Регуляторы частоты вращения коленчатого вала

Автомобильные дизели работают при переменных нагрузках и частотах вращения коленчатого вала. Нагрузка и частота вращения коленчатого вала дизеля зависят от скорости движения автомоби­ля, массы перевозимого им груза и сопротивления дороги. Для повышения эффективности работы в таких условиях на дизели устанавливаются регуляторы частоты вращения коленчатого вала, которые позволяют автоматически поддерживать заданную ско­рость движения автомобиля и повышают срок службы дизелей.

В дизелях, как правило, применяют центробежные регулято­ры, которые подразделяют на всережимные и двухрежимные. Пер­вые обеспечивают устойчивую работу дизеля на всех задаваемых скоростных режимах, включая минимальную частоту вращения коленчатого вала дизеля на холостом ходу, и ограничивают мак­симальную частоту вращения коленчатого вала; вторые поддер­живают минимально устойчивое вращение коленчатого вала на холостом ходу и ограничивают его максимальную частоту враще­ния, т.е. действуют на двух предельных скоростных режимах рабо­ты двигателя.

Всережимные регуляторы.На четырехтактных дизелях КамАЗ-740 и Д-245.12 устанавливают всережимные регуляторы, которые в за­висимости от нагрузки двигателя автоматически изменяют коли­чество подаваемого топлива и поддерживают частоту вращения коленчатого вала, заданную положением рычага управления или степенью нажатия на педаль подачи топлива. Регуляторы обеспе­чивают также увеличение подачи топлива при пуске двигателя, поддерживают минимально устойчивую и ограничивают макси­мальную частоту вращения коленчатого вала.

В корпусе регулятора 1 (рис. 16, а) на шариковых подшипни­ках 2 установлен вал 16 регулятора, приводимый во вращение от кулачкового вала 18 топливного насоса при помощи повышаю­щей передачи, состоящей из ведущего 17 и ведомого 15 зубчатых колес. На валу 16 при помощи державки установлены центробежные грузы 14, которые системой рычагов связаны с рейкой 19 насоса (рис. 16, б) и рычагом 8 управления подачей топлива.

При вращении вала грузы 14 расходятся и своими роликами давят на торец муфты 13. Усилие, воспринимаемое муфтой, пере­дается через упорную пяту 12 рычагу 7, соединенному тягой 3 с рейкой 19.

Торец упорной пяты 12 через корректор 26 воздействует на силовой рычаг 27, который сидит на общей оси 21 с двуплечим рычагом 6 и находится под действием усилия пружины 9. Одним концом пружина закреплена на рычаге 10, жестко соединенном с рычагом 8 управления подачей топлива, а другим — на двупле­чем рычаге 6, в наружное плечо которого ввернут регулировоч­ный винт 23, упирающийся в силовой рычаг 27 и позволяющий изменять предварительное натяжение пружины.

В нижней части регулятора размещен кулисный механизм, слу­жащий для остановки двигателя. Кулиса 28 этого механизма при­водится в действие скобой 11 (см. рис. 16, а).

Работа регулятора заключается в следующем. Всережимный центробежный регулятор устанавливают на определенный режим рычагом 8, соединенным тягой с педалью управления в кабине водителя. Перед пуском дизеля скобу 11 кулисы 28 (см. рис. 16, б) выключения подачи топлива фиксируют в положение «Работа», при этом рычаг 8 управления подачей топлива упирается в болт 22. В этом случае под действием стартовой пружины 4 верхнее плечо рычага 7, перемещаясь против часовой стрелки, вдвигает рейку 19 в корпус насоса. При пуске дизеля цикловая подача топлива должна быть сравнительно большой, поэтому рейку насоса устанавлива­ют в положение пусковой (увеличенной) подачи топлива.

Рис. 16. Всережимный центробежный регулятор дизелей ЯМЗ:

а – устройство; б, в – схема работы регулятора соответственно при малой частоте вращения коленчатого вала и при частичных и полной нагрузках

После пуска дизеля, когда частота вращения коленчатого вала начинает увеличиваться под действием центробежной силы, гру­зы 14 расходятся и, преодолевая сопротивление стартовой пру­жины 4, перемещают вправо подвижную муфту 13 и рычаг 7 до упора пяты 12 в корректор 26 силового рычага. При этом рейка 19 выдвигается из корпуса насоса, и подача топлива уменьшается.

В дальнейшем по мере повышения частоты вращения коленча­того вала на режиме холостого хода до 500 об/мин рычаг 7 про­должает выдвигать рейку 19 вправо. При этом силовой 27 и дву­плечий 6 рычаги поворачиваются против часовой стрелки, пре­одолевая сопротивление пружины 9. Перемещение рычага 7 и рей­ки 19 прекратится, как только усилие грузов 14 уравновесится натяжением пружины 9, что будет соответствовать указанной ча­стоте вращения коленчатого вала дизеля и минимальной подаче топлива на режиме холостого хода.

Минимальную частоту вращения коленчатого вала на холос­том ходу регулируют болтом 22 и поджатием буферной пружины. При переходе на нагрузочные режимы работы дизеля необхо­димая частота вращения коленчатого вала устанавливается нажа­тием на педаль управления подачей топлива. В этом случае рычаг 8 (рис. 16, в), поворачиваясь совместно с валом 5 на некоторый угол, воздействует на рычаг 10, который растягивает пружину 9. Под действием усилия пружины на двуплечий рычаг 6 рейка 19 перемешается в сторону увеличения подачи топлива и частота вра­щения коленчатого вала дизеля возрастает до тех пор, пока центро­бежная сила грузов 14 не уравновесит силу натяжения пружины 9.

Установившаяся частота вращения коленчатого вала дизеля поддерживается регулятором автоматически следующим образом. При уменьшении нагрузки на дизель топливо продолжает посту­пать в цилиндры в том же количестве, в результате чего частота вращения коленчатого вала и центробежная сила грузов 14 увели­чиваются. Грузы расходятся на больший угол и, действуя через рычажную систему, перемещают рейку 19 в сторону уменьшения подачи топлива до момента равенства усилия пружины 9 и цент­робежной силы грузов 14, при этом восстанавливается заданный скоростной режим.

При увеличении нагрузки и прежнем количестве подаваемого топлива частота вращения коленчатого вала понижается, в ре­зультате чего центробежная сила грузов 14 уменьшается, и они сходятся; при этом пружина 9, воздействуя через рычажную сис­тему, перемещает рейку 19 в сторону увеличения подачи топлива до момента восстановления заданного скоростного режима.

В условиях эксплуатации возможны также перегрузки дизеля, в этом случае поддерживание заданного скоростного режима без переключения передач будет происходить до тех пор, пока голов­ка болта 25 не упрется в вал 5 рычагов 8 и 10. При дальнейшем возрастании нагрузки частота вращения коленчатого вала будет уменьшаться. В этом случае поддержание нарушенного скоростно­го режима может быть достигнуто включением понижающей пе­редачи в коробке передач.

Дизель останавливают из кабины водителя при помощи кнопки «Стоп», которая тросом соединяется со скобой 11 (см. рис. 16, а). При этом скоба и связанная с ней кулиса 28 (см. рис. 16, б) выключения подачи топлива перемещаются в нижнее крайнее положение, а рычаг /поворачивается относительно пальца, уста­новленного в упорной пяте 12, по часовой стрелке и своим верх­ним плечом выдвигает рейку 19 до упора вправо, подача топлива прекращается.

При эксплуатации дизелей максимальную частоту вращения коленчатого вала ограничивают болтом 20, а ход кулисы — вин­том 29 (см. рис. 16, в). Номинальную (часовую) подачу топлива насосом регулируют болтом 25. Эту регулировку выполняют специальном стенде.

На дизелях семейства КамАЗ всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала установлен в развале насоса высокого давления. К корпусу регулятора крепится крышка, на которой смонтированы регулировочные устройства, рычаги управления подачей топлива и остановки двигателя. По принци­пу работы регулятор всережимный, прямого действия, с переда­чей центробежной силы грузов через систему рычагов и рейку непосредственно плунжерным парам. Необходимая частота вра­щения коленчатого вала двигателя задается натяжением пружины регулятора при помощи рычага, соединенного с педалью подачи топлива. Для каждого натяжения пружины при заданной частоте вращения коленчатого вала устанавливается равновесие между центробежной силой грузов и приведенной к оси регулятора си­лой натяжения пружины. Таким образом, работа регулятора дизе­лей КамАЗ принципиально не отличается от работы регулятора дизелей ЯМЗ, однако общая компоновочная схема, а также от­дельные детали и узлы указанных регуляторов конструктивно от­личаются друг от друга.