Объединенный регулятор

/ Тепловоз 2ТЭ116 / Объединенный регулятор

Объединенный регулятор

Объединенный всережимный непрямого действия гидромеханический регулятор 4-7РС-2 (рис. 37) с центробежным измерителем скорости и автономной масляной системой автоматически поддерживает заданный режим работы дизеля, воздействуя на рейки топливных насосов и через индуктивный датчик на контур возбуждения тягового генератора. Регулятор имеет устройства: ступенчатого 15-позиционного электрогидравлического дистанционного управления; дистанционной остановки дизель-генератора с пульта управления тепловоза или при срабатывании защит; вывода якоря индуктивного датчика в положение минимального возбуждения тягового генератора; ограничения подачи топлива в зависимости от давления наддува; защиты дизеля от падения давления масла. В нижнем корпусе регулятора размещен масляный насос, в среднем корпусе - золотниковая часть с измерителем частоты вращения, аккумуляторы масла, силовой и дополнительный сервомоторы, рычажная передача обратной связи и механизм изменения длительности набора позиции. В верхнем корпусе имеются механизмы: управления частотой вращения; регулирования нагрузки дизеля; вывода индуктивного датчика в положение минимального возбуждения генератора и стопа; ограничения подачи топлива в зависимости от давления наддува; защиты дизеля от падения давления масла.

Регулятор работает следующим образом. Масло из масляной ванны 1 (рис. 38) всасывается масляным насосом 39 и подается в полость аккумулятора масла 38 и в каналы регулятора. В установившемся режиме работы дизель-генератора центробежная сила грузов измерителя скорости 42 уравновешивается силой затяжки всережимной пружины 46. Золотник 75 своими поясками перекрывает окна в подвижной 45 и неподвижной втулках, вследствие чего полость Б силового серводвигателя и полость И дополнительного серводвигателя перекрыты, и их поршни остаются неподвижными. Подача топлива в цилиндры дизеля не изменяется. При изменении затяжки всережимной пружины или частоты вращения коленчатого вала дизеля грузы сходятся или расходятся, вызывая перемещение золотника 75.

При перемещении золотника вниз, что происходит при уменьшении частоты вращения или увеличении затяжки всережимной пружины, поясок золотника открывает окно в подвижной втулке 45. Масло сливается из полости Б под поршнем силового серводвигателя, который перемещается вниз, что приводит к увеличению подачи топлива в цилиндры дизеля. Рычажной передачей 2 подвижная втулка 45 перемещается вниз до перекрытия окна пояском золотника. Второй управляющий поясок золотника, имеющий ббльшую ширину, чем окно в неподвижной втулке, с некоторым запаздыванием открывает проход маслу из аккумулятора масла 38 в полость И под поршнем дополнительного серводвигателя, который перемещается вверх. При этом рычажная передача 2 перемещает вверх подвижную втулку 45.

Рис. 37. Объединенный регу-1 - поршень аккумулятора; 2 - клапан масляного насоса; 3 - букса; 4 - поводок; 5 - золот-рычаги; 9 - корыто; 63 - оси; 12, 24 - кронштейны; 13, 53, 56 - уплотнительные кольца; 19 - шток; 20, 26, 31, 33 - планки; 22, 27, 34, 59 - тяги; 23 - винт; 25, 28 - траверсы; 29 - горловина; 37, 46 - крышки; і<¥ - уплотнительная шайба; 40, 41 - шестерни; 42 - стопорное втулка; 48 - манжета; 49 - втулка; 51 - пробка отверстия для слива масла; 52 - измеритель поршень управления частотой вращения; 64 - палец; 67 - силовой вал; Д - установочный слива масла из аккумулятора; К - канал для

Увеличение подачи топлива, вызванное перемещением вниз поршня силового серводвигателя, и, следовательно, поворотом вала 3, вызывает повышение частоты вращения коленчатого вала, и

Вентилятор (продольные разрезы):

ник измерителя скорости; 6, 17, 39, 58 - пружины; 7 - подвижная втулка; 8, 10, 21, 61, 66 - 14 - заглушка; 15 - буферный поршень; 16 - дроссель; 18 - дополнительный поршень; тарелка; 30 - кулачок; 32 - регулировочный винт; 35 - гидроусилитель; 36 - маслозаливная кольцо; 43, 65 - болты; 44 - нижний корпус; 45, 50 - валики с шестернями; 47 - шлицевая скорости; 54 - всережимная пружина; 55 - плита; 57 - гайка; 60 - силовой поршень; 62 - размер подвижной втулки; Ж - размер для согласования положения поршней; И - канал для смазки привода регулятора; Л - торцовый зазор грузы измерителя скорости расходятся, возвращая золотник 15 в исходное положение. Возвращение золотника и перемещение подвижной втулки происходят одновременно с одинаковой скоростью, поэтому окно во втулке остается перекрытым пояском золотника и поршень силового серводвигателя неподвижен. В исходное положение золотник и втулка будут идти до тех пор, пока вторЪй поясок

Рис. 38. Схема объединенного регулятора: 1 - масляная панна регулятора; 2 - рычажная передача; 3 -- вал; 4 - игла; 5 - поршень серводвигателя индуктивного датчика; 6 - индуктивный датчик; 7 - рычажная передача к золотнику регулирования нагрузки; <¥ - шток; 9 - суммирующий рычаг; 10 - втулка регулирования нагрузки; 11 - золотник регулирования нагрузки; 12 - толкатель; 13, 17 - регулировочные болты; 14 - кулачок; 15 - золотник регулятора скорости; 16 - болт регулирования стопа; 18 - траверса; 19 - пробка; 20, 29, 32 - рычаги; 21 - стакан; 22 - пружина обратной связи блока зашиты; 23 - микропереключатель; 24 - тарелка; 25 - мембранный блок; 26 - золотниковая втулка; 27 - золотник блока зашиты; 28 - ролик; 30 - золотник управления частотой вращения; 31 - втулка управления частотой вращения; 33 - регулировочный винт; 34 - тяга; 35 - винт регулирования наклона тепловозной характеристики; 36 - золотник; 37 - золотник выключения; 38 - аккумулятор масла; 39 - масляный насос; 40 - механизм изменения длительности набора частоты «ращения; 41 - клапан; 42 - измеритель скорости; 43 - букса; 44 - сектор согласования положения поршней; 45 - подвижная втулка; 46 - всережимная пружина; 47 - поршень управления частотой вращения; 48 - пружина; Л - зазор между винтом и рычагом регулятора мощности; Б - полость под поршнем силового серводвигателя; В - зазор на выключение; Д - размер от края суммирующего рычага до точки Г; Е - канал изо-дромной обратной связи; Ж - изодромная полость золотника регулирования нагрузки; И г-полость под поршнем дополнительного серводвигателя; К - размер, определяющий наклон ограничительной характеристики по давлению наддува; Л - канал для подвода масла к золотнику; М - канал для слива масла из аккумулятора; Н - изодромная полость серводвигателя; О - зазор механизма выключения регулятора по падению давления масла; П, Р - перекрыши; С - величина выстунання штока; Т - величина выступления регулировочного винта

золотника не перекроет доступ масла в полость И под поршнем дополнительного серводвигателя и поршень не остановится.

При движении золотника вверх, что происходит при увеличении частоты вращения коленчатого вала или уменьшении затяжки всережимной пружины, поясок золотника открывает окно в подвижной втулке 45. Масло из аккумулятора поступает в полость /> и поршень силового серводвигателя перемещается вверх, что приводит к уменьшению подачи топлива. В остальном действие регулятора аналогично действию при уменьшении частоты вращения или увеличении затяжки пружины.

Измеритель скорости приводится во вращение посредством шестеренной передачи и вращается на шейке буксы 43, установленной неподвижно. Сектор 44 служит для согласования взаимного положения поршней серводвигателей посредством перемещения подвижной втулки. Частота вращения коленчатого вала двигателя изменяется механизмом управления. При переключении контроллера подается или снимается электропитание электромагнитов MPI, МР2, МРЗ и МР4. Электромагниты MPI, МР2 и МРЗ через треугольную пластину воздействуют на золотник 30, а электромагнит МР4 - на втулку 31. При смещении золотника 30 относительно втулки в последней открывается в зависимости от направления смещения либо окно, через которое происходит подвод масла в полость над поршнем 47 серводвигателя управления частотой вращения, либо окно, обеспечивающее слив масла из этой полости. Под действием поступающего масла поршень 47 серводвигателя перемещается, изменяя затяжку всережимной пружины 46. Перемещение поршня 47 через траверсу на штоке поршня и систему рычагов передается на золотник 30, который вновь перекрывает окно втулки своим пояском, и поршень 47 останавливается в новом положении. При перемещении поршня 47 на затяжку пружины 46 и, следовательно, на увеличение частоты вращения коленчатого вала в полости под поршнем 47 создается давление масла больше давления в аккумуляторе 38, и клапан 41 закрывается.

Механизм регулирования нагрузки состоит из золотниковой части и блока серводвигатель - индуктивный датчик. Регулирование сводится к поддержанию постоянными вращающего момента и частоты вращения дизеля. Смещение золотника 11, управляющего положением поршня 5 серводвигателя индуктивного датчика 6, происходит как при изменении заданной частоты вращения двигателя, так и при изменении вращающего момента. При изменении частоты вращения золотник 11 смещается под действием рычага 29, опирающегося роликом 28 на траверсу поршня 47, а также тяги и рычажной передачи 7. При установившемся движении тепловоза поршень 47 и вал 3 силового серводвигателя неподвижны. Как только тепловоз начинает свое движение на подъем, ток тяговых электродвигателей и соответственно тягового генератора увеличивается. В результате повышается электрическая мощность тягового генератора, частота вращения коленчатого вала дизеля уменьшается и регулятор начинает работать, как в случае увеличения затяжки всережимной пружины (см. выше), увеличивая подачу топлива. При этом вал 3 силового серводвигателя перемещает золотник 11 вниз. Поясок золотника 11 открывает окно во втул^ 10 и сообщает полость над поршнем 5 серводвигателя индуктивного датчика со сливом. Поршень 5 перемещается вверх и вдвигает сердечник в катушку индуктивного датчика 6. Полное сопротивление катушки индуктивного датчика увеличивается, в электрическую систему тепловоза поступает соответствующий сигнал, и ток возбуждения тягового генератора уменьшается. Поршень 5 создает в полости Я, канале Е и полости Ж разрежение, под действием которого втулка 10 смещается вслед за золотником и догоняет своим окном его поясок. В результате окно оказывается перекрытым, и поршень 5 останавливается. В полости Я благодаря сообщению ее с масляной ванной через отверстие с иглой 4 разрежение уменьшается, и втулка 10 под действием пружины 48 перемещается вверх. Так как сигнал /• от индуктивного датчика изменил напряжение тягового генератора и уменьшил его мощность, то в силу наличия избыточного вращающего момента на валу двигателя увеличивается его частота вращения, и регулятор начинает уменьшать подачу топлива. Вал силового серводвигателя перемещает золотник 11 вверх. Золотник 11 и втулка 10 движутся вверх одновременно. Вал силового серводвигателя, золотник и втулка возвращаются в свое исходное положение. Мощность тягового генератора становится равной своему первоначальному значению. Так как ток тяговых двигателей увеличивается, а напряжение уменьшается, то у тепловоза повышается сила тяги и снижается скорость движения.

Для сокращения времени регулирования служит отсечный механизм, состоящий из пояска на втулке 10 и окон в буксе. При смещении втулки 10 вниз вследствие малой перекрыши Р между пояском и кромкой буксы поясок быстро открывает проход маслу по каналу из ванны регулятора в полость Ж и далее в полость Я, что ускоряет перемещение вверх поршня 5. Разгрузка двигателя происходит быстро.

При движении тепловоза под уклон ток тяговых электродвигателей уменьшается, и вал силового серводвигателя поворачивается в сторону уменьшения подачи топлива. Поршень 5 выдвигает сердечник индуктивного датчика. Полное сопротивление катушки датчика уменьшается, и в электрическую систему тепловоза поступает сигнал, приводящий к увеличению тока возбуждения тягового генератора. Напряжение тяговых электродвигателей увеличивается, сила тяги тепловоза уменьшается, скорость возрастает. Перекрыша 17, т. е. расстояние от нижней кромки втулки 10 до отверстия слива масла в ванну регулятора, значительно больше перекрыши Р. Поэтому при перемещении поршня 5 вниз, приводящем к увеличению напряжения возбуждения, проход маслу (теперь уже наоборот из полости Я в полость Ж и далее в ванну) открывается позже, чем при движении поршня 5 вниз. Время переходного процесса регулирования при этом возрастает.

Механизм регулирования нагрузки имеет устройство для регулирования наклона тепловозной характеристики. Толкателем 12 регулируется уровень мощности на номинальной позиции контроллера, а винтом 35 регулируется наклон тепловозной характеристики.

Механизм вывода индуктивного датчика в положение минимального возбуждения состоит из электромагнита МР5 и золотника 36. При затяжном боксовании тепловоза на магнит МР5 поступает электропитание, и он перемещает золотник 36 вниз. Верхний рабочий поясок золотника перекрывает подачу масла из аккумулятора и соединяет канал Л с ванной регулятора. Масло из полости над поршнем 5 серводвигателя индуктивного датчика сливается, и поршень вдвигает сердечник в катушку. Дизель разгружается, и тепловоз прекращает боксовать.

Механизм стопа состоит из электромагнита МР6 и золотника выключения 37. При снятии питания с электромагнита шток с шариками перемещается вверх, нижний шарик перекрывает подачу масла из аккумулятора к золотнику 30 управления частотой вращения и соединяет полость над поршнем 47 с масляной ванной регулятора. Масло из полости сервомотора управления частотой вращения сливается в ванну регулятора, поршень 47 перемещается вверх, выбирает зазор В до тарелки 24 и поднимает золотник 15 вверх. Масло из аккумулятора поступает в полость Б под поршнем силового сервомотора. Поршень перемещается вверх, выключает подачу топлива, и дизель останавливается.

Механизм защиты дизеля от падения давления масла обеспечивает: блокировку пуска дизеля при давлении масла после масло-прокачивающего насоса менее 30 кПа (0,3 кгс/см2) и до истечения времени предпусковой прокачки масла (60 с); сигнализацию о падении давления масла ниже уставки, величина которой автоматически меняется в зависимости от заданной частоты вращения; снижение частоты вращения в случае падения давления масла ниже допустимого до такой частоты вращения, при которой вновь установившееся давление равно предельно допустимому; остановку дизеля в случае резкого падения давления масла ниже уставки защиты на минимальной частоте вращения.

При уменьшении давления масла дизеля ниже уставки защиты мембранный блок 25 и золотник 27 под действием пружины обратной связи 22 смещаются вправо, сообщая верхнюю полость поршня 47 со сливом. Поршень 47 начинает двигаться вверх, перемещая вместе с собой и кулачок обратной связи 14, по которому катается ролик рычага 20. При перемещении кулачка 14 вверх рычаг 20 поворачивается против часовой стрелки и, передвигая с помощью болта 17 стакан 21 влево, уменьшает усилие пружины обратной связи 22. Новый установившийся режим наступит, когда усилие пружины обратной связи 22 и усилие от давления масла дизеля в мембранном блоке Рмл уравновесят усилие от давления масла аккумулятора Рак на золотник 27, и он займет среднее положение. При уменьшении давления Дц, ниже порогового значения рычаг 20 при движении наталкивается на упор. При этом происходит разрыв обратной связи механизма защиты, поршень 47 беспрепятственно перемещается вверх и, выбрав зазор В, останавливает дизель.

Для сигнализации о падении давления масла дизеля ниже допустимого предела установлен микропереключатель 23, который упирается своим контактом в упор мембранного блока 25. Для регулировки положения микропереключателя 23 относительно мембранного блока 25 служит пробка 19. При падении давления масла дизеля Рмл ниже допустимого упор мембранного блока 25 отходит вправо, что приводит к замыканию контактов микропереключателя 23; при этом на пульте управления в кабине тепловоза загорается табло "Давление масла".

Механизм ограничения по давлению наддува предназначен для ограничений подачи топлива и выдвижения в сторону увеличения мощности сердечника индуктивного датчика в зависимости от давления наддувочного воздуха. Механизм вступает в работу и воздействует на регулятор частоты вращения в переходных режимах - при пусках дизеля и резких переводах рукоятки контроллера с низких позиций на высокие, а также на установившихся режимах, выполняя функцию защиты, если давление наддувочного воздуха по какой-либо причине упадет ниже допустимого предела. Механизм ограничения состоит из гидроусилителя (ГУ), который служит для пропорционального преобразования давления наддувочного, воздуха в поступательное перемещение поршня 11 (рис. 39), и рычажной передачи.

В установившемся режиме поршень 11 гидроусилителя находится в равновесии под действием пружин обратной связи 10 и 12 и давления масла в управляющей полости А. Мемранный блок 8 и золотник 6 также находятся в среднем положении под действием пружин обратной связи 10 и 12, уравновешивающей пружины 5, давления масла Рак на золотник 6 и усилия от давления наддувочного воздуха Рк в мембранном блоке 8. При увеличении давления наддувочного воздуха Рк мембранный блок 8 и золотник 6 смещаются вправо, что вызывает снижение давления в полости А и перемещение поршня 11 со штоком 3 влево. Новый установившийся режим наступит, когда прирост силы давления наддувочного воздуха будет полностью компенсирован уменьшением силы от пружин обратной связи. При уменьшении давления наддувочного воздуха элементы гидроусилителя перемещаются в противоположном направлении и при Рк = 0 поршень 11 занимает крайнее правое положение.

При увеличении давления наддувочного воздуха Рк до порогового поршень 11 сместится в положение, при котором тарелка 4 сядет на прокладку 9 штока 3 и пружина обратной связи 12 выключится из работы. Жесткость пружины обратной связи 10 значительно больше суммарной жесткости пружин 10 и 12, поэтому дальнейшее повышение давления наддувочного воздуха Рк будет сопровождаться малым перемещением поршня 11. В момент касания тарелкой 4 прокладки 9 штока 3 произойдет излом статической характеристики гидроусилителя.

Рычажная передача предназначена для воздействия по сигналу от гидроусилителя на золотник регулятора частоты вращения, ограничения уровня задания на механизм регулирования нагрузки и осуществления обратной связи по положению силового поршня регулятора. Она состоит из тяги 34 (см. рис.-38), рычагов 32 и 9, штока 8, системы рычагов от вала 3 к штоку 8 и регулировочного винта 33. На установившемся режиме механизм ограничения не воздействует на регулятор из-за наличия зазора В между тарелкой золотника регулятора частоты вращения и рычагом 9 и зазора А между винтом 33 и рычагом 29 регулятора нагрузки. При резком переводе рукоятки на высокие позиции контроллера поршень 47 быстро движется вниз на затяжку всережимной пружины. Уровень мощности задается рычагом 29. При этом левый конец рычага 29 отрывается от поршня 47. По мере роста давления наддува рычаг 32 под действием гидроусилителя поворачивается, давая возможность поворачиваться рычагу 29. Ограничение снимется, когда левый конец рычага 29 соприкоснется с поршнем 47, а дальнейший поворот рычага 32 вызовет появление зазора А.

Ограничение подачи топлива осуществляется с помощью золотника 15 регулятора частоты вращения. При затяжке всережимной пружины золотник 15 смещается вниз, соединяя управляющую полость Б силового сервомотора со сливом. Силовой поршень двигается вниз в сторону увеличения подачи топлива. Движение силового поршня через вал 3 и систему рычагов передается рычагу 9, который, выбирая зазор В, возвращает золотник 15 в среднее положение. В среднем положении золотник 15 перекрывает управляющую полость силового поршня и останавливает его. Таким образом, положение силового поршня будет определяться положением правого конца рычага 9, т. е. давлением наддува. Ограничение подачи топлива в зависимости от давления наддува позволяет снизить дымность дизеля при работе его на переходных режимах, уменьшить эксплуатационный расход топлива, повысить срок службы масла.

На дизель-генераторы 1А-9ДГ тепловозов 2ТЭ116 до № 740 устанавливали объединенные регуляторы 7РС-2, которые не имели устройств для ограничения подачи топлива в зависимости от давления наддувочного воздуха и защиты дизеля от падения давления масла. На дизель-генераторах 1А-9ДГ тепловозов с № 740 до 800 были объединенные регуляторы 3-7РС-2, которые уже имели устройство ограничения подачи топлива в зависимости от давления наддува^но не имели устройства защиты дизеля по давлению масла. Регуляторами 4-7РС-2 оборудовались дизель-генераторы 1А-9ДГ тепловозов с № 801 и все дизель-генераторы 1А-9ДГ-2. С сентября 1994 г. на дизель-генераторы 1А-9ДГ-2 устанавливают усовершенствованный регуляторы ЗМ-7РС-2, конструктивная схема которых аналогична схеме регулятора 4-7РС-2.

Системы дизеля | Тепловоз 2ТЭ116 | Топливная система