 |
В большинстве регуляторов частоты вращения вала судовых дизелей для контроля угловой скорости вала используются чувствительные элементы с грузами, расходящимися под воздействием центробежных сил. Такие чувствительные элементы могут иметь различную конструкцию, но принцип их действия одинаков.
На рис. 2 показана обобщенная схема центробежного чувствительного элемента для контроля угловой скорости. С валом дизеля 1 (или с валом привода ТНВД) шарнирно соединены рычаги 2 с грузами 3. При увеличении скорости вращения вала w, под действием возрастающей центробежной силы, грузы 3 расходятся, поворачивая на угол a рычаги 2 и преодолевая сопротивление задающей пружины 5 через упорный подшипник 4. Изменением предварительного натяга пружины 5 можно изменять заданную скорость вращения валя дизеля.
Отклонение угловой скорости вала дизеля от заданной приводит к перемещению z(t) тяги чувствительного элемента. Зависимость z(w) при небольших изменениях скорости близка к линейной. Передача 6 передает перемещение тяги другим механизмам регулятора. Эта передача выполняется разными способами. Для успокоения (демпфирования) механизма чувствительного элемента в его состав вводится гидравлический демпфер 7 (катаракт). В изодромном регуляторе роль катаракта выполняет золотниковый гидрораспределитель
Линеаризованное дифференциальное уравнение чувствительного элемента можно записать в следующем виде
,
где 
- масса подвижных частей чувствительного элемента, приведенная к его тяге (грузы, рычаги, выжимной подшипник и др.); h - коэффициент жидкостного сопротивления катаракта; a- жесткость задающей пружины, 
- перемещение тяги в абсолютных величинах.
Чтобы получить относительную величину перемещения, разделим уравнение на lн, где lн – полный рабочий ход тяги чувствительного элемента,
,
где 
- относительное перемещение тяги чувствительного элемента, полному ходу рейки соответствует 
.
После преобразования уравнения к операторной форме записи, получим
,
где 
, 
- постоянные времени чувствительного элемента, 
- коэффициент преобразования (усиления) чувствительного элемента.
На основе дифференциального уравнения определяем передаточную функцию чувствительного элемента
,
которая соответствует передаточной функции типового колебательного звена. Отношение постоянных времени 
- определит степень демпфирования звена и вид переходного процесса в нем.
По исходным данным для чувствительного элемента вычисляются его параметры. При вычислении коэффициента преобразования чувствительного элемента рассмотрим установившийся режим с 
, тогда (полагая в дифференциальном уравнении p=0) получим
,
где Dz – относительная величина перемещения тяги чувствительного элемента; Dw - изменение угловой скорости, вызывающее перемещение Dz.
Для всережимного регулятора полное рабочее перемещение тяги чувствительного элемента (относительная величина Dz = 1) соответствует изменению угловой скорости вращения вала от wмин до wн, следовательно, для коэффициента преобразования можно записать
.