1. Испытание регуляторов частоты вращения дизелей (РЧВ). Введение

Цель работы - изучение конструкции регулятора частоты вращения

Задача – приобрести навыки испытаний РЧВ и его настроек.

2. теория

Под РЧВ понимаются автоматические устройства, воспринимающие отклонение частоты вращения коленчатого вала от заданного значения и воздействующие на орган управления двигателя таким образом, чтобы ограничить эти отклонения. Следовательно, задачей РЧВ является обеспечение устойчивой работы двигателя по частоте вращения.

Двигатели с искровым зажиганием, как правило, не имеют регулятора или на них (двигатели достаточно большой мощности) устанавливаются однорежимные РЧВ (ограничители). Эти регуляторы срабатывают после повышения (рис. 2.1 а).

Для автотракторных дизелей требования к РЧВ более жесткие. Автомобильные дизели работают в условиях изменяющихся нагрузок и частоты вращения. Поэтому для этих двигателей необходим РЧВ, ограничивающий максимальную частоту вращения коленчатого вала (чтобы двигатель не пошел в "разнос"); он должен также обеспечить устойчивую работу на холостом ходу при минимальной частоте вращения (чтобы двигатель не "заглох"), т.е. РЧВ должен быть двухрежимным (рис. 2.1 в, рис. 2.2).

Рис. 2.1. Скоростные характеристики двигателей с различными типами регуляторов

а - однорежимный; б - всережимный; в - двухрежимный

Рис. 2.2. Схема двухрежимного регулятора

1 - рейка ТНВД; 2 - грузы регулятора; 3,4 - пружины регулятора; 5 - рычаг регулятора;

6 - упоры рычага регулятора;7 - муфта; 8 - втулка

Двухрежимный регулятор осуществляет регулировку двух скоростных режимов с помощью двух пружин с различной жесткостью. Пружина 3 с меньшей жесткостью начинает сжиматься под действием центробежных сил грузов 2 при частоте вращения (рис.2.1 в), муфта 7 передвигается влево и перемещает рейку 1 ТНВД с помощью рычага 5 в сторону уменьшения цикловой подачи топлива .

При частоте вращения муфта регулятора достигнет втулки 8 и остановится. При дальнейшем изменении частоты вращения в пределах от до регулятор не работает, и подачей топлива управляет водитель. При частоте вращения центробежная сила грузов становиться равной суммарному усилию пружин 7 и 8, поэтому дальнейшее увеличение частоты вращения вызывает перемещение муфты и рейки ТНВД в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.

Рис. 2.3. Принципиальная схема всережимного регулятора

1 - рычаг регулятора; 2 - рейка ТНВД; 3 - пружина регулятора;

4 - педаль управления подачей топлива; 5 - грузы регулятора

Для дизелей тракторного типа нужен РЧВ, который не только ограничивает максимальную частоту вращения, обеспечивает минимальную частоту вращения холостого хода, но и поддерживает любую промежуточную частоту вращения, задаваемую водителем независимо от сопротивления обрабатываемой почвы, т.е. нужен РЧВ-всережимный. (рис. 2.3). На установившемся режиме центробежная сила грузов регулятора 5 уравновешивается натяжением пружины 3, задаваемым водителем через педаль управления подачей топлива 4. При увеличении частоты вращения грузы 5 перемещают муфту регулятора влево и передвигают рейку 2 ТНВД в сторону уменьшения цикловой подачи топлива. Водитель, устанавливая положение педали 4, задает, таким образом, диапазон, в котором может изменяться частота вращения двигателя при изменении нагрузки.

Для обеспечения требуемого коэффициента приспособляемости (запаса крутящего момента) регулятор дополняется корректором цикловой подачи топлива.

Важнейшим параметром, характеризующим конструктивное совершенство и эксплуатационные качества регуляторов, является степень неравномерности. При данном натяжении пружины положение грузов регулятора относительно оси их вращения зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Обозначим частоту вращения, соответствующую минимальному отклонению грузов регулятора от оси, через , а частоту вращения при максимальном отклонении грузов через (рис. 2.1), тогда разность , или , будет представлять собой неравномерность работы регулятора. Отношение неравномерности работы к среднему значению частоты вращения в данном интервале называется степенью неравномерности .

Степень неравномерности регуляторов автотракторных двигателей находится в пределах 0,07...0,08. При изменении положения рычага регулятора в сторону снижения скоростного режима степень неравномерности увеличивается и в области минимальных частот составляет 0,4... 0,45. Степень неравномерности зависит от конструктивных особенностей регулятора и скоростного режима двигателя. Для снижения величины 5 регулятора применяют наклонное положение пружины с переменной жесткостью, несколько (две или три) последовательно включающихся пружин, увеличивают передаточное отношение от грузов к муфте.

Рис. 2.4. Топливный насос высокого давления в сборе

1 - топливный насос высокого давления; 2 - перепускной клапан; 3 - гаситель крутильных колебаний; 4 - болт ограничения максимальной частоты вращения; 5 - регулятор частоты вращения; 6 - рычаг управления регулятором; 7 - болт ограничения минимальной частоты вращения; 8 - скоба останова; 9 - топливоподкачивающий насос; 10 – болт, регулирующий пусковую подачу; 11 - корректор подачи топлива по наддуву: А - положение рычага при минимальной частоте вращения холостого хода, Б - положение рычага при максимальной частоте холостого хода, В - положение скобы при работе, Г - положение скобы при выключенной подаче

Регулятор частоты вращения 5-механический всережимный прямого действия с повышающей передачей на привод грузов предназначен для поддержания заданного водителем скоростного режима работы двигателя путем автоматического изменения количества подаваемого топлива, в зависимости от изменения нагрузки на двигатель. Кроме того, регулятор ограничивает максимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя и обеспечивает работу двигателя в режиме холостого хода.

Регулятор имеет устройство для выключения подачи топлива в любой момент независимо от режима работы двигателя. Автоматически поддерживая скоростной режим при изменяющихся нагрузках, регулятор обеспечивает экономичную работу двигателя.

Регулятор расположен на заднем торце топливного насоса высокого давления. На конусе кулачкового вала находится ведущая шестерня с демпфирующими резиновыми сухарями, которые сглаживают неравномерное вращение вала насоса. Ведомая шестерня выполнена как одно целое с валиком державки грузов и установлена на двух подшипниках в стакан. На валик напрессована державка грузов, на осях которой находятся грузы. Грузы своими роликами упираются в торец муфты, которая через упорный подшипник и пяту передает усилие грузов рычагу регулятора, подвешенному вместе с двуплечим рычагом на общей оси.

Принцип действия регулятора частоты вращения основан на взаимодействии центробежных сил грузов и усилий пружин с различной предварительной деформацией.

На неработающем двигателе грузы регулятора находятся в сведенном положении, а рейка под действием пружины рычага рейки находится в положении максимальной пусковой подачи (крайнее левое положение).

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

Ctrl – присесть;

F10 – выход из программы.

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

Рис. 3.2. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).

Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

3.2. Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы

3.2.1. Универсальный стенд мод. КИ-921 М

Рис. 3.3. Универсальный стенд мод. КИ-921 М

На универсальном стенде для проверки дизельной топливной аппаратуры мод. КИ-921М (рис. 3.3) можно выполнять следующие основные операции:

· обкатку топливных насосов, имеющих до восьми секций;

· проверку и регулировку топливных насосов по показателям: давление открытия нагнетательных клапанов, угол начала подачи топлива, угол начала впрыска топлива и величина подачи топлива (подача насосных секций);

· настройку регулятора на начало действия и полное прекращение подачи топлива;

· испытание форсунок на пропускную способность;

· испытание подкачивающих насосов на подачу и максимальное давление;

· испытание топливных фильтров на герметичность и пропускную способность.

Подача топливных и подкачивающих насосов определяется объемным методом. Определение угла начала впрыска топлива производится с помощью стробоскопического устройства.

Стенд состоит из корпуса, в котором имеются топливные баки, приводы (электродвигатели) с механическим вариатором и клиноременной передачей, системы топливоподачи низкого давления, системы топливоподачи высокого давления со стендовым насосом, счетного устройства, контрольно-измерительных приборов и электрооборудования.

На передней панели стенда смонтированы следующие контрольно-измерительные приборы:

· электрический дистанционный тахометр, для измерения частоты вращения вала привода стенда во всем рабочем диапазоне;

· манометр для измерения давления в системе топливоподачи низкого давления;

· счетчик-автомат для отсчета частоты вращения вала привода стенда;

· стробоскопическое устройство.

Количество впрыскиваемого топлива замеряется мензурками, которые укреплены на поворотном мосту и установлены в переднем баке стенда. Для измерения давления в системе топливоподачи высокого давления имеется специальный манометр.

Для обслуживания дизельной топливной аппаратуры, разборки, сборки и регулировки отдельных агрегатов стенд комплектуется набором приборов, приспособлений, специального и стандартного инструмента, в число которого входят: прибор для проверки форсунок, прибор для проверки плунжерных пар, приспособления для разборки и сборки топливных насосов, моечная ванна, чистики для распылителей, кисти, ерши, топливопроводы, кронштейны для крепления насосов и фильтров, молотки, отвертки, специальные ключи, мерные пробирки (стеклянные, объемом 200 мл) и т.д. - всего около 60 наименований.

Рис. 3.4. Стенд КИ-921М

1 – топливный насос высокого давления (ТНВД); 2 – подвод топлива к ТНВД;

3 – мерные пробирки сбора топлива (200 мл); 4 – рукоятка поворота мерных пробирок;

5 – вал стенда; 6 – манометр топлива перед ТНВД;

7 – табло, отображающее скорость вращения вала

Рис. 3.5. Панель управления стендом

1 – штурвал, управляющий частотой вращения стенда; 2 – пульт включения стенда;

3 – пульт управления двигателем стенда

Рис. 3.6. Тумблер подачи топлива в мерные стаканы

Рис. 3.7. Рычаг от педали акселератора

Рис. 3.8. Регулировочная линейка на ТНВД

1 - контрольный список (линейка); 2 - стрелка-указатель;

3 - винт, упирающийся в корпус ТНВД и затормаживающий перемещение рейки

(чтобы регулятор не влиял на рейку); 4 – рейка;

5 – увеличенное изображение линейки, появляющееся по щелчку на линейку

4. Порядок выполнения работы

Задание - испытать РЧВ, снять регуляторные характеристики.

4.1. Условия снятия

1. Независимая переменная - частота вращения (, мин^-1).

2. Зависимая переменная - производительность насосной секции (, см¹).

2. Постоянная величина - положение рычага регулятора.

4.2. Задание 1

Первый опыт проводят при частоте вращения кулачкового вала, соответствующей максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу (для двигателя А-41) мин^-1. В этом случае топливо не должно поступать в мензурки.

Примечание: В реальном эксперименте при невыполнении условий получения (для насоса 4ТН-9x10Т) необходимо произвести регулировку с помощью болта-ограничителя, ввернутого в рычаг регулятора.

4.3. Задание 2

Второй опыт проводят при частоте вращения кулачкового вала насоса, примерно находящейся на половине между и (920 мин^-1).

4.4. Задание 3

Третий опыт проводят в режиме номинальной частоты вращения.

4.5. Задание 4

Четвертый опыт проводят при частоте вращения, соответствующей началу действия регулятора, для двигателя А-41 мин^-1(1780... 1800).

Примечание: в реальном эксперименте при выполнении этого опыта рычаг управления должен сектором упереться в головку болта-ограничителя частоты вращения. В случае нормальной регулировки (с помощью прокладок под болтом-ограничителем) при достижении частоты вращения по тахометру равной 890...900 мин^-1 винт вилки регулятора должен начинать отходить от наклонной плоскости призмы корректора.

Если с помощью прокладок под болтом-ограничителем невозможно установить требуемую величину , то необходимо произвести частичную разборку регулятора и отрегулировать жесткость цилиндрических пружин (наружной и внутренней) также с помощью соответствующих прокладок.

Для снятия корректорной ветви регуляторной характеристики необходимо уменьшить частоту вращения кулачкового вала насоса до значений, указанных в протоколе испытаний. В этих опытах корректор должен дополнительно перемещать рейку насоса. Это увеличивает цикловую подачу топлива, повышает момент и мощность двигателя, улучшается эксплуатационная характеристика (приспособляемость) двигателя.

Работу регулятора совместно с ТНВД на пусковом режиме проверяют при частоте вращения кулачкового вала насоса мин^-1, включив при этом пусковой обогатитель. Показателями работы регулятора являются степень неравномерности , коэффициент коррекции (приспособляемости двигателя), определяемый по формуле:

где - производительность насосной секции при работе корректора на частоте вращения, соответствующей максимальному вращающему моменту (для двигателя А-41 мин^-1; для кулачкового вала насоса мин^-1);

- производительность насосной секции при номинальной частоте вращения. Для отечественных дизелей .

Коэффициент пусковой подачи топлива определяется по формуле:

где - производительность насосной секции при пуске. Как правило, .

Рис. 4.1. Регуляторная характеристика ТНВД

4.6. Основные действия

1. Включите питание стенда (рис. 3.5).

2. Включите электродвигатель стенда (рис. 3.5) кнопкой «Вперед».

3. Сверху на табло скорости отображаются показания от 300 до 1000. Старт начинается с 300 об/мин. Регулирование оборотов происходит при помощи штурвала (рис. 3.5 1). Один оборот штурвала по часовой стрелке – приращение 100 об/мин.

Топливо начинает подаваться, но пока закрыта заслонка, оно стекает по заслонке внутрь стенда.

Открыть подачу можно, нажав на тумблер подачи топлива (рис. 3.6). Этот тумблер включает магнит, который притягивает заслонку, перемещающуюся по полозьям. После этого топливо льется в мерные мензурки. Закрытие заслонки регулируется тем же тумблером.

4. Выставив нужное число оборотов, откройте заслонку, и топливо начнет литься в мерные стаканы.

Если пробирки наполнились, то происходит перелив.

Заслонка и время опыта связаны между собой. При открытии заслонки - время обнуляется, начинается отсчет; при закрытии - отсчет прекращается.

5. Прекратите подачу топлива, закрыв заслонку. Переверните стаканы.

6. Опыт можно возобновить.

Примечание: В любой момент можно изменить число оборотов. Топливо сливается только при закрытой заслонке. Перемещать рейку руками нельзя.

5. Отчет

6.1. Форма отчета

Цель работы: __________________________________________________

Протокол испытаний

№ опыта	, ^{мин -1}	, см³				, см³
№ опыта	, ^{мин -1}	1	2	3	4	, см³
Регуляторная ветвь
1
2	920
3	875
4
Корректорная ветвь
5	800
6	700
7	600
Пусковой режим
8	300..375

1. Принципиальная схема всережимного РВЧ.

2. Заполненный протокол испытаний HDX двигателя А-41.

3. Регуляторная характеристика двигателя А-41.

Работу выполнил: ______________________________________________

Работу принял: ________________________________________________

«___» ____________ 200_г.

6. Контрольные вопросы

1. Какие типы регуляторов применяются в автотракторных двигателях, их особенности?

2. Как определить начало действия регулятора?

3. Как определить степень неравномерности регулятора?

4. Каким образом увеличивается цикловая подача топлива при перегрузке двигателя?

7. Литература

1. Трубников Г.И. Практикум по автотракторным двигателям / Г.И. Трубников. - М.:Колос, 1975. - 192 с.

2. Хитрюк В.А., Цехов Е.С. Практикум по автотракторным двигателям / В.А. Хитрюк, Е.С. Цехов. - Мн.:Ураджай, 1989. - 143 с.

8. Авторы

Лабораторная работа «Испытание регуляторов частоты вращения дизелей (РЧВ)» по дисциплине «Трактора и автомобили»

Методическое обеспечение: Анисимова Л.В.

Редактор: Яковлев О.В.

3D-графика: Елесин А.С.

Script-программирование: Баканов А.А.