

звено 5 удерживает орган 19 топливоподачи в положении, соответствующем цикловой подаче дпя заданного установившегося режима.

Центробежный механизм регулятора

23 угловой скорости, уравновешенный пружиной 34, через упорный подшипник 28, муфту 27, промежуточный рычаг 22, тягу 21 и суммирующий рычаг 18- удер- живает орган 19 топливоподачи в том же положении.

В случае резкого сброса полной нагрузки реактивный момент остановлейного звена 5 уменьшается до нуля. Под действием пружины 9 остановленное звено 5 поворачивается и через шток 7, рычаг 11, тягу 12, верхний

ползун 13, рычаг 14, нижний ползун 16, тягу 17 и рычаг 18 перемещает орган топливоподачи в сторону уменьшения цикловой подачи топлива. В таком случае угловая скорость не изменяется. Центробежный регулятор не воздействует на орган топливоподачи.

В случае резкого наброса полной нагрузки реактивный момент остановленного звена 5 увеличивается. Преодолев усилие пружины 9 остановленное звено 5 поворачивается и через шток 7, рычаг 11, тягу 12, верхний ползун 13, рычаг 14, нижний ползун 16, тягу 17 и рычаг 18 перемещает ор

личения цикловой подачи топлива. Угловая скорость при этом остается постоянной. Центробежный регулятор не воздействует на орган 19 топливоподачи .

временной перегрузки угловая скорость ° уменьшается, восстанавливающая

пружина 34 вследствие выхода на упор 42 основного рычага 35 не действует. Пружина 39 корректора импульса по угловой скорости, преодолев усилие центробежного регулятора, дополнительно перемещает промежуточный рычаг 22 влево. При этом рычаг 22 через тягу 21 и суммируюш 1Й рычаг 18 дополнительно перемещает орган 19 топливоподачи в сторону увеличения подачи топлива. Однако это перемещение меньше, чем при непосредственном воздействии тяги 21 на орган 19 топливоподачи, так как другой конец суммирующего рычага 18 неподвижно соединен с механизмом импульса по нагрузке.

Увеличить перемещение суммирующего рычага 18 и тем самым органа 19 топливоподачи позволяет.пружина 56, которая работает только при моменте сопротивления, превьш1ающем номинальный момент двигателя. В данном случае остановленное звено 5 поворачивается дополнительно, преодолевая усилие пружин 56 и 9 и тем самым обеспечивая необходимое увеличение перемещения органа 19 топливоподачи.

На всех указанных режимах работы , двухимпульсного регулятора маховик 48 механизма настройки статической регу- ляторной характеристики находится в нулевом положении,обеспечивая при изме нении нагрузки от нуля до полной ее нулевой наклон. При этом нижний 16 и верхний 13 ползуны рычага 14 располагаются вдоль винта 15 на каком-то среднем между собой расстоянии удерживая через тягу 17 верхний конец суммирующего рычага 18 в положениях, при которых, в данном случае изменения нагрузки, нижний конец его оста10

рактеристики маховик 48 механизма изменения наклона необходимо повернуть по часовой стрелке. При этом ползун 16 опускается по винту 15, а ползун 13 - поднимается, изменяя соотношение плеч рычага t4 и увеличивая этим коэффициент усиления импульса по нагрузке, В случае уменьшения нагрузки от полной величины до нулевого значения и при прежнем угле отклонения остановленного звена 5, верхний конец суммирующего Ы чага 18, а вместе с ним и орган 19 топливоподачи, перемещаются еще на

ется неподвижным, и орган 19 топливо- 15 большую величину по сравнению с ну- подачи перемещается от воздействия на него только импульса по нагрузке.

Для получения положительного наклона статической регуляторной харак- д теристики необходимо маховик 48 повернуть против часовой стрелки. В результате ползун 13 перемещается « вдоль винта 15 и удаляется от точки подвеса рычага 14, а ползун 16 при- 25 ближается, изменяя соотношение его плеч и уменьшая коэффициент усиления импульса п о нагрузке. Тогда при прежнем угле отклонения остановленного зчена 5/3 случае уменьшения нагрузки JQ от полной до нулевой, верхний конец суммирующего рычага 18, а следовательно, и орган 19 топливопоадчи перемещаются на меньшую величину по сравнению с нулевым наклоном характеристики, что незначительно уменьшает цикловую подачу топлива. Последнее приводит к увеличению угловой скорости и дополнительному перемещению центробежным регулятором ч ерез тягу 21 и суммирующий рычаг 18 органа 19 топливоподачи в сторону уменьшения и окончательного остановления цикловой подачи, соответствующей релевым наклоном характеристики, что значительно уменьшает цикловую подачу топлива (перекомпенсированная нагрузка) .

Цикловая подача топлива уменьшается в такой степени, что даже при падении угловой скорости и дополнительном перемещении центробежного регулятора органа 19 топливоподачи в сторону увеличения подачи топлива и тем самым угловой скорости, результативная угловая скорость будет с уменьшением нагрузки понижаться и окончательно установится на режиме холостого хода со значением, меньшим, чем при положительном или нулевом наклоне характеристики.

35

Таким образом, перемещение органа 19 топливоподачи будет осуществляться в основном от действия импульса по нагрузке и несколько от импульса по угловой скорости, но уже с обратным знаком. Однако при соответствую- Q щей настройке коэффициента усиления импульса по нагрузке нетрудно обеспечить любой отрицательный наклон статической регуляторной характеристики в диапазоне от его нулевого до жиму нулевой нагрузки (холостого хо- 45 значения базового центробежного ре- да). Следовательно, решающее переме- гулятора, но с обратным знаком, и

щение органа 19 топливоподачи будет осуществляться в основном от действия импульса по угловой скорости, который при соответствующей настройке коэффициента усиления импульса по нагрузке и ее недокомпенсации может обеспечить любой положительный наклон статической регуляторной характеристики в диапазоне от нулевого до значения базового центробежного регулятора.

Для получения отрицательного наклона статической регуляторной ха

рактеристики маховик 48 механизма изменения наклона необходимо повернуть по часовой стрелке. При этом ползун 16 опускается по винту 15, а ползун 13 - поднимается, изменяя соотношение плеч рычага t4 и увеличивая этим коэффициент усиления импульса по нагрузке, В случае уменьшения нагрузки от полной величины до нулевого значения и при прежнем угле отклонения остановленного звена 5, верхний конец суммирующего Ы чага 18, а вместе с ним и орган 19 топливоподачи, перемещаются еще на

большую величину по сравнению с ну-

левым наклоном характеристики, что значительно уменьшает цикловую подачу топлива (перекомпенсированная нагрузка) .

Цикловая подача топлива уменьшается в такой степени, что даже при падении угловой скорости и дополнительном перемещении центробежного регулятора органа 19 топливоподачи в сторону увеличения подачи топлива и тем самым угловой скорости, результативная угловая скорость будет с уменьшением нагрузки понижаться и окончательно установится на режиме холостого хода со значением, меньшим, чем при положительном или нулевом наклоне характеристики.

д 5 JQ

35

Q 45

даже больше.

Во всех указанных случаях изменения и настройки наклона статической

50 регуляторной характеристики рычаг 29 установки необходимого скоростного режима находится в положении максимальной угловрй скорости, т.е. на упоре 33. При этом настройка и реа55 лизация требуемого наююна характеристики производятся только механизмами настройки, формирования и передачи на орган топливоподачи регулирующих импульсов по нагрузке.

Для удобства механизм настройки снабжен обычным микрометрическим винтом 49 со шкалой, указывающей величину наклона характеристики. Самопроизвольное проворачивание маховика 48 в результате возможных при работе регулятора толчков, вибрации и т.п. предотвращается фиксатором 50.

Формула изобретения

1. Механический двухимпульсный регулятор угловой скорости двигателей внутреннего сгорания по авт.св. № 462171, о т,л ичающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введен узел изменения статической характеристики, включающий рычаг, шарнирно закреплен

ный одним концом на неподвижной опоре и содержащий винт с установленными на нем двумя ползунами, один из которых через систему рычагов среди- нен с остановленным звеном планетарного редуктора, а другой - концом суммирующего рычага, причем винт соединен через зубчатую передачу с маховиком, снабженным шкалой настройки и фиксатором положения, а гидравлический демпфер имеет уплотнение в виде сильфонов, одни торцы которых соединены со штоком, а другие - с

его крьшпсами.

I

2. Регулятор по п.1, отличающий с я тем, что ползуны и участки винта изготовлены с правой и левой резьбой.

Изобретение относится к технике регулирования скорости двигателей и . является дополнительным изобретением к .основному по авт.св. № 462177. Цель изобретения - повышение точности реZQ 19 18 17 , L гулирования. Механический двухим- пульсный регулятор угловой скорости содержит узел коррекции статической характеристики, состоящий из рычага 14, шарнирно установленного одним концом на неподвижной опоре 44 и содержащего винт 15 с установленными на нем двумя ползунами 13 и 16, один из которых 13 соединен с остановленным звеном 5 планетарного редуктора, а другой - с концом суммирующего рычага. При этом винт 15 соединен через зубчатую передачу с маховиком 48. Узел коррекции позволяет изменять статичёбкую регуляторн то характеристику эручную путем поворота маховика 48. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 51 52 7 Ч. - 5 5ff HuefJKfi с в (Л с :о ю о со 00 14)