Регулятор частоты вращения непрямого действия

Регулятор дизеля 12ЧСН 18/20 (М400, М401). Дизели 12ЧСН 18/20 оборудуют всережимными регуляторами непрямого действия с изодромной обратной связью, обеспечивающей постоянную частоту вращения вала независимо от нагрузки дизеля (рис. 35).

Рисунок 35 – Регулятор частоты вращения дизеля 12ЧСН 18/20

Корпус регулятора крепится на крышке топливного насоса. В нем размещаются центробежные грузы 9, приводимые в движение от шестеренки, закрепленной на хвостовике кулачкового валика топливного насоса; золотник 11 с двумя управляющими и одним уплотнительным дисками и силовой поршень 5.

Последний состоит из головки и выполненного заодно с ней хвостовика 10. Золотник с поршнем составляют прецизионную пару, допускающую только их совместную замену. Шток 4 золотника шарнирно соединяется с коромыслом (рычагом) 20, управляющим работой изодрома. Полости изодрома и корпуса регулятора заполнены маслом. На выходном конце штока смонтирован плунжер 23 с пружинами 21 и 22. Пружины вместе с грузами 9 реагируют на изменение частот вращения вала дизеля, а связанный с ними золотник 11 управляет впуском масла в рабочую полость силового поршня и выпуском из полости изодрома.

При установившемся режиме работы дизеля усилия пружин 21 и 22 уравновешиваются инерционными силами вращающихся грузов, действующими на золотник в направлении, обратном действию пружин. Всережимные пружины упираются одним концом в донышко плунжера 23, а другим во фланец штока 4 Затяжка пружин изменяется рычагом 1, связанным с тягой управления дизеля.

Пределы затяжки пружин ограничиваются винтами 2 и 3. Для обеспечения устойчивого регулирования на всех режимах работы регулятор имеет изодромную обратную связь. В корпусе изодрома расположен поршень 18, шток которого соединен с коромыслом (рычагом) 20. Поршень 18 нагружен с обеих сторон пружинами 19.

Левая полость корпуса изодрома через игольчатый клапан 17 сообщается с правой. Полости всегда заполнены маслом. Положение игольчатого клапана устанавливается заводом, строго фиксируется и пломбируется. Изменять его положение при эксплуатации дизеля не разрешается. Для ограничения заброса оборотов при пуске дизеля регулятор снабжен гидравлическим упором пуска 12. На схеме показано положение элементов регулятора при работе на номинальном режиме.

При переходе на максимальный режим рычаг управления 1 перемещается вправо, а на режим ниже номинального – влево.

С увеличением нагрузки на дизель грузы 9 сходятся и золотник 11 под действием пружин 21 и 22 перемещается влево. Масло из системы смазки через окно 6 поступает в правую полость поршня 5. Под давлением масла поршень, сжимая действующие на него пружины, также смещается влево. При этом хвостовик поршня, соединенный тягой 8 с рейкой топливного насоса, увеличивает подачу топлива. Пределы максимальной подачи топлива ограничиваются винтом 7. Одновременно со смещением поршня 5 и золотника 11 влево коромысло (рычаг) 20 сместит поршень 18 изодрома вправо. При этом одна из пружин 19 будет сжата, а другая – ослаблена.

Пружины изодрома имеют одинаковую затяжку и оказывают на коромысло (рычаг) 20 нулевое воздействие, т. е. результирующее усилие пружин изодрома на коромысло (рычаг) 20, а следовательно, и шток 4 при установившемся режиме работы дизеля равно нулю. Инерционные силы грузов 9 уравновешиваются только усилием пружин 21 и 22. Золотник регулятора не может совершать колебательных движений в сторону уменьшения или увеличения подачи топлива, так как перемещению его вправо и влево препятствуют пружины 19. С изменением нагрузки на дизель (при ее увеличении) силовой поршень 5 сместился влево, а поршень изодрома – вправо. Перемещение одного поршня навстречу другому приводит к некоторому возрастанию давления в правой полости изодрома и некоторому падению его в левой. Произойдет подсасывание масла из правой полости изодрома по каналу через игольчатый клапан 17 в левую. Поршень 18 будет смещаться вправо до тех пор, пока усилия пружин 19 не уравновесятся. Это приведет к перемещению поршня 18, а значит, и развороту рычага 20 в нейтральное положение. Золотник сместится вправо до положения, при котором левое окно в хвостовике поршня будет перекрыто. Силовой поршень 5 застопорится. Усилия грузов 9 и пружин 21, 22 уравновесятся, и двигатель будет работать при заданной частоте вращения с увеличенной подачей топлива.

При снижении нагрузки на дизель грузы разойдутся, золотник сместится вправо и масло из правой полости силового поршня начнет перетекать в левую. Давление за поршнем упадет, и он под действием пружины, так же как и золотник, будет смещаться вправо, уменьшая подачу топлива. Изодромная обратная связь будет воздействовать на золотник в направлении, обратном изложенному.

Во время пуска двигателя возможно резкое увеличение частоты вращения вала. Во избежание этого нагнетательный трубопровод агрегата прокачки системы смазки перед пуском двигателя через невозвратный клапан соединяется с гидроцилиндром упора пуска 12. Перед пуском дизеля рычаг управления 1 поворачивается вправо до упора реверсирования. Пружины 21 и 22 сжимаются, и золотник 11 перемещается влево.

Масло от агрегата прокачки направляется в регулятор, и поршень 5, в описанном порядке, перемещаясь влево, сместит тягу 8 и установит рейку в положение, обеспечивающее необходимую для пуска дизеля подачу топлива. Одновременно с этим масло от агрегата прокачки поступает в гидроцилиндр упора пуска. Под давлением масла поршень 13 упора пуска, сжимая пружину 14, сместится влево вместе с упором 15. Последний, дойдя до поршня катаракта, перемещает его влево до тех пор, пока не упрется в ограничитель 16. Рычаг 20 при этом смещает золотник 11 вправо до тех пор, пока усилие пружин катаракта не уравновесится силой затяжки всережимных пружин.

При подаче воздуха в цилиндры двигатель начнет давать первые вспышки. Частота вращения вала быстро возрастет, и регулятор автоматически включится в работу, будучи подготовлен для поддержания заданной частоты вращения вала. С пуском дизеля агрегат прокачки выключается, упор пуска возвращается в нейтральное положение и регулятор поддерживает заданную частоту вращения на всем диапазоне регулирования.

Регулятор частоты вращения вала дизеля 12ЧСН 18/20 относится к типу пропорционально интегральных (ПИ) регуляторов.