Измерители и связи


Связи, соединяющие элементы регулирования, должны передавать движение от одного к другому. Наиболее простые связи и в свое время наиболее распространенные — рычажные. Преимущество рычажных связей в точности передачи движения, постоянстве передаточных отношений при всех положениях элементов, наглядности. Недостатки — шарнирные соединения, износ которых приводит к появлению нечувствительности, зависимость работы рычажных передач от температурного режима агрегата и, пожалуй самое главное, зависимость расположения одного элемента по отношению к другому.
Датчики угловой скорости, приводимые в движение от вала турбины, располагаются в переднем стуле турбины, а регулирующие органы — вблизи от сопловых коробок турбины. Передача движения от регулятора к платанам через ряд усиливающих устройств может осуществляться цепочкой рычагов, мешающих эксплуатации и подверженных всем влияниям, о которых говорилось выше. Удобнее использовать гидравлические связи с проточными линиями, в которых изменением сопротивления потоку вызывают необходимое изменение давления, что и является передающим импульсом.
Но давление в потоке жидкости зависит не только от соотношения проходных сечений | постоянных и переменных дросселей, но и параметров системы. Изменение температуры среды часто приводит к изменению соотношения сопротивлений дросселей что искажает передаваемый импульс. Кроме того, гидравлические связи требуют соответствующего расхода жидкости, который может быть весьма существенным при разветвленных связях.
Выполнение рычажной обратной связи главного сервомотора со своим отсечным золотником, что часто применяет в своих конструкциях ЛМЗ, безусловно целесообразно. Шарниры можно выполнить в виде малонагруженных роликовых или игольчатых подшипников. Силы трения в сочленениях этого рычага не влияют на нечувствительность регулирования, поскольку преодолеваются мощным главным сервомотором. М. 3. Хейфецем и А. X. Гелич было показано, что нечувствительность главного сервомотора тоже может оказывать влияние на устойчивость регулирования по сравнению с трением в передаче от сервомотора к клапанам трение обратной связи к главному золотнику всегда мало и им можно пренебречь.
Целесообразным может быть применение рычажных передач и в линиях связи элементов промежуточного усиления, но при этом необходимо их выполнять так, чтобы были исключены перечисленные выше недостатки.
Остроумная механическая передача, увеличивающая перемещение измерительного органа, была предложена А. В. Щегляевым. Использование жестких мембран в конструкциях измерителей давления затруднительно тем, что их прогибы при относительно малых напряжениях малы. Во многих конструкциях приборов эти прогибы увеличиваются введением рычажных передач, что приводит к резкому снижению их надежности. А. В. Щегляевым предложено использовать то обстоятельство, что при продольном изгибе жесткой ленты ее середина в поперечном направлении перемещается в 10—15 раз больше, чем ее концы. Увеличенное перемещение середины преобразуется в изменение давления в сопле, к которому подводится жидкость под давлением. Даже увеличенное перемещение ленты в б/А раз составляет обычно не больше 0,2—0,4 мм при изменении импульсного давления на величину неравномерности.
Импульс от регулируемого параметра измерителей показал, что давление в линии управления последующим элементом с достаточной степенью точности следует за изменением импульсного давления.
В этой конструкции удачно решается еще одна проблема. В обычном поршневом измерителе импульсное давление, действующее на поршень 5 измерителя, уравновешивается напряжением пружины 9. Уравнение равновесия поршня 8 можно написать в виде
Таким образом, для того чтобы получить достаточную величину Дхмакс» приходится соответственно увеличивать начальное натяжение х.
В рассмотренной конструкции регулятора А. В. Щегляева жесткость системы мембрана — лента большая до момента критической нагрузки для продольного изгиба ленты и меньшая после появления кризиса. Поэтому «предварительный натяг получается малым из-за большой начальной жесткости, а прогиб Дхмакс — большим из-за резкого уменьшения жесткости системы.
К недостаткам этой системы можно отнести то, что сила реакции давления жидкости, вытекающей из сопла, изменяет натяжение упругой системы и, следовательно, положение последующего элемента зависит от давления рабочей жидкости. Поэтому не удается использовать большой диаметр сопла и как следствие нельзя допускать относительно большие расходы и давления жидкости. Расход жидкости через сопло определяет постоянную времени последующего элемента системы, а величина давления р. — перестановочную силу этого элемента. Поэтому последующий элемент не может быть достаточно мощным, что часто приводит к необходимости введения дополнительной ступени усиления, а добавление усиливающих элементов не
В качестве таких многослойных мембран используются так называемые сильфоны. Изгиб каждого гофра невелик, но сумма прогибов увеличивается во столько раз, сколько гофр в сильфоне.
Сильфоны получили широкое распространение в практике регуляторостроения. Они изготовляются из латуни, томпака и в последнее время из стали.
При нагружении сильфонов внешним или внутренним давлением плоские стенки гофр соприкасаются и тем снижают в них напряжения. Тороидальная форма внешних частей гофр хорошо сопротивляется давлению и тем обеспечивает достаточную прочность сильфона. Соприкосновение плоских стенок гофр приводит к некоторому трению при изменении длины сильфона (под действием изменяющегося давления), что вызывает нечувствительность такого измерителя. Для увеличения прочности сильфоны изготовляются с армированием. Для этого между гофрами заделываются стальные кольца, которые устраняют большие прогибы «плоских стенок гофр и тем уменьшают в них напряжения.
Недостатком таких конструкций является не только наличие некоторой нечувствительности, но и изменение жесткости сильфона с течением времени эксплуатации.
Для устранения этого недостатка во ВТИ был выполнен стальной сильфон с толстыми стенками гофр. Толщина стенок достигала примерно 1 мм. Жесткость такого сильфона составила 50 кгс1мм, что было вполне достаточным для использования его в качестве измерителя в системе гидродинамического регулирования. При импульсном давлении 7 кгс/см2 перемещение днища сильфона на величину изменения давления в 10% составило 0,7 мм. Этот сильфон выточен на токарном станке из сплошной стальной болванки. Такая технология изготовления примитивна. Обычно сильфоны изготовляются выдавливанием гофр в специальные разъемные формы внутренним давлением жидкости. Думается, что более совершенной технологией для толстостенных сильфонов была бы горячая прокатка гофр из цилиндрической заготовки, т. е. с постоянным подогревом заготовки на станке.
Используя полужесткие связи, можно исключить шарниры и в рычагах, передающих движение от одного элемента к другому. Примером подобного решения может служить схема, изображенная на рисунке.


Яндекс.Метрика