Автоматизация управления установок с ДВС., страница 12

Одновременное выполнение требований об ограничении степени неравномерности и обеспечении устойчивой работы на всех режимах сталкивается с определенными трудностями. Как показано в разделе "Статика центробежного измерителя скорости", фактор устойчивости измерителя пропорционален степени неравномерности, поэтому малая степень неравномерности сопряжена с недостаточной устойчивостью, в особенности при малом коэффициенте самовыравнивания объекта (подробнее это будет рассмотрено в разделе "Динамика систем автоматического регулирования скорости"). Как отмечалось в разделе "Статика объекта регулирования", у автотракторных двигателей наименее устойчивы режимы, близкие к холостому ходу. Исходя из этого, наиболее благоприятна форма регуляторной ветви, показанная на рис. 38, а, где местная степень неравномерности δ_м вблизи холостого хода превышает общую степень неравномерности δ. Однако реализовать такую форму регуляторной ветви с плавно повышающейся местной степенью неравномерности весьма сложно. Более реальна конфигурация регуляторной ве-тви, показанная на рис. 38, б, где в некоторой точке 1 происходит изменение наклона регуляторной ветви. Добиться такого эффекта можно, увеличивая в точке 1, характеризуемой частотой враще-ния ω₁ и ходом муфты z₁, жесткость пружины, как показано на рис. 39. Это достаточно просто осуществляется с помощью под-пружиненного упора 5 (рис. 37), в который упирается рычаг 4, связанный с рейкой топливного насоса, в положении, показанном пунктиром и соответствующем точке 1 на рис. 38, б. Таким образом, на участке хода муфты от положения максимальной подачи до точки 1 действует только главная пружина, а затем подключается пружина упора, жесткость которой суммируется с жесткостью главной пружины. Подбирая положение упора 5 (рис. 37), который обычно называют корректором холостого хода, и жесткость его пружины, можно получить требуемую устойчивость в заданном диапазоне нагрузок.

Выполнение требования об ограничении степени неравномерности во всем рабочем диапазоне скоростных режимов весьма затруднительно без специальных конструктивных мероприятий. Пользуясь формулой степени неравномерности, выведенной в разделе "Статика центробежного измерителя скорости", можно видеть, что при реальных значениях параметров регулятора и постоянной жесткости главной пружины степень неравномерности превышает 0,35 уже при частоте вращения 0,7...0,5 от номинальной. Чтобы ограничить ее рост, необходима переменная жесткость пружины, понижающаяся при переходе к малым частотам вращения, т.е. при уменьшении затяжки пружины. Наиболее распространены следующие пути решения этой инженерной задачи.

Возможно использование пружин с переменной жесткостью. Таким свойством обладают пружины с переменным диаметром или с переменным шагом (рис. 40, а, б). При малых начальных деформациях пружины, соответствующих минимальным скоростным режимам, работают витки, имеющие минимальную жесткость, которая и определяет степень неравномерности. По мере увеличения затяжки пружины "слабые" витки сжимаются до соприкосновения друг с другом и выключаются из работы. Далее работают более жесткие витки, так что результирующая жесткость пружины плавно повышается от малых частот вращения к большим. Подбором параметров пружины можно обеспечить необходимый график зависимости степени неравномерности от заданной частоты вращения. К сожалению, изготовление таких пружин представляет значительные технологические трудности, поэтому такое решение применяется только в измерителях регуляторов непрямого действия, где требуемые перестановочные усилия минимальны, а пружины имеют малые диаметры навивки и сечения проволоки.