Способы управления тепловым двигателем

Простейшая кинематическая схема двухрежимного регулятора прямого действия изображена на рис. 3.15. Для поддержания малой скорости при холостом ходе служит пружина 3. При ограничении максимальной скорости вводится более жесткая пружина 2. Рычаг 6 шарнирно соединен с рейками топливных насосов (точка С), с муфтой 5 измерителя (точка А) и приводом управления (точка В). Схема изображена для случая, когда орган управления установлен в положение холостого хода, которому соответствует определенное положение привода, т. е. точки В. Если при работе без нагрузки момент сопротивления потерь или крутящий момент двигателя изменяется, отклонение угловой скорости меняет положение точки А при неподвижной точке В и подача топлива изменяется как в обычном регуляторе прямого действия. Величина поддерживаемой угловой скорости определяется силой нажатия пружины 3.

При включении нагрузки машинист переводит орган управления в положение большей подачи топлива, что на схеме соответствует перемещению точки В вверх. Вследствие этого рычаг 6 поворачивается относительно точки А против часовой стрелки, увеличивая подачу топлива. Угловая скорость двигателя растет, грузы расходятся и муфта поднимается до соприкосновения с диском 4. Пружина 2 настроена так, что дальнейший подъем муфты возможен лишь при превышении максимальной угловой скорости. Следовательно, при всех рабочих скоростях независимо от положения привода управления муфта неподвижна и регулятор не действует. Подача топлива задается положением привода управления. Если вследствие уменьшения или сброса нагрузки при некотором положении его скорость превысит максимальную, центробежная сила становится больше поддерживающей силы, муфта поднимается, сжимая обе пружины, и поворачивает рычаг 6 в направлении уменьшения подачи топлива, поддерживая приблизительно постоянную скорость.

Таким образом, двухрежимный регулятор действует как регулятор холостого хода и как предельный. На рабочих режимах машинист рукояткой управления задает подачу топлива, а угловая скорость устанавливается в результате взаимодействия крутящего момента и момента сопротивления в точке равновесия.

Гидромеханические регуляторы действуют относительно медленно и использование их в качестве регуляторов безопасности недостаточно эффективно. Они применяются обычно в качестве многорежимных регуляторов, а для защиты от чрезмерной скорости часто предусматриваются дополнительные предельные регуляторы прямого действия, настраиваемые на угловую скорость выше номинальной.

Характеристики момента дизеля с многорежимным регулятором (рис. 3.16 а) представляют собой сетку регуляторных характеристик, число которых при ступенчатом управлении равно числу положений органа управления, а наклон определяется степенью статизма регулятора; при изодромном регуляторе они вертикальны. Регуляторные характеристики ограничиваются сверху внешней характеристикой дизеля, получаемой при предельном положении исполнительного органа регулятора. Работа дизеля под нагрузкой возможна в любой точке каждой из характеристик и определяется моментом сопротивления нагрузки (линия АВ), а также положением органа управления, которым задается угловая скорость; подачу топлива устанавливает регулятор.

Устойчивость работы зависит главным образом от параметров регулятора. Если орган управления установлен в положение номинальной скорости, а момент сопротивления пересекает внешнюю характеристику при меньшей скорости, регулятор достигает положения упора, а режим дизеля с нагрузкой устанавливается путем саморегулирования и устойчивость его работы зависит лишь от характеристик крутящего момента и момента сопротивления.

При двухрежимном регуляторе (рис. 3.16б) положение органа управления задает внешнюю или частичные характеристики дизеля, ограничивающиеся по скорости регуляторными характеристиками, наклон которых, как и в предыдущем случае, зависит от степени статизма.

Режим работы определяется также пересечением момента сопротивления АВ с одной из характеристик, но в этом случае положение органа управления задает подачу топлива, а угловая скорость зависит от момента сопротивления. Устойчивость работы определяется в этом случае характеристиками дизеля и нагрузки. Если орган управления задает подачу топлива больше, чем требуется по нагрузке (точка В), то регулятор уменьшает подачу топлива, и тогда устойчивость зависит от параметров регулятора.