Электрооборудование регулятора

 Электрические принципиальные схемы регулятора по модификациям приведены на рис. 13 и 14.

Электрическая схема регулятора скорости М7РС

Электрическая схема регулятора скорости 1-М7РС2-М и 14.ВРН-100

 Электрооборудование регулятора включает электромагнит стопа (ЭС) на регуляторах всех модификаций и электромагнит режима (МР) на модификациях регулятора 1-М7РС2-М и I4.ВРН-I00. Провода от электромагнитов подведены к штепсельному разъему 19 (см. рис. 3) и через него стыкуются с системой управления, выполняемой потребителем.

Верхний корпус регулятора М7РС

Верхний корпус регулятора М7РС

 Верхний корпус состоит из корпуса 3 и размещенных в нем силового вала 32 и дополнительных устройств: управления частотой вращения дизеля, автоматической остановки дизеля по сигналам от системы дистанционного управления или системы защиты, регулировки наклона статической характеристики, ограничения задания максимальной частоты вращения, указателей нагрузки и установленного наклона статической характеристики.
 Силовой вал 32 установлен во втулках 25. Герметизация корпуса в местах выхода силового вала обеспечивается установкой манжет 21. На силовом валу установлен рычаг 31, зафиксированный от угловых и осевых перемещений штифтом 18 с разведенными усиками. Гарантированный люфт силового вала в осевом направлении обеспечивается установкой в канавку на силовом валу разрезной шайбы 24. При движении поршня силового сервомотора его поступательное перемещение преобразуется через серьгу, размещенную в среднем корпусе и рычаг 31 (см. рис. 8) в угловое перемещение силового вала, для подсоединения рычажной передачи к рейкам топливных насосов на концах силового вала имеются шлицы.
 Механизм регулировки наклона статической характеристики (см. рис. 8) В состав механизма входят стойка 5, шарнирно соединенный с ней рычаг 6, подвижная профильная опора, валик 29 со стрелкой 26, рычаг 7, установленный шарнирно на рейке 9, и плунжер 10.
Стойка 5 (10 на рис. 1) усилием предварительного сжатия пружины 8 постоянно прижата к угловому рычагу 7 (см. рис. 1). Подвижная профильная опора состоит из рычага 27 (см. рис. 8), закрепленного клином 30 на валике 29 и траверсы 28. Полуоси траверсы входят в вертикальные пазы рычага 27. Нижняя опорная поверхность траверсы выполнена по радиусу для обеспечения ее свободного углового перемещения относительно рычага 27 при его развороте. Рычаг 6 свободно входит в паз траверсы и опирается на ее днище. В паз рычага 6 входит и опирается на днище опора левого плеча рычага 7.
 Принципиальная схема работы механизма регулировки наклона статической характеристики приведена на рис. II. Для наглядности при описании работы механизма, кроме номеров позиций деталей и узлов на рис. II, в скобках приведены номера позиций этих же деталей и узлов на рис. 8.

Принципиальная схема работы механизма регулировки наклона статической характеристики регулятора М7РС

 При своем перемещении в процессе восстановления заданной установившейся частоты вращения поршень силового сервомотора через рычаги смещает стойку 1(5) и разворачивает рычаг 2(6) относительно осевой линии В-В окружности профильной опоры траверсы 3(28). При нулевом наклоне статической характеристики регулятора (регуляторной характеристики дизеля), см. положения а) и ь), осевая линия В-В рычага 2(6) совмещена с линией контакта А-А опоры рычага 4(7) с опорной площадкой на рычаге 2(6) (регулируемое плечо рычага X = 0). Поэтому разворот рычага 2(6) не приводит к повороту рычага 4(7) и смещению плунжера 5(10), соответственно остается без изменения затяжка всережимной пружины, и заданная установившаяся частота вращения сохраняется без изменений во всем диапазоне нагрузок. Требуемый наклон статической характеристики регулятора (регуляторной характеристики дизеля) устанавливается поворотом стрелки 26 (см. рис. 8) указателя наклона статической характеристики регулятора.
 При этом валик 29 и рычаг 27 также разворачиваются на соответствующий угол, смещая траверсу 3 (см. рис. 11) и образуя регулируемое плечо рычага X 4- 0 [положения с) и d)]. Поэтому разворот рычага 2, в этом случае, будет приводить к развороту рычага 4 и смещению вверх или вниз плунжера 5. Затяжка всережимной пружины изменится, соответственно изменится и установившаяся частота вращения дизеля. После установки в положение требуемого наклона статической характеристики регулятора (регуляторной характеристики дизеля) валик 29 (см. рис. 8) стопорится гайкой 22 и стопорной шайбой 23.
 Механизм управления частотой вращения дизеля обеспечивает изменение частоты вращения при повороте валика управления 20 (см. рис 8). Механизм состоит из валика управления 20 со шлицевыми концами, зубчатого сектора 8, жестко зафиксированного на валике управления штифтом, зубчатой рейки 9 с рычагом 7 механизма регулировки наклона статической характеристики. Валик управления установлен в игольчатых подшипниках. Герметизация корпуса 3 в местах выхода валика управления обеспечивается установкой манжет 19. Через шлицевой конец валик управления стыкуется с исполнительным механизмом системы дистанционного или ручного управления.
 При повороте валика управления соответственно разворачивается зубчатый сектор 8, смещается вверх или вниз рейка и связанный с ней через рычаг 7 плунжер 10. Изменяется усилие затяжки всережимной пружины и, как следствие, частота вращения дизеля.
 Устройство дистанционной остановки дизеля (стоп-устройство) предназначено для автоматической остановки дизеля по сигналам от системы дистанционного управления или защиты дизеля.
 Стоп-устройство состоит из электромагнита ЭС, управляемого им шарикового клапана 15, поршня выключения 14, стойки 13, отжимающей постоянно поршень выключения вниз с усилием затяжки пружины, рычага 12 и стойки II, жестко закрепленной в корпусе 3.
 Электромагнит ЭС установлен на плите 17, закрепленной на внутреннем приливе корпуса 3.
 При отсутствии питания на электромагните ЭС шариковый клапан 21 (см. рис. 1) находится в верхнем положении и в полости по обе стороны поршня выключения 20 подается масло из напорного канала. Поршень выключения 20 под воздействием усилия пружины занимает крайнее нижнее положение, между тарелкой на золотнике 34 и рычагом 17 обеспечивается зазор «А». При подаче питания на электромагнит ЭС шариковый клапан занимает нижнее положение, и полость над поршнем выключения 20 сообщается со сливом. Поршень поднимается в крайнее верхнее положение , рычаг 17 поворачивается относительно опоры против часовой стрелки, выбирает зазор «А» и поднимает золотник 34. Поршень силового сервомотора движется вверх и выключает подачу топлива.
 Устройство ограничения задания максимальной частоты вращения состоит из винта 16 (см. рис. 8), ввернутого во фланец зубчатой рейки 9, и гайки.
 При движении зубчатой рейки вниз винт 16 упирается в корпус 3, что ограничивает затяжку всережимной пружины и соответственно максимальную установившуюся частоту вращения. После установки в требуемом положении винт 16 контрится гайкой со стопорной шайбой.

Общие сведения по устройству регулятора

 Общий вид регулятора приведен на рис. 2, 3 и 4.

Общий вид регулятора 1-М7РС2-М

Общий вид регулятора 14.ВРН-100

На регуляторах модификации I4.ВРН-I00 между крышкой 16 (см. рис.4) и верхним корпусом 23 установлен проставок 27, в котором размещено дополнительное устройство ограничения подачи топлива в зависимости от давления наддува.
Верхний корпус регулятора модификации М7РС конструктивно отличен от верхних корпусов регуляторов модификаций I-M7РС2-M и I4.BРH-100.
Соединение корпусов, проставив и крышки осуществляется:
1) нижнего корпуса со средним шестью винтами 14 (см. рис. 3), устанавливаемым со стороны нижнего корпуса. Взаимное положение корпусов обеспечивается двумя центрирующими штифтами;
2) среднего корпуса с верхним четырьмя винтами 7, устанавливаемыми со стороны верхнего корпуса. Взаимное положение корпусов обеспечивается двумя цилиндрическими штифтами;
3) крышки с верхним корпусом (на регуляторах модификаций М7РС и I-M7PC2-M) четырьмя винтами 17, устанавливаемыми со стороны крышки;
4) проставка с верхним корпусом (на регуляторах модификации I4.BPH-I00) двумя винтами 28 (см. рис. 4), устанавливаемыми со стороны проставка;
5) крышки с проставком и верхним корпусом четырьмя винтами 17, устанавливаемыми со стороны крышки.
Для обеспечения герметичности во фланцевых соединениях установлены, прокладки.

Принципиальная схема регуляторов скорости 14.ВРН-100 и 1-М7РС2-М

Принципиальная схема регуляторов скорости 14.ВРН-100 и 1-М7РС2-М

Принцип действия регулятора

 Принцишальная схема базового регулятора М7РС2 приведена на рис. 1

Принципиальная схема регулятора скорости М7РС

Вращение коленчатого вала дизеля передается через приводной вал 26 (рис. 2) на шестереночный масляный насос 30 (см. рис. 1) и далее через зубчатую передачу на корпус измерителя частоты вращения и его рычаги-грузы 23.

Общий вид регулятора М7РС

 На установившемся режиме центробежная сила вращающихся рычагов-грузов 23 через их угловые упоры, тарелку золотника и упорный подшипник уравновешивается усилием предварительного сжатия (затяжки) всережимной пружины, соответствующим заданной частоте вращения дизеля. При этом золотник 34 находится в среднем положении, перекрывая своими поясками окна в подвижной 32 и неподвижной 31 втулках, поршни силового 3 и дополнительного 6 сервомоторов неподвижны, а силовой вал 4, воздействующий через рычажную передачу на рейки топливных насосов, находится в положении, когда топливные насосы работают в режиме, обеспечивающем заданную установившуюся частоту вращения дизеля.
 При уменьшении частоты вращения (например, вследствие увеличения нагрузки) центробежная сила рычагов-грузов становится меньше усилия всережимной пружины 9, рычаги-грузы 23 сходятся и золотник 34 смещается вниз, сообщая полость под поршнем силового сервомотора 3 через канал управления «а» и сливной канал «е» со сливом, а полость под поршнем дополнительного сервомотора 6 через канал управления «b с напорным каналом «d». Поршень силового сервомотора 3 смещается вниз, поворачивая силовой вал 4 регулятора на увеличение подачи топлива, а поршень дополнительного сервомотора перемещается вверх.
 Дополнительный сервомотор, поршень которого всегда перемещается в направлении, обратном движению поршня силового сервомотора, суммирующий рычаг 5, рычажная передача к подвижной втулке и подвижная втулка 32 образуют обратную связь, обеспечивающую устойчивость процесса регулирования, получение незначительной неравномерности в работе дизеля. Перемещение поршней силового и дополнительного сервомоторов передается на концы суммирующего рычага 5 так, что ось подвески пружинной тяги I на этом рычаге и связанная с ней через рычаги 37 и 35 подвижная втулка 32 перемещается на величину, пропорциональную разности смещения поршней. Подвижная втулка имеет прямоугольные окна, их высота равна высоте соответствующего пояска золотника 34. Окна неподвижной втулки 31 существенно уже, их высота меньше высоты соответствующего пояска золотника 34. В начальный момент перемещения золотника 34 из-за разности проходных сечений каналов, определяемых неодинаковым перекрытием окон подвижной и неподвижной втулок поясками золотника и разной шириной окон, поршень силового сервомотора движется вниз значительно быстрее, чем поршень дополнительного сервомотора вверх, поэтому суммирующий рычаг 5 разворачивается относительно оси на правом плече против часовой стрелки, а ось подвески пружинной тяги I смещается вниз. Это перемещение через рычажную передачу передается на подвижную втулку 32. Подвижная втулка смещается вниз, догоняя золотник. При этом проходные сечения в окнах подвижной втулки уменьшаются, соответственно уменьшается слив масла из-под поршня силового сервомотора и, как следствие, уменьшается скорость перемещения поршня силового сервомотора и угловая скорость силового вала, замедляется темп изменения топливоподачи и частоты вращения дизеля.
 В момент, когда подвижная втулка догоняет золотник, поршень силового сервомотора останавливается, соответственно останавливается силовой вал 4 и прекращается увеличение подачи топлива. Одновременно, по мере открытия окон неподвижной втулки (при движении золотника вниз) увеличивается поступление масла в полость под поршнем дополнительного сервомотора 6. Скорость движения поршня дополнительного сервомотора вверх увеличивается, что приводит к уменьшению угловой скорости поворота суммирующего рычага относительно оси правого плеча и, как следствие, уменьшается скорость перемещения оси подвески пружинной тяги I и подвижной втулки 32 вниз вплоть до остановки в момент, когда скорости движения поршней выровняются. С момента, когда скорость движения поршня дополнительного сервомотора по абсолютной величине превысит скорость движения поршня силового сервомотора, суммирующий рычаг начнет поворачиваться на оси левого плеча против часовой стрелки, вызывая движение оси подвески пружинной тяги I вверх. Соответственно начнет двигаться вверх к исходному положению и подвижная втулка.
 С увеличением подачи топлива дизель разгоняется, центробежная сила рычагов-грузов увеличивается, всережимная пружина 9 сжимается я золотник 34 начинает смещаться вверх к своему исходному положению. Однако, до тех пор, пока верхний поясок золотника остается смещенным вниз относительно окон неподвижной втулки 31, поршень дополнительного сервомотора продолжает перемещаться вверх и перемещать вверх подвижную втулку вслед за золотником. Если скорость движения вверх золотника 34 равна скорости движения вверх подвижной втулки 32, то ее рабочие окна остаются закрытыми пояском золотника, поршень силового сервомотора 3 неподвижен и вновь установившаяся подача топлива остается постоянной.
 Если скорость перемещения золотника 34 вверх больше скорости перемещения подвижной втулки 32, полость под поршнем силового сервомотора сообщается с напорным каналом «d», поршень силового сервомотора перемещается вверх, уменьшая подачу топлива и, следовательно, скорость разгона дизеля. Если скорость перемещения золотника 34 вверх меньше скорости перемещения подвижной втулки 32, полость под поршнем силового сервомотора соединяется со сливом, поршень силового сервомотора 3 передвигается вниз, увеличивая подачу топлива и, следовательно, скорость разгона дизеля. Плечи рычагов, размеры элементов конструкции деталей и устройств, участвующих в процессе регулирования, положение регулируемого дросселя, установленного в канал управления дополнительным сервомотором на регуляторах модификаций I-M7PC2-M и I4.BPH-I00, подобраны таким образом, что золотник и подвижная втулка возвращаются в исходное положение, запирая каналы управления, и фиксируют поршень силового сервомотора в положении, соответствующем заданному установившемуся режиму частоты вращения дизеля.
 При увеличении частоты вращения (например, вследствие сброса нагрузки) направление перемещения элементов регулятора противоположно описанному выше.
 При пуске дизеля усилие всережимной пружины устанавливается с помощью устройства управления частотой вращения, соответствующим минимально устойчивой частоте вращения дизеля. По мере раскрутки дизеля после появления вспышек в цилиндрах регулятор включается в работу, как при уменьшении частоты вращения.

Назначение и тех. характеристики ВРН-100

ВРН-100

14.ВРН-100

Предназначение

 Регуляторы скорости РН-100 служат для обеспечения постоянного числа оборотов на дизельных двигателей тепловозов и дизелей буровых силовых агрегатов.
При комплектации соответствующими устройствами регуляторы могут также обеспечивать:

  1. ограничение по подаче топлива в зависимости от давления наддувочного воздуха;
  2. регулировку наклона статической характеристики регулятора;
  3. переключение на однорежимную работу и ограничение подачи топлива в зависимости от угла поворота валика управления частотой вращения при однорежимной работе;
  4. дистанционную остановку дизеля по сигналу от системы управления или системы защиты;
  5. управление частотой вращения дизеля;
  6. указание об установленном наклоне статической характеристики регулятора;
  7. указание относительной нагрузки;
  8. ограничение задания максимальной частоты вращения.

 Регуляторы могут эксплуатироваться в составе тепловозных двигателей и дизелей буровых установок, обеспечивающие условия эксплуатации:

  • отрицательное самовыравнивание дизеля, определенное как разность относительных положений силового вала регулятора при номинальной и минимальной настройках частоты вращения на холостом ходу, % от номинального угла поворота силового вала регулятора……….15;
  • амплитуду колебаний частоты вращения приводного вала регулятора за один оборот коленвала дизеля в зависимости от среднего установившегося значения частоты вращения, % от среднего установившегося значения частоты вращения, не больше……….0,5;
  • момент сопротивления на силовом валу регулятора от системы передач к топливной аппаратуре, Н*м (кгс*см), не больше……….12 (120);
  • суммарный зазор в системе передач от силового вала регулятора к топливной аппаратуре, мм, не больше……….0,5;
  • питание электрооборудования регулятора от бортовой сети тепловоза или промышленной сети постоянным током……….1М7РС2-М,14.ВРН-100 — 75В

Технические характеристики

  • Работоспособность, вычисленная по номинальному (рабочему) ходу силового сервомтора при давлении масла 0,6 Мпа, Дж (кгс*см): 9,8 (100);
  • Номинальный (рабочий) угол поворота силового вала по модификациям регулятора:
    • М7РС — 20+2o или 0,349+0,035 рад;
    • 1-М7РС2-М — 18+2o или 0,314+0,035 рад;
    • 14.ВРН-100 — 18+2o или 0,314+0,035 рад.
  • Номинальная частота вращения приводного вала регулятора, с-1 (об/мин): 16,67 (1000);
  • Пределы настройки частоты вращения:
    • верхний, % от номинальной частоты вращения, не менее: 105;
    • нижний, % от номинальной частоты вращения, не меньше 30.
  • Угол поворота валика управления частотой вращения при обеспечении диапазона частоты вращения от верхнего до нижнего предела настройки включительно, рад (град): 0,52+0,03 (30+2,0);
  • Давление масла в аккумуляторе регулятора, Мпа: 0,375 — 0,65;
  • Масло для регулятора скорости: МС-20 (ГОСТ 21743-76), КС-19 (ГОСТ 9243-75) или иностранные заменители:
    • Shell: Aeroahell oil 100;
    • British Petroleum и Esso^ Aviation oil 100, Aviation oil 120.
  • Количество масла, л: 2,2;
  • Масса сухого регулятора
    • М7РС — 55 кг;
    • 1-М7РС2-М — 59 кг;
    • 14.ВРН-100 — 65 кг.
  • Диапазон настройки наклона статической характеристики регулятора М7РС, % от номинальной частоты вращения: 0-12.