Power piston Output shaft Pilot control valve bush Pilot control valve plunger To sump From pump C Speeder Spring Flyweights Spring holder Thrust bearing Ballhead Driving gear
Adjusting nut: đai ốc điều chỉnh sức căng lò xo tốc độ
Thrust bearing: Vòng bi chặn (khớp trợt)
Ball head: mâm đỡ quả văng Driving gear: bánh răng truyền động từ động cơ
Feedback lever: thanh truyền liên hệ ngợc cứng
Hình 5.3: Bộ điều tốc có liên hệ ngợc cứng
To sump: về két sump Oil supply from gear pump: dầu cấp từ bơm
Pilot control valve: van trợt điều khiển
Pilot control valve bush: xilanh (ống bao) van trợt điều khiển
Power piston: piston lực
Output shaft: trục ra của bộ điều tốc (nối với thanh răng nhiên liệu)
5.1.2. Nguyên lý hoạt động:
ở trạng thái cân bằng (vòng quay của động cơ không thay đổi) sức căng lò xo tốc độ cân bằng với lực ly tâm do cặp quả văng tạo ra, khớp trợt và đầu bên trái (A) của thanh truyền liên hệ ngợc cứng đứng yên ở một vị trí nhất định. Van trợt điều khiển khi đó đợc duy trì ở vị trí che kín các cửa dầu vào và ra khỏi xi lanh lực. Piston lực do đó đợc giữ ở một vị trí nhất định qui định vị trí của thanh răng nhiên liệu tơng ứng với phụ tải hiện tại của động cơ.
A=A'" B=B"=B'" C=C'=C'" C=C'=C'" A" A' B' C"
cặp quả văng tạo ra nhỏ hơn sức căng lò xo làm cho khớp trợt bị đẩy đi xuống kéo theo đầu bên trái (A) của thanh truyền liên hệ ngợc cứng đi xuống vị trí (A’). Thanh ABC quay tức thời quanh đầu bên phải C, điểm (B) đi xuống vị trí (B’) kéo van trợt điều khiển đi xuống. Do đó khoang phía bên dới của xi lanh lực đợc thông với đờng dầu cấp từ bơm còn khoang phía trên xilanh lực lại thông về két sump. Dầu đợc cấp vào khoang bên dới và xả ra từ khoang trên của xilanh lực đẩy piston lực đi lên kéo trục điều khiển thanh răng nhiên liệu quay theo chiều tăng lợng nhiên liệu cấp vào động cơ. Lúc đó đầu C của thanh ABC đi lên vị trí C” (thanh ABC quay tức thời quanh A) vì vậy B’ đợc kéo lên, tác động này có xu hớng kéo cho van trợt điều khiển trở về vị trí che kín các cửa dầu (ngợc với tác động trong giai đoạn trớc).
Hình 5.4: Phân tích chuyển động của thanh truyền liên hệ ngợc cứng ABC
Khi nhiên liệu cấp vào động cơ đã tăng lên, vòng quay của động cơ sẽ tăng dần lên, lực li tâm do cặp quả văng tạo ra do đó tăng dần lên cân bằng với sức căng lò xo, khớp trợt do đó lại đợc đẩy dần lên, đầu A của thanh truyền ABC thay đổi vị trí từ A’ tới A”. Quá trình điều chỉnh kết thúc khi van trợt điều khiển đợc kéo về vị trí đóng kín các cửa dầu và cố định vị trí của piston lực tức là vị trí của điểm B lại thay đổi từ B’ tới B”=B. Trạng thái cân bằng đợc thiết lập với vị trí thanh ABC bây giờ là A”BC”. Sức căng của lò xo tốc độ bị thay đổi một ít tơng đơng với việc giá trị đặt của bộ điều tốc bị thay đổi đi một ít.
Trờng hợp thay đổi tốc độ đặt bộ điều tốc hoạt động tơng tự nhng kết quả là vòng quay của động cơ tăng lên và ổn định ở giá trị đặt mới.
Trờng hợp phụ tải giảm và giảm tốc độ đặt bộ điều tốc hoạt động ngợc lại.
Những mô tả trên đây chỉ thể hiện một cách tuần tự các quá trình, trên thực tế các quá trình xảy ra đồng thời và rất phức tạp.
t ∆h n N(PS) δ>0 100% no
5.1.3. Đặc điểm của bộ điều tốc có liên hệ ngợc phụ cứng
Bộ điều tốc có liên hệ ngợc phụ cứng có hệ số không đều δ ≠ 0 (đặc tính điều chỉnh có dạng nh hình vẽ 5.5). ở các trạng thái cân bằng tơng ứng với các phụ tải có công suất khác nhau thì vị trí của điểm C (vị trí thanh răng nhiên liệu) sẽ thay đổi (C => C”) do đó vị trí của A cũng thay đổi (A => A”). Hậu quả là sức căng lò xo cũng bị thay đổi đi một lợng nhỏ tức là vòng quay của động cơ sau khi trạng thái cân bằng đợc thiết lập sẽ bị sai lệch so với giá trị đặt một lợng nhỏ. Có thể thay đổi δ bằng cách thay đổi vị trí của điểm B. Nếu dịch B về phía A thì δ sẽ giảm đi do sự thay đổi sức căng lò xo ứng với các phụ tải khác nhau giảm đi. Ngợc lại nếu đa B về gần C sẽ làm tăng δ.
Hình 5.5: Đặc tính điều chỉnh và đặc tính cấp nhiên liệu của bộ điều tốc có liên hệ ngợc cứng
Bộ điều tốc có liên hệ ngợc phụ cứng có tác động điều chỉnh nhanh và mang tính xung do tính chất hoạt động của liên hệ ngợc là theo qui luật tỷ lệ. Hình 5.3 biểu thị quy luật thay đổi lợng nhiên liệu cấp.
Thời gian điều chỉnh của bộ điều tốc không thay đổi đợc, do đó mỗi loại động cơ lại phải có bộ điều tốc phù hợp. Thời gian điều chỉnh của bộ điều tốc thay đổi theo tình trạng kỹ thuật vì vậy khi bộ điều tốc và động cơ đã cũ sẽ dẫn tới trờng hợp thời gian điều chỉnh và thời gian thay đổi tốc độ của động cơ không còn phù hợp. Khi đó động cơ sẽ có khói đen khi tăng tải hoặc vòng quay của động cơ lâu trở về trạng thái cân bằng.
Bộ điều tốc có liên hệ ngợc cứng có thể đợc trang bị cho các động cơ điêzel lai máy phát điện, các động cơ điêzel lai chân vịt, lai bơm, máy nén, tua bin hơi nớc, tua bin khí...
Lò xo bù Piston bù bị động Piston bù chủ động Van kim tiết luu Từ phần tử cảm biến tốc độ quay Từ piston lực Đ6. Bộ điều tốc có liên hệ ngợc phụ mềm Mục tiêu của bài học
Sau khi hoàn thành tốt bài học này sinh viên sẽ có khả năng:
- Nêu đợc khái niệm về bộ điều tốc có liên hệ ngợc phụ mềm
- Nêu đợc đặc điểm cấu tạo và giải thích đợc nguyên lý hoạt động của một số bộ điều tốc có liên hệ ngợcphụ mềm
- Vẽ đợc dạng đờng đặc tính điều chỉnh của bộ điều tốc có liên hệ ngợc phụ mềm
6.1. Sơ đồ chức năng của các bộ điều tốc có sử dụng liên hệ ngợc mềm
Liên hệ ngợc phụ mềm (còn có các tên gọi khác là phản hồi mềm, hồi tiếp mềm): là phần tử phản hồi có tín hiệu ra xrht tỷ lệ với tốc độ thay đổi của tín hiệu vào xvht:
dt dx . K x ht v ht ht r =
Tác động của liên hệ ngợc mềm chỉ xuất hiện ở chế độ động khi tín hiệu vào thay đổi. Liên hệ ngợc mềm có tác dụng tăng tính ổn định của quá trình chuyển tiếp và triệt tiêu sai số tĩnh.
Một số kiểu kết cấu của liên hệ ngợc mềm:
− Kiểu bộ giảm chấn thuỷ lực: bao gồm piston-xilanh giảm chấn, thanh truyền và lò
xo. Lò xo này ở trạng thái tự do (không chịu kéo, nén) khi bộ điều tốc ở trạng thái cân bằng. Xem chi tiết ở hình vẽ 5.3.
− Kiểu cặp piston bù trong hệ thống bình thông nhau: bao gồm piston chủ động, piston bị động, van tiết lu. Hình 6.1 thể hiện cấu tạo của một liên hệ ngợc mềm kiểu này.
Từ bơm dầu Vành bù Dịch chuyển từ phần tử cảm biến tốc độ quay Van kim tiết luu Piston đệm Lò xo đệm Piston lực Về két
− Kiểu cặp piston ngăn kéo: bao gồm một cặp piston (piston bù và piston đệm), cặp
lò xo đệm và van kim tiết lu. Hình 6.2 thể hiện cấu tạo của một liên hệ ngợc mềm kiểu này.
Hình 6.2: Liên hệ ngợc mềm kiểu cặp piston ngăn kéo (bù thuỷ lực)
6.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một bộ điều tốc có liên hệ ngợc mềm
Hình vẽ 6.3 thể hiện nguyên lý cấu tạo của một bộ điều tốc có liên hệ ngợc mềm.
6.2.1. Chú thích hình vẽ
Flyweights: cặp quả văng ly tâm Speeder spring: lò xo tốc độ
Adjusting nut: đai ốc điều chỉnh sức căng lò xo tốc độ
Thrust bearing: Vòng bi chặn (khớp trợt)
Ball head: mâm đỡ quả văng Driving gear: bánh răng truyền động từ động cơ
Floating lever: thanh truyền tự do To sump: về két chứa ở đáy
Oil supply from gear pump: dầu cấp từ bơm
Pilot control valve: van trợt điều khiển
Pilot control valve bush: xilanh (ống bao) van trợt điều khiển
Power piston: piston lực
Compensating needle valve: van kim tiết lu
Compensating spring: lò xo của cơ cấu bù
Output shaft: trục ra của bộ điều tốc (nối với thanh răng nhiên liệu)
6.2.2. Nguyên lý hoạt động:
ở trạng thái cân bằng (vòng quay của động cơ không thay đổi) sức căng lò xo tốc độ cân bằng với lực ly tâm do cặp quả văng tạo ra, khớp trợt và đầu bên trái (A) của thanh