Тема 4. Регуляторы скорости

Регуляторы скорости – механизмы управляющие частотой вращения посредством изменения потока энергии, подводимой к механизму. В приборах чаще всего используют регуляторы, воздействующие на расход энергии путем изменения сил сопротивления.
В зависимости от продолжительности непрерывного действия различают:
– тормозные регуляторы, действующие непрерывно;
– спусковые регуляторы, осуществляющие прерывистое действие.
В зависимости от способа рассеянья энергии тормозные регуляторы различают:
– с трением между твердыми телами;
– с трением о среду (жидкость, воздух);
– торможением вихревыми токами (магнитоиндукционные).
Тормозные регуляторы с трением вращающегося элемента регулятора о твердое тело получили наибольшее распространение, так как позволяют получить большой тормозной момент при малых габаритах регулятора и сравнительно небольшой частоте вращения его оси.
Центробежные тормозные регуляторы –с трением между твердыми телами имеют две конструктивные разновидности: регуляторы радиального действия и регуляторы осевого действия.
В первых, взаимное давление тел, трущихся друг о друга под действием центробежной силы, направлено по радиусу перпендикулярно оси вращения (рис. 4.1).

Рис. 4.1 Центробежный тормознойрегулятор радиального действия

К буртику 1, на оси 2 регулятора прикреплены пружины 3 с тормозными грузиками 4. При вращении оси пружины изгибаются, грузики расходятся и при критической угловой скорости прикасаются к поверхности неподвижного цилиндрического барабана 5. При дальнейшем увеличении угловой скорости грузики центробежной силой F=Fкр прижимаются к барабану, трутся о его поверхность и на оси регулятора возникает момент Мрег, пропорциональный квадрату угловой скорости ωрег оси:


где Fкр – центробежная сила грузика;
k – жесткость пружины;
Δ – зазор между грузиком и барабаном при неподвижной оси регулятора;
f – коэффициент трения между грузиками и поверхностью барабана;
т – масса грузика;
ρ – расстояние от оси до центра тяжести грузика, когда он касается барабана;
r – радиус барабана;
z – число грузиков.

Рис. 4.2 Колодочные тормозныерегуляторы радиально действия

Колодочные тормозные регуляторы радиального действия
(рис. 4.2), включают в себя тормозные колодки 1, которые могут поворачиваться на осях 2 диска 3, закрепленного на оси 4 регулятора. Пружины 5 стягивают колодки и прижимают их к упорам 6. При вращении оси регулятора с угловой скоростью, близкой к критической, центробежная сила F преодолевает начальную силу натяжения Fn0 пружин и колодки начинают расходиться и при критической угловой скорости они касаются поверхности барабана. При угловой скорости больше критической на оси регулятора появляется тормозной момент.

Колодочные тормозные регуляторы радиального действия имеют большие радиальные и малые осевые размеры. При этом они обеспечивают большие тормозные моменты при меньших частотах вращения оси регулятора
Центробежные тормозные регуляторы осевого действия (рис. 4.3) – у них силы давления направлены вдоль оси вращения регулятора. Они имеют два основных варианта конструктивных схем: с тормозным диском и тормозными рычагами.

Рис. 4.3 Центробежные тормозные регуляторы осевого действия

К втулке 7, закрепленной на оси регулятора, и к подвижному тормозному диску 1, который может скользить на оси, шарнирно прикреплены тяги 6 с грузиками т. Пружина 4, натяжение которой может устанавливаться гайкой 5, прижимает диск 1 к упору 3на оси регулятора. При вращении оси центробежная сила F каждого грузика через тяги передается диску, преодолевая силу Fn начального натяжения пружины и сжимая ее дополнительно на величину Δ. Диск при критической частоте вращения оси перемещается к тормозному упору 2на корпусе регулятора. При частоте вращения, большей критической, диск прижимается к тормозному упору и на оси регулятора возникает тормозной момент

Регуляторы с воздушным сопротивлением. Ось такого регулятора имеет пластинки — крылья (рис. 4.4), при вращении оси на ней возникает тормозной момент Мрег, зависящий от угловой скорости ωрег.

Рис. 4.4 Регулятор с воздушным сопротивлением

В случае прямоугольного крыла тормозной момент определяется:

Коэффициент сопротивления k при нормальной плотности воздуха весьма мал. (k= 1,4*10-12 Нс2/мм4). Тормозной момент таких регуляторов невелик. Вместе с тем к достоинствам можно отнести простоту устройства, высокую надежность и стабильность в работе. Изменения их характеристики обусловливаются изменением плотности воздуха.
Используя конструкции с переменным размахом крыльев, можно получить увеличение крутизны характеристики в рабочем диапазоне изменения моментов. Иногда на плоскости лопастей выполняют отверстия переменного сечения. Если лопасти вращаются в жидкости, то получаются регуляторы с трением о жидкость.
Спусковые регуляторы угловой скорости – особенность их работы, в отличии от других регуляторов, состоит в том, что эти регуляторы стабилизируют лишь среднюю угловую скорость.

а) б)
Рис. 4.5 Спусковой регулятор

Различают спусковые регуляторы двух типов:
– с собственными колебаниями (рис.4.5а);
– без собственных колебаний (рис.4.5б).
Мгновенная же угловая скорость оси регулятора периодически изменяется в широких пределах – от наибольшего значения до нуля. Поэтому спусковые регуляторы не применяют там, где нужна плавность движения. Спусковые регуляторы с собственными колебаниями обеспечивают высокую точность средней угловой скорости, надежны в работе и имеют стабильные характеристики. Спусковые регуляторы без собственных колебаний применяют в механизмах, где не требуется высокая точность в отношении скорости вращения рабочей оси.

Рис. 9 Магнитоиндук­ционный регулятор

Магнитоиндукционные регуляторы – состоят из металлического диска 1 вращающегося в поле постоянного магнита 2. при этом в диске наводятся вихревые токи, создающие вторичное магнитное поле. Взаимодействие вторичного и первичного поля через диск приводит к возникновению тормозного момента. Регуляторам этого типа свойственна строгая линейная зависимость тормозного момента от частоты вращения.
Момент регулирования регуляторов этого типа может быть найден: .

Дополнительная информация из Википедии по теме: Тема 4. Регуляторы скорости

Генера́тор переме́нного то́ка (устаревшее «альтерна́тор») — электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

Машинный зал Гиндукушской ГЭС на реке Мургаб. Генератор переменного тока с возбудителем изготовлен в Будапеште ( Венгрия), на Ganz Works.
Фотография Прокудина-Горского, 1911 год.

Как работает генератор переменного тока: генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электрический ток вырабатывается и тогда, когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки. Электроны перемещаются по направлению к положительному полюсу магнита, а электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают катушку (проводник), в проводнике индуцируется электрический ток. Аналогичный принцип работает и при перемещении проволочной рамки относительно магнита, то есть когда рамка пересекает силовые линии магнитного поля. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

Смотри полный текст на Wikipedia

Обсуждение темы

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *