Меню

Регулятор частоты вращения судового двигателя



Моторист-рулевой

РЕГУЛЯТОРЫ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Мощность главного судового дизеля находится в строгом соответствии с частотой вращения коленчатого вала. Поэтому мощность двигателя и, следовательно, заданный скоростной режим судна обеспечиваются определенной частотой вращения, которая поддерживается автоматически регуляторами, изменяющими количество топлива, подаваемого насосами.

Вспомогательные дизели, приводящие в действие электрогенераторы (и особенно электрогенераторы переменного тока), должны иметь строго постоянную частоту вращения. Их мощность при неизменной частоте вращения коленчатого вала регулируется также автоматически, путем воздействия регуляторов на рейки топливных насосов.

Таким образом, регуляторы частоты вращения можно разделить на все режимные, поддерживающие любую заданную частоту вращения, и однорежимные, обеспечивающие двигателям только одну постоянную частоту вращения вала. Кроме этого, некоторые двигатели имеют двухрежимные регуляторы, ограничивающие, например, работу дизеля при сверхдопустимых оборотах и не позволяющие оборотам вала снизиться ниже минимально устойчивых, при которых двигатель может заглохнуть.

Если регулятор механически непосредственно воздействует на топливные насосы, изменяя подачу топлива, то его называют регулятором прямого действия. Но не всегда чувствительный элемент регулятора имеет возможность непосредственного воздействия на дозирующие органы топливных насосов. В этом случае применяют регуляторы непрямого действия, использующие различные усилительные устройства (сервомоторы), при тех же чувствительных элементах, что и у регуляторов прямого действия. Иногда конструкция привода регулятора требует некоторой корректировки в перемещении органов, дозирующих подачу топлива, и исполнительных элементов силовой части сервомотора регулятора. Такие регуляторы называют изодромными.

На рис. 116 дана схема работы всережимного регулятора прямого действия. Рукояткой 9 вручную с поста управления (или дистанционно из рубки) через дистанционную тягу 5 и рычаг 7 изменяют силу затяжки пружинного весового устройства 6. Пружина, воздействуя на втулку, связанную с рычагом 5, стремится сблизить грузы 10. Эти грузы вращаются вместе с центральным валом регулятора, связанным с коленчатым валом двигателя системой шестерен. При своем вращении за счет центробежной силы грузы стремятся разойтись и угловыми рычагами воздействуют на втулку, а следовательно, на пружину 6 и рычаг 5.

Ноли сила сжатой пружины 6 и сила воздействия расходящихся грузов 10 уравновешивают друг друга, то рычаг 5 не перемещается. Как только по каким-то причинам частота вращения коленчатого вала и, следовательно, вала регулятора увеличится, грузы разойдутся на большую величину и их сила превысит силу затяжки пружины. Правый конец рычага 5 вместе со втулкой регулятора переместится вверх, а рейка 1 топливных насосов 2 посредством углового рычага 4 выведет дозирующие элементы 3 на уменьшение подачи. Мощность двигателя и соответственно частота вращения вала снизятся. Грузы 10 возвратятся прежнее положение — частота вращения вала восстановится. Если снизится частота вращения вала, схема сработает в обратном порядке.

При резком возрастании частоты вращения коленчатого вала (поломка гребного вала, потеря гребного винта, резкий сброс нагрузки и т. д.) под действием центробежной силы грузики 10 регулятора разойдутся и через систему рычагов 4,5, тягу 1 передвинут рейку топливного насоса и плунжера топливного насоса на меньшую подачу топлива. Двигатель будет работать на заданном режиме по частоте вращения. Однорежимный (или предельный) регулятор, очевидно, по схеме своей работы будет отличаться только тем, что пружина 6 (см. рис. 116) будет иметь постоянную затяжку.

Для защиты двигателей от чрезмерно большой частоты вращения (разноса) в случае неисправности регуляторов, заедания рейки или плунжеров топливного насоса и др. на двигателях дополнительно устанавливаются автоматы предельных частот или регуляторы безопасности, которые либо прекращают подачу топлива к топливным насосам, либо перекрывают доступ воздуха в цилиндры двигателя.

Источник

Назначение и классификация регуляторов частоты вращения

По назначению и предъявляемым техническим требованиям к режиму работы судовых дизелей регуляторы угловой скорости коленчатого вала подразделяют на однорежимные, всережимные и предельные.

Однорежимные регуляторы (с одним режимом настройки) применяют сравнительно редко (у некоторых дизелей небольшой мощности, работающих на генератор). Такие регуляторы автоматически поддерживают скоростной постоянный режим дизеля независимо от колебаний электрической нагрузки на генератор.

Всережимные регуляторы поддерживают любой заданный скоростной режим дизеля: от минимально устойчивой до максимальной угловой скорости вала.

Во избежание «разноса» при непредвиденном резком уменьшении нагрузки дизели снабжают предельными регуляторами, или автоматами остановки. Последние не оказывают регулирующего воздействия на топливные насосы высокого давления (ТНВД) до тех пор, пока угловая скорость вала не достигнет определенного значения, при котором они полностью выключают подачу топлива в цилиндры дизеля.

Читайте также:  Регулятор оборотов двигателя лифан 170f

По конструктивному исполнению регуляторы могут быть встроены в двигатель (дизели 2Ч10,5/13; 4Ч8,5/11), навешенными на ТНВД (дизели 6ЧСП15/18) и автономными в виде отдельных узлов (дизели 6ЧРН32/48; 8ЧР32/48; 6ЧРП27,5/36; 6ЧРН36/45).

В зависимости от способов воздействия на регулирующий орган различают пропорциональные, интегральные и пропорционально-интегральные регуляторы.

Пропорциональные (П–регуляторы) обеспечивают перемещение рейки ТНВД пропорционально изменению угловой скорости вала. У интегральных (И–регуляторов) отклонение угловой скорости вала влияет на скорость перемещения рейки ТНВД, а у пропорционально-интегральных (ПИ–регуляторов) – на абсолютное значение перемещения рейки и ее скорость.

Пропорциональные, интегральные и пропорционально-интегральные регуляторы могут быть прямого и непрямого действия. В первых рейка ТНВД перемещается за счет энергии, сообщаемой ей измерительным элементом регулятора; у вторых выходной сигнал измерительного элемента регулятора передается на рейку усиленным благодаря включению в схему усилителя.

Регуляторы непрямого действия в зависимости от вида используемой вспомогательной энергии делят на: гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные. Регуляторы непрямого действия судовых дизелей, как правило, гидравлические.

Дата добавления: 2015-05-30 ; просмотров: 3924 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Устройство автомобилей

Система питания дизельного двигателя

Регуляторы частоты вращения

Работа дизелей, оснащенных ТНВД плунжерного типа, характеризуется крайне неустойчивой частотой вращения. Во время работы машины нагрузка постоянно меняется и соответственно меняется нагрузка на двигатель. Характер изменения нагрузки может быть достаточно интенсивным: от резкого увеличения, например, при разгоне или движении на подъем (наброс нагрузки), до резкого снижения, например, при движении на спуске (сброс нагрузки).
Так, при резком снижении внешней нагрузки дизеля частота вращения коленчатого вала увеличивается, что вызывает увеличение цикловой подачи топлива.

Это происходит вследствие сокращения времени прохождения плунжером окон втулки и соответственно сокращения количества вытесняемого топлива из надплунжерного пространства через эти окна.
Кроме того, регулятор опережения впрыска топлива при увеличении оборотов корректирует начало подачи и, таким образом, обороты двигателя прогрессирующе возрастают.
Данное явление тем более характерно, чем меньше активный ход плунжера. Возрастание цикловой подачи приводит к дальнейшему росту частоты вращения клеенчатого вала, и если нагрузка не увеличится, то это может привести к «разносу» двигателя (саморазрушению)

Увеличение внешней нагрузки двигателя и снижение вследствие этого частоты вращения коленчатого вала, наоборот, приводит к увеличению количества перетекающего топлива в окна втулки и соответственно к сокращению поданного количества топлива через штуцер к форсунке.
Поэтому дизели при возрастании внешней нагрузки склонны к останову.

Водитель не всегда может среагировать на колебания нагрузки, поэтому данную функцию выполняют специальные следящие устройства – регуляторы частоты вращения, предназначенные для автоматического поддержания частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах.

Регуляторы частоты вращения классифицируют:

  • по воздействию на орган управления – прямого и непрямого действия;
  • по поддержанию заданного режима – одно-, двух- и всережимные.

Регуляторы прямого действия воздествуют непосредственно на орган управления подачей топлива (рейку ТНВД или дроссельную заслонку карбюратора). Регуляторы непрямого действия воздействуют на них через дополнительную систему – электрический или гидравлический усилитель.

Однорежимные регуляторы поддерживают только один скоростной режим, чаще всего максимальный, не позволяя двигателю превышать предельно допустимые обороты и работать вразнос.

На автомобильных двигателях регуляторы должны ограничивать, как минимум, максимальную и минимальную частоты вращения коленчатого вала. Такие регуляторы называются двухрежимными.
На отечественных дизелях используются всережимные регуляторы частоты вращения, которые автоматически поддерживают заданную водителем частоту вращения коленчатого вала на всем диапазоне нагрузок.

Всережимный регулятор частоты вращения

Всережимные регуляторы частоты вращения устанавливаются на двигателям марок «ЯМЗ», «КамАЗ», двигателе ММЗ Д-235.12 (автомобиль ЗИЛ-5301 «Бычок»).

На рисунке 1 приведена конструкция регулятора двигателя ЯМЗ-238 и схема его работы.

Данный регулятор устанавливается на заднем торце топливного насоса высокого давления (ТНВД). Ведущее зубчатое колесо 1 регулятора приводится во вращение от кулачкового вала топливного насоса через резиновые сухари 27, которые в ней установлены. Резиновые сухари поглощают ударные нагрузки при резком изменении частоты вращения. Ведомое зубчатое колесо 3 установлено в корпусе 4 на двух шариковых подшипниках.

Читайте также:  Регулятор оборотов для электропривода швейной машины

Ведущее и ведомое зубчатые колеса образуют повышенную передачу с целью увеличения чувствительности регулятора. Ведомое зубчатое колесо изготовлено заодно с валиком, на который напрессована державка 5.
На осях державки шарнирно закреплены два грузика 29, которые своими роликами упираются в торец муфты 26, которая через радиально-упорный подшипник и пяту 25 передает усилие силовому рычагу 19, подвешенному на оси 13.

Пята регулятора с помощью рычага 20 и тяги 11 связана с рейкой 6 топливного насоса, которая при расхождении грузиков перемещается в сторону уменьшения подачи топлива. В верхней части к рычагу 20 присоединена пружина 8, а в нижней части рычага запрессован палец 23, который входит в паз кулисы 24. Кулиса соединяется со скобой 21 останова двигателя через распложенную внутри кулисы пружину, предохраняющую механизм регулятора от чрезмерных усилий при выключении подачи топлива.

Пружина 14 регулятора одним концом соединена с рычагом 12, который жестко связан с рычагом 9 управления регулятором, а вторым – с двуплечим рычагом 15. Усилие пружины передается с двуплечего рычага на винт 16.

Регулятор работает следующим образом.
При вращении кулачкового вала ТНВД и валика с державкой 5 центробежная сила грузиков 29 стремится развести их в стороны и через ролики 30 переместить муфту 26 с пятой 25 вправо. Этому препятствует пружина 14, которая тянет нижнее плечо рычага 15 вверх и через винт 16 и рычаг 19 отжимает пяту 25 влево.
Таким образом, на муфту 26 и пяту действует две силы: направленная вправо центробежная сила грузиков и направленная влево сила, создаваемая пружиной 14.

При определенном натяжении пружины развивается частота вращения, при которой эти две силы взаимно уравновешиваются. Тогда все подвижные детали регулятора (грузики, муфта, пята, рычаги 15, 19 и 20, тяга 11), а также рейка 6 и плунжеры занимают положение, обеспечивающее работу двигателя с заданной частотой вращения.

Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, при движении автомобиля под уклон), частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и увеличивающаяся сила грузиков передвигает муфту с пятой вправо (при этом пружина, натянутая водителем через рычаги 9 и 12, еще больше растянется). Пята повернет рычаг 20 по часовой стрелке, и тяга 11 выдвинет рейку из корпуса ТНВД, рейка повернет плунжеры, и подача топлива уменьшится, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Если нагрузка увеличится (автомобиль движется на подъем или по труднопроходимому участку местности), частота вращения коленчатого вала начнет падать и вместе с тем уменьшаться центробежная сила грузиков, а так как сила натяжения пружины заданная водителем остается неизменной, то ее усилия становится достаточно, чтобы передвинуть рейку ТНВД в сторону увеличения подачи топлива.
В результате увеличения подачи топлива частота вращения коленчатого вала сохраняется и будет таким образом поддерживаться постоянной при заданном водителем через педаль управления положении рейки насоса.

Водитель может по своему усмотрению изменить частоту вращения коленчатого вала, а значит, и скорость движения автомобиля с помощью педали управления подачей топлива, установленной в кабине. При нажатии на педаль система тяг и рычагов перемещает тягу 28 влево, рычаг 9 поворачивает валик с рычагом 12 против часовой стрелки и сильнее натягивает пружину 14.
Усилием пружины детали 15 и 19 перемещают пяту 25 и рычаг 20 влево, и рейка перемещается влево (в сторону увеличения подачи топлива), в результате чего частота вращения увеличивается.

Когда водитель освобождает педаль подачи топлива полностью, двигатель работает на режиме холостого хода. Натяжение пружины 14 регулятора на этом режиме регулируется винтами 16 и 17.

Чтобы заглушить двигатель, водитель должен вытянуть кнопку «стоп», расположенную в его кабине. Тогда трос, на конце которого закреплена кнопка, повернет скобу 21 с кулисой 24 в положение, показанное на рис. 2, б штрихпунктирной с двумя точками линией, а кулиса поворачивает рычаг 20 вокруг его оси, закрепленной в пяте 25. Нижний конец рычага 20 переместится влево, верхний конец его переместит рейку еще немного назад и подача топлива в цилиндры прекратится.

Читайте также:  Педаль пневматическая с регулятором

Регулятор ТНВД серии 33

Регулятор насоса серии 33 (двигатель КамАЗ-740) скомпонован в развале секций насоса (внешний вид регулятора КамАЗ-740 на рисунке в верху страницы).
Привод вала регулятора – от вала насоса через три шестерни, ведущая из которых соединена с валом насоса через резиновые сухари.
На валу регулятора отлита крестовина 2 ( рис. 3), на котором шарнирно закреплены двуплечие рычаги с грузами 3. Одни из плеч рычагов упираются в муфту 4, а она – в промежуточный рычаг 5, управляющий верхней рейкой 1. Этот рычаг установлен на одном шарнире с главным рычагом 6, на который воздействует главная пружина 9.
Рейка нижнего (левого) ряда перемещается коромыслом 18 в обратную сторону. Регулятор имеет корректор и пружину обогатителя.
Работа этого регулятора ( рис. 3, в) аналогична работе рассмотренного выше всережимного регулятора двигателя ЯМЗ-238.

Двухрежимный регулятор частоты вращения

Особенностью двухрежимного регулятора частоты вращения ( рис. 2) заключается в том, что при работе дизеля на малых частотах вращения коленчатого вала грузики 6 уравновешиваются только внешней пружиной 2. Любое изменение частоты вращения нарушит равновесие между центробежной силой грузиков 6 и усилием пружины 2, что приведет к перемещению муфты 5 и рейки 4 в сторону увеличения или уменьшения подачи топлива.
В результате частота вращения будет удерживаться в заданном диапазоне.

При переходе на режим частичных нагрузок водитель, воздействуя на педаль управления подачей топлива, увеличивает частоту вращения коленчатого вала. При этом грузики расходятся и, преодолевая сопротивление внешней пружины, доводят муфту 5 до соприкосновения с внутренней пружиной 3.
Однако пружина 3 имеет значительную жесткость и установлена с предварительной деформацией, поэтому в дальнейшем регулятор исключается из работы, так как грузики не могут преодолеть совместное сопротивление двух пружин, а перемещение рейки ТНВД происходит непосредственно под воздействием водителя на педаль, систему тяг, рычага 1 и рейки 4.
При достижении предельной частоты вращения центробежной силы грузиков становится достаточно для преодоления сопротивления пружин, и регулятор снова включается в работу.
В результате муфта 5 и рейка 4 перемещаются в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.

На рис. 4 показан двухрежимный регулятор частоты вращения, устанавливаемый на двигателе ЗИЛ-645. Регулятор обеспечивает устойчивую работу на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала 600…650 об/мин.

Регулятор имеет два цилиндрических пустотелых грузика 13, установленных на крестовине 14. Внутри каждого грузика находятся пружины: наружная пружина для ограничения частоты вращения холостого хода и внутренняя для ограничения максимальной частоты вращения; тарелки 20 пружин с регулировочной гайкой.

При неподвижном коленчатом вале грузики прижаты пружинами к крестовине. Во время вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся, сжимая наружную пружину. При этом угловой рычаг 10 перемещает ползун 9 углового рычага влево, который при помощи оси 8 кулисы выдвинет рейку насоса вправо, уменьшая подачу топлива и ограничивая частоту вращения коленчатого вала.

Если частота вращения коленчатого вала станет меньше 650 об/мин, регулятор начнет задвигать рейку, увеличивая подачу топлива. Таким образом, на холостом ходу ползун непрерывно перемещается, вследствие чего изменяется подача топлива и поддерживается заданная частота вращения.

При достижении частоты вращения 2850 об/мин центробежная сила грузиков начнет преодолевать сопротивление пружин, под действием системы рычагов рейка перемещается, уменьшая подачу топлива и частоту вращения коленчатого вала. На этом режиме ползун также перемещается, в результате чего частота вращения составляет 2850…2950 об/мин.
Между минимальным и максимальным значениями частоты вращения изменение подачи топлива осуществляется рычагом управления подачей топлива, связанным с педалью подачи топлива.

Источник