Устройство для дистанционного управлениядвигателем c pebepc- редукторной передачей

 

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нц838663 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. K .

G 05 15/02

G 05 C 9/08

F 02 D 1/12 (22) Заявлено 190678 (21) 2633606/18-24 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.81. Бизллвтеиь Но 22

Дата опубликования описания 15.0681

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 6»,436. .581.38(088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) VCTPOÉCÒÂÎ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

ДВИГАТЕЛЕМ С РЕВЕРС вЂ РЕДУКТОРН ПЕРЕДАЧЕЯ

Изобретение относится к устройствам автоматизации режимов работы двигателей, в частности к системам дистанционного управл ния двигателями и может быть использовано при автоматизации нереверсивных двигателей, оборудованных реверс-редукторными передачами и установленных на транспортных средствах, например, на су1О дах.

Известны системы дистанционного управления дВигателями с реверс-редукторной передачей (1).

Данные системы дистанционного управления при реверсе судна обеспечивают с помощью всережимного регулятора частоты вращения снижение скорости вращения двигателя до опреде= ленной величины, принятой для реверсирования, запуска и работы на хо- 20 лостом ходу данного типа двигателей, "упор реверсирования" (УР), отключение реверс-редукторной передачи на холостой ход и последующее переключение передачи в положение обратного 25 вращения гребного винта.

Однако данным системам дистанционного управления свойственны серьезные недостатки, заключающиеся в том, что при маневре судна, например ре- 30 версе, наблюдается большой провал частоты вращения двигателя (при переключении передачи в положение (обратного вращения гребного винта), который, при недостаточном быстродействии всережимного регулятора может привести к остановке двигателя,и срыву заданного маневра и, кроме того, вызывает дополнительные динамические нагрузки на детали движения двигателя и повышенный износ деталей реверсредукторной переда."и.

Наиболее близ...м к предлагаемому является электрсгидравлическое устройство дистанцисн.:о-автоматического управления оборотами и реверсированием дизеля, содержащее датчик режима работы двигателя, один выход которого через блок управления частотой вращения подключен ко входам первого и второго электрогидравлических преобразователей, установленные на реверс-редукторной передаче двигателя, концевые выключатели, соединенные с соответствующими входами блока управления переключением реверс-редукторной передачи, выходы которой через третий и четвертый электрогидравлические преобразователи, подклкчены ко входу блока сервомеханизмов, кинематически соединенному с реверсредукторной передачей двигателя (2).

Недостатками данного устройств< управления являются повышенные нагрузки на двигатель и детали реверс-редукторной передачи в процессе реверса судна, что отрицательно сказыва.ется на их моторесурсе и надежности, и возможный, в пределе, срыв заданнoro маневра вследствие заглохания двигателя.

Недостатки объясняются тем, что .нсережимные регуляторы час оты вращения двигателей обеспечивают регулирование либо только по принципу отклонения, либо по принципу отклонения в сочетании с принципом регулирования по возмущению и н установившемся режиме движения транспортного средства обеспечивают достаточно качественное протекание переходных процессов CAPC. Однако при выполне- gQ нии маневра, например, при страгивании судна с места или при реверсе (т.е. при резком набросе нагрузки) всережимные регуляторы, даже двух-импульсные, не обеспечивают требуемых динамических характеристик двигателя с передачей„

Это объясняется рядом факторов, свойственных самому принципу построения реГуляторов, важнейшими из которых янляется чистое запаздывание регулирующего сигнала в двигателе, ограниченное (в силу трения и инерции движущихся частей) быстродействие исполнительного элемента регулятора, и др., причем эти отрицательные черты свойственны как обычным, так и двухимпульсным нсережимным регуляторам.

Улучшение динамических характеристик двигателя с реверс-редуктор- 4О ной передачей при набросе детерминированной нагрузки (а именно таким видом нагрузки и является нагрузка при страгивании транспортного средства с места или при реверсе) возможно за счет введения н регулятор корректирующего импульса не в момент изменения нагрузки (например при включении реверс-редукторной передачи), как в днухимпульсном регуляторе, а раньше, так как этот корректирующий импульс вырабатынается не измерителем нагрузки, а в момент подачи команды на включение нагрузки.

Цель изобретения — повышение надежности устройства, при одновременном снижении нагрузок на двигатель и реверс-редукторную передачу и улуч1 шенин качества переходных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит гидро- g) замок, пятый, шестой и седьмой электрогидравлические преобразователи и формирователь управляющих сигналов, перный и второй входы которого соединены с. соответствующими выходами 65 блока управления частотой вращения, третий вход — с выходом блока управления переключением реверс-редукторной передачи, а четвертый вход — с другим выходом датчика режима работы двигателя, причем первый, второй и третий выходы формирователя управляющих сигналов подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока управления часто той вращения и одним входом пятого, шестого и седьмого злектрогидравли ческих преобразователей, другие входы которых через гидрозамок соединены с выходами первого и нторого электрогидравлических преобразователей, а гидравлические выходы — с входом блока серномеханизмон.

А также тем, что формиронатель управляющих сигналов выполнен н виде последовательно соединенных запоминающего элемента, элемента "И" и широтно-импульсного модулятора, входы которого соединены соответственно с первым и третьим входами формирователя четвертый и нторой входы которого подключены соответственно к входу запоминающего элемента и одному входу элемента "И", выход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора и вторым выходом формирователя,. первый ныход которого соединен с другим входом элемента "И", а третий. выход — с выходом запоминающего элемента.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 график работы устройства.

Двигатель 1 с реверс-редукторной передачей 2 содержит местный пост управления 3 и датчик 4 режима работы двигателя. Дистанционное управление осуществляется командным органом

5 управления частотой вращения двигателя и переключателями реверс-редуктсрной передачи 6-8 дистанционного поста 9, подключенными при помощи блока 10 управления частотой вращения и блока переключения реверсредукторной передачи на узлах 11-13 и электрогидравлических преобразователей 14-17 и гидравлических дросселей 18 и 19 к блоку 20 серномеханизмов, кинематически снязанному с местным постом 3. Блок 10 управления частотой вращения двигателя содержит блок 21 сравнения и логические элементы "ИЛИ" 22-24, причем входы логического элемента "ИЛИ" 22 связаны с блоками управления переключением передачи на передний 11 и задний 13 ход, а ныход — co входом логического элемента "И" 25 формирователя управляющих импульсов 26, входы"логического элемента "ИЛИ" 23 связанЫ с блоком 21 сравнения (по цепи унеличения частоты вращения двигателя) и с выходами широтно-импульсного модулятора 27, формирователя 26, а

838663 выход — с электрогидравлическим преобразователем 15, обеспечивающим с помощью гидрозамка 28 и дросселя 19 воздействие на блок 20 сервомеханизмов в сторону увеличения частоты вращения двигателя, входы логического элемента "ИЛИ" 24 связаны с блоком 21 сравнения (по цепи уменьшения частоты вращения двигателя) и с выходом запоминающего элемента

29 формирователя 26, а выход — c электрогидравлическим преобразователем 14, обеспечивающим с помощью гидрозамка 28 и дросселя 18 воздействие на блок 20 сервомеханизмов в сторону уменьшения частоты вращения двигателя. Блоки управления переключением передачи 11-13 содержат соответсвенно каждый пару из последовательно связанных логического элемента "И" 30-33, и блоков памяти 34-37, число которых равно числу режимов переключения передачи, и логические элементы "ИЛИ" 38-40.

Входы блоков управления переключением передачи 11-13 связаны с командными органами 6-8 дистанционного поста 9 и с концевыми выключателями

41-43 фиксированных положений реверсредукторной передачи 2.

Выходы блоков управления переключением передачи 11-13 связаны с электрогидравлическими преобразователя 16 30 и 17, причем выходы блоков 11 и 13 кроме того подключены ко входу широтно-импульсного модулятора 27 формирователя управляющих сигналов 26. Ширина импульса модулятора 27 задается 35 величиной элементов уставки 44 и 45„ определяющих длительность управляюще-го сигнала соответственно при включении переднего и заднего хода.

Формирователь 26 управляющих сигна-40 лов и блок 46 изменения коэффициента усиления входят в состав релейногокорректирующего устройства 47.

Блок 46 изменения коэффициента усиления содержит электрогидравлические преобразователи 48-50 и последовательно установленные гидравлические дроссели 51-53.

Электрогидравлический преобразователь 48 включен в цепь воздействия на блок 20 сервомеханизмов в сторону уменьшения частоты вращения двигателя 1, и связан с выходом запоминающего устройства 29, а преобразователи

49 и 50 — в цепь воздействия на блок

20 сервомеханизмов в сторону увели- S5 чения частоты. вращения двигателя 1 и связан с выходами широтно-импульсного модулятора 27.

Гидравлический дроссель 51 служит для изменения скорости перемещения 60 сервомеханизма при уменьшении частоты вращения двигателя после прохождения управляющего сигнала от релейного корректирующего устройства 47, а дроссели 52 и 53 — для изменения 65 сксрости перемещения сервомеханизма при увеличении частоты рващения дви-: гателя во время действия управляющего сигнала от релейного корректирующего устройства 47, причем в зависимости от полученной команды дистанционного поста 9 (переключение реверс-редукторной передачи 2 на передний или задний ход), воздействие на сервомеханизм осуществляется через дроссель

52 (например для переключения передачи на задний хоц) или через дроссель 53 (например для переключения передачи на передний ход).

Коэффициенты расхода дросселей

51-53 устанавливаются с учетом оптимизации характеристик переходного процесса выхода двигателя на установившийся режим после осуществления маневра (например реверса судна).

Система дистанционного управления работает следующим образом.

Управление изменением частоты вращения двигателя 1 осущес вляется блоком 10 путем сравнения сигналов заданного скорсстного режима от командного органа 5 дистанционного поста 9 и фактического режима от датчика режима работы двигателя 4 воздействием с помощью электрогидравлических преобразователей 14 и 15 через гидрозамок 28 и гидравлические дроссели 18 и 19 на блок 20 сервомеханизмов.

Управление переключением реверсредукторной;передачи 2 на передний, холостой и задний ход осуществляется соответственно блоками 11-13 путем сравнения сигналов "задания от командных органов 6-8 дистанционного поста

9 и фактического положения передачи от концевых выключателей 41-43 путем воздействия с помощью электрогидравлических преобразователей 16 и 17 на блок 20 сервомеханизмов.

Для уяснения принципа работы системы достаточно рассмотреть процесс управления переключением передачи на задний ход блоком 13. !

3а фиг. 2 представлены характер изменения частоты вращения двигателЯ п8 и гРебного нта игв, а также положение органа .-адания всережимного регулятора 5 н рейки топливных насосов во времени при реверсировании с полного переднего хода (сплошные линии), Итрих-пунктирны ли линиями обозначены изменения тех же величин при управлении двигателем с реверс-редукторной передачей.

При реверсировании,например с полного переднего хода командный орган

5 переводится в положение, соответствующее принятой для реверсирования частоте вращения. Управляющий сигнал от блока 21 сравнения через логический элемент "ИЛИ" 24 поступа838663 ет на электрогидравлический преобразователь 14, который заставляет блок 20 сервомеханизмов перемещать орган задания всережимного регулятора местного поста 3 в положение "упора. реверсирования УР".

При перемещении органа задания всережимного регулятора в положение

"упора реверсиро .=ния" гребной винт перейдет на работу в турбинном режиме, следуя близко к винтовой харак,теристике V = сопзt = 1. Так как час-)0 тота вращения гребного винта в "тур бинном" режиме выше частоты вращения двигателя при работе "уР", то всережимный регулятор выведет рейку топливных НасосоВ двигателя на jnop нуле-"5 вой подачи, и подача топлива в двиг гатель полностью прекратится. Двигатель будет, вращаться гребным винтам, работающим в турбинном режиме и развивающим мощностью необходимую 2(, для преодоления суммы механических потерь в двигателе и валовинтовой группе судна.

Гребной винт, работая в турбин-. ном режиме, создает значительное дополнительное сопротивление, способ25 ствующее торможению судна, поэ тому реверс-редукторную передачу выгодно переключить в положение холостого хода только тогда, когда частота вращения гребного винта упадет до величины, соответствующей частоте вращения двигателя при его работе на "УР" (точка а).

По достижении гребным винтом и двигателем частоты вращения, принятой для реверсирования, по сигналу от командного органа 7 реверс-редукторная передача 2 с помощью логичес-кого элемента "M" 31, блока 35 памяти, логических элементов "ИЛИ" 38-40 40 и электрогидравлических преобразователей 16 и 17 переключается в положение холостого хоца, в результате чего двигатель и движитель (гребной винт) разобщаются.

4 .>

После отключения гребного винта от двигателя всережимный регулятор восстановит подачу топлива в двигатель, и он начнет работать на холостом ходу (точка б), Р, „О

Мощность, развиваемая гребным винтом в "турбинном" режиме, упадет ,цо величины, определяемой механическими потерями только одной валовинтовой группы, и поэтому частота вращения гребного винта после отключения двигателя несколько повысится (точка в).

С уменьшением частоты вращения гребного винта до заданной величины или по прошествии определенного про- @ межутка времени по сигналу от командного органа 8 реверс-редукторная передача 2 с помощью логического элемента "И" 33, блока 37 памяти, логического элемента "ИЛИ" 40 и электро- 65 гидравлического преобразователя 17 переключается в положение заднего хода. Одновременно с выхода запоминающего устройства 37 управляющий сигнал поступает на входы логического элемента "ИЛИ" 22 и широтноимпульсного модулятора 27 формирователя управляющих сигналов 26. С выхода модулятора 27 командный импульс, ширина которого определяется величи-ной элемента уставки 45, поступает на электрогидравлический преобразователь 15 через логический элемент

"ИЛИ" 23„ и ча дополнительно установленный преобразователь 49: Рабочая жидкость электрогидравлической системы от источника питания через "реобразоватсль 15, гидрозамок 28, преобразователь 49 и гидравлический дроссель 52 поступает в блок 20 сервомеханизмов.

Под действием блока ?О сервомеханизмов уставка всережчмного регулятора скачком увеличиваетя до положения, определяемого длительностью корректирующего импульса модулятора

27 и коэффициентом расхода гидравлического дросселя 52 (точка г), что влечет за собой выход рейки топливных насосов в полажение увеличенной подачи (точка д) и рост частоты вращения до значения, определяемого положением рейки топливных насоссв при работе двигателя на холостом ходу (точка е).

При переключении реверс-редукторной передачи на задний ход тормозная лента барабана заднего хода передачи за короткий промежуток времени тормозит гребной вал и обеспечивает синхронизацию частоты вращения двигателя и гребного винта, вращающегося в направлении, противоположном вращению двигателя. С момента начала затяжки тормозной ленты (точка ж) частота вращения двигателя резко падает, до момента окончания проскальзывания барабана заднего хода (точка з). Однако, учитывая предварительное кратковременное повышение момента двигателя от газовых сил за счет опережающей установки всережимного регулятора в положение повышенной подачи топлива (точка г), велич. на napaния частоты вращения двигателя не превышает величины ее предварительного увеличения при поступлении от модулятора 27 опережающего импульса, что практически исключает переходный процесс выхода двигателя и гребного винта на установившийся режим заднего хода.

Опережающее действие корректирующего импульса на время Г достигается за счет одновременности подачи команды на переключение реверс-редукторной передачи в положение задне"a хода и на увеличение частоты враще-ния двигателя, причем это время, 838663

10 большее времени действия корректирующего импульса, равно времени перемещения механизма переключения реверс-редукторнай передачи из положения холостого хода до положения заднего хода (да момента начала затяжки тормозной ленты барабана заднего хода). После Окончания действия корректирующего импульса сигнал с выхода логического элемента "И" 25 через запоминающий элемент 29 поступает на электрогидравлический преобразователь 48 и параллельно через логический элемент "ИЛИ" 24 на электрагидравлический преобразователь 14, Рабочая жидкость электрогидравлической системы от источника питания через преобразователь 14, гидразамок 28, преобразователь 48 и гидравлический дроссель 51 поступает в блок

20 сервомеханизмов, под действием которога уставка всережимного регулято- 2О ра частоты вращения двигателя вновь переводится в положение, соответствующее работе двигателя на "упоре реверсирования".

Процесс управления переключением реверс-редуктарной передачи на передний хад по блоку 11 происходит аналогично описанному выше.

Анализ работы данной системы дистанционного управления двигателем с реверс-редуктарной передачей,. а ЗО также сопоставление характера изменения параметров переходного процесса выхода на установившийся режим при реверсировании показывает, чта при управлении с помощью предлагае- 35 мой системы повышается надежность выполнения трайспартным средством, например, судном заданного маневра за счет предварительного кратковременного повышения момента. двигателя 10 от газовых сил, повышается надежность и увеличивается моторесурс двигателя и реверс-редуктарнай передачи за счет снижения динамических нагрузок из-за меньших по величине колебаний частоты вращения двигателя, уменьшается выбег судна и время осуществления заданнага маневра, оптимизируется характер протекания рабочего процесса в двигателе при выполнении маневра„ а также обеспечивается практически полная ликвидация переходного процесса (при условии выбора оптимальных величины и длительности подачи корректирующего импульса) при наиболее тяжелом случае 55 работы CAPC двигателя (скачкообразный наброс нагрузки).

Формула изобретения

Устройство для дистанционного управления двигателем с реверс--редуктарной передачей, содержащее даiчик режима рабаты двигател;-.. один Вь:— хад которого через блок управления частотой вращения подключен ка входам перваГО и ВТОРОГО электраГидравличес— ких преабразаваTeëå!>, Установленные на реверс-рецуктарнсй передаче двигателя, канне е Выключатели,. соединенные с соответствующими вход=-ми блока управле:- ия переключением реверсредуктарнай пе-.едачи„ выход 1 которого через третий I: четвертый злсктрагидравлические преобразователи,. подключены ка входу блока сервамеханизмав, кинематически соединенному с реверс-ред.к торной передачей дви Гателя, а т л ч а ю щ е е с я те чта, с целью 1-азьей;>ения надежнаст 1,.

УстрайстВО садержIIT Гилоазамок. пя— тый, шестой и седьмой электрсгидравлические преобразователи и формирователь управляющих сигналов, первый и второй входы которого соединены с саатветствующимивыхадами блака управления частотой вращения, третий вхадс выходом блока управлен.:я переключением реверс-редуктарнай передачи,. а четвертый вход — с др.,ггим выходом датчика режима рабаты двигателя„ причем первый, втсрай и третий выходы формирователя управляющих сигналов подключены соответственна к перваму,втараму и третьему Входам блока упраВления частотой вращения и одним входам пятага,. шестого и седьмого электрогидравлических преабразоват»лей, другие входы которых через гидp03aI 10K саади::cHbl с ВыхОдами перВОГО и второго электрагидравлических преобразователей, а выходы — c входом блока сервамеханизмов.

2. Устройство по п,1, а т л и а ю щ е е с я тем, что формирователь управляющих сиг11алов выполнен в виде последовательно соединенных запоминающего элемента, элемента "И" и широтно-импульсного модулятора,.

ВХОДЫ KOTGPOI 0 СОЕДИНЕНЫ COOTIETственна с первым и третьим входами формирователя, четвертый и второй входы которага подключены 000Т еТственнО к Входу Запоминающего эле- мента и одному вхсду элемента "И", выход которого с-. .:-нен с выходам широтна-импульс io .,„Одулятара и вторым выходом фор11 .,вателя, первый выход которо-о C =:.äêíål.с другим входом элемента "И",, а третий выход с Вы ОДОМ запоминающего элемента.

ИстОчники инфОрмации, принятые во внимание при эксгертизе

1. Авторское свидетельства СССР

Р 199560, кл. Р 02 t> 1/12, 1967.

2. Авторское свидетельства СССР

Р 245490, кл. Р 02 0 1/12, 970

{прототип).

838663 я%

roo ге

Составитель Л. Птенцова

Редактор Н. Воловик Техред Н.Майором Корректор М. Шароши

Заказ 4441/71 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.. Ужгород, ул. Проектная, 4