Центробежный ре­гулятор частоты вращения прямого действия

Рассмотрим простейший центробежный ре­гулятор частоты вращения прямого действия, схема которого приведена на рисунке 10.1.

Рисунок 10.1 – Кинематическая схема центробежного регулятора частоты вращения прямого действия

Чувствительным элементом регулятора являются два угловых расходящихся груза 7, закреп­ленных на поворотных опорах 6. Грузы приводятся во враща­тельное движение от коленчатого вала двигателя. Нижние концы угловых грузов опираются на элемент сравнения – упорный  шарикоподшипник 5. На верхнюю обойму шарикоподшипника опирается нижним концом пружина 4, выполняющая функцию задающего элемента. Верхняя обойма шарикоподшипника жестко связана с рычагом 3, опираю­щимся на опору 2. Опора может перемещаться, изменяя длину плеч АВ и ВС рычага ABC. Правый конец рычага соединен с рейкой топливного насоса. Механизм 1 (зубчатая втулка и сектор) может воздействовать на верхний конец, задающий пружины, т. е. сжимать или ослаблять ее. /3/

Чувствительный элемент регулятора непрерывно замеряет па­раметр объекта регулирования – частоту вращения коленчатого вала и преобразует величину замеряемого параметра в выходной сигнал чувствительного элемента. В регуляторах частоты вращения прямого действия выходной сигнал является механи­ческим, он получается в виде перемещения.

Задающий элемент регулятора подает постоянный сигнал на элемент сравнения. Величина этого сигнала соответ­ствует  величине выходного сигнала чувствительного элемента, при которой регулируемый параметр   (частота  вращения) является  заданным.  Этот  сигнал   задающего элемента служит как бы эталоном, который позволяет учесть величину и знак откло­нения регулируемого параметра от заданного значения. Обычно задающий элемент имеет устройство для изменения задания, поз­воляющее изменять величину сигнала задающего элемента в ту или иную сторону.

Элемент сравнения сравнивает поданные на него встречные сигналы чувствительного элемента и задающего элемента  и вырабатывает общий сигнал, который передается на регулирующий   орган.   При   равенстве   подаваемых   на   элемент сравнения сигналов общий сигнал рассогласования равен нулю, т. е. на регулирующий орган команды не подается и последний не перемещается.

Регулирующий орган получает от элемента сравнения сигнал рассогласования и в зависимости от его величины и знака изменя­ет количество энергии или вещества, подводимого к объекту регулирования  (количество подводимого топлива к ДВС).

Работа регулятора заключа­ется в следующем:

При измене­нии частоты вращения меняются инерционные силы центробежных угловых грузов, своими нижними концами грузы воздействуют на шарикоподшипник, перемещая его вверх или вниз. Перемещение подшипника вызывает перемещение точки А рычага ABC. Точка С рычага тоже получает перемеще­ние и начинает передвигать топливную рейку, т. е. происходит изменение подачи топлива в цилиндры двигателя.

Например, при увеличении нагрузки на двигатель частота вращения коленчатого вала уменьшается, и центробежные угловые грузы начинают сходиться. Шарикоподшипник опускается, рычаг ABCповорачивается вокруг своей опоры В против часовой стрел­ки и точка С перемещается вверх, вызывая перемещение рейки топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива. В результате частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается. Однако новое равновесное состояние регулятора (совместно с двигателем) наступит уже не при первоначальном, а при меньшем значении частоты вращения. Это объясняется тем, что рычаг ABCсовместно с рейкой топливного насоса занял иное положе­ние: по окончании переходного процесса он развернулся против часовой стрелки и нижний конец задающей пружины опустился. Следовательно, инерционная сила грузов, которая в равновесном состоянии будет уравновешивать новое, меньшее усилие пружины, должна быть меньшей, т. е. должна соответствовать меньшему значению частоты вращения.