Регулирующая аппаратура

/ Литература / Устройство и ремонт тепловозов / Регулирующая аппаратура

Регулирующая аппаратура дизеля предназначена для обеспечения постоянства частоты вращения коленчатого вала и реализации полной мощности дизеля независимо от изменений внешней нагрузки, а также защиты дизеля от превышения допустимой частоты вращения.

К регулирующей аппаратуре дизеля относятся: механизм защиты дизеля, регулятор, механизм управления частотой вращения и механизм управления нагрузкой.

Механизм защиты дизеля от «разноса» (превышение установленной предельной частоты вращения коленчатого вала) автоматически останавливает дизель при превышении частотой вращения коленчатого вала предельного значения. Остановка дизеля происходит путем перестановки реек топливных насосов в положение нулевой подачи топлива и подачи гидравлического импульса на закрытие воздушной заслонки. Предельный выключатель устанавливается на приводе распределительного (кулачкового) вала дизеля. Чувствительный элемент, контролирующий предельную частоту вращения, состоит из груза, эксцентрично закрепленного на валу, пружины и упора. При превышении частоты вращения выше допустимой груз под действием центробежных сил, преодолевает усилие пружины, установленной в упоре, перемещается в радиальном направлении и нажимает на рычаг, выводя его из зацепления со стаканом. Стакан под действием пружины, воздействующей на механизм управления топливными насосами, устанавливает рейки в нулевую подачу топлива. Одновременно подается гидравлический импульс на мембранный пакет сервомотора и воздушная заслонка перекрывает воздушный тракт. Дизель без подачи топлива и воздуха останавливается. Следует добавить, что на некоторых дизелях воздушную заслонку не ставят.

Предельный выключатель имеет как ручное управление, так и электрическое - от кнопки, находящейся на пульте в кабине машиниста, которое используют в аварийных ситуациях. Как правило, в эксплуатации предельный выключатель ухода не требует.

Регулятор предназначен для поддержания постоянной (заданной машинистом) частоты вращения коленчатого вала дизеля. Чтобы обеспечить устойчивую частоту вращения коленчатого вала, нужно либо добиваться постоянства нагрузки на дизель, либо регулировать подачу топлива в цилиндры в соответствии с изменяющейся нагрузкой. Если регулятор поддерживает частоту вращения коленчатого вала за счет регулирования цикловой подачи топлива, то его называют регулятор ом частоты вращения. Если регулятор поддерживает постоянство частоты вращения вала дизеля не только за счет регулирования цикловой подачи топлива в цилиндры, но и за счет регулирования нагрузки на дизель, то его называют объединенным регулятором.

Регуляторы частоты вращения устанавливаются на дизелях 2Д1.00, Д50, ПД1М, М750 и др. Объединенные регуляторы частоты вращения коленчатого вала и нагрузки дизеля применяются на дизелях 10Д100, 14Д40, 11Д45, 5Д49.

По принципу действия и конструкции части, регулирующей частоту вращения коленчатого вала, оба регулятора практически не различаются. Схемы регуляторов частоты вращения приведены на рис. 8.10. Основным элементом регулятора является измеритель частоты вращения коленчатого вала, реагирующий на изменение угловой скорости его вращения Дсо, где Дсо = со2 - юі-

Машинист с помощью контроллера подает к измерителю сигнал настройки Н. В случае, если сигнал угловой скорости со соот-

Рис. 8.10. Схемы регуляторов частоты вращения дизелей: а - регулятор прямого действия; б - регулятор непрямого действия с серводвигателем; в - изодромный регулятор непрямого действия с обратной связью; 1 - привод от коленчатого вала; 2 - букса; 3 - шарнир грузика; 4 - подшипник; 5 - грузик; 6 - всережимная пружина; 7 - зубчатая втулка; 8 - зубчатый сектор; 9 - контроллер; 10 - стержень привода реек; 11 - серводвигатель; 12 - рычаг; 13 - золотник; 14 - изодром; 15 - пружина изодрома; 16 - регулировочная игла; ш - угловая скорость вращения; Ау - выходной сигнал; Дг - входной сигнал;

Н - сигнал настройки ветствует сигналу настройки Н, сигнал регулирования Дг измеритель частоты не вырабатывает. При изменении внешней нагрузки частота вращения коленчатого вала дизеля изменится и не будет соответствовать заданной настройке Н. Измеритель частоты зафиксирует это несоответствие и выдаст сигнал регулирования Дг. Этот сигнал поступает на регулирующий орган - рейку топливного насоса для изменения цикловой подачи топлива в цилиндры. Если сигнал Дг непосредственно передается регулирующему органу топливного насоса, такой регулятор называют регулятором прямого действия (см. рис. 8.10). У мощных дизелей регулятор соединен с рейками топливных насосов передачей из системы рычагов и тяг, и для приведения их в действие требуется значительное усилие. Поэтому сигнал регулирования Дг у регуляторов тепловозных дизелей сначала усиливается серводвигателем до Ау, а затем передается на регулирующий орган насоса.

Регуляторы с серводвигателем (рис. 8.11) называют регуляторами непрямого действия с обратной связью. Обратная связь предназначена для корректировки входного сигнала Аг (см. рис. 8.10) в серводвигатель в зависимости от выходного Ау. Применение обратной связи обеспечивает устойчивость процессу регулирования и гасит колебательный режим. По сигналу Ау цикловая подача топлива изменяется так, чтобы частота вращения вала дизеля соответствовала заданной настройке Н измерителя частоты вращения.

В установившемся режиме усилие все-режимной пружины уравновешивается центробежной силой грузов. Золотник удерживается компенсирующей пружиной в среднем положении, при котором плунжер нижним диском перекрывает окна в золотнике, который соединен каналом с камерой под силовым поршнем серводвигателя. Масло, подаваемое шестеренным насосом по боковому каналу, поступает в аккумулятор. Поршни аккумулятора под давлением масла опускаются, сжимая пружины, и масло через отверстие сливается в масляную ванну. Силовой и компенсирующий поршни неподвижны, так как канал в золотнике перекрыт диском плунжера, поэтому масло под силовым поршнем не имеет выхода.

Увеличение частоты вращения коленчатого вала происходит при уменьшении нагрузки на дизель. Под действием центробежных сил грузы начинают расходиться и своими рычагами через подшипник поднимают плунжер. Диск плунжера открывает окна в золотнике, и масло из-под силового поршня начинает сливаться в ванну регулятора. Силовой поршень перемещается вниз, уменьшая подачу топлива в цилиндры дизеля, вследствие чего частота вращения коленчатого вала будет уменьшаться. Компенсирующий поршень образует верхнюю и нижнюю полости, заполненные маслом. Верхняя полость соединяется каналом с полостью под поршнем золотника. Пространство над поршнем не может быть сразу заполнено маслом через дроссельное отверстие, поэтому поршень с золотником в результате перепада давлений будет медленно подниматься вверх, сжимая ком-

Рис. 8.11. Серводвигатель регулятора: 1 - сальник; 2 - крышка корпуса; 3 - компенсирующий поршень; 4 - ось; 5 - перегородка; 6 - силовой поршень; 7 - корпус; 8 - пружина

пенсирующую пружину. При этом окна золотника будут перекрываться диском плунжера, что уменьшит утечку масла из-под силового поршня. Частота вращения коленчатого вала, достигнув максимума для данной регулировки, начнет уменьшаться, а грузы соответственно сходиться. После того как окна золотника перекроются диском плунжера, движение силового поршня прекратится, но частота вращения продолжит уменьшаться. Грузики регулятора сближаются и плунжер смещается вниз, открывая окна золотника для подачи масла под силовой поршень.

Плунжер и золотник движутся к исходному положению вместе, обеспечивая уменьшение подачи топлива, и частота вращения коленчатого вала восстанавливается до первоначально заданной. Положение игольчатого клапана существенно влияет на колебательный процесс, уменьшая или, наоборот, увеличивая время переходного периода. Машинист с помощью механизма управления частотой вращения коленчатого вала задает необходимые режимы регулятору, который обеспечивает постоянство нагрузки на дизель.

При увеличении нагрузки на дизель золотниковая часть регулятора работает аналогично, соответственно обеспечивая увеличение подачи топлива в цилиндры двигателя пропорционально увеличению нагрузки, восстанавливая частоту вращения коленчатого вала до первоначально заданного значения.

Задание новой частоты вращения коленчатого вала контроллером машиниста обеспечивается увеличением или уменьшением затяжки всережимной пружины. Частота вращения коленчатого вала дизеля увеличивается при усилении затяжки. Изменением затяжки нарушается равновесие между усилием всережимной пружины и силой инерции вращающихся грузов и одновременно задается новое исходное положение плунжеру. При этом повторяются все процессы, которые происходят при увеличении или уменьшении нагрузки на дизель.

⇐ | Топливоподающая аппаратура | | Устройство и ремонт тепловозов | | Объединенный регулятор частоты вращения и мощности | ⇒