Двухимпульсный регулятор скорости тепловых двигателей Советский патент 1981 года по МПК G05D13/26 

(5) ДВУХИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ТЕПЛОВЫХ Изобретение относится к автомати ческому регулированию скорости тепловых двигателей и может быть исполь зовано в дизель-генераторе для регулирования скорости вращения. Известен регулятор скорости дизел генератора, содержащий электромагнит с якорем, связанным тягой с золотником, который управляет перемещением сервопоршня, шток которого соединяется с рейкой топливного насоса ГП Недостатком регулятора является неустойчивая работа в переходных процессах при изменении нагрузки,, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является двухимпульсный регулятор скорости те ловых двигателей, содержащий центробежный датчик скорости, соединенный с первым подпружиненным Золотником , расположенным в первом сервопоршне, электрогидроусилитель с установленным в нем вторым сервопоршнем, связанным пружиной с первым упругим ДВИГАТЕЛЕЙ элементом и вторым золотником, связанным тягой с якорем электромагнита, содержащего пружинную подвеску, и рычажный узел, соединенный со штоками первого и второго сервопоршней и с органом изменения подачи топлива Г2. К основным недостаткам данного регулятора относятся малое быстродействие регулятора скорости при ||енении нагрузки дизель-генератора при большой жесткости пружинной подвески, при которой обеспечивается устойчивая работа электрогидроусилителя, снижение устойчивости работы электрогидроусилителя при ма.гюй жесткости пружинной подвески, при которой обеспечивается большое быстродействие регулятора скорости при изменении нагрузки. Известно, что для повышения быстродействия электрогидроусилителя, имеющего большой диаметр сервопоршня, при установленном в регуляторе ; давлении жидкости, например масла, приходится увеличивать диаметр управляющего золотника и развиваемое электромагнитом усилие, что пpивoдиt к увеличению габаритов электромагнита, электрогидроусилителя и регулятора скорости в целом. Целью изобретения является повышение быстродействия регулятора скорости. Поставленная цель достигается тем, что в регулятор введен второй {УПРУГИЙ элемент, установленный на тяге со стороныi противоположной пружинной подвеске электромагнита. На фиг. 1 изображена схема двухимпульсного регулятора скорости тепловых двигателей; на фиг. 2 - зависи мость изменения усилия электромагнита от перемещения тяги электрогидроусилителя с регулируемым упругим элементом и без него; на фиг. 3 - ос циллограмма перемещения сервопоршня электрогидроусилителя в переходных процессах. Двухимпулсьный регулятор скорости тепловых двигателей состоит из центробежного датчика скорости 1, связанного с первым подпружиненным золо ником 2, который управляет первым се вопоршнем 3. Электрогидроусилитель 4 преобразовывает электрический СИ1 нал измерителя нагрузки в пропорциональное перемещение второго сервопоршня 5. Электро-идроусилитель сос тоит из второго сервопоршня 5, на который воздействует первый упругий элемент 6, и второго золотника 7, с занного через тягу 8 с якорем 9 управляющего электромагнита 10, имеющего пружинную подвеску 11. Суммиру щий рычажный узел 12 соединяет шток первого сервопоршня и шток второго сервопоршня и перемещает орган изменения подачи топлива 13. К тяге с стороны, противоположной пружинной подвеске электромагнита, подведен с незначительным зазором и в неподжатом состоянии второй упругий элемен пружина 14, положение которого регулируется двумя гайками 15. На што ке второго сервопоршня 5 установлены две пружины 16 силовой обратной связи . установившемся режиме тяга 8 занима ет определенное среднее положение, при котором суммирующиеся на ней магнитные силы электромагнита 10, усилие пружин силовой обратной связи 16 и упругие силы подвески 11 взаимно уравновешиваются. При этом 4 усилие второго упругого элемента И на тягу 8 равно нулю. Двухимпульсный регулятор скорости работает следующим образом. Электрический сигнал, пропорциональный нагрузке, от измерителя нагрузки поступает на катушки электромагнита (не обозначены). Под действием электромагнитной силы якорь 9 поворачивается, преодолевая сопротивление упругих подвесок 11, вместе с якорем поворачивается тяга 8, которая перемещает второй золотник 7. Через образовавшуюся щель масло поступает по второй сервопоршень 5 и перемещает его. При этом первый упругий элемент 6 сжимается. Перемещение поршня продолжается до тех пор, пока пружина силовой обратной связи 16, упирающаяся в тягу 8 и второй сервопоршень вернет якорь 9 в исходное положение, при котором второй золотник 7 закрывает щель, через которую масло поступает к поршню. В новом установившемся режиме усилие пружины силовой обратной связи уравновешивает электромагнитную силу магнита 10. Своим штоком поршень поворачивает рычаг суммирующего рычажного узла 12 и связанный с ним орган изменения подачи топлива 13 При уменьшении нагрузки, поступающей от измерителя нагрузки, электрический сигнал уменьшается, уменьшается и электромагнитная сила. В результате под действием неуравновешенного момента от действия пружин силовой обратной связи якорь 9 с тягой 8 поворачивается в другую сторону. При этом второй золотник 7 открывает щель, через которую из-под поршня масло начинает сливаться, и поршень, рычаги узла 12, орган изменения подачи топлива под действием первого упругого элемента 6 смещаются в сторону уменьшения подачи топлива. В описанном переходном процессе второй упругий элемент И оказывает кратковременное йоздействие на тягу 8 при уменьшении сигнала нагрузки. При возвращении якоря 9 с тягой 8 в исходное положение действие пружины на тягу В исчезает, т.е. пружина не оказывает влияния на окончательный результат регулирования,обеспечивая этим высокую статическую точность регулирования (фиг.2). Для повышения быстродействия электрогидроусилителя при изменении нагрузки значительно снижена жесткость подвесок 11. При этом устойчивость гидравлической системы гидроусилител снижается. Для исключения возможности появления в гидросистеме незатухающих колебаний с высокой частотой установлен второй упругий элемент 1 с одной стороны тяги 8 с незначитель ным зазором, регулируемым гайками 15 При возникновении колебаний в гидросистеме электрогидроусилителя 4 после мгновенного изменения электрического сигнала тяга 8 со вторым золотником 7 начинает совершать ко-., лебания относительно своего среднего положения. Энергия, рассеиваемая гидросистемой при таких колебательных движениях, будет поглощается ето |)ым упругим элементом 1. При этом колебания гидросистемы исчезают. В реальном переходном процессе такие колебания при наличии в конструкции упругого упора длятся 0,01-0,02 с ил вообще не возникают (фиг. 3). Таким образом, при малой жесткости подвесок 11 достигается высокое быстродей ствие и статическая точность электро гидроусилителя ,. а следовательно двухимпульсного регулятора скорости при сохранении высокой устойчивости. Второй золотник 7 э также электромагнит 10 выполняются наименьших ра меров, чем и достигается компактност конструкции электрогидроусилителя и двухимпульсного регулятора скорости в целом. На фиг. 3 показан переходный процесс при имитации мгновенного наброса номинальной нагрузки на одном и том же электрогидроусилителе с жесткими подвесками, а также с мягкими подвесками и регулируемым упругим элементом (пружиной). Введение второго упругого элемента со стороны тяги,противоположно расположенного относительно пружинной подвески,позволяет улучшить быстродействие двухимпульсного регулятора скорости в переходных процессах в 1,5 раза при сохранении устойчивости и без увеличения габаритов регулятора. Формула изобретения Двухймпулъсный регулятор скорости тепловых двигателей, содержащий центробежный датчик скорости, соединенный с первым подпружиненным золотником, расположенw,iM в первом сервопоршне, электрогидроусилитель с установленным в нем вторым сервопоршнем, связанным пружиной с первым упругим элементом и вторым золотником, связанным тягой с якорем элеткромагнита, содержащего пружинную подвеску, и рычажный узел, соединенный со штоками первого и второго сервопоршней и с органом изменения подачи топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулятора, в него введен второй упругий элемент, установленный на тяге со стороны, противоположной пружинной подвеске электромагнита. Источники информации, принятые во внимание при экспертиз 1.Авторское свидетельство СССР № 263718, кл. G 05 D ТЗ/26, 19бВ. 2.Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. М., Машиностроение, 1968 с. 275 (прототип).

f flfffmpOMCrft/c/ma:

Фиг2

и

MM