шпоры Управление ДВС


Билет № 1
1.История развития автоматического регулирования ДВС. Задачи дисциплины
Впервые автоматический регулятор построен в 1765 г. И.И.Ползуновым. История развития теории АР:
19 век – появление двс , повышение требований к качеству регулирования n об/мин (степень неравномерности). Применялся АР Д.Уатта. Появление АР с регулированием:
-по нагрузке (принцип Понселе)
-по ускорению (принцип братьев Сименс)
Задачи дисциплины «Автоматическое регулирование и управление ДВС» – изучение и практическое освоение методов анализа систем автоматического регулирования и управления ДВС, формирование базовых знаний, которые позволят студентам в будущем самостоятельно отслеживать развитие систем управления ДВС, а также осваивать новые информационные технологии анализа систем.
2. Механические АРПД. Выбор способа регулирования исходя из уравнения двигателя. Регулятор братьев Симменс86360730250Автомат.регулятором наз. прибор, обеспеч.автоматич.поддержание зад.значения регулир.параметра дв-ля с заданной точностью. Элемент АР, измер.отклонение какого-либо регулир.параметра дв-ля от его значения в зад.режиме работы, назыв.чувствит.элементом. Если чувствит.элемент системой соединит.элементов непосред.связан с органом упр-я дв-лем, назыв. рег-р прямого действия.(АРПД). АРПД в зависим. от типа чувствит.элемента делят на механ-е, пневмат-е, гидравл-е, электрич-е.
-152401047115

Билет № 2
1.Основные понятия о системе АР. Функциональные схемы дв-ля и его систем
Автомат.регулятором наз. прибор, обеспеч.автоматич.поддержание зад.значения регулир.параметра дв-ля с заданной точностью. Совокупность дв-ля и АР назыв.системой АР. САР предназн.для автоматич. поддержания заданных значений отдел.регулир.параметров ( частота вращения, тем-ра ОЖ, лавление наддува и т.д.), системы автоматизации пуска и остановки, контроля и защиты и системы автоматизации агрегат.обслуж-я.
33972543180Взаимодействие элем-в в САР и управ-я наиболее наглядно иллюстрир.функционал.схемами ( элемент – прямоугольник, взаимодействие – стрелки).

2. Механические АРПД. Выбор способа регулирования исходя из уравнения двигателя.Регулятор по принципу Панселе.
Автомат.регулятором наз. прибор, обеспеч.автоматич.поддержание зад.значения регулир.параметра дв-ля с заданной точностью. Элемент АР, измер.отклонение какого-либо регулир.параметра дв-ля от его значения в зад.режиме работы, назыв.чувствит.элементом. Если чувствит.элемент системой соединит.элементов непосред.связан с органом упр-я дв-лем, назыв. рег-р прямого действия.(АРПД). АРПД в зависим. от типа чувствит.элемента делят на механ-е, пневмат-е, гидравл-е, электрич-е.
1841559055
-12509573660
Билет № 3
ДВС как регулируемый объект
Функциональная схема комбинированного ДВС
Современный ДВС представляет собой совокупность взаимодействующих элементов.
К их числу относятся потребитель 8,собственно двигатель 7. Входными координатами двигателя (рис. 2.2 а) являются цикловые подачи топлива gц, воздуха GД и нагрузка N, а выходными – ω (угловая скорость КВ) и GГ (подача газа в выпускной коллектор).
Для топливной аппаратуры 2 (рис. 2.1) цикловая подача топлива gц - выходная координата, а положение h органа управления рейки 5 – входная координата (рис. 2.2 б). Для топливной аппаратуры есть еще одна входная координата – ωн – угловая скорость кулачкового вала насоса.
Впускной коллектор 1: входная координата - воздух от компрессора 3 в количестве Gн в единицу времени, выходная координата – воздух, поступающий к цилиндрам двигателя в количестве GД в единицу времени.
Выпускной коллектор 6: входная координата – GГ (поступление газов из цилиндров двигателя), выходная координата – GT (подача газов к турбине 4).
Компрессор: входная координата - ωн (угловая скорость ротора турбокомпрессора), GВ (количество воздуха, поступающего из подводящего патрубка с воздушным фильтром) и hн – положение органа управления (при регулируемом наддуве). Выходная координата – подача воздуха Gн в единицу времени во впускной коллектор.
Турбина: входная координата – поступление газа GТ из выпускного коллектора в единицу времени и hТ – положение органа управления турбиной (при регулируемом турбонаддуве). Выходные координаты – ωк и Gух (количество газа, уходящего из турбины в единицу времени).
В общем случае двигатель можно показать как на рис. 2. 2 и.
-901704585970273685179705
Механические АРПД
Восстанавливающая сила чувствительного элемента
Восстанавливающей называется приведенная к оси движения муфты сила, направленная на восстановление положения муфты при невращающихся грузах. Такая сила создается в основном пружиной чувствительного элемента.
-169545490220Ψ – деформация пружины.

При перемещении муфты 8 на расстояние δZ восстанавливающая сила Е совершает работу Еδz , равную работе FAδZ силы упругости FA пружины 3. В этом случае Е = FA. Если пружина не соосна с муфтой (пружина 9), то из условия равенства работ Еδz = FBδyB восстанавливающая сила Е = FB(δyB/δZ)
Иногда восстанавливающая сила Е’ приводит к центру массы груза Ц, тогда Е’=Еа/l, где а и l – плечи груза 2.

Билет № 4
ДВС как регулируемый объект
Установившиеся режимы работы ДВС
Режимом работы двигателя называется его состояние в процессе работы, характеризуемое совокупностью ряда параметров , к числу которых относятся Ne – эффективная мощность, М – крутящий момент, ω – угловая скорость КВ, рн – давление наддува, ge – эффективный удельный расход топлива, α – коэффициент избытка воздуха, ηе – эффективный КПД и др.
Установившийся режим работы ДВС – это режим, при котором числовые значения всех параметров сохраняются постоянными во времени. При этом они могут немного колебаться относительно своего среднего значения. Работа ДВС на установившемся режиме возможна только при выполнении условий статического равновесия, в связи с чем установившиеся режимы часто называют равновесными. Например, постоянство во времени ω при равновесном режиме возможно при выполнении условия:
М0 - Мс0 = 0,
где М0 – крутящий момент двигателя; Мс0 – момент потребителя (сопротивление).
Постоянство теплового состояния двигателя (температуры ОЖ) при условии: QПО – QРО = 0,
где QПО – количество теплоты, поступившее от двигателя в систему охлаждения в единицу времени;
QРО – отдача теплоты (расход через радиатор) окружающей среде в ту же единицу времени.
Давление воздуха во впускном коллекторе постоянно только при условии: GK0 – GД0 = 0.
Давление отработавшего газа в выпускном коллекторе – при условии: GГ0 – GT0 = 0.
Постоянное значение ωн – угловой скорости ротора турбокомпрессора обеспечивается при условии:
МТ0 – МК0 = 0,
где МТ0 и МК0 – крутящие моменты турбины и сопротивления компрессора.
Значения параметров на установившихся режимах строго ограничены прочностными, тепловыми и газодинамическими возможностями.
Точка А с координатами (1,0;1,0) соответствует номинальному режиму работы; точка В – режиму кратковременной перегрузки (10-15%); точка С – холостому ходу при ωном ; точки D и E – минимально возможному скоростному режиму. Режимы работы ДВС на гребной винт (кривая 3) называют судовыми режимами. Режимы при ωном = const – стационарными режимами (вертикаль 4). Режимы, соответствующие заштрихованной площади – транспортные. Между параметрами работы двигателя существуют определенные функциональные зависимости. В общем виде их можно записать так: Ne0 = f(M0;ω0;α0....).
Последовательная совокупность установившихся режимов работы при постоянстве одного из выбранных параметров образует соответствующую статическую характеристику двигателя. Например, М = f(ω) при М = const – регулировочную характеристику; М = f(h) при ω = const – нагрузочную характеристику и т. д.
Энергия, вырабатываемая двигателем, поглощается тем или иным потребителем, имеющим свою собственную статическую характеристику. Форма статической характеристики потребителя определяется его конструкцией и принципом действия.
-34925-95885
Механические АРПД
Поддерживающая сила механического чувствительного элемента
В процессе работы регулятора появляются силы, которые перемещают муфту и в зависимости от значения регулируемого параметра удерживают ее в некоторых промежуточных положениях. Приведенная к муфте сила, которая поддерживает муфту в промежуточном положении равновесия, называется поддерживающей. Эта сила в механических чувствительных элементах является приведенной к муфте центробежной силой грузов Pv = mгrωr2, где r – расстояние от центра тяжести груза до оси вращения, mг – масса груза, ω – угловая скорость груза.
Воздействие центробежных сил Pv грузов на муфту можно заменить одной поддерживающей силой
D = Aωp2, приложенной к муфте и действующей по оси ее движения. Значение этой силы определяют из условия равенства работ центробежных сил грузов, перемещающихся в направлении действия силы Pv на δr, и искомой силы, перемещающейся на δz: iгPvδr = Aωp2δz = iгmгrδrωr2, где iг – число грузов чувствительного элемента. Коэффициент поддерживающей силы А = iгmгrδr/δz. Коэффициент А зависит от положения муфты, т.е. А = f(z) (кривая 1). Путем умножения каждого значения А на ωp2 = const можно получить сетку характеристики поддерживающей силы (кривые 2 – 5). В некоторых случаях поддерживающая сила приводится к центру массы груза. Тогда она обозначается Сωp2. Условие равенства работ Сωp2δr = iгmгrδr ωp2 показывает, что С = iгmгr, т.е. характеристика С = f(r) является прямой. Умножение на ωp2 также дает прямолинейные характеристики, выходящие из начала координат.
-347980757555
Билет 5
1 ДВС как регулируемый объект
Статические характеристики ДВС и потребителей
Последовательная совокупность установившихся режимов при постоянстве одного из выбранных параметров образует соответствующую статическую характеристику двигателя. Например, М = f (w) при h= const (положение рейки топливного насоса) дает скоростную характеристику; h = f (w) при М = const — регулировочную характеристику; М = f(h) при w= const — нагрузочную характеристику и т. д.Энергия, вырабатываемая двигателем, поглощается тем или иным потребителем, имеющим свою собственную статическуюхарактеристику. Например, статические характеристики 2, 3, 5 и 8 (рис. 2.3 а) гребного винта или гидравлического тормоза определяются зависимостью Мc = Фмw2, электрического тормоза (генератора) — Мс=Bмw2, где ФмВм — коэффициенты пропорциональности и т. д. Характеристика потребителя энергии, вырабатываемой двигателем, установленным, например, на автомобиле, Мс = f (w2) близка к квадратичной параболе со смещенной относительно начала координат вершиной. Таким образом, форма статической характеристики потребителя определяется его конструкцией и принципом действия

2) Построение регуляторной характеристики
Регуляторная характеристика -совокупность установившихся режимов работы систем автоматического регулирования двигателя, при различных нагрузках и при определенной настройке автоматического регулятора.
4085590979170Регуляторная характеристика двигателя может быть построена, если известны скоростные характеристики двигателя М = f (w) при h= const рейки топливного насоса и равновесные кривые регулятора. В квадрантах II и IVнаходятся прямые 5 и 11, характеризующие передаточные отношения механизмов, связывающих двигатель и регулятор, причем прямаяh=f(2) учитывает наличие в системе главной отрицательной обратной связи.
После выбора равновесной кривой (например, 8) с предварительной деформацией пружины d2 на оси ординат в квадранте IV отмечаются значения hk(h4, h3и т.д.), соответствующие скоростным характеристикам двигателя (точки А, В, С и др.). Полученные точки проецируются на равновесную кривую (точки Ар, Вр, Ср), а затем на скоростные характеристики двигателя. Соединение точек Ад, Вд и Сдкривой дает регуляторную характеристику 12 двигателя.

Билет 6
1 ДВС как регулируемый объект
Устойчивость режимов работы ДВС
Установившиеся режимы работы двигателя могут быть устойчивыми и неустойчивыми.К устойчивым относятся режимы, самопроизвольно восстанавливающиеся при случайных отклонениях. Так, например, нарушение установившегося скоростного режима, характеризуемого точкой В (рис 2.4, а) на пересечении скоростных характеристик 1 двигателя и 2 потребителя, приводит к отклонению угловой скорости коленчатого вала на Δw` или Δw``. При w`B=w`B0 +Δw` условие (2.1) нарушается, так как М`с> М`, в связи с чем w уменьшается, и режим, соответствующий точке В, восстанавливается. При w`B=w`B0 -Δw``, наоборот, М" > Мс, поэтому w увеличивается, и режим также возвращается к исходному. Способность двигателя восстанавливать нарушенный установившийся режим называется самовыравниванием (устойчивостью). При таких режимах двигатель обладает положительным самовыравниванием, или устойчивыми равновесными режимами (которые по своему характеру аналогичны положению шарика в нижней точке вогнутой поверхности).

Рис. 2.4. Условия устойчивости режима работы двигателя:а — устойчивый режим; б — неустойчивый режим; 1 — характеристика двигателя; 2 — характеристика потребителя
2 Механические АРПД
Двух режимные и всережимные регуляторы
Двухрежимный регулятор обеспечивает автоматическое регулирование режима пуска и частоты вращения на минимальном и максимальном режимах. Все промежуточные режимы находятся под управлением водителя, который непосредственно воздействует на дозирующий клапан, изменяя подачу топлива.Узел в регуляторе включает в себя пружину максимального скоростного режима и пружину частичного режима, которые размещены внутри цилиндрического стального корпуса, соединяющего рычаг управленияс верхней частью рычага регулятора, который через тягу соединён с дозирующим клапаном. Пластинчатая пружина, закреплённая на передней части рычага регулятора, регулирует холостой ход минимального режима. Центробежные грузы регулятора, размещённые в обойме, при своём перемещении под действием центробежной силы воздействуют на муфту регулятора, которая, в свою очередь, на рычаг регулятора и затем на дозирующий клапан. На холостом ходу минимального режима центробежная сила грузов мала и режимом управляет пластинчатая пружина. В отличие от всережимного регулятора при повороте рычага управления имеет место непосредственное воздействие на дозирующий клапан, а регулятор осуществляет регулирование только максимального и минимального скоростных режимов. 
Всережимный регулятор. Всережимный регулятор обеспечивает поддержание задаваемой водителем частоты вращения во всем диапазоне рабочих режимов. 
Используются всережимные механические регуляторы прямого действия двух типов: с переменной предварительной деформацией пружин и с постоянной предварительной деформацией пружин.
Возможность изменять предварительную деформацию пружин в процессе работы создает всережимность регулирования. Так предварительная деформация пружины, создающая усилие, дает статистическую характеристику восстанавливающей силы.
В регуляторах усилие, развиваемое чувствительным элементом, через упорный диск, муфту и рычаг передается пружинам регулятора, работающим на растяжение. Верхний конец рычага тягами соединен с рейкой топливного насоса. При повороте рычага управления в крайнее левое положение установится максимальная предварительная затяжка пружины с усилием, уравновешивающим центробежную силу грузов при wmin. В связи с этим при увеличении wпружина растягивается и рейка перемещается в сторону уменьшения подачи топлива. При желании увеличить скоростной режим, рычаг поворачивают вправо. При крайнем правом положении рычага предварительная деформация пружины оказывается максимальной, рассчитанной так, что растяжение ее под действием центробежных сил начнется только при достижении номинального скоростного режима.

Билет 9.
1.С понятием неустановившегося режима работы двигателя связано определение переходного процесса двигателя. Переходным процессом называется процесс изменения во времени параметров двигателя, входящих в функциональную зависимость, вследствие изменения нагрузки, воспринимаемой двигателем, смены регулируемого режима обслуживающим персоналом или других произвольных изменений внешних условий работы. Переходный процесс по своему смыслу всегда является переходом работы двигателя от одного (начального) установившегося режима к другому (конечному) установившемуся режиму. Конечный установившийся режим часто является режимом вновь заданным. Таким образом, переходный процесс всегда протекает во времени и его аргументом является время.
В общем случае при переходном процессе изменяются все или многие параметры, характеризующие работу двигателя.
При необходимости подчеркнуть или выявить зависимость от времени того или иного определенного параметра, характеризующего работу двигателя, при неустановившихся режимах строят (или экспериментально записывают) процессы изменения этого параметра во времени, например ω = а (t); h = f (t); T = f (t); α = f (t); и т. д. Эти зависимости также называются переходными процессами. Так, переходные процессы изменения угловой скорости ω коленчатого вала и температуры охлаждающей воды, появившиеся вследствие сброса нагрузки, представлены на рис. 30.
Такие и аналогичные им переходные процессы иногда называют по выбранному параметру. Например, зависимость ω = f (t)называется скоростным переходным процессом, М = f (t) — нагрузочным переходным процессом, Т = f (t) — тепловым переходным процессом и т. д.

Если в переходном процессе выбрать какой-то один момент времени (например, tВ на рис. 30), то этому моменту времени соответствуют определенные мгновенные значения исследуемых параметров (ωв; Тв и др.). Поэтому в соответствии с ранее данным определением понятия о неустановившемся режиме выбранная точка В на рис. 30 характеризует один неустановившийся режим работы двигателя.
Следовательно, каждый переходный процесс является последовательной по времени совокупностью неустановившихся режимов работы двигателя, выраженных определенными параметрами, а один неустановившийся режим определяется одной точкой графика любого переходного процесса.
Переходный процесс характеризует динамические свойства двигателя или системы автоматического регулирования. Поэтому переходные процессы являются динамическими характеристиками двигателя или системы регулирования. В этом случае каждая динамическая характеристика представляет собой последовательную во времени совокупность неустановившихся режимов работы двигателя, точно так же, как статическая характеристика является последовательной совокупностью установившихся режимов.
Характер переходного процесса определяется свойствами двигателя и его агрегатов. Среди этих агрегатов могут быть и автоматические регуляторы тех или иных параметров. Поэтому понятие переходного процесса двигателя принципиально совпадает с понятием процесса автоматического регулирования в тех случаях, когда на двигателе установлен автоматический регулятор, хотя наличие регулятора может существенно изменить характер переходного процесса, так же как и форму статических характеристик.
При классификации переходных процессов двигателя могут быть использованы различные признаки. К таким признакам можно отнести, например, исследуемый параметр (скорость, температуру, уровень и др.), характер возмущения (сброс, наброс нагрузки), характер изменения исследуемого параметра (положительное или отрицательное ускорение) и многие другие.Каждый переходный процесс можно рассчитать с той или иной степенью точности путем составления и решения дифференциального уравнения двигателя или исследуемой системы. Решение такого дифференциального уравнения дает общий интеграл в виде зависимостей ω = f (t), h= f (t) или других, являющихся математическими выражениями переходных процессов (см. рис. 30). Таким образом, для получения возможности оценки динамических свойств комбинированного двигателя необходимо составить дифференциальное уравнение прежде всего для каждого его элемента (см. рис. 20) и на их основе дифференциальное уравнение комбинированного двигателя в целом.
Анализ и решение такого уравнения дадут представление о переходных процессах этого двигателя и, следовательно, о его динамических свойствах.
2.Автоматическим регулятором называется прибор, обеспечивающий автоматическое поддержание заданного значения регулируемого параметра двигателя вне зависимости от нагрузки.
Механизм автоматического регулятора в некоторых случаях весьма сложен и включает различные механические, гидравлические или электрические элементы, выполняющие различные функции.
Элемент, измеряющий отклонение или скорость отклонения какого-либо регулируемого параметра двигателя от его значения на заданном режиме работы, называется чувствительным элементом.
Если чувствительный элемент системой соединительных элементов непосредственно связан с органом управления двигателем, то регулятор называется регулятором прямого действия.
Регулятор прямого действия является наиболее распространенным типом автоматических регуляторов двигателей внутреннего сгорания. Преимуществом таких регуляторов являются простота конструкции и обслуживания и отсутствие вспомогательных агрегатов. Однако они имеют и ряд недостатков, к числу которых относятся необходимость создания чувствительным элементом значительных перестановочных усилий, значения которых гарантировали бы перемещения органа (органов) управления двигателем, что увеличивает габаритные размеры самого автоматического регулятора; невозможность работы регулятора без соответствующих дополнительных устройств при малой неравномерности работы и др.
Отмеченные недостатки несущественны для двигателей малой, а иногда и средней мощности (например, двигателей автотракторного типа), не требующих большой точности регулирования и больших перестановочных усилий. Поэтому на таких двигателях используют, как правило, автоматические регуляторы прямого действия.

Автоматические регуляторы можно классифицировать по различным признакам. В зависимости от типа чувствительного элемента различают механические, пневматические, гидравлические, электрические и электронные регуляторы. Каждый из этих регуляторов в зависимости от числа регулируемых режимов может быть однорежимным (прецизионным или предельным), двухрежимным или всережимным.
Всережимные регуляторы делятся на регуляторы с переменной и постоянной предварительной деформацией пружин и с переменным наклоном пружин.
Классификация автоматических регуляторов прямого действия приведена на рис. 57.
Автоматические регуляторы прямого действия весьма разнообразны по конструкции. Основную часть регулятора составляет чувствительный элемент, призванный определять значения регулируемого параметра и вырабатывать воздействие на орган управления двигателем.

Билет 10
1. Динамические свойства собственно дизеля с наддувом характеризуются дифференциальным уравнением с выходной координатой в виде изменения угловой скорости коленчатого вала φ.
Входных координат в общем случае три: изменение цикловой подачи топлива q, изменение давления наддува ρ и изменение настройки потребителя αд. Совместное воздействие входных координат на собственно дизель, определяемое уравнением , может быть разделено на воздействие каждой входной координаты в отдельности. Если ввести обозначения:
 
φq — изменение угловой скорости под влиянием изменения цикловой подачи топлива при ρ = αд = 0;
φρ — изменение угловой скорости под влиянием изменения давления наддува при q = αд = 0;
φα — изменение угловой скорости под влиянием изменения настройки потребителя при q = ρ = 0, то в соответствии с принципом суперпозиции уравнение  может быть заменено совокупностью трех линейных дифференциальных уравнений с одной входной координатой каждое:

Каждый элемент двигателя в процессе работы испытывает практически непрерывные возмущающие воздействия со стороны входных координат. Одним из типовых постоянно действующих возмущений является гармоническое (косинусоидальное), которое применительно к цикловой подаче топлива имеет вид

где qа — амплитуда колебаний возмущающего воздействия (амплитуда колебаний цикловой подачи топлива); ω — круговая частота колебаний возмущающего воздействия.
Формулы Эйлера

дают возможность представит выражение (49) в виде суммы двух компонентов гармонического возмущающего воздействия:

В соответствии с принципом суперпозиции каждый из компонентов возмущения вызывает соответствующую составляющую φ1 (t) или φ2(t) переходного процесса, сумма которых в каждый момент времени дает ординату переходного процесса

появляющегося вследствие возмущения (49).В связи с этим нет необходимости исследовать воздействие на элемент сложного возмущения вида (49). Достаточно взять вначале лишь один компонент возмущения, например,

Достоверность полученных выводов при этом не нарушится. При гармоническом изменении входной координаты q рассматриваемое уравнение получает вид

Частное решение этого неоднородного уравнения может быть найдено в форме правой части уравнения в виде произведения

Сопоставление полученного выражения с рассматриваемым уравнением показывает, что Yq (р) характеризует отношение выходной координаты φq к входной q:

в связи с чем это выражение получило название передаточной функции элемента по соответствующему внешнему воздействию (возмущению), а в данном случае — передаточной функции собственно дизеля с наддувом по изменению цикловой подачи топлива. Передаточная функция представляет собой отношение оператора воздействия элемента (в данном случае этот оператор равен единице) к собственному оператору элемента d (p).
По аналогии могут быть получены передаточные функции собственно дизеля с наддувом и по другим входным координатам. Так, передаточную функцию по настройке потребителя можно получить в виде отношения

а передаточную функцию по давлению наддува в виде отношения

Таким образом, для получения передаточных функций дифференциальное уравнение элемента, записанное в операторной форме, достаточно разделить на собственный оператор (46). Применительно к уравнению (47) это дает

Следовательно, элемент системы автоматического регулирования имеет столько передаточных функций, сколько входных координат содержит его дифференциальное уравнение. Запись дифференциального уравнения элемента через передаточные функции дает возможность построить структурную схему элемента, отражающую его динамические свойства.
Каждая передаточная функция в структурной схеме изображается прямоугольником, а входные и выходные координаты — соответствующими стрелками.
В соответствии с уравнением (53) все выходные координаты элемента суммируются:
φ  = φq + φρ + φα,
как это показано на рис. 33, а. Структурные схемы двигателей без наддува или двигателя, работающего на холостом ходу, показаны соответственно на рис. 33, б и в.

В некоторых случаях для упрощения схемы структурная схема может быть изображена одним прямоугольником с обозначением собственного оператора (рис. 34). Выходной координатой в этом случае является результирующее изменение φ под воздействием всех входных координат, а входные координаты отмечаются вместе с соответствующими коэффициентами усиления и алгебраическими знаками направления возмущения.

Таким образом, структурная схема строится по дифференциальному уравнению и характеризует динамические свойства элемента в отличие от функциональной схемы, отражающей работу элемента на установившихся режимах.
2.Степень неравномерности. Важнейшими статическими показателями работы чувствительного элемента и, следовательно, автоматического регулятора прямого действия являются характер и диапазон изменения равновесной угловой скорости двигателя при сбросе нагрузки от полной до холостого хода. Они в значительной степени зависят от формы равновесной кривой чувствительного элемента.
Для оценки формы равновесной кривой введено понятие местной степени неравномерности, численно равной безразмерному уклону равновесной кривой в заданной точке с координатами и так, что
(3.9)
В соответствии с уравнением (3.7) поэтому
или после дифференцирования с учетом соотношений (3.8) и (3.9) (3,10)
Диапазон изменения равновесных угловых скоростей вала двигателя или валика регулятора на выбранной равновесной кривой при полном сбросе нагрузки от внешней скоростной характеристики 1 (см. рис. 2.3) до холостого хода (ось абсцисс) называют неравномерностью, остаточной неравномерностью, -или статической ошибкой. Для оценки неравномерности работы автоматического регулятора введено понятие степени неравномерности б, иногда называемой общей степенью неравномерности. Ее значение можно определить интегрированием выражения (3.9) по ходу муфты. Пусть, например, ,тогда где средняя угловая скорость
. Следовательно,

Интегрируя левую и правую части уравнения в пределах от , найдем

При , а в соответствии о
выражением
Степень неравномерности всережимных регуляторов зависит от заданного скоростного режима. Для выявления этой зависимости по оси ординат откладывают приведенные к центру массы груза восстанавливающую и поддерживающую силы в зависимости от радиуса вращения
В чувствительных элементах всережимных автоматических регуляторов с переменной предварительной деформацией пружин (рис. 3.12, а) при смене регулируемого скоростного режима изменяется лишь предварительная деформация пружины, поэтому все характеристики усилий пружин, построенные в выбранных координатах, являются параллельными прямыми. Так как — крайнее внутреннее, а — крайнее наружное положение грузов, то является полным
перемещением груза. Постепенно увеличивая предварительную деформацию пружины, можно подобрать такое ее значение, при котором характеристика восстанавливающей силы всеми своими точками совпадает с характеристикой поддерживающей силы Так как в этом случае любому положению муфты соответствует одно и то же значение угловой скорости грузов, то выбранный режим является астатическим.
Из равенства заштрихованных треугольников (рис. 3.12, а)
следует, что
где
Если — среднее положение грузов, то

С учетом полученных выражений равенство (3.12) можно представить в виде. (3.13)
Для выбранной деформации пружин степень неравномерности
.
С помощью этих соотношений можно определить

Подстановка в уравнение (3.13) дает

откуда
(3.14)
В зависимости от скоростного режима и соотношения конструктивных размеров чувствительного элемента формулу (3.14) можно представить кривой (рис. 3.13), показывающей, что с уменьшением регулируемого скоростного режима степень неравномерности чувствительного элемента всережимного механического регулятора увеличивается.
Характеристика регулятора с постоянной предварительной деформацией пружины, построенная в координатах представляет собой одну прямую 1—4 (см. рис. 3.12, б), охватывающую все возможные регулируемые режимы в диапазоне .Один регулируемый скоростной режим, получающийся при движении рейки топливного насоса от полной подачи до подачи топлива на холостом ходу, охватывает .лишь часть 2—3 характеристики 1—4, и следовательно, часть полного перемещения грузов Расположение в пределах зависит от выбранного положения рычага управления. Угловая скорость астатического режима определяется конструктивными параметрами регулятора: массой его грузов и жесткостью пружины , приведенной к центру массы груза. Действительно, в
соответствии с характеристикой 3—4 (см. рис. 3.12, а)
откуда (3.15)
Эта формула остается качественно справедливой и для регуляторов с постоянной предварительной деформацией пружины (см. рис. 3.12, б), поэтому степень неравномерности такого регулятора
где — средний радиус вращения грузов, соответствующий выбранному . Полученная формула указывает на то, что в регуляторах данного типа степень неравномерности также увеличивается по мере уменьшения регулируемого скоростного режима (см. рис. 3.13).


Билет № 11
Дифференциальное управление турбокомпрессором.



2. Восстанавливающая и поддерживающая сила.
left-1270Восстанавливающая сила Е в пневматических регуляторах создается усилием пружины 6, приведенным к оси движения муфты, поэтому Е=Е0+bz, где Е-усилие предварительной деформации, b- жесткость, z- координата положения муфты.
Предварительная деформация пружины 6 сохраняется неизменной для всех регулируемых скоростных режимов, поэтому характеристика Е=f(z) представляет собой прямую АВ на рисунке. На режимах, близких к холостому ходу, регуляторные характеристики 14-18 слишком приближаются к вертикали, что снижает устойчивость работы системы регулирования. Для исправления этого положения в регуляторах вводится дополнительная пружина 8, устанавливаемая без дополнительной деформации. В точке К при zк диафрагма 5 соприкасается с упором 7 и следовательно, с пружиной 8, и в дальнейшем пружины 6 и 8 деформируются совместно(участок KL характеристики 1). Это уменьшает наклон регуляторной характеристики на данных режимах (KL) что обеспечивает необходимую устойчивость работы системы регулирования. Поддерживающая сила пневматического регулятора создается диафрагмой, воспринимающей перепад давлений в его внутренних полостях.

-3022606350


Билет 12
Фактор устойчивости.




Билет 13
1 Степень нечувствительности механического АРПД
537845267335
537845145415
537845360045
2 Фактор устойчивости, степень неравномерности гидравлического АРПД
Коэффициент А поддерживающей силы гидравлических регуляторов , как и пневматических регуляторов, не зависит от положения муфты, поэтому dA/dz = 0. Так как Е = Е0 + bz, то Fp= b, т. е. фактор устойчивости гидравлических регуляторов также определяется только жесткостью пружины.
Степень неравномерности гидравлического всережимного регулятора с гидростатическим чувствительным элементом не зависит от заданного регулируемого режима работы двигателя при условии, что всережимность обеспечивается изменением проходного сечения перепуска рабочей жидкости.
Билет 14
1 Фактор устойчивости, степень неравномерности пневматического АРПД
Коэффициент А поддерживающей силы гидравлических регуляторов, как и пневматических регуляторов, не зависит от положения муфты, поэтому dA/dz = 0. Так как Е = Е0 + bz, то Fp= b, т. е. фактор устойчивости гидравлических регуляторов также определяется только жесткостью пружины.

Или
Коэффициент А поддерживающей силы гидравлических регуляторов , как и пневматических регуляторов, не зависит от положения муфты, поэтому dA/dz = 0. Так как Е = Е0 + bz, то Fp= b, т. е. фактор устойчивости гидравлических регуляторов также определяется только жесткостью пружины.
3416300220980
Формула не включает значений угловой скорости. Учитывая, что при всех (μf)i крайние положения муфты zmах и zmin соответствуют всегда одним и тех же разрежениям Δрmах и Δрmin, степень неравномерности всережимного пневматического регулятора не зависит от регулируемого скоростного режима и остается постоянной на всем диапазоне скоростных режимов. Это свойство пневматического регулятора очень ценно для транспортных условий работы двигателей внутреннего сгорания.
В действительности коэффициент наполнения ηυ зависит от скоростного режима двигателя, поэтому сделанный вывод не совсем точен. Однако полученный экспериментальным путем график (рис. 116) изменения степени неравномерности одного из пневматических регуляторов в зависимости от угловой скорости вала двигателя показывает, что δ изменяется весьма незначительно.
2 регулятор принципа ПанселеДействительно, в соответствии с уравнением

угловое ускорение (замедление) коленчатого вала появляется одновременно с изменением нагрузки Мс и значение его пропорционально разности крутящего момента М двигателя и момента Мс сопротивления.


Приложенные файлы

  • docx 8877154
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий