Привод объединенного регулятора дизеля

Входной вал регулятора центробежного типа механически связан с коленчатым валом дизеля. При передаче вращающего момента должны быть устранены возможные рывки и толчки, способные нарушить четкую работу регулятора. С этой целью в его приводе применена эластичная муфта. Входной вал регулятора соединен с коленчатым валом дизеля через распределительный вал, эластичную муфту и редуктор с передаточным числом i = 4 (Рис. 49).

Рис. 49. Привод регулятора:

49 - пружина; 50 - крышка; 51, 56 - шариковые подшипники; 52 - шестерня (z = 17); 53 - болт; 54 - распределительный вал; 55 - хвостовик; 57 - шестерня (z = 68); а - паз на выступе крышки; б - болт; в - дугообразная канавка на торцовой поверхности шестерни; г - сухарик;
д - сквозное отверстие; е - стопорное кольцо; (остальные обознач. общие с рис. 47 и рис. 48.)

К переднему фланцу распределительного вала 54 двумя болтами 53 прикреплен хвостовик 55, имеющий расточку под цилиндрический выступ вала, которая обеспечивает их соосность. На цилиндрическую шейку хвостовика на-прессованы два шариковых подшипника 56, дополнительно закрепленных стопорным кольцом е, которое устанавливают в канавку, проточенную на поверхности шейки. На подшипниках 56 вращается косозубая цилиндрическая шестерня 57 (z = 68), входящая в зацепление с шестерней 52 (z = 17), укрепленной при помощи шпонки и гайки на конце входного вала 42 регулятора.

Вращающий момент от распределительного вала на шестерню 57 передается через эластичную муфту, состоящую из сухарика г, пружины 49 и крышки 50. Сухарик г установлен в специальном углублении фланцевого хвостовика 55 и связан с одним концом пружины 49, работающей на скручивание. Для соединения с пружиной сухарик имеет сквозное отверстие д. Другой конец пружины входит в паз а на выступе крышки 50, прикрепленной шестью болтами б (М10) к торцу шестерни 57. Чтобы ограничить скручивание пружины 49 и поворот шестерни 57, один из двух крепежных болтов 53 своим удлиненным хвостовиком входит в дугообразную канавку в на торцовой поверхности шестерни 57. При сборке привода регулятора болт 53 должен быть в центре канавки в.

3. Назначение, устройство центробежного чувствительного элемента ОРД.

Центробежный чувствительный элемент регулятора постоянно контролирует частоту вращения коленчатого вала дизеля и реагирует на всякое изменение частоты передвижением золотника гидравлического усилителя.

· Устройство (Рис. 50). Все вращающиеся детали центробежного элемента смонтированы на входном валу 42. Для установки двух центробежных грузов 32 на вал напрессована ступица 58, имеющая форму вилки. Правильность ее постано-вки обеспечивается с помощью шпонки и винта д, ввернутого до упора в вал. В выступах ступицы просверлены отверстия, в которые запрессованы бронзовые втулки, являющиеся подшипниками для пальцев в. Для смазывания бронзовых втулок разбрызгивающимся маслом в ступице сделаны отверстия г.

На пальцах жестко закреплены при помощи шпонок и стопорных колец стальные центробежные грузы 32. Каждый груз имеет форму двуплечего рычага. Большое плечо рычага выполняет роль центробежного груза, а малое роликом 59 упирается в выступ бронзовой втулки 33, свободно установленной на входном валу. От проворота она удерживается шпонкой, но может перемещаться вдоль вала на 7,5 мм до упора в кольцо б. Вращающаяся вместе с валом вту-лка 33 постоянно взаимодействует с неподвижной всережимной пружиной 39 через упорный шариковый подшипник 62. Одно кольцо подшипника напрессовано на втулку 33, а другое запрессовано в тарелку 63 всережимной пружины.

Входной вал 42 вращается в двух шариковых подшипниках. Подшипник 51 (см. рис. 49 и рис. 50) смонтирован в нижнем корпусе 46 регулятора, а подшипник 60 – во фланце 61, прикрепленном четырьмя шпильками к (М8) к корпусу 64 центробежного элемента. Алюминиевый корпус 64 расположен в нижней части корпуса регулятора и жестко соединен с ним при помощи цилиндрического фланца е и шести болтов.

Снаружи корпус закрыт чугунной крышкой 68 с установленным в ней сальником Гуферо 69, обеспечивающим уплотнение по входному валу 42. В резьбовое отверстие прилива на переднем торце крышки ввернут статор датчика тахометра 70. После установки датчика его дополнительно закрепляют стяжным болтом л (М8). Крышка 68 прикреплена к корпусу 64 пятью шпильками (М8).

Рис. 50. Центробежный элемент и его корпус (а):

58 - ступица; 59 - ролик; 60, 67 - шариковые подшипники; 61 - фланец; 62 - осевой шарико-вый подшипник; 63 - тарелка; 64 - корпус центробежного элемента; 65 - вал; 66 - одноплечий рычаг; 68 - крышки; 69 - сальник Гуферо; 70 - датчик тахометра; а - выступы поршня;
б – кольцо; в - палец ступицы; г - отверстие для смазки втулки; д - винт; е - цилиндрический фланец; ж - коническое отверстие; з - продольные прорези в корпусе; и - регулировочный болт; к - шпилька; л - стяжной болт; (остальные обозначения общие с рис. 47 - 49).

Рис. 50. Центробежный элемент регулятора и его конструктивные особенности в регуляторах тепловозов ЧМЭ3Т, ЧМЭ3Э (б):

58 - ступица; 59 - ролик; 60, 67 - шариковые подшипники; 61 - фланец; 62 - осевой шарико-вый подшипник; 63 - тарелка; 64 - корпус; 65 - вал; 66 - одноплечий рычаг; 68 - крышки;
69 - сальник Гуферо; 70 - датчик тахометра. (остальные обозначения общие с рис. 47 - 49).

В расточке корпуса 64 установлен поршень 41, в который упирается всережимная пружина 39. Поршень может иметь только осевое перемещение, так как его выступы а проходят через продольные прорези з в корпусе 64. В выступы а поршня упирается рычаг 2, состоящий из двух частей, жестко укрепленных при помощи шпонок и стопорных колец на валу 65, проходящем через отверстие в приливе корпуса 64. Для смазывания вала в приливе сделано коническое отверстие ж.

С противоположной стороны корпус 64 имеет два прилива, в отверстия которых установлены шариковые подшипники 67, являющиеся опорами валика 34. На нем при помощи стяжных болтов жестко укреплены четыре рычага. Два средних одноплечих рычага 35 упираются в тарелку 63 всережимной пружины. Рычаг 66 соединен с пружиной 31 компенсатора неравномерности хода. Наклон плеча рычага 66, а следовательно, натяжение пружины 31 компенсатора регулируют болтом и. Двуплечий рычаг 38 одним плечом через тягу 37 соединен с золотником 36 гидроусилителя, а через вилку второго плеча проходит тяга 25 электромагнита 16.

4. Назначение и устройство гидравлического усилителя ОРД.

Гидравлический усилитель – по сигналу, подаваемому центробежным чувствительным элементом (передвижение золотника), поворачивает вал 15 управления рейками топливных насосов на увеличение подачи топлива или позволяет обратной пружине 19 повернуть вал 15 в сторону уменьшения подачи топлива. Использование гидроусилителя вызвано тем, что центробежный чувствительный элемент не может развивать достаточных усилий для передвижения реек, т.е. регулятор является регулятором непрямого действия.

Рис. 51. Гидравлический усилитель:

71 - обойма; 72 - вилка; 73 - пружина; 74 - штуцер; а – наклонный канал поступления масла; б - отверстие в корпусе для прохода масла; в - нижний ряд отверстий; г - средний ряд отверстий; д - верхний ряд отверстий; е - палец; ж - цилиндрический выступ обоймы; з - рым-болт; к - тарелка; л - стопорное кольцо. (остальные обозначения общие с рис. 47 и рис. 48).

· Устройство (Рис. 51). В корпусе 43 гидроусилителя, отлитом из алюминиевого сплава, сделаны две цилиндрические расточки диаметром 90 мм и 30 мм под силовой поршень и его шток. В нижней части корпуса 43 имеется кольцевая выемка, в которую по наклонному каналу а постоянно поступает масло из масляной системы.

В корпус гидроусилителя 43 вставляют стальной силовой поршень 40, выполненный за одно целое с пустотелым штоком. На наружной поверхности поршня проточены две лабиринтные канавки. Шток имеет три ряда отверстий (по шесть в каждом ряду) диаметром 8 мм. Верхний ряд отверстий д находится над поршнем, средний ряд отверстий г – под поршнем, а нижний ряд в совпадает с кольцевой выемкой в корпусе. Через верхний ряд полость штока сообщена с атмосферой. Средний ряд соединяет пустотелый шток с полостью под силовым поршнем, которая при работающем дизеле заполнена маслом, а через нижний ряд масло из системы проходит в полость между двумя дисками стального золотника 36, размещенного внутри штока.

Верхний (рабочий) диск золотника может закрывать и открывать средний ряд отверстий г в штоке. Толщина диска (8 мм) равна диаметру отверстий в штоке. На нижнем (направляющем) диске проточены три лабиринтные канавки. В расположенной между дисками камере масло находится под таким же давлением, как в системе. Через сквозное отверстие золотника диаметром 6 мм проходит рым-болт з, на который сверху навернута гайка (М5), а головка болта при помощи тяги 37 соединена с рычагом 38 (см. рис. 50). Снизу на золотник действует пружина 73 (см. рис. 51), установленная в расточку направляющего диска и упирающаяся в тарелку к. Положение тарелки фиксируется стопорным кольцом л, для постановки которого в нижней части штока проточена канавка.

Корпус гидроусилителя 43 установлен в нижнем корпусе 46 (см. рис. 48) регулятора так, что канал о в горизонтальной перегородке совпадает с отверстием б в корпусе гидроусилителя 43 (см. рис. 51). Поэтому при работающем дизеле масло под давлением через отверстие б и наклонный канал а заполняет кольцевую выемку в корпусе гидроусилителя. Выше и ниже выемки в корпусе проточены лабиринтные канавки (на рис. 51 они не показаны), уплотняющие масляную полость, из которой масло через нижний ряд отверстий в штока поступает в камеру между дисками золотника 36. Кроме того, масло из выемки через штуцер 74 и трубку и отводится к компенсатору.

На пустотелый шток надевают и стягивают болтом обойму 71, имеющую цилиндрический выступ ж. Обойма предназначена для управления компенсатором. Сверху в отверстие штока вставляют вилку 72 и соединяют ее шарнирно при помощи пальца е с коромыслом 1. Палец проходит через запрессованную в коромысло бронзовую втулку и фиксируется двумя шплинтами. Длинное плечо коромысла имеет паз под передаточную штангу 3 регулятора мощности (см. рис. 47), а короткое плечо, выполненное в виде вилки, предназначено для установки шаровой опоры 78 (Рис. 52) под ограничительную штангу 30 (см. рис. 47).

В шаровую опору 78 (см. рис. 52) запрессована бронзовая втулка д для шарнирного соединения с рычагом 21, укрепленным при помощи стяжного болта б на регулировочном валу 20. Короткое плечо рычага 21 имеет цилиндрический выступ г под опору 78, а вильчатое плечо этого рычага предназначено для крепления верхней тарелки 17 обратной пружины 19. Нижней тарелкой для этой пружины служит выступ г в нижнем корпусе регулятора (см. рис.48). Шарнирное соединение тарелки 17 с рычагом 21 (см. рис.52) осуществляется при помощи двух рым-болтов а на осях в.

Рис. 52. Регулировочный вал с рычагами:

75 - болт; 76 - угольник; 77 - хомутик; 78 - шаровая опора; 79 - пробка; 80 - наконечник;
81 - гайка; 82 - тарелка; 83 - пружина; А, Б - части проскальзывающей тяги; ж - сквозной паз; е - штифт; б - стяжной болт; а - рым-болт; в - ось.(остальные обозначения общие с рис. 47 и рис. 48)

Регулировочный вал 20 установлен в двух бронзовых втулочных подшипниках, запрессованных в отверстия нижнего корпуса 46 регулятора. На шлицевой конец вала 20 надет и стянут болтом угольник 76, в полку которого ввернут болт 75 с шаровой головкой для шарнирного соединения вала 20 с проскальзывающей тягой 18. Другой конец тяги шарнирно соединен с валом управления рейками топливных насосов.

Проскальзывающая тяга состоит из двух телескопически соединенных частей А и Б, перемещение которых относительно друг друга ограничено штифтом е, проходящим через отверстие части Б и сквозной паз ж длиной 32 мм части Л. Между обеими частями тяги устанавливают пружину 83, которая одним концом упирается в борт части А, а другим – в тарелку 82, надетую на часть Б и зафиксированную стопорным кольцом. С обеих сторон в тягу ввернуты наконечники 80. Их положение фиксируют гайками 81, которые после проверки регулятора пломбируют. Шаровые головки болтов входят в окна наконечников и удерживаются ввернутыми с торцов пробками 79.

5. Назначение и устройство компенсатора неравномерности хода ОРД.

Компенсатор неравномерности хода – служит для поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала дизеля на каждой позиции контроллера машиниста.

Рис. 53. Компенсатор неравномерности хода:

55, 87 - тарелки; 84, 88 - пружины; 86 - штанга; 89 - штуцер; а - стопорное кольцо; б - брон-зовая втулка; в - отверстие; г - регулировочный винт; д - контргайка; е - стальная пластина; ж - маслоподводящая трубка; з - винт регулировки количества подводимого к компенсатору масла; и - горизонтальное отверстие; к - вертикальный канал; л - нижнее горизонтальное отверстие; м - винт для регулировки скорости перемещения поршня; н - ось. (остальные обозначения общие с рис. 47).

Устройство (Рис. 53). Компенсатор представляет собой литой чугунный корпус 27, в цилиндрической расточке которого установлен стальной поршень 22, изготовленный за одно целое с пустотелым штоком, проходящим через отверстие в днище корпуса. Перемещение поршня вверх ограничивается стопорным кольцом а, надетым на нижний конец штока. На наружной поверхности поршня проточена полукруглая уплотнительная канавка. В поршне сделаны восемь отверстий диаметром 6 мм, которые снизу закрываются стальной тарелкой 87, прижатой к поршню пружиной 88, упирающейся в днище корпуса.

В стенке корпуса просверлен вертикальный канал к диаметром 4 мм, который одним горизонтальным отверстием и соединен с полостью над поршнем, а другим – с полостью под поршнем. В нижнее горизонтальное отверстие л ввернут винт м, используемый для регулировки скорости перемещения поршня, а в верхнее отверстие – штуцер 89 для крепления маслоподводящей трубки ж, идущей от корпуса гидроусилителя. Ввернутым в штуцер 89
винтом з регулируют количество подводимого к компенсатору масла.

Поршневой шток опирается на верхнее плечо рычага 29, установленного на оси н, укрепленной в нижней части корпуса компенсатора. Смещение рычага ограничено шплинтом на конце оси. Нижнее плечо рычага 29 соединено с пружиной 31, передающей усилие на тарелку 63 всережимной пружины 39 (см. рис. 50) через рычаги 35 и валик 34.

На поршень компенсатора 22 опирается пружина 84 (см. рис. 53), на кото-рую сверху надета тарелка 85. Через отверстие в тарелке 85 и поршне проходит штанга 86, вильчатый конец которой шарнирно соединен с длинным плечом рычага 14, свободно установленного на регулировочном валу 20. В отверстие рычага запрессована бронзовая втулка б; осевое перемещение рычага вдоль регулировочного вала ограничивают два разъемных хомутика 77 (см. рис. 52), стянутых болтами. Для смазывания втулочного подшипника в рычаге 14 и втулке б (см. рис. 53) сделаны отверстия в диаметром 4 мм. К короткому плечу рычага 14 болтом (М10) прикреплена стальная пластина е с ввернутым в нее регулировочным винтом г. Снизу в этот винт упирается цилиндрическим выступом ж (см. рис. 51) обойма 71 гидроусилителя. Положение винта г (см. рис.53) фиксируется контргайкой д. Компенсатор укреплен двумя болтами в нижнем корпусе регулятора.

6. Поддержание регулятором постоянной частоты вращения коленчатого вала дизеля на каждой позиции контроллера машиниста.

При подаче топлива, соответствующей нагрузке на дизель, центробежный чувствительный элемент, гидроусилитель и компенсатор находятся в равновесии, т.е. ни золотник 36, ни поршни 40 и 22 не перемещаются. При этом частота вращения коленчатого вала дизеля соответствует частоте, заданной для данной позиции контроллера машиниста. (Рис. 54, а и б). Изменение нагрузки, обусловленное режимом работы компрессора, главного вентилятора или двухмашинного агрегата, немедленно сопровождается изменением частоты вращения коленчатого вала.

При уменьшении нагрузки на дизель частота вращения коленчатого вала увеличивается, потому что подача топлива в цилиндры дизеля пока не изменилась. Регулятор, получая привод от коленчатого вала дизеля, реагирует на изменение его частоты вращения. Входной вал 42 регулятора начинает вращаться быстрее, и центробежная сила грузов 32 увеличивается. Если, при установившейся частоте вращения коленчатого вала дизеля центробежный элемент находился в равновесии, т.е. центробежная сила грузов 32 уравновешивалась суммарной силой трех пружин (всережимной пружины 39, пружины 31 компенсатора и пружины 73 под золотником гидроусилителя), то теперь это равновесие нарушается.

Рис. 54. Схема работы центробежного элемента с гидравлическим

усилителем (а) и компенсатором неравномерности хода (б).

ж - цилиндрический выступ обоймы; г - регулировочный винт двуплечего рычага. (осталь-ные обозначения общие с рис. 47, 50, 51, 53)

Под действием возрастающей центробежной силы грузы 32 расходятся, преодолевая силу пружин, и своими малыми плечами с роликами 59 передвигают втулку 33. Перемещение последней (втулки) через опорный подшипник 62 передается тарелке 63 всережимной пружины 39. Это происходит до тех пор, пока возрастающая сила пружин 39, 31 и 73 не становится равной центробежной силе грузов 32. Перемещение тарелки 63 всережимной пружины приводит к повороту рычагов 35, укрепленных на валике 34. Вместе с валиком 34 поворачивается двуплечий рычаг 38, который тягой 37 передвигает вниз золотник 36 гидроусилителя. Рабочий диск золотника своей верхней кромкой открывает средний ряд отверстий в штоке поршня гидроусилителя 40, и полость под этим поршнем сообщается с атмосферой через пустотелый шток и верхний ряд отверстий в нем.

Обратная пружина 19, не встречая сопротивления со стороны силового поршня, поворачивает рычаг 21 вместе с валом 20, опуская силовой поршень до тех пор, пока не произойдет закрытие золотником отверстий среднего ряда в штоке (т.е. силовой поршень догоняет золотник). Одновременно при повороте вала 20 через проскальзывающую тягу 18 (см. рис. 47) вращение передается на вал 15 управления рейками топливных насосов, и рейки передвигаются в сторону уменьшения подачи топлива.

Вместе с силовым поршнем 40 гидроусилителя опускается обойма 71 (см. рис. 54, б), упирающаяся цилиндрическим выступом ж в регулировочный винт г рычага 14. Под действием пружины 84 рычаг 14 поворачивается на валу 20. Равновесие компенсатора нарушается, т.е. сила пружины 84, действующей на поршень 22 компенсатора сверху, становится меньше, чем сила пружин 88 и 31, действующих на поршень 22 снизу. Поршень компенсатора 22 поднимается, а сила натяжения пружины 31 уменьшается. Суммарная сила пружин 39, 31 и 73 действующих на тарелку всережимной пружины, уменьшается. Одновременно снижается центробежная сила грузов вследствие уменьшения подачи топлива в цилиндры дизеля.

Очень важно, чтобы уменьшение сил на тарелку 63 с той и другой стороны происходило синхронно. С этой целью искусственно с помощью масла, подводимого к компенсатору, замедляется движение поршня 22 компенсатора. Это происходит автоматически. Как только поршень 22 начинает подниматься, под ним создается разрежение, которое затормаживает его перемещение. В результате разницы давлений на поршень тарельчатый клапан 87 открывается и перепускает масло под поршень через отверстия в нем. Синхронное изменение сил, действующих на тарелку всережимной пружины, позволяет сохранить равновесие центробежного чувствительного элемента при уменьшении частоты вращения коленчатого вала дизеля до заданной.

При увеличении нагрузки на дизель частота вращения коленчатого вала дизеля уменьшается, и центробежная сила грузов 32 становится меньше силы пружин 39, 31 и 73. Равновесие центробежного элемента нарушается, и пружины, действуя через тарелку 63, подшипник 62 и втулку 33, сдвигают грузы до нового равновесного состояния, которое наступает при меньшей силе пружин и меньшей центробежной силе грузов, т.е. при снизившейся частоте вращения ко-ленчатого вала.

Пружина 73 поднимает золотник 36, который нижней кромкой своего рабочего диска открывает средний ряд отверстий в штоке, пропуская масло из системы дизеля в полость под силовой поршень гидроусилителя.

Поршень 40 гидроусилителя, преодолевая сопротивление обратной пружины 19, поднимается вслед за золотником (пока не закроются отверстия в штоке) и через коромысло 1 и рычаг 21 поворачивает регулировочный вал 20 в сторону увеличения подачи топлива.

Одновременно с поршнем 40 поднимается обойма 71 и выступом ж воздействует на регулировочный винт г рычага 14, который поворачивается на валу 20, сжимая пружину 84 и нарушая равновесие поршня 22 компенсатора. Поршень опускается и своим штоком давит на верхнее плечо рычага 29, поворачивая его и натягивая пружину 31, т.е. увеличивая усилие на тарелку 63 всережимной пружины 39.

Чтобы рост силы пружин 39, 31 и 73 на тарелку 63 происходил синхронно с увеличением центробежной силы грузов 32, движение поршня 22 компенсатора искусственно замедляется. Это осуществляется с помощью масла, которое при опускании поршня 22 сжимается им и затормаживает поршень. Для выхода масла из-под поршня в корпусе 27 компенсатора предусмотрен вертикальный канал к (см. рис. 53).

Кроме того, масло частично просачивается между поршнем 22 и корпусом 27. Меняя винтом м проходное сечение канала, регулируют скорость опускания поршня 22 компенсатора и добиваются синхронного изменения сил, действующих с противоположных сторон на тарелку 63 (см. рис. 54) всережимной пружины 39. В результате восстановление заданной для данной позиции частоты вращения коленчатого вала происходит без нарушения равновесия центробежного чувствительного элемента.