REGULATOARELE MECANICE

Regulatoarele mecanice utilizeaza pentru reglare forta centrifuga a unor mase aflate in miscare de rotatie. Ecuatia de miscare a regulatorului este:

(2.18)

unde J reprezinta momentul de inertie al maselor in miscare, redus la axa arborelui cotit; M_m - momentul de intrare in regulator (moment motor, proportional cu cantitatea de combustibil introdusa in cilindrii); M_r - momentul de iesire (momentul rezistent). Dezechilibrul dinamic intre M_m si M_r antreneaza variatia turatiei n (se obtine semnalul Dn), respectiv a vitezei unghiulare w. Pentru a reveni in starea initiala trebuie modificat M_m, prin modificarea cantitatii de combustibil introdus in cilindri; in acest scop se modifica pozitia cremalierei pompei de injectie (se obtine semnalul Dl). Semnalul Dn este semnalul de intrare (semnalul de abatere) in regulator; semnalul Dl este semnalul de iesire (semnalul de comanda) din regulator.

Modul in care semnalul Dn este automat transformat in semnalul Dl (reglarea turatiei), cu ajutorul unui regulator centrifugal, este prezentat in figura 2.101.

Eficienta regulatorului centrifugal se apreciaza dupa gradul de neregularitate d si de insensibilitate y, care sunt cei mai importanti indici dinamici ai regulatorului. Valorile acestor parametrii se pot determina cu ajutorul relatiilor: Fig.2.101

(2.19)

(2.20)

(2.21)

unde: w si w sunt vitezele unghiulare minima si maxima ale maselor regulatorului; care corespund unor caracteristici date; w_m - viteza unghiulara medie.

Fig.2.102

Indicii dinamici ai regulatorului, care apar in perioada regimurilor tranzitorii (fig.2.102), se aleg astfel incat constructia regulatorului sa nu fie prea complicata, iar pretul de cost sa fie cat mai redus.

Principalele prescriptii pentru reglarea automata a turatiei sunt urmatoarele:

a)      oscilatiile turatiei in regim stabilizat Dn nu trebuie sa depaseasca 0,005n_s;

b)      abaterea instantanee maxima (abaterea maxima stabila) Dn' sau Dn", la aplicarea sau anularea brusca a sarcinii, nu trebuie sa depaseasca 0,08n_s;

c)      durata procesului de reglare (perioada de stabilizare) Dt sau Dt , la aplicarea sau anularea brusca a sarcinii, nu trebuie sa depaseasca cca.5s.

In functie de modul in care sunt indeplinite rolurile functionale, regulatoarele pot fi:

a)      pentru un singur regim de functionare;

b)      pentru doua regimuri de functionare;

c)      pentru toate regimurile de functionare.

2.1. Regulatoarele pentru un singur regim

Regulatoarele de turatie pentru un singur regim de functionare realizeaza numai limitarea turatiei maxime. Ele actioneaza asupra cremalierei pompei de injectie si sunt folosite la motoarele cu functionare permanenta la acelasi regim de turatie (de ex: motoarele auxiliare).

Fig.2.103

Schema de principiu a acestor regulatoare este prezentata in figura 2.10.b. Pe axul 1, antrenat la arborele cotit sau la arborele pompei de injectie, este fixata parghia 8 care se roteste odata cu axul. Pe parghia 8 sunt articulate parghiile cotite 3. Acestea au fixate la unul din capete masele (greutatile) 2, iar cu celalalt capat se sprijina pe mansonul 4. La celalalt capat al mansonului se afla parghia 5, articulata, la randul ei, cu cremaliera 6 a pompei de injectie.

Momentul de intrare in functiune a regulatorului este determinat de conditia ca forta produsa de masele in rotatie asupra mansonului sa fie mai mare decat forta de tensiune a arcurilor 7. Astfel, cresterea turatiei motorului (+Dn) determina cresterea fortei centrifuge a maselor care se indeparteaza de manson. Ca urmare, prin intermediul parghiilor cotite, mansonul este deplasat spre stanga, modificand pozitia cremalierei in sensul micsorarii cantitatii de combustibil injectat (-Dl). Se adauga astfel revenirea la turatia mondiala.

In limite restranse, turatia controlata poate fi reglata pe urmatoarele cai:

a)      modificarea lungimii unuia dintre tiranti (fig.2.103.a);

b)      modificarea pozitiei de echilibru a intregului sistem prin intermediul unei parghii (fig.2.103.b) sau a unui arc de suplimentar (fig.2.103.c).

Regulatorul de turatie pentru doua regimuri de functionare asigura limitarea turatiei nominale si stabilitatea turatiei minime de mers in gol. Se poate utiliza la motoarele principale cuplate cu elici cu pas variabil.

In figura 2.104 este prezentata schema de principiu a regulatorului pentru doua regimuri. Elementele active prin intermediul carora se realizeaza reglarea turatiei sunt constituite din masele 2 si 3 si sistemul de parghii 6,7 si 8, ce le leaga cu cremaliera pompei de injectie 9. Geometria interioara a maselor permite montarea seturilor de arcuri elicoidale 4 si 5 si deplasarea radiala in lungul tijei 10. Arcul 5, cu rigiditate scazuta, se sprijina cu unul din capete pe Fig.2.104

masa exterioara 2 si cu celalalt pe discul 12 al tijei 10. Arcul 4 cu rigiditate mare, se sprijina cu un capat pe acelasi disc 12, iar cu celalalt pe marginea sa interioara 3. Parghiile cotite pot oscila in jurul articulatiilor A. Prin intermediul parghiei 8, elementele active actioneaza asupra cremalierei 9 a pompei de injectie. Parghia de comanda ii asigura modificarea in limite restranse a turatiilor controlate.

In timpul functionarii, la regimul de mers in gol, variatiile de turatie sunt sesizate de masele exterioare 2 si arcul de rigiditate mica 5, actionandu-se in sensul modificarii debitului de combustibil. La regim nominal, masele exterioare 2 sunt aplicate pe cele interioare 3. Variatiile de turatie sunt sesizate in aceasta situatie de catre masele interioare 3 si arcurile de rigiditate mare 4.

Regulatorul de turatie pentru doua regimuri de functionare se poate transforma in regulator de turatie pentru un singur regim, daca din setul de arcuri al maselor centrifuge se elimina arcul de rigiditate mica.

2.3. Reglatorul pentru toate regimurile

Pentru motoarele cu functionare indelungata la regimuri partiale (de ex: motoarele principale cuplate cu elici cu pas fix), in conditiile unor sarcini care variaza brusc, se utilizeaza regulatorul de turatie pentru toate regimurile, care asigura stabilitatea de functionare pentru orice regim de lucru al motorului.

Schema de principiu a acestui regulator este prezentata in figura 2.105. Pe axul 1, antrenat de la axul pompei de injectie sau de la arborele cotit, este fixata parghia 2 care se roteste odata cu axul. Parghiile cotite 4 au fixate la unul dintre capete masele (greutatile ) 3, iar cu celalalt capat se sprijina pe mansonul 5, solidar cu tija 6. Prin intermediul parghiei 7, sistemul poate actiona asupra cremalierei 8 a pompei de injectie. Arcul 9 se sprijina cu un capat pe mansonul 5, iar cu celalalt capat pe discul mobil 10. Tensiunea arcului este variabila in raport cu pozitia manetei de comanda 11, deci regulatorul poate intra in Fig.2.105

functiune la orice turatie.

Momentul de intrare in functiune a regulatorului este determinat de conditia ca forta produsa de masele in rotatie asupra mansonului sa fie mai mare sau mai mica decat forta de tensiune a arcului. Numai respectand aceasta conditie, mansonul se poate deplasa.

Pentru o pozitie data a manetei de comanda, cresterea turatiei (+Dn) determina cresterea fortelor centrifuge a maselor, care actioneaza prin parghiile cotite asupra mansonului si comprima arcul. Aceasta face ca intregul sistem sa se deplaseze in sensul micsorarii debitului de combustibil injectat in cilindri (-Dl). Maneta de comanda asigura corelarea tensiunii arcului cu regimul de functionare al motorului.

3.REGULATOARELE HIDRAULICE

Regulatoarele hidraulice isi bazeaza functionarea pe principiul variatiei presiunii unui lichid (de obicei combustibil) refulat de o pompa rotativa (la marirea sau micsorarea turatiei acesteia) sau de catre un amplificator hidraulic. Variatiile de presiune pot fi utilizate pentru producerea fortei necesare deplasarii cremalierei pompei de injectie (fig.2.106).

Aceste regulatoare prezinta cateva avantaje importante in comparatie cu cele mecanice: siguranta mare in functionare, stabilitate mare a reglarii, durabilitate sporita si grad ridicat de adaptabilitate la diverse tipuri de motoare.

Regulatoarele de turatie hidraulice au o larga utilizare in cadrul motoarelor diesel navale. In principal, ele sunt formate dintr-un amplificator hidraulic care actioneaza asupra cremalierei pompei de injectie, si un bloc centrifug, care actioneaza amplificatorul hidraulic in conformitate cu necesitatile proceselor de reglare sau cu valoarea prescrisa pentru turatie. Fig.2.106

Schema constructiva a unui regulator de turatie hidraulic este prezentata in figura 2.107.