Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЕГУЛЯТОРА СКОРОСТИ
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЕГУЛЯТОРА СКОРОСТИ

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЕГУЛЯТОРА СКОРОСТИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в двигателестроении, а именно в устройствах для испытания регуляторов скорости непрямого действия двигателей внутреннего сгорания. Сущность: стенд содержит электропривод регулятора, гидравлический сервомотор, подключенный к внутренней масляной системе регулятора через управляющий золотник, причем последний через рычажную передачу связан с выходом регулятора и поршнем гидравлического сервомотора, подключенным также к задатчику скорости двигателя, при этом в гидравлический сервомотор введен второй поршень с управляющим золотником, существующий поршень кинематически соединен со своим управляющим золотником и с золотником второго поршня, а второй поршень - со своим управляющим золотником и с задатчиком скорости двигателя. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2059967
Класс(ы) патента: G01M17/00
Номер заявки: 93054057/11
Дата подачи заявки: 02.12.1993
Дата публикации: 10.05.1996
Заявитель(и): Уральское отделение Всероссийского научно- исследовательского института железнодорожного транспорта
Автор(ы): Белобаев Г.Я.
Патентообладатель(и): Уральское отделение Всероссийского научно- исследовательского института железнодорожного транспорта
Описание изобретения: Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к устройствам для испытания регуляторов скорости непрямого действия двигателей внутреннего сгорания.
Аналогом является моделирующий стенд [1] Он не учитывает влияния на работу системы регулирования характеристик двигателя и нагрузки, вследствие чего не достигается подобие условий работы регулятора на двигателе и стенде. Регулятор, хорошо работающий на стенде, может плохо работать на двигателе.
Прототипом принят стенд для испытания регулятора скорости непрямого действия с внутренней маслосистемой для двигателя внутреннего сгорания [2] Он содержит электропривод регулятора, гидравлический сервомотор, подключенный к внутренней масляной системе регулятора через управляющий золотник, причем последний через рычажную передачу связан с выходом регулятора и с поршнем гидравлического сервомотора, подключенным также к задатчику скорости двигателя. Здесь учтены такие характеристики двигателя, как момент инерции подвижных частей, самовыравнивание. Недостатком является то, что не учитывается запаздывание в передаче сигнала, вызванное циклической подачей топлива насосами, особенностями газораспределения в двигателе, конструкцией измерителя скорости регулятора, зазорами в соединениях, возникающими при изнашивании. Запаздывание оказывает существенное влияние на качество работы системы регулирования, состоящей из регулятора, двигателя и нагрузки.
Сущность: в гидравлический сервомотор известного стенда введен второй поршень с управляющим золотником, при этом существующий поршень кинематически соединен со своим управляющим золотником и с золотником второго поршня, а второй поршень- со своим управляющим золотником и с задатчиком скорости двигателя на регуляторе.
Технический результат от использования предложенного устройства- при испытаниях регулятора учитывается запаздывание, вызванное циклической подачей топлива насосами, конструкцией измерителя скорости регулятора, особенностями газораспределения, неисправностями регулятора и двигателя. Этим повышается достоверность оценки качества работы регулятора.
Возможность осуществления устройства подтверждается схемой, описанием и примером расчета стенда.
На чертеже представлена схема стенда. Вал испытываемого регулятора 1, установленного на стенде, приводится во вращение электродвигателем 2 с постоянной, близкой к наименьшей для привода, скоростью. Выход 3 регулятора через рычажную передачу соединен с золотником 4 гидравлического сервомотора 5. Рабочая жидкость высокого давления поступает в сервомотор по трубке 6 из масляной системы регулятора 1. Отработавшая в сервомоторе жидкость сливается в ванну регулятора. Поршень 7 гидравлического сервомотора через рычажную передачу, кулису 8 с камнем 9 соединен с золотником 4 и через рычажную передачу с золотником 10, управляющим движением поршня 11. Поршень 11 соединен со своим золотником 10 и с рычагом 12 на валике задания скорости двигателя. Положение камня 9 на кулисе 8 задается оператором. При изменении положения камня изменяется величина передаточного отношения от поршня 7 к золотнику 4.
При установившемся режиме работы, при работающем электродвигателе 2 выход 3 регулятора, золотники 4 и 10, поршни 7 и 11 находятся в среднем положении и неподвижны. Рабочая жидкость высокого давления из масляной системы регулятора по трубке 6 поступает в сервомотор 5, давление жидкости измеряется манометром 13.
Чтобы оценить качество работы регулятора, медленно перемещают камень 9 влево от средней точки кулисы 8. Обратная связь от поршня 7 к золотнику 4 становится положительной, устойчивость системы регулирования снижается. Когда система регулирования станет неустойчивой, начнутся незатухающие колебания выхода 3 регулятора, золотников 4 и 10 и поршней 7 и 11 стенда. По положению камня 9 на кулисе 8 перед началом колебаний судят о качестве работы испытываемого регулятора.
Расчет системы регулирования подтверждает работоспособность устройства.
Характеристическое уравнение работы двигателя и привода с учетом запаздывания в передаче сигнала записывается так
ω(TIP2 + (I + TF)P + F) Ky, где ω- отклонение угловой скорости вала двигателя от установившейся,
Т величина запаздывания в передаче сигнала,
I момент инерции подвижных частей двигателя, приведенный к валу,
Р оператор уравнения,
F фактор устойчивости (самовыравнивание) двигателя,
К коэффициент усиления,
у отклонение выхода регулятора, соединенного с топливоподающей системой двигателя, от установившегося положения.
Стенд для испытания регулятора должен быть рассчитан так, чтобы уравнение его работы и величины коэффициентов были бы такими же, как и у двигателя.
Положение х4 золотника 4 зависит от положения х3 выхода 3 регулятора и положения х7 поршня 7 сервомотора
х4 С1х3 + С2х7.
Скорость поршня 7 зависит от положения х4 золотника 4
C3x4
Положение х10 золотника 10 зависит от положений х7 поршня 7 и х11 поршня 11
х10 С4х7 + С5х11.
Скорость поршня 11 зависит от положения х10 золотника 10
C6x10
Между положением х11 поршня 11 и рычага 12 и отклонением ω скорости вала двигателя существует зависимость
ω= С7х11.
Совместное решение уравнений стенда приводит к характеристическому уравнению работы стенда
ω(Р2 + (С5С6 + С2С3)Р + С2С3С5С61С3С4С6С7х3. Сравним его с уравнением двигателя и обнаружим, что
C5C6= C2C3= C1C3C4C6C7=
Найдем коэффициенты уравнений стенда, предназначенного для испытания регулятора 2Д100 дизеля тепловоза ТЭЗ. Коэффициенты уравнения работы двигателя примем следующими: T 0,08 c, I 430 кг ·м2, К 1260 Н· м· мм-1. Коэффициент С7 2,8 мм-1 с-1 зависит от характеристик измерителя скорости регулятора. Коэффициенты С1 0,2, С4 0,5, С5 0,5 выбирают при проектировании. Остальные коэффициенты вычисляют:
C6= 25 c-1; C3= 5,233 c-1 и при изготовлении обеспечивают размерами сервомотора. Коэффициент С2 передаточное отношение от поршня 7 к золотнику 4 переменный, зависит от положения камня 9 на кулисе 8. Этим коэффициентом задают самовыравнивание двигателя
C2=
Качество работы регулятора оценивается величиной а запаса устойчивости отношением самовыравнивания при работе на границе устойчивости к коэффициенту усиления
a для двигателя; a для стенда
Если известны коэффициенты b1 117 c-1, b2 20 мм, b3 75 мм·с-1 характеристического уравнения изодромного регулятора 2Д100
y(P2 + b1P) ω(b2P + b3), можно найти критическое самовыравнивание Fк двигателя и величину а запаса устойчивости. Для этого запишем характеристическое уравнение системы, состоящей из регулятора и двигателя
TIP4 + (TIb1 + I + TF)P3 + (Ib1 + TFb1 + F)P2 + +(Kb2 + Fb1)P + Kb3 0. Подставим известные коэффициенты, оператор Р заменим мнимым корнем βi, решим уравнение и найдем критическое значение самовыравнивания Fк -141,8 Н·м·с и частоту незатухающих колебаний при этом β= 1,392 с-1. Найденное самовыравнивание соответствует запасу устойчивости а 0,1125 мм с. Чем выше величина а, тем лучше качество работы регулятора. Изнашивание деталей, особенно связанных с изодромной обратной связью, приводит к уменьшению запаса устойчивости. В результате ремонта и, особенно, удачной модернизации он может быть увеличен.
Подставив в уравнение системы регулирования известные коэффициенты, приняв самовыравнивание F 0 и заменив оператор Р мнимым корнем βi, найдем критическое запаздывание Тк 0,2570 с и частоту незатухающих колебаний при таком запаздывании β= 1,373 с-1. Даже такое небольшое запаздывание делает систему регулирования неустойчивой, поэтому учет запаздывания в стенде обязателен.
Стенд предназначен для оценки качества работы регуляторов на заводах-изготовителях и ремонтных предприятиях.
Формула изобретения: СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЕГУЛЯТОРА СКОРОСТИ непрямого действия с внутренней масляной системой для двигателя внутреннего сгорания, содержащий электропривод регулятора, гидравлический сервомотор, подключенный к внутренней масляной системе регулятора через управляющий золотник, причем последний через рычажную передачу связан с выходом регулятора и поршнем гидравлического сервомотора, подключенным также к задатчику скорости двигателя, отличающийся тем, что в гидравлический сервомотор введен второй поршень с управляющим золотником, при этом существующий поршень кинематически соединен со своим управляющим золотником и с золотником второго поршня, а второй поршень со своим управляющим золотником и с задатчиком скорости двигателя.