PROFILPELAJAR.COM

Центробежный регулятор — механизм, реализующий отрицательную обратную связь для регулировки скорости вращения в машинах разнообразных принципов действия и назначения.

Применение

Тепловозный дизель 5Д49, под цифрой 4 — центробежный регулятор

Различные двигатели, в которых требуется поддержание постоянного числа оборотов в минуту
- дизельные двигатели, где регулятор управляет цикловой подачей топлива, перемещая рейки ТНВД
- турбовинтовые самолётные двигатели, установленный на которых регулятор управляет шагом винта, загружая двигатель увеличением шага винта при увеличении подачи топлива (даче газа) и разгружая при сбросе газа
- вертолётные двигатели, где регулятор управляет подачей топлива, увеличивая подачу при увеличении шага винта, когда из-за роста нагрузки обороты двигателя падают
иные агрегаты, где требуется стабилизировать обороты, управляя механическим исполнительным устройством (например, привод постоянных оборотов генератора)
граммофон, телефонный дисковый номеронабиратель.

Устройство

Центробежный регулятор состоит из:

вала регулятора со шкивом или зубчатым колесом
двух грузиков, подвешенных на рычагах
двух тяг, соединяющих рычаги с муфтой
скользящей по валу муфты
коромысла, одним концом закреплённого в выемке муфты, а другим соединённого с тягой исполнительного механизма (например, регулятора подачи топлива).

Принцип действия

Вращение вала двигателя передаётся через передачу на вал регулятора.
Во время вращения вала регулятора под действием центробежной силы грузики отклоняются от оси, причём чем быстрее вращается вал, тем дальше расходятся грузики. При этом рычаги взаимодействуют через тяги с муфтой и перемещают её по оси вала.
Поступательное движение муфты через коромысло передаётся на тягу, соединённую с механизмом управления подачей топлива таким образом, чтобы при повышении скорости вращения вала подача уменьшалась, а при уменьшении — увеличивалась.
Для обеспечения устойчивости движения требуется, чтобы муфта ходила с некоторым трением. Чем больше момент инерции двигателя, тем это трение должно быть выше. На мощных двигателях применяется демпфер^[1].

История

Начиная с XVII века применяется для управления расстоянием и давлением между жерновами ветряных мельниц
В 1788 году Джеймс Уатт адаптирует регулятор для паровой машины, впоследствии центробежный регулятор часто именуют «регулятором Уатта»
В 1868 году выходит статья Дж. К. Максвелла «О регуляторах».
В 1876 году в работе И. А. Вышнеградского «О регуляторах прямого действия» решается актуальная проблема устойчивости работы системы «паровая машина — регулятор». По сути это становится началом российской школы инженерной автоматики и стимулом к глубоким теоретическим исследованиям в области устойчивости динамических систем, — страна становится ведущей в связанных областях на долгие годы.
В английском городе Сметик установлен огромный монумент в виде «регулятора Уатта».

Примечания

↑ Меркин Д. Р. Введение в теорию устойчивости движения. — М.: Наука, 1971. — с. 114.

См. также

Центробежный регулятор опережения зажигания

Литература

Максвелл Д. К., Вышнеградский И. А., Стодола А. Теория автоматического регулирования (линеаризованные задачи), Редакция и комментарии Академика А. А. Андронова и член-корр. АН СССР И. Н. Вознесенского, Издательство Академии Наук СССР, 1949 год.