ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГД

Дизель (рис.22.1), сжигая поступающее в него топливо, развивает механический момент М_Д и вращает винт с частотой w. Винт оказывает дизелю момент сопротивления М_В. Величина момента М_В зависит от величины разворота l лопастей. Момент и частота вращения дизеля зависит от величины подачи топлива, которая регулируется перемещением h рейки топливного насоса. Если дизель оборудован автоматическим регулятором частоты вращения, то подача топлива определяется величиной перемещения z муфты центробежного датчика скорости.

Уравнение динамики ГД имеет вид

                      (22.1)

где J - момент инерции ГД.

Зависимости М_Д( w ,h) и M_B( w , l ) от величин w, h и l в общем случае нелинейные, поэтому дифференциальное уравнение (22.1) также нелинейное. Основным режимом работы ГД является поддержание постоянства частоты вращения w винта. При этом за счёт возмущений могут кратковременно изменяться в небольших пределах частота вращения w, моменты М_Д и М_В, разворот l лопастей винта и параметры h и z. При указанных малых изменениях дифференциальное уравнение (22.1) можно заменить линеаризованным, причём будет также мала погрешность описания динамических процессов ГД. Замена нелинейного дифференциального уравнения (22.1) приближенным линейным упростит анализ динамических процессов в ГД при достаточной точности расчетов.

Если обозначить через w₀, М_Д0, М_В0, l₀, h ₀ и z ₀ начальные значения параметров работы ГД, а через Dw, D М_Д, D М_В, Dl, D h и D z величины отклонений w, М_Д, М_В, l, h и z от начальных значений, то линеаризованное уравнение будет иметь вид

              (22.2)

Введем обозначения производной символом р и фактора устойчивости F _Д (21.2) и преобразуем (22.2) к виду

             (22.3)

Делим обе части (22.3) на F _Д

(22.4)

Вводим обозначения  - постоянная времени ГД;

 - коэффициенты передачи ГД, соответственно, по управлению (перемещению h рейки топливного насоса) и возмущению (развороту l лопастей винта).

Окончательно операторное уравнение ГД примет вид

                             (22.5)

Из (22.5) сигнал Dw определится выражением

    (22.6)

где

           (22.7)

передаточные функции ГД, соответственно, по управлению и по возмущению.

Структурная схема ГД как элемента САУ в соответствии с (22.6) приведена на рис.22.2.

Если входным управляющим сигналом служит перемещение z муфты центробежного датчика скорости, то для получения зависимости Dw =f( D z, Dl) необходимо в уравнении (22.5) выполнить замену

         (22.8)

где производная (dh/dz)₀ определяется из графической зависимости между h и z (рис.22.3), которую можно рассчитать для ГД, который оборудован системой автоматического регулирования частоты вращения. График h=f(z) должен быть падающим, так как в САУ частотой вращения ГД должно быть так, чтобы при увеличении частоты вращения w и соответствующем этому увеличении перемещения z муфты центробежного датчика скорости, подача топлива должна быть уменьшена. Подача же топлива пропорциональна перемещению h топливной рейки.

После подстановки (22.8) в (22.5) получим

          (22.9)

где k_z - коэффициент передачи по управлению от датчика скорости, причём k_z<0.

Значения частных производных, входящих в уравнение (22.2), через которые затем вычисляются постоянная времени и коэффициенты передачи ГД определяются из графиков статических характеристик дизеля и винта (рис.22.4).

Пусть начальная точка 0. Для определения частных производных по частоте даём приращение Dw частоте w. На графике механической характеристики дизеля этому приращению будет соответствовать точка 3, а на графике винтовой характеристики будет соответствовать точка 5. Изменения моментов дизеля и винта при этом приращении будут составлять D M _Д и D M _В. Частные производные приближенно равны

(22.10)

где обозначено M_i - значение момента в i-й точке.

Далее при постоянной частоте вращения, равной w ₀, изменяем значение положения топливной рейки от h₁ до h₂. Этому изменению h соответствует переход в точку 2. Приближенно

                                     (22.11)

Если при постоянной частоте вращения изменить разворот лопастей винта от значения l ₁ до l ₂, то будет получена точка 1, и приближённо

                                     (22.12)

 

 

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 317; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!