Центробежный регулятор с переменной приведенной жесткостью пружин

 

Использование: изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к автоматическим центробежным регуляторам частоты вращения дизелей. Сущность изобретения: кинематическая схема традиционного трехрежимного регулятора дополняется направляющим стержнем, неподвижно закрепленным в корпусе, ползуном с роликом силового рычага, установленным на направляющем стержне с возможностью перемещения вдоль него и связанным через тягу ползуна с рычагом управления, дополнительной пружиной, оснащенной серьгой, установленной с возможностью взаимодействия с роликом, установленным в корпусе, через пружину промежуточных скоростных режимов с рычагом управления и через шток и тягу штока с двуплечим рычагом. В конструкции регулятора имеется еще один дополнительный рычаг с пружиной и роликом, установленными параллельно уже упомянутым, но работающими последовательно с ними. Формирование внешней скоростной характеристики осуществляется без влияния двух пружин, работающих на промежуточных скоростных режимах, а только за счет растяжения пружины максимального скоростного режима. 3 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к центробежным регуляторам частоты вращения дизелей.

Известны трехрежимные регуляторы частоты вращения дизелей, содержащие корпус, приводной вал, центробежные грузы, силовой рычаг, муфту, установленную с возможностью взаимодействия с центробежными грузами и силовым рычагом, двуплечий рычаг, шарнирно установленный на силовом рычаге, и как минимум три пружины: пружину, соединяющую силовой и двуплечий рычаги, пружину, обеспечивающую протекание равновесных характеристик на промежуточных скоростных режимах, и пружину, обеспечивающую протекание равновесных характеристик на минимальных скоростных режимах /1 3/.

Такие регуляторы обоснованно нашли применение на автомобильных дизелях /4/, однако они не вполне соответствуют теоретически необходимым характеристикам топливоподачи /5/.

Таким образом, задачей изобретения является приближение реальных регуляторных характеристик к теоретически необходимым.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является центробежный регулятор частоты вращения дизеля, описанный в авторском свидетельстве /1/. Конструкция такого регулятора содержит корпус, приводной вал, центробежные грузы, шарнирно установленные на державке, жестко закрепленной на приводном валу, силовой рычаг, установленный в корпусе и связанный с рейкой топливного насоса и через пружину с корпусом, муфту, установленную с возможностью взаимодействия с центробежными грузами с одной стороны и с силовым рычагом с другой, двуплечий рычаг, шарнирно установленный на силовом рычаге и связанный с ним пружиной максимального скоростного режима, рычаг управления, связанный с двуплечим рычагом пружиной промежуточных скоростных режимов.

Однако регулятор обладает тем недостатком, что перемещение рычага управления не адекватно изменению нагрузочного режима, т.е. одинаковое перемещение рычага управления на разных участках скоростного и нагрузочного диапазонов приводит к различной величине изменения подачи топлива. Управляемость таким дизелем и соответственно автомобилем, на который он установлен, затруднена. Теоретическое обоснование необходимых характеристик приведено в работах /4, 5/. Косвенно этот недостаток влияет на ухудшение экологических и топливно-экономических характеристик автомобиля.

Предлагаемая конструкция отличается от прототипа тем, что регулятор снабжен направляющим стержнем, неподвижно закрепленным в корпусе, ползуном с роликом силового рычага, установленным на направляющем стержне с возможностью перемещения вдоль него и связанным через тягу ползуна с рычагом управления, дополнительной пружиной, оснащенной серьгой, установленной на рычаге управления, первым дополнительным рычагом, установленным с возможностью взаимодействия с первым роликом, установленным в корпусе, через пружину промежуточных скоростных режимов с рычагом управления и через шток и тягу штока с двуплечим рычагом, вторым дополнительным рычагом, установленным с возможностью взаимодействия с вторым роликом, установленным в корпусе, через дополнительную пружину с рычагом управления и через шток и тягу штока с двуплечим рычагом. Это приводит к возможности изменять приведенную жесткость пружин не только в зависимости от перемещения рычага управления, но и в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема регулятора; на фиг.2 фрагмент кинематической схемы; на фиг.3 статические характеристики регулятора, где обозначено: n частота вращения приводного вала; h координата рейки топливного насоса; Ψ координата рычага управления.

Регулятор содержит (фиг.1) приводной вал 1 с державкой грузов 2, установленный на подшипниках в корпусе, центробежные грузы 3, шарнирно установленные на державке 2. Муфта 4 установлена с возможностью перемещения вдоль оси приводного вала 1 и с возможностью взаимодействия с центробежными грузами 3 и силовым рычагом 5, на котором шарнирно установлен двуплечий рычаг 6, одним плечом соединенный через пружину 7 максимального скоростного режима (которая конструктивно может быть выполнена двойной, как на фиг.2) и через регулировочный винт 8 с рычагом 5, а другим плечом через тягу 9 штока с штоком 10, соединенным через первый дополнительный рычаг 11 и пружину промежуточных скоростных режимов 12 и через второй дополнительный рычаг 13 и дополнительную пружину 14 с серьгой 15 с рычагом управления 16, поворотно установленным в корпусе. Причем рычаг 11 установлен с возможностью взаимодействия с роликом 17, а рычаг 13 с роликом 18, установленными в корпусе. Силовой рычаг 5 установлен с возможностью взаимодействия с роликом 21 на ползуне 22, установленном на направляющем стержне 23 с возможностью перемещения вдоль него и связанном с рычагом управления 16 тягой 24 ползуна. Причем направляющий стержень 23 жестко укреплен в корпусе, а поворот рычага управления 16 ограничивается регулируемыми упорами 25 и 26. Рейка 20 топливного насоса связана с рычагом 5 тягой 19 рейки.

Регулятор работает следующим образом.

Допустим, что рычаг управления 16 занимает какое-то промежуточное между минимальным и максимальным положением. При увеличении частоты вращения приводного вала 1 центробежные грузы 3 поворачиваются в стороны и перемещают вдоль оси вала 1 муфты 4, воздействуя на силовой рычаг 5, который поворачивается по часовой стрелке вокруг ролика 21. Двуплечий рычаг 6 поворачивается совместно с рычагом 5 как один рычаг, перемещая вправо шток 10 и поворачивая тем самым рычаг 11 относительно ролика 17 против часовой стрелки и растягивая пружину 12. Рейка 20, связанная с рычагом 5, выдвигается на уменьшение подачи. Формируется участок характеристики "а-б". Форма характеристики "а-б" обусловлена изменением приведенной жесткости пружины от увеличения в начальный момент до последующего уменьшения. Примерно в точке "б" пружина 12 автоматически выключается из работы, так как при дальнейшем движении штока 10 вправо пружина 12 больше не растягивается, а начинает сокращаться. В этот момент при дальнейшем увеличении частоты вращения приводного вала 1 начинает растягиваться дополнительная пружина 14 по такой же схеме, что и пружина 12. Это отражается на степени наклона регуляторной характеристики от пологой до более крутой.

При повороте рычага управления 16 изменяется не только предварительное натяжение пружин 12 и 14, но и их приведенная жесткость за счет перемещения ролика 21 вдоль рычага 5, так как рычаг управления 16 через тягу 24 ползуна соединен с ползуном 22, на котором установлен ролик 21 силового рычага. Приближением ролика 21 к оси действия муфты 4 уменьшается плечо действия центробежной силы грузов 3, приведенной к муфте 4 (L), уменьшается и плечо действия силы, возникающей от растяжения пружин 12 и 14 и приложенной к двуплечему рычагу 6 в точке соединения с тягой 9 (L₁), но в значительно меньшей степени, поскольку L₁>L. При увеличении координаты рычага управления 16 приведенная жесткость пружин 12 и 14 становится еще больше и регуляторные характеристики (фиг.3) протекают более полого.

При частоте вращения n_н центробежной силы грузов становится достаточно для начала растяжения пружины 7 максимального скоростного режима. Рычаг 5 поворачивается вокруг ролика 21 по часовой стрелке и выдвигает рейку 20 на уменьшение подачи (участок характеристики "в-г"). Если рычаг управления 16 повернут по часовой стрелке до упора в регулируемый упор 26, то формируется внешняя скоростная характеристика "а-к-д". В этом случае усилия центробежных грузов так и не достает, чтобы преодолеть предварительное натяжение пружин 12 и 14. Предварительное натяжение пружин 7 регулируется винтом 8 и не зависит от положения рычага управления. Характеристика "к-д" формируется аналогично характеристике "в-г".

Использование изобретения позволит улучшить управляемость дизелем и автомобилем и эксплуатационную топливную экономичность.

Формула изобретения

Центробежный регулятор с переменной приведенной жесткостью пружин, содержащий корпус, приводной вал с державкой грузов, центробежные грузы, шарнирно установленные на державке, силовой рычаг, муфту, установленную с возможностью взаимодействия с центробежными грузами и силовым рычагом, двуплечий рычаг, шарнирно установленный на силовом рычаге, пружину максимального скоростного режима, соединяющую двуплечий и силовой рычаги, рейку топливного насоса, связанную с силовым рычагом тягой рейки, рычаг управления, шарнирно установленный в корпусе, пружину промежуточных скоростных режимов, установленную на рычаге управления, отличающийся тем, что регулятор снабжен направляющим стержнем, неподвижно закрепленным в корпусе, ползуном с роликом силового рычага, установленным на направляющем стержне с возможностью перемещения вдоль него и связанным через тягу ползуна с рычагом управления, дополнительной пружиной, оснащенной серьгой и установленной на рычаге управления, первым дополнительным рычагом, установленным с возможностью взаимодействия с первым роликом, установленным в корпусе, через пружину промежуточных скоростных режимов с рычагом управления и через шток и тягу штока с двуплечим рычагом, вторым дополнительным рычагом, установленным с возможностью взаимодействия с вторым роликом, установленным в корпусе, через дополнительную пружину с рычагом управления и через шток и тягу штока с двуплечим рычагом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3