стенд для испытания регулятора скорости

Классы МПК:F02D1/10 механическими средствами 
G01M15/00 Испытание машин и двигателей
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Уральское отделение Всероссийского научно- исследовательского института железнодорожного транспорта
Приоритеты:
подача заявки:
1992-10-21
публикация патента:

Использование: устройство для испытания регуляторов скорости непрямого действия двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство имеет 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. В рычажную передачу от поршня к золотнику гидравлического сервомотора введено устройство для изменения передаточного отношения, выполненное в виде кулисы, камень который перемещается при помощи винта и храпового колеса, приводимого от поршня гидравлического сервомотора 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения

1. 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 рычажную передачу от поршня к золотнику гидравлического сервомотора введено устройство для изменения передаточного отношения.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что устройство для изменения передаточного отношения выполнено в виде кулисы, камень которой перемещается при помощи винта и храпового колеса, приводимого от поршня гидравлического сервомотора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к устройствам для испытания регуляторов скорости непрямого действия двигателей внутреннего сгорания.

Аналогом является моделирующий стенд [Л-1] Этот стенд не учитывает влияния на работу системы регулирования характеристик двигателя и нагрузки, вследствие чего не достигается подобия условий работы регулятора на двигателе и стенде. Регулятор, хорошо работавший на стенде, может плохо работать на двигателе.

Прототипом принят стенд по авторскому свидетельству N 781379 [Л-2] Этот стенд для испытания регулятора скорости непрямого действия с внутренней маслосистемой 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 с поршнем гидравлического сервомотора, подключенным также к задатчику скорости двигателя. Характеристики двигателя и нагрузки у этого стенда учтены. Недостатком является то, что стенд не дает количественной оценки качества работы регулятора.

Сущность предложения в известный стенд, в рычажную передачу от поршня к золотнику гидравлического сервомотора введено устройство для изменения передаточного отношения, выполненное в виде кулисы, камень которой перемещается при помощи винта и храпового колеса, приводимого от поршня гидравлического сервомотора.

Технический результат от использования предложенного устройства - испытываемому на стенде регулятору дается количественная оценка качества его работы.

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. Отработавшее в сервомоторе масло сливается в ванну регулятора. Поршень 7 гидравлического сервомотора через рычажную передачу и рычаг 8 соединен с валиком задания скорости двигателя. Поршень 7 соединен также через кулису 9, рычаги и тяги с золотником 4, образуя, таким образом, обратную связь от поршня 7 к золотнику 4, которая может изменяться по величине и знаку в зависимости от положения камня 10 в кулисе. Стенд оборудован рычажным устройством 11 для имитации изменения заданной скорости и устройством 12 для имитации изменения нагрузки. Испытания с изменением заданной скорости и нагрузки предусмотрены стандартом. Задающие рычаги устройств 11 и 12 прижаты к верхним упорам усилием всережимной пружины регулятора и давлением жидкости на золотник 4. В стенд введено устройство 13, изменяющее передаточное отношение от поршня 7 к золотнику 4 в процессе испытания регулятора. В устройство входят винт 14, гайка 15, храповое колесо 16. Храповое колесо приводится во вращение собачкой 17, установленной на поршень 7. При приближении поршня 7 к крайнему верхнему положению собачка 17 поворачивает храповое колесо на некоторый угол. Это вызывает перемещение гайки 15 и кулисного камня 10 вправо. Тяга 18 рычажной передачи от поршня 7 к золотнику 4 кинематически соединена с камнем 10 кулисы, гайкой 15 устройства 13 и является также указателем качества работы регулятора на шкале 19.

При установившемся режиме работы, при работающем электродвигателе 2 выход 3 регулятора, золотник 4, поршень 7 находятся в среднем положении и неподвижны. Рабочая жидкость высокого давления из масляной системы регулятора по трубе 6 поступает в сервомотор 5, давление жидкости измеряется манометром 20.

Чтобы оценить качество работы регулятора, перемещают гайку 15 в левое положение. Обратная связь от поршня 7 к золотнику 4 становится положительной, а система регулирования неустойчивой. Выход 3 регулятора, золотник 4, поршень 7 переходят в режим автоколебаний, причем поршень 7 движется в пределах от нижнего крайнего до крайнего верхнего положения и обратно. Когда поршень 7 находится в нижнем положении, золотник 4 через кулису 9, камень 10, тягу 18 переводится вверх. Полость под поршнем 7 через золотник 4 сообщается с атмосферой, поршень 7 остается внизу. Через рычажную передачу рычаг 8 сжимает всережимную пружину регулятора. Вследствие этого выход 3 регулятора 1 смещается вверх и через рычажную передачу смещает золотник 4 в положение несколько ниже среднего. Полость под поршнем 7 соединяется с высоким давлением. Поршень 7 начинает двигаться вверх, при этом смещает через кулису 9 и тягу 18 золотник 4 вниз. Скорость поршня 7 увеличивается, и он достигает верхнего положения. При этом на некоторый угол поворачивается храповое колесо 16, а гайка 15 и камень 10 смещаются вправо. Передаточное отношение от поршня 7 к золотнику 4 уменьшается. Рычагом 8 уменьшается затяжка всережимной пружины, выход 3 опускается, золотник 4 смещается вверх. Поршень 7 опускается. Процесс повторяется до тех пор, пока передаточное отношение от поршня 7 к золотнику 4 уменьшится настолько, что колебания прекратятся. Выход 3 регулятора, золотник 4, поршень 7 остановятся в среднем положении. Движения рычагов, гайки 15, камня 10 прекратятся. Тяга 18 укажет на шкале 19 количественную величину работы регулятора.

Расчет системы регулирования подтверждает работоспособность устройства.

Уравнение работы двигателя и привода записывают так

стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063

где J момент инерции подвижных частей двигателя и жестко присоединенного привода, приведенный к коленчатому валу,

F самовыравнивание (фактор устойчивости),

y отклонение выхода 3 регулятора, соединенного с топливоподающим устройством двигателя, от установившегося на заданном режиме,

a коэффициент, связывающий вращающий момент двигателя и положение выхода регулятора.

Характеристическое уравнение работы двигателя

стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063(p+a1) = a2y,,

где a1 F/J a2 a/J коэффициенты уравнения. Коэффициент a2 зависит от полной мощности P0 двигателя, его полной скорости стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063o, механического КПД стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063ш, рабочего хода выхода регулятора штока сервомотора y0, момента инерции подвижных частей дизель-генератора J

стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063

Стенд для испытания регулятора должен быть рассчитан так, чтобы уравнения работы и величины коэффициентов были бы такими же, как и у двигателя.

Положение X4 золотника 4 зависит от положения X3 выхода 3 регулятора и положения X7 поршня 7 сервомотора

X4 -C1X3 C2X7.

Скорость dX7/dt поршня 7 зависит от положения X4 золотника 4

dX7/dt -C3X4.

Положение X8 рычага 8 зависит от положения X7 поршня 7

X8 C4X7.

Между положением X8 рычага 8 и отклонением скорости вала стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063 двигателя существует зависимость

w = C5x8.

Совместное решение уравнений стенда приводит к характеристическому уравнению

стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063(p-C2C3) = C1C3C4C5y.

Сравним его с уравнением двигателя и обнаружим, что

C2C3 -a1 -F/J;

C1C3C4C5 a2.

Найдем коэффициент уравнения стенда, предназначенного для испытания регуляторов 2Д100 дизеля тепловоза ТЭ3.

При P0 1471000 Вт, стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063o 89,01 рад/с, стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063ш 0,82, y0 16 мм, J 430 кгстенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063м2 коэффициент a2 2,93 мм-1c-1. Передаточные отношения C1 0,3 и C4 0,7 выбирают при проектировании. Коэффициент C5 зависит от характеристик измерения скорости регулятора, длины рычага 8. При длине рычага 47 мм C5 2,8 мм-1c-1. Коэффициент может быть измерен при работающем двигателе: задают разные положения рычага 8 и измеряют скорости двигателя. Коэффициент C3 вычисляют по известным a2; C1; C4; C5

C3 a2/C1C4C5 5 c-1,

и обеспечивают размерами сервомотора. Коэффициент C2 передаточное отношение от поршня 7 к золотнику 4-переменный, зависит от качества работы регулятора и определяется при испытании. По этому коэффициенту находят самовыравнивание дизель-генератора, работающего на границе устойчивости и относительное смещение штока сервомотора выхода регулятора

F -C2C3J;

k C2/C1C4C5

Величиной относительного смещения штока сервомотора, измеренного при работе на границе устойчивости, оценивается качество работы регулятора. Шкала 19 разбивается в единицах относительного смещения.

Характеристическое уравнение изодромного регулятора записывается так y(p2+b1p) = -стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063(b2p+b3).

Коэффициент уравнения исправного регулятора 2Д100 b1 117 c-1, b2 20 мм, b3 75 ммстенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063c-1.

Характеристическое уравнение регулятора и стенда

P3 + P2(b1 C1C3) + P(C1C3C4C5b2 C2C3b1) + C1C3C4C5b3

0 Подставим известные коэффициенты, оператор P заменим мнимым корнем стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063i, найдем критическое значение передаточного отношения C2 0,09409 и частоту колебаний при этом стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063 1,3734 рад/с. Фактор устойчивости F -208,45 Hстенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063мстенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063с, критическое смещение выхода K 0,1664 ммстенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063с.

Чем больше величина K, тем выше качество работы регулятора. Изнашивание деталей регулятора, особенно связанных с изодромной обратной связью, приводит к уменьшению критического смещения выхода K. В результате ремонта и модернизации он может быть увеличен. При K стенд для испытания регулятора скорости, патент № 2064063 0 регулятор неисправен и подлежит ремонту.

Испытания с измерением заданной скорости и нагрузки, а также обкатка проводятся, когда гайки 15 и камень 10 находятся в среднем положении и неподвижности, собачка 17 отключена, передаточное отношение C2 0.

Стенд предназначен для оценки качества работы регуляторов на заводах-изготовителях и ремонтных предприятиях.

Класс F02D1/10 механическими средствами 

электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля с дублирующим механизмом регулирования -  патент 2528237 (10.09.2014)
система регулирования многотопливного дизеля -  патент 2246019 (10.02.2005)
электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля -  патент 2159860 (27.11.2000)
стенд для испытания регулятора скорости -  патент 2088778 (27.08.1997)
центробежный регулятор с переменной приведенной жесткостью пружин -  патент 2081339 (10.06.1997)
регулятор частоты вращения дизеля с переменным наклоном характеристики -  патент 2061889 (10.06.1996)
двухрежимный регулятор частоты вращения автомобильного дизеля -  патент 2055228 (27.02.1996)
система регулирования многотопливного дизеля -  патент 2044908 (27.09.1995)
многорежимный регулятор частоты вращения автомобильного дизеля -  патент 2040700 (25.07.1995)
центробежный регулятор дизеля с нерегулируемыми режимами -  патент 2037063 (09.06.1995)

Класс G01M15/00 Испытание машин и двигателей

установка для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала -  патент 2529749 (27.09.2014)
стенд для испытания сопла -  патент 2528467 (20.09.2014)
способ определения общего технического состояния смазочной системы двигателя внутреннего сгорания -  патент 2527272 (27.08.2014)
способ и устройство для оценки массы свежего воздуха в камере сгорания, способ оценки полного заполнения, блок записи для этих способов и автомобиль, оборудованный устройством для оценки -  патент 2525862 (20.08.2014)
способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины -  патент 2525061 (10.08.2014)
способ испытаний газотурбинного двигателя -  патент 2525057 (10.08.2014)
способ замеров параметров выхлопных газов двс -  патент 2525051 (10.08.2014)
генератор импульсов давления в акустических полостях камер сгорания и газогенераторов жрд -  патент 2523921 (27.07.2014)
способ диагностирования газораспределительного механизма карбюраторного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления -  патент 2523595 (20.07.2014)
универсальная установка для исследования рабочих процессов двс -  патент 2523594 (20.07.2014)
Наверх