> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Регулятор

Регулятор

Регулятор. Р. вообще называотся в технике всякое приспособление, служащее для поддержания какой-нибудь величины постоянною; так, бывают Р. температуры (смотрите термостат), давления (жидкости, пара и т. ц.), уровня воды, скорости и т- д. Р. приводятся в действие или рукою человека, или бывают автоматические, приходящие в дойствие при изменении регулируемой или связанной с мою величины. Наиболее распространены в технике Р. для поддержания постоянной скорости движения машин (ведущие начало от Д. Уатта), но за последние десятилетии в лили В употребление Р. для изменения скорости машин при постоянной движущей силе, употребляемые при насосах, компрессорах ит.п.Мы сначала рассмотрим Р. для поддержания постоянной скорости машин-двигателей, служащих Для движения фабрик и заводов, Р.

же для изменения скорости рассмотрим в копцо статьи.

Для всех производств существует или своя постоянная, наиболее удобная скорость, или определенный порядок изменения скорости, осуществляемый устройством машины-орудия, двигатель же все время должен идти (чаще всего — вращаться) с неизменной, постоянной скоростью. Для того, чтобы эта скорость не изменялась, и служит Р. Он обыкновенно приходит в действие автоматически, благодаря изменению скорости двигателя (и всей связанной с ним фабричной установки), вызываемой тем, что изменилась или движущая сила (давление пара, напор воды и т. и.), или же сопротивление фабрики (изменилось, случайно или по ходу работ, число действующих станков или машин - орудий, изменились сопротивления обрабатываемого на станках материала и т. и.). От такого изменения нарушается состояние динамического равновесия между движущей силой двигателя и полным сопротивлением фабрики, и двигатель начинает идти ускоренно или замедленно, а вместе с ним и машины-орудия, почему портятся изготовляемые предметы, тухнут или перегорают электрические лампочки, рвется пряжа и т, д. Поэтому и необходимо восстановить как можно скорее такое состояние вещей, чтобы работа двигателя за единицу времени снова была равна работе всех сопротивлении (полезных и вредных) и вращение двигателя вновь стало равномерным. Эго и делает Р., измен !я, при изменении сопротивления, движущую силу, а при изменении движущей силы —восстанавливая ее величину (иапр., увеличивая степень наполнения парового цилиндра при понижении давления пара, и т. и.).

Автоматическое регулирование применяется преимущественно при двигателях фабрик, заводов и силовых станции вообще; машины со своим единичным сопротивлением (паровозы, пароходы, шахтные подъемные машины, реверсивные прокатные машины и др.) регулируются машинистом от руки. Регулирование скорости умышленным изменением сопротивления (посредством тормозов; см.) обычно делается от руки (но иногда,—наир., при разрыве поезда,—тормоза действуют и автоматически, хотя здесь Р. и нет).

Р. отзывается на изменение скорости машины вследствие изменения какой-нибудь физической величины, зависящей от скорости движения машины и связанного с ней Р.; иногда это бывает сопротивление жидкости движению, чаще же всего — центробежная сила (см,) какой-нибудь вращающейся части Р„ и такие Р. называются центробежными.

Сущность действия такого Р. состоит в том, что после незначительного, не вредного для хода производства, изменения скорости (обычно на 2—3%) упомянутая выше часть Р. передвигается несколько в Р. и развивает при этом силу, достаточную для того, чтобы через посредство промежуточных механизмов переставить орган, пускающий в двигатель пар, воду, электричество и прочие, и привести его в такое положение, чтобы восстановить равномерное движе-i мне машины. Передвигающаяся от действия центребежной силы часть Р. (груз, или „шар“) может в нем или двигаться поступательно, или качаться вокруг оси, и все время, пока Р. вращается, груз стремится, благодаря центробежной силе, удаляться от оси вращения Р., но этому препятствует какая-нибудь сила — вес самого груза (и добавочных масс), сила пружины и прочие При неизменной скорости вра“ щения машины и связанного с ней Р., этот последний пускает в машину именно столько движущего тела (пара, воды и прочие). сколько нужно для равномерного движения ее; если скорость машины изменяется, то груз Р. передвигается и изменяет движущую силу, увеличивая ее при замедлении хода и уменьшая при ускорении, и лелает это до тех пор. пока опять нс восстановится равенство работ силы и сопротивления за один период машины или за единицу времени при новом положении груза.

Такое восстановление может наступить или при той же скорости, какую имела машина перед регулированием, или при несколько иной скорости; это зависит от системы Р. Если имеет место 1-ый слу. чай, т.-е, если груз Р. в различных положениях остается всегда в равновесии при одной и той же скорости, то Р. называется астатическим; если же всякому новому положению равновесия груза соответствует новая скорость, то Р. называется статическим, и надобно устроить его так, чтобы скорости при различных положениях не разнились значительно одна от другой. Астатический Р. дает неизменную скорость машине, но он действует очень неспокойно, прыгает и не употребляется в машинах; статический Р. действует спокойнее и применяется везде. Отношение разности его числа оборотов при двух крайних положениях к среднему числу

„ П — моборотов о=—-называется степенью неравномерности и делается малым (обычно 0,01—0,02). Разнообразные конструкции Р. возникли прежде всего вследствие желания получить малую S.

Кроме степени неравномерности, устанавливают еще понятие о степени нечувствительности Р. Для того, чтобы груз Р. начал двигаться, преодолевая неизбежное трение в самом Р. и перестановочном механизме, необходимо некоторое конечное (а нс бесконечно малое) изменение скорости машины и Р.; если машина делала пе оборотов, то для того, чтобы Р. начал действовать, число оборотов должно возрасти до и или упасть до /Г; отношение п“ — п”

называется степенью нечувствительности Р., и хотя оно различно для разных положений груза, но в практике берут среднюю величину при обычном трении. Чем е меньше, тем скорее Р. начинает действовать; обычно е=0,02 до 0,03.

Сила, которую развивает Р. при известной величине в и которая производит перестановку органа, пускающего движущее тело в машину, будет тем больше, чем больше масса „груза- и других частей Р. или чем сильнее пружина. Эта перестановочная сила не может быть очень велика, так как Р. вышел бы очень массивен. В связи с этим различают Р. прямого и непрямого действия. Там, где перестановка органа впуска рабочего тела не требуетбольшой силы (паровые машины, небольшие паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания), Р. прямо и производит эту перестановку своей силою, заменяя руку человека. Там же, где для этого требуется большая сила (водяные турбины, большие паровые турбины и тому подобное.), устраивают Р. непрямого действия. В них работу перестановки совершает нс сам Р., а особый двигатель (серво-мотор, или механическое реле), достаточно сильный, а Р. лишь открывает или закрывает клапан и тому подобное. для пуска его в ход и остановки, на что требуется небольшая сила. Сервомотор может приводиться в действие чем угодно (паром, электричеством, сжатым воздухом и прочие), но в современных водяных и паровых турбинах он почти всегда приводится в дей ствие гидравлическим давлением воды или масла, действующим на поршень цилиндра и вызываемым специальным насосом (смотрите турбины, XLI, ч. 10,57/58).

Фнг.Ч.

Для того, чтобы Р. исполнял свою роль—переставлял орган впуска в новое, надлежащее положение и производил это возможно быстро и без колебаний взад и вперед,—необходимо заранее выполнить некоторые условия. Изучение этих условий и сейчас еще не закончено, хотя изучение хода процесса регулирования и сделало за последние 30 лет большие успехи. Раньше изучали только Р. как прибор, а сложный процесс взаимодействия его и машины не рассматривали, вследствие чего нередка Р. работал плохо, с постоянными колебаниями. Теперь изучают и процесс регулирования. Чтобы Р производил перестановку спокойно, без колебании, необходимо известное минимальное трение в нем (иногда усиливаемое введением сопротивления жидкости в особом цилиндре с поршнем, катаракте) и некоторый минимальный вес маховика (или вообще момент инерции вращающейся части двигателя). 13 выяснении этих вопросов значительная доля работы принадлежит русским ученым: Вышнеградскому, Грдипе, Жуковскому. Задача о ходе процесса регулирования есть одна из труднейших задач теоретической механики.

Г1о расположению частей центробежные Р. можно разделить на диа класса: 1) Р. с коническим маятником; 2) Р. плоские (другие типы встречаются редко).

Р. с коническим маятником (прототип — Р. Уатта) имеют ось (почти всегда - вертикальную), к которой приделаны, перпендикулярно к ней, шар-чиры, вокруг которых и качаются „грузы“, участвующие вместе с шарнирами во вращении Р. У плоских же Р. оси шарниров параллельны оси вращения Р., и здесь „грузы“ качаются в плоскости вращения Р., от чего и произошло название „плоский Р.“ (иногда их называют неудачно: Р. в маховике, Р. осевые). В Р. конических отклонению грузов часто препятствует их собственный вес и еще вес „муфты“, но иногда для этого вводится и пружина; в Р. плоских вес действовать не может, и здесь отклонение грузов всегда сдерживается пружиной, одной или несколькими. Р. конический обычно имеет свою собственную ось, получающую Движение от пала машины посредством шестерен; Р плоский сидит почти всегда на валу машины (иногда и на добавочном) и переставляет (в паровой машине) непосредственно эксцентрик, изменяя тем отсечку пара в цилиндре. Плоские (и вообще пружинные) Р. гораздо сильнее, чем Р. конические без пружин.

Конструкций тех и других — множество. Приведем типичные примеры. На фигуре 1— Р. Прслля, У которого ручки грузов качаются вокруг шар-пиров, находящихся в поднимающейся муфте (такназываемое „обратное подвешивание“); иногда, в помощь весу муфты, вставляется еще и пружина. На фигуре 2 — Р. Бейера, у которого шарниры грузов тоже помещены в муфте и поднимаются вместе с нею; здесь расхождению шаров тоже противодействует и вес муфты и пружина. На фигуре 8 — Р. Толле с двумя пружинами, изменяя натяжение ко

торых можно изменять и число оборотов регулятора (и машины) и степень неравномерности Р. На фигуре 4 показан плоский Р. Дерфеля с двумя пружинами, переставляющий сразу два эксцентрика;— впускной

Wl/mf/пъл

и выпускной. (Пример Р. Портера’ см. XXXI, 275/76, табл. I, /е; расположение плоского Р. при клапанном распределении см. XXXI, 286, фигура 15; расположение различных Р. для воздействия на клапаны двигателей внутреннего сгорания см. двигатели внутреннего сгорания, XVIII, 81/32, прил. 82738). Турбинные Р. непрямого действия очень сложны; см. о“них в специальных сочинениях по паровым и водяным турбинам. (О часовых Р. см. часы, XLV, ч. 3,620/28).

Теперь скажем о Р. для изменения скорости, которые их изобретатель инж. Weiss довольно неудачно назвал Р. мощности Leisiungs - Regulator). В го время как на фабриках и заводах необходимо для сохранения постоянной скорости станков поддерживать постоянную скорость двигателя, изменяя движущую силу пропорционально изменению сопротивления фабрики, при насосах, компрессорах и г. п. является надобность решать обратную задачу: по условиям потребления воды, иной жидкости или газа требуется изменять количество подаваемой в единицу времени жидкости. Для этого надобно давать насосу или компрессору различное число оборотов в минуту, но напор воды или давление газа ириэтом должны остаться неизменным и,

а стало быть и движущая сила двигателя должна оставаться постоянной. Поэтому в паровой машине фабрики Р. при уменьшении сопротивления должен,

нлпр., уменьшить отсечку пара и цилиндре от 0,3 до 0,2, сохранив неизменным число «боротой 100 (или давая ей 101 оборот), при насосе же Р. должен сохранить неизменной отсечку 0,3, но поддерживать ее уже не при 80 оборотах насоса, а, например, при 33 и минуту, сообразно меньшей потребности в воде. Значит, Р. мощности должен обратно Р. скорости обладать очень большою степенью неравномерности и, во время регулирования, значительно замедлять или ускорять ход насоса, сохраняя неизменной движущую силу. Р. мощности бывает или полу-авто“ магическим, или совершенно автоматическим. Схема 1-го тика дана па фигура 5. Для изменения числа оборотов машинист рукою поворачивает маховичок //, навернутый своей втулкой на правую и левую резьбу стержней V и V, сцепляющих муфгу Р. с золотником Ридера; пусть требуется увеличить подачу воды—тогда машинист вращает II так, чтобы отсечка увеличивалась, машина идет скорее, Р. же уменьшает отсечку, стремясь сохранить прежнюю, и когда маховичок И оставят в покое, машина идет скорее прежнего, и Р. эту скорость, теперь и поддерживает при прежней отсечке пара.

Вполне автоматический Р. мощности устроен и работает подобным же образом, но только у него поворот маховичка II ими иная соответствующая операция) производится не рукою машиниста, а автоматически, в зависимости от изменения уровня воды в баке или давления газа в резервуаре и тому подобное.

Схематический чертеж Р. Вейсса дан на фигуре 0. Р. похож несколько на уаповскил, но, для получения большей степени неравномерности, точки подвеса J ручек грузов отнесены далеко от осн вращении Р.,

а длина /=/Л1 от центра груза до оси подвеса взята очень малой; муфгу грузы несут на себе и заключены в ней, так что снаружи Р. есть просто круглый барабан. Более совершенным и безопасным против возрастания скорости и разноса машины является Р. Штумпфа.

Р. мощности позволяют изменять число оборотов в 3 и даже 4 раза (например, от 30 до 0 и до 120).

Литература о Р. очень обширна. У кажем следующие сочинения: М. Tolle, „Dio Ilugclung der Krafimaschinen“; А. Сидоров, „Плоские P. быстроходных машин1“; Л. Левснсон, „Плоские Р.“; Н, /Куков-с кий, „Теория регулирования“; A. Budau, „Beitriige 7.иг Frago dor Itogulicrung hydraulisclicr Motoron“; L. Wal-tker, „Dynamik dor Lclstungsi4,golung,‘.

А. Сидоров.