RU2258838C2

RU2258838C2 - Automatic pressure control system for traction vehicle pneumatic system

Info

Publication number: RU2258838C2
Application number: RU2003126523/06A
Authority: RU
Inventors: Н.М. Луков (RU); Н.М. Луков; О.Н. Ромашкова (RU); О.Н. Ромашкова; А.С. Космодамианский (RU); А.С. Космодамианский; И.А. Алейников (RU); И.А. Алейников
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2005-08-20
Also published as: RU2003126523A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; traction vehicles.

SUBSTANCE: invention relates to piston compressor plants of traction vehicles. In proposed automatic pressure control system containing pneumatic system connected with compressor driven by shaft of heat engine through reduction gear and variable-filling fluid coupling whose inputs is connected with control oil feed spool delivering oil into fluid coupling, on-board microprocessor controller is used to inputs of which pressure pickup connected by pipeline with pneumatic system of traction vehicle and compressor shaft speed pickup connected with compressor shaft are connected though analog-to-digital converters. Output of on-board microprocessor controller is connected through digital-to-analog converter with amplifier connected to electric signal-into-pneumatic signal converter whose input is also connected with pneumatic system of traction vehicle and outer put is connected with input of diaphragm spring single-acting drive of spool which controls delivery of oil into fluid coupling.

EFFECT: improved reliability of compressors, reduced consumption of oil.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области локомотивостроения, а именно к области совершенствования поршневых компрессорных установок тягового подвижного состава, например дизельного тягового подвижного состава, на котором поршневые компрессоры приводятся от теплового двигателя. На дизельном тяговом подвижном составе применяются следующие приводы компрессоров: механический, неотключаемый от главного теплового двигателя; электрический, управляемый релейно; гидродинамический с управляемой муфтой; гидродинамический с неуправляемой муфтой; привод от вспомогательного теплового двигателя (нетключаемый) [1, 2].The present invention relates to the field of locomotive engineering, and in particular to the field of improving reciprocating compressor units of traction rolling stock, for example, diesel traction rolling stock on which reciprocating compressors are driven by a heat engine. The following compressor drives are used on diesel traction rolling stock: mechanical, non-disconnectable from the main heat engine; electric relay controlled; hydrodynamic with controlled coupling; hydrodynamic with uncontrolled clutch; drive from auxiliary heat engine (non-switching) [1, 2].

Эксплуатация компрессорных установок на тяговом подвижном составе значительно отличается от эксплуатации их в стационарных условиях. Из-за специфики поездной работы, конструкционных особенностей подвижного состава и типов привода компрессоров это отличие характеризуется переменными скоростью вращения вала, давлением нагнетания, температурными условиями, частыми пусками и остановками или сменами рабочего и холостого хода [2, 3].The operation of compressor units on traction rolling stock is significantly different from their operation in stationary conditions. Due to the specifics of train work, the design features of rolling stock and types of compressor drives, this difference is characterized by variable shaft speeds, discharge pressure, temperature conditions, frequent starts and stops or changes of working and idling [2, 3].

Известно, что из всех применяемых способов изменения подачи Q₂ и давления р_к поршневых компрессоров способ изменения их путем изменения скорости вращения вала компрессора ω_к является наиболее эффективным [4]. Однако для поддержания давления воздуха p_к в пневматической системе тягового транспортного средства с поршневыми компрессорами широко применяются релейные автоматические системы регулирования давления.It is known that of all the methods used to change the supply Q ₂ and pressure p _{k of} piston compressors, the method of changing them by changing the speed of rotation of the compressor shaft ω _k is the most effective [4]. However, to maintain air pressure p _k in the pneumatic system of a traction vehicle with reciprocating compressors, relay automatic pressure control systems are widely used.

Известна автоматическая система регулирования давления (АСРД) воздуха в пневмосистеме тягового транспортного средства (тепловоза), в которой при достижении максимального давления в пневматической системе тепловоза р_кмакс релейный автоматический регулятор (фактически пневмомеханическое клапанно-пружинное двухпредельное реле) давления подает сжатый воздух в цилиндр привода регулирующего золотника управления наполнением гидродинамической муфты привода поршневого компрессора, золотник перемещается в положение, при котором прекращается подача масла в полость гидродинамической муфты [5, стр.217, 218]. По мере опорожнения гидродинамической муфты компрессор замедляет ход и, наконец, останавливается. При достижении давления воздуха в главных воздушных резервуарах (в пневматической системе) тепловоза минимально допустимого значения p_кмин автоматический релейный регулятор давления прекращает подачу сжатого воздуха в цилиндр привода регулирующего золотника управления наполнением муфты, и возвратная пружина регулирующего золотника перемещает его в положение, при котором осуществляется подача масла в полость гидродинамической муфты. Гидродинамическая муфта заполняется маслом и вал компрессора вращается с максимальной скоростью ω_{к макс}.A known automatic pressure control system (ASRD) of air in the pneumatic system of a traction vehicle (locomotive), in which, when the maximum pressure in the pneumatic system of a locomotive r _{kmax is reached, a} relay automatic regulator (actually a pneumomechanical valve-spring two-limit relay) supplies compressed air to the control cylinder spool control valve of the hydrodynamic coupling of the piston compressor drive, the spool moves to a position where etsya oil flow into the cavity of the hydrodynamic coupling [5, str.217, 218]. As the hydrodynamic clutch is emptied, the compressor slows down and finally stops. When the air pressure in the main air tanks (in the pneumatic system) of the locomotive _{reaches the} minimum permissible value p _{cmin, the} automatic pressure switch stops the supply of compressed air to the drive cylinder of the control spool of the clutch filling control, and the return spring of the control spool moves it to the position at which oil into the cavity of the fluid coupling. The hydrodynamic coupling is filled with oil and the compressor shaft rotates with a maximum speed of ω _{to max} .

Известна также автоматическая система регулирования давления воздуха в пневмосистеме тягового транспортного средства (тепловоза), в которой при достижении максимального давления в пневматической системе тепловоза p_кмакс автоматический релейный регулятор (фактически пневмомеханическое клапанно-пружинное двухпредельное реле) давления подает сжатый воздух из пневмосистемы в устройства фиксации всасывающих клапанов компрессора в открытом положении и в цилиндр привода регулирующего золотника управления наполнением гидродинамической муфты привода поршневого компрессора; золотник перемещается в положение, при котором прекращается подача масла в полость гидродинамической муфты [6, стр.175-177]. По мере опорожнения гидродинамической муфты компрессор замедляет ход и, наконец, останавливается. При достижении давления воздуха в главных воздушных резервуарах (в пневматической системе) тепловоза минимально допустимого значения р_кмин автоматический релейный регулятор давления прекращает подачу сжатого воздуха в устройства фиксации всасывающих клапанов компрессора в открытом положении и в цилиндр привода регулирующего золотника управления наполнением муфты, и возвратная пружина регулирующего золотника перемещает его в положение, при котором осуществляется подача масла в полость гидродинамической муфты. Гидродинамическая муфта заполняется маслом, и вал компрессора вращается с максимальной скоростью ω_{к макс}. В данной системе применен поршневой компрессор с устройствами фиксации всасывающих клапанов компрессора в открытом положении, которые используются для релейного изменения подачи компрессора Q₂ при механическом приводе его от вала дизеля на тепловозах других серий.There is also known an automatic system for regulating the air pressure in the pneumatic system of a traction vehicle (locomotive), in which, when the maximum pressure in the pneumatic system of a locomotive p _{kmax is reached, an} automatic relay controller (actually a pneumomechanical valve-spring two-limit pressure switch) supplies compressed air from the pneumatic system to the suction fixation devices the compressor valves in the open position and into the actuator cylinder second clutch piston compressor drive; the spool moves to a position in which the oil supply to the cavity of the hydrodynamic coupling stops [6, p.175-177]. As the hydrodynamic clutch is emptied, the compressor slows down and finally stops. When the air pressure in the main air tanks (in the pneumatic system) of the locomotive _{reaches the} minimum permissible value _{pmin, the} automatic pressure switch stops the supply of compressed air to the compressor suction valve fixation devices in the open position and to the drive cylinder of the control spool for controlling the clutch filling, and the control spring returns the spool moves it to a position in which oil is supplied to the cavity of the hydrodynamic coupling. The hydrodynamic coupling is filled with oil, and the compressor shaft rotates with a maximum speed of ω _{to max} . This system uses a reciprocating compressor with fixation devices for the compressor suction valves in the open position, which are used to relay change the compressor Q ₂ when it is mechanically driven from the diesel shaft on diesel locomotives of other series.

Повышение давления p_к от значения р_кмин до значения р_кмакс в известных автоматических системах регулирования давления воздуха в пневмосистеме тягового транспортного средства осуществляется при работе поршневого компрессора с максимальной скоростью вращения вала ω_{к макс} и максимальной подачей Q_{2 макс}. При этом наблюдается максимальная скорость износа деталей цилиндро-поршневой группы компрессора и увеличенние расхода масла. Так, уменьшение скорости ω_к с 1450 до 710 об/мин приводит к снижению скорости износа компрессионных и маслосъемных колец (из улучшенного специального фосфористого чугуна) первой и второй ступеней в 1,3-3 раза, а цилиндров в 2,5-3 раза [8-12]. Результаты испытаний показывают, что скорость износа деталей компрессора возрастает как с увеличением скорости ω_к, так и с увеличением давления р_к, причем более сильное влияние на увеличение скорости износа оказывает давление р_к. При увеличении давления р_к в 1,4 раза (с 0,7 до 1,0 МПа) скорость износа шатунных шеек возрастает в 3,2 раза, тогда как при увеличении скорости ω_к в 1,4 раза (с 1170 до 1640 об/мин) - только в 1,2 раза. Наиболее интенсивно скорость износа начинает увеличиваться при давлении p_к более 0,6-0,7 МПа [8-12].The increase in pressure p _to from the value of _pmin to the value of _kmax in the known automatic air pressure control systems in the pneumatic system of a traction vehicle is carried out during operation of a reciprocating compressor with a maximum shaft rotation speed ω _{to max} and a maximum supply of Q _{2 max} . In this case, the maximum wear rate of the parts of the cylinder-piston group of the compressor and increased oil consumption are observed. Thus, a decrease in the speed ω _k from 1450 to 710 rpm leads to a decrease in the wear rate of compression and oil scraper rings (from improved special phosphorous cast iron) of the first and second stages by 1.3–3 times, and cylinders by 2.5–3 times [8-12]. The test results show that the wear rate increases as the compressor components with increasing speed ω _k, and with increasing pressure p _k, and a stronger impact on the increase in wear rate exerts a pressure p _k. With an increase in pressure p _{k by} 1.4 times (from 0.7 to 1.0 MPa), the wear speed of the connecting rod journals increases by 3.2 times, while with an increase in speed ω _{k by} 1.4 times (from 1170 to 1640 rpm) / min) - only 1.2 times. The most intense wear rate begins to increase at a pressure p _to more than 0.6-0.7 MPa [8-12].

Изменение режимов работы компрессора оказывает существенное влияние не только на скорость износа деталей цилиндро-поршневой группы, но и на расход масла. С повышением скорости ω_к и давления нагнетания р_к расход масла увеличивается. Например, при испытаниях компрессора на номинальном скоростном режиме с серийными поршневыми кольцами увеличение давления p_к от 0 до 0,6, 0,8 и 1,0 МПа привело к увеличению расхода масла соответственно в 1,8, 2,7 и 3,0 раза. При уменьшении скорости ω_к с 1450 до 710 об/мин расход масла снижался примерно в 6 раз [8]. Для уменьшения износа деталей цилиндро-поршневой группы компрессора и уменьшения расхода масла необходимо применять непрерывное регулирование давления р_кнаиболее эффективным способом - плавным изменением скорости ω_к, при котором уменьшается время работы компрессора при максимальной скорости ω_{к макс} и максимальном давлении р_{к макс}. Этот технический результат может быть достигнут только в случае применения непрерывных автоматических систем регулирования давления воздуха в пневмосистеме тягового транспортного средства.Changing the compressor operating modes has a significant effect not only on the wear rate of cylinder-piston group parts, but also on oil consumption. With an increase in the velocity ω _k and the discharge pressure p _{k, the} oil consumption increases. For example, when testing a compressor at nominal speed with serial piston rings, an increase in pressure p _k from 0 to 0.6, 0.8 and 1.0 MPa led to an increase in oil consumption of 1.8, 2.7 and 3.0, respectively times. With a decrease in the speed ω _k from 1450 to 710 rpm, the oil consumption decreased by about 6 times [8]. To reduce the wear of the parts of the cylinder-piston group of the compressor and to reduce the oil consumption, it is necessary to apply continuous regulation of the pressure p _{to the} most effective way - a smooth change in the speed ω _k , at which the compressor operating time decreases at a maximum speed ω _{to max} and maximum pressure p _{to max} . This technical result can only be achieved if continuous automatic air pressure control systems are used in the pneumatic system of a traction vehicle.

В случае применения в автоматической системе регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства астатического ПИД-регулятора давления давление р_к будет поддерживаться постоянным, например равным р_{к мин} или р_{к макс}, независимо от условий и режимов работы пневматической системы тягового транспортного средства. Применение ПИД-регулятора давления обеспечивает высокую устойчивость и высокие показатели качества работы автоматической системы регулирования давления.If an astatic PID pressure regulator is used in an automatic pressure control system in the pneumatic system of a traction vehicle, the pressure p _k will be kept constant, for example equal to p _{k min} or p _{k max} , regardless of the conditions and operating modes of the pneumatic system of the traction vehicle. The use of a PID pressure regulator provides high stability and high performance indicators of an automatic pressure control system.

В автоматических системах регулирования давления (АСРД) функции исполнительно-регулирующих устройств (ИРУ), т.е. исполнительных механизмов (ИМ) в совокупности с регулирующими органами (РО), выполняют приводы компрессора и компрессоры (фиг.1. Функциональная схема автоматической системы регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства). Пневматическая система тягового транспортного средства является объектом регулирования давления (ОРД). Автоматический регулятор давления (АРД) содержит, кроме исполнительно-регулирующего устройства, еще управляющий орган (УО), состоящий из измерительного (ИУ), задающего (ЗУ), сравнивающего (СУ) и усилительно-преобразующего (УУ) устройств [7].In automatic pressure control systems (ASRD), the functions of executive control devices (IRA), i.e. actuators (IM) in conjunction with regulatory bodies (RO), perform compressor drives and compressors (Fig. 1. Functional diagram of an automatic pressure control system in a pneumatic system of a traction vehicle). The pneumatic system of a traction vehicle is subject to pressure regulation (ARD). The automatic pressure regulator (ARD) contains, in addition to the executive-regulating device, a control body (UO), consisting of a measuring (IU), setting (GI), comparing (GI) and amplifying-converting (UU) devices [7].

На объект регулирования давления действуют внешние возмущающие воздействия: расход воздуха из пневматической системы Q₁(λ₁), температура Т_а(λ₂) и давление р_а(λ₃) атмосферного (всасываемого) воздуха. Для поддержания регулируемой величины - давления р_к(φ) в заданном диапазоне автоматический регулятор давления изменяет регулирующее воздействие - подачу воздуха Q₂(μ) в пневматическую систему. Релейный автоматический регулятор давления имеет статическую характеристику в виде петли (фиг.2. Статическая характеристика автоматического релейного регулятора давления в пневматической системе тягового транспортного средства) и поэтому при работе автоматической системы регулирования давления величина давления р_к изменяется в пределах от р_к1 до р_к2, то есть от значения р_{к мин} до значения p_{к макс}.External disturbing influences act on the pressure control object: air flow from the pneumatic system Q ₁ (λ ₁ ), temperature T _a (λ ₂ ) and pressure p _a (λ ₃ ) of atmospheric (intake) air. To maintain an adjustable value - pressure p _k (φ) in a given range, the automatic pressure regulator changes the regulatory effect - air supply Q ₂ (μ) to the pneumatic system. The relay automatic pressure regulator has a static characteristic in the form of a loop (Fig. 2. The static characteristic of an automatic pressure regulator in the pneumatic system of a traction vehicle) and therefore, when the automatic pressure control system is in operation, the pressure p _k varies from p _k1 to p _k2 , that is, from p _{to min} to p _{to max} .

Автоматические системы регулирования давления непрерывного действия содержат пропорциональные автоматические регуляторы (П-регуляторы) давления, статические характеристики которых имеют вид, показанный на фиг.3 (Статические характеристики автоматического пропорционального непрерывного регулятора давления в пневматической системе тягового транспортного средства: I - при выключении привода компрессора при скорости ω_к=0; II - при выключении привода компрессора при скорости вращения ω_к=(0,13-0,17 ω_{к макс})). Анализ свойств автоматических регуляторов давления релейного и непрерывного действия показывает, что при непрерывном регулировании давления компрессор работает больше времени при пониженной скорости ω_к и пониженном давлении р_к, что способствует уменьшению скорости износа деталей цилиндро-поршневой группы и уменьшению расхода смазки (стоимость которой на порядок выше стоимости дизельного топлива).Automatic continuous pressure control systems contain proportional automatic pressure regulators (P-regulators), the static characteristics of which are shown in Fig. 3 (Static characteristics of an automatic proportional continuous pressure regulator in a pneumatic system of a traction vehicle: I - when the compressor drive is turned off when speeds ω _k = 0; II - when the compressor drive is turned off at a rotation speed ω _k = (0.13-0.17 ω _{k max} )). An analysis of the properties of automatic pressure and pressure regulators of relay and continuous operation shows that with continuous pressure control, the compressor runs longer with a reduced speed ω _k and a reduced pressure p _k , which helps to reduce the wear rate of cylinder-piston parts and reduces the lubricant consumption (which cost by an order of magnitude above the cost of diesel fuel).

Предлагаемая непрерывная автоматическая система регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства с автоматическим регулятором давления непрерывного действия (фиг.4. Принципиальная схема автоматической системы регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства) содержит поршневой компрессор 1, приводимый от вала турбинного колеса 2 гидродинамической муфты переменного наполнения 3. Через полый вал насосного колеса 4 гидродинамической муфты в нее поступает масло с подачей G₁. Полый вал насосного колеса 4 через повышающий зубчатый редуктор 5 соединен с валом теплового двигателя 6. Подачу масла G₁ в гидродинамическую муфту изменяет регулирующий золотник 7 управления ее наполнением, положение которого зависит от давления воздуха р_к в камере над мембраной 8 и силы измерительной пружины 9. Силу затяжки измерительной пружины 9 можно изменять с помощью регулировочной гайки 10 мембранного пружинного одностороннего действия привода 12 регулирующего золотника. Расход воздуха из пневматической системы 11 тягового транспортного средства Q₁ зависит от режимов работы пневматических устройств тягового транспортного средства. Для повышения эффективности работы автоматической системы регулирования давления можно применить более сложный закон работы автоматического регулятора давления, чем пропорциональный, например пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) или комбинированного регулирования.The proposed continuous automatic pressure control system in the pneumatic system of a traction vehicle with an automatic continuous pressure regulator (Fig. 4. Schematic diagram of an automatic pressure control system in a pneumatic system of a traction vehicle) contains a piston compressor 1 driven from a shaft of a turbine wheel 2 of an alternating fluid coupling filling 3. Through the hollow shaft of the pump wheel 4 of the hydrodynamic coupling, oil is supplied to it with a feed of G ₁ . The hollow shaft of the pump wheel 4 is connected via a step-up gear reducer 5 to the shaft of the heat engine 6. The control valve 7 controls the filling of the oil G ₁ to the hydrodynamic coupling, the position of which depends on the air pressure p _to in the chamber above the membrane 8 and the force of the measuring spring 9 The tightening force of the measuring spring 9 can be changed using the adjusting nut 10 of the membrane spring single-acting actuator 12 of the control spool. The air flow from the pneumatic system 11 of the traction vehicle Q ₁ depends on the operating modes of the pneumatic devices of the traction vehicle. To increase the efficiency of the automatic pressure control system, you can apply a more complex law of the automatic pressure regulator than proportional, for example proportional-integral-differential (PID) or combined regulation.

При пропорциональном алгоритме работы автоматического регулятора давления подача компрессора Q₂ изменяется в зависимости от изменения отклонения давления (которому пропорционально отклонение Δх_су - см. фиг.1) от заданного значения. При пропорционально-интегральном алгоритме работы регулятора давления подача компрессора Q₂ изменяется не только в зависимости от изменения отклонения давления (которому пропорционально отклонение Δх_су - см. фиг.1) от заданного значения, а также от интеграла отклонения Δх_су по времени. При пропорционально-интегрально-дифференциальном алгоритме работы регулятора давления подача компрессора Q₂ изменяется не только в зависимости от изменения отклонения давления (которому пропорционально отклонение Δх_су - см. фиг.1) от заданного значения, а также от интеграла отклонения Δх_су по времени и скорости изменения этого отклонения по времени. При комбинированном алгоритме работы регулятора давления подача компрессора Q₂ изменяется не только в зависимости от изменения отклонения давления (которому пропорционально отклонение Δх_су - см. фиг.1) от заданного значения, а также от отклонений возмущающих воздействий: расхода воздуха из пневматической системы Q₁(λ₁), температуры Т_а(λ₂) и давления р_а(λ₃) атмосферного (всасываемого) воздуха (см. фиг.1).With a proportional algorithm for the operation of the automatic pressure regulator, the supply of compressor Q ₂ changes depending on the change in the pressure deviation (which is proportional to the deviation Δx _su - see figure 1) from the set value. With the proportional-integral algorithm of the pressure regulator, the compressor Q ₂ flow changes not only depending on the change in the pressure deviation (which is proportional to the deviation Δх _su - see Fig. 1) from the set value, as well as from the integral of the deviation Δх _su over time. When proportional-integral-differential algorithm, the compressor feed pressure regulator Q ₂ varies not only depending on changes in pressure deviation (which is proportional to the deviation Δh _su -. 1 cm) from the nominal value, as well as on the integral of the deviation Δh _sous time and rate of change of this deviation in time. With the combined algorithm of the pressure regulator, the supply of the compressor Q ₂ changes not only depending on the change in the pressure deviation (which is proportional to the deviation Δx _su - see figure 1) from the set value, as well as from deviations of the disturbing effects: air flow from the pneumatic system Q ₁ (λ ₁ ), temperature T _a (λ ₂ ) and pressure p _a (λ ₃ ) atmospheric (intake) air (see figure 1).

Различные алгоритмы (П, ПИ, ПИД и др.) работы автоматического регулятора давления можно реализовать в автоматической системе регулирования давления с автоматическим микропроцессорным регулятором давления. В этом регуляторе (см. фиг.4) датчик давления 13 имеет выходной аналоговый сигнал, подаваемый на вход первого аналого-цифрового преобразователя (АЦП1) 14, и далее в бортовой микропроцессорный контроллер 15, выходной цифровой сигнал которого выводится на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16. Выходной аналоговый сигнал ЦАП 16 усиливается в усилителе 17 и подается на обмотку 18 тягового электромагнита 19. Давление из пневматической системы р_к подается на вход преобразователя 20 электрического сигнала (тока в обмотке 18) в пневматический (давление воздуха p₁), а также на вход датчика давления 13. Преобразователь 20 преобразует ток в обмотке 18 (а значит и силу) тягового электромагнита 19 в давление воздуха p1, управляющее перемещением регулирующего золотника 7. С целью учета условий и режимов работы пневматической системы и компрессорной установки тягового транспортного средства в предлагаемой микропроцессорной автоматической системе регулирования давления применен датчик 21 скорости вращения вала компрессора ω_к, который посредством второго АЦП (АЦП2) 22 соединяется со вторым входом бортового микропроцессорного контроллера 15. Управляющая программа бортового микропроцессорного контроллера 15 содержит требуемый алгоритм работы автоматического микропроцессорного регулятора давления. Например, программа может содержать такое задание: при скорости уменьшения р_кбольше заданного значения микропроцессорный автоматический регулятор давления должен быстро увеличить ω_к и подачу компрессора Q₂ до максимальных значений. Эта функция не может быть реализована в известных автоматических системах регулирования давления в пневматических системах тяговых транспортных средств.Various algorithms (P, PI, PID, etc.) of the automatic pressure regulator can be implemented in an automatic pressure control system with an automatic microprocessor pressure regulator. In this controller (see Fig. 4), the pressure sensor 13 has an analog output signal supplied to the input of the first analog-to-digital converter (ADC1) 14, and then to the on-board microprocessor controller 15, the digital output of which is output to a digital-to-analog converter (DAC) 16. The output of the DAC 16, the analog signal is amplified in an amplifier 17 and supplied to the coil 18 of the electromagnet 19. The traction of pneumatic system pressure p is input _{to the} inverter 20 the electric signal (current in the coil 18) to a pressure (pressure in zduha p ₁₎ and on the pressure sensor input 13. The converter 20 converts the current in the winding 18 (and hence power) of the traction electromagnet 19 in the air pressure p1 controlling movement of the regulating valve 7. In order to reflect the conditions and modes of operation of the pneumatic system and compressor installation tractive vehicle in the proposed system microprocessor automatic pressure sensor 21 applied rotation shaft velocity ω _to regulate the compressor, which by means of a second ADC (ADC2) 22 is connected to the second input boron ovogo microprocessor controller board 15. The control program of the microprocessor 15 contains the desired algorithm of the microprocessor automatic pressure regulator. For example, the program may contain such a task: the reduction rate r _{to the} value greater than the predetermined pressure regulator microprocessor must rapidly increase ω _k and feed compressor ₂ Q to the maximum value. This function cannot be implemented in known automatic pressure control systems in pneumatic systems of traction vehicles.

Автоматическая система регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства работает следующим образом. При давлении р_книже значения р_к1 (см. фиг.3 и 4) пружина 9 удерживает регулирующий золотник 7 в крайнем верхнем положении. Отверстие для подачи масла G₁ в гидродинамическую муфту 3 полностью открыто золотником 7. Рабочая полость гидродинамической муфты 3 полностью заполнена маслом и турбинное колесо 2 и вал компрессора вращаются с максимальной скоростью ω_{к макс}. Компрессор имеет максимальную подачу Q_{2 макс} и давление р_кповышается. После достижения давлением р_к значения р_к1 сила давления р_кна мембрану 8 становится больше силы измерительной пружины 9. Мембрана начинает прогибаться вниз и регулирующий золотник 7 начинает перекрывать отверстие для подачи масла G₁ в гидродинамическую муфту 3. Это приводит к уменьшению степени наполнения гидродинамической муфты 3, к уменьшению скорости вращения вала ω_к и подачи компрессора Q₂. Когда подача компрессора станет равной расходу Q₁, тогда наступит установившийся режим работы автоматической системы регулирования давления и давление р_к будет постоянным. Если давление р_к увеличивается и становится равным значению р_к2, то регулирующий золотник 7 перекрывает подачу масла G₁ в гидродинамическую муфту 3, компрессор останавливается и подача его становится равной нулю. Поскольку компрессор дает заметную подачу Q₂ при скорости вращения вала ω_к>(0,13-0,17)ω_{к макс}, то автоматическую систему регулирования давления можно настраивать так, чтобы гидродинамическая муфта опоражнивалась при достижении этой минимальной скорости вращения (см. фиг.3). Таким образом, при разных расходах воздуха из пневматической системы тягового транспортного средства Q₁ автоматическая система регулирования давления всегда будет поддерживать подачу Q₂, равную расходу Q₁ при изменении давления в диапазоне от значения р_к1 до значения р_к2.Automatic pressure control system in the pneumatic system of a traction vehicle operates as follows. At a pressure p _k below the value p _k1 (see FIGS. 3 and 4), the spring 9 holds the control spool 7 in its highest position. The hole for supplying oil G ₁ to the hydrodynamic coupling 3 is completely open by the slide valve 7. The working cavity of the hydrodynamic coupling 3 is completely filled with oil and the turbine wheel 2 and the compressor shaft rotate with a maximum speed of ω _{to max} . The compressor has a maximum flow rate of Q _{2 max} and the pressure p _k rises. After the pressure p _{to the} value p _k1 , the pressure force p _k to the membrane 8 becomes greater than the force of the measuring spring 9. The membrane begins to bend down and the control spool 7 begins to block the hole for supplying oil G ₁ to the hydrodynamic sleeve 3. This reduces the degree of filling of the hydrodynamic clutch 3, to reduce the speed of rotation of the shaft ω _to and the supply of the compressor Q ₂ . When the compressor flow becomes equal to the flow rate Q ₁ , then the steady-state operation mode of the automatic pressure control system will come and the pressure p _k will be constant. If the pressure p _k increases and becomes equal to the value p _k2 , then the control valve 7 shuts off the oil supply G ₁ to the hydrodynamic clutch 3, the compressor stops and its supply becomes equal to zero. Since the compressor gives a noticeable supply of Q ₂ at a shaft rotation speed of ω _k > (0.13-0.17) ω _{k max} , the automatic pressure control system can be adjusted so that the hydrodynamic clutch defrosts when this minimum rotation speed is reached (see Fig. .3). Thus, at different air flow rates from the pneumatic system of the traction vehicle Q _{1, the} automatic pressure control system will always maintain a supply of Q ₂ equal to the flow rate Q ₁ when the pressure changes in the range from p _k1 to p _k2 .

Технический результат от применения предлагаемой автоматической системы регулирования давления заключается в повышении надежности компрессора и уменьшении расхода масла им, что обеспечивается путем автоматического поддержания давления в пневматической системе тягового транспортного средства независимо от расхода воздуха из пневматической системы, температуры и давления атмосферного воздуха.The technical result from the application of the proposed automatic pressure control system is to increase the reliability of the compressor and reduce oil consumption by them, which is achieved by automatically maintaining the pressure in the pneumatic system of the traction vehicle, regardless of the air flow from the pneumatic system, temperature and atmospheric air pressure.

Источники информацииSources of information

1. Тепловозы. Конструкция, теория и расчет./ Под ред. Н.И.Панова. - М.: Машиностроение, 1976. - 544 с.1. Diesel locomotives. Design, theory and calculation. / Ed. N.I. Panova. - M.: Mechanical Engineering, 1976 .-- 544 p.

2. Маньшин А.П. Определение параметров, анализ и технико-экономическое сравнение различных типов привода тепловозных компрессоров. - Коломна, Труды ВНИТИ, 1968, Вып.32.2. Manshin A.P. Definition of parameters, analysis and technical and economic comparison of various types of drive of diesel compressors. - Kolomna, Proceedings of VNITI, 1968, Issue 32.

3. Шарунин А.А. Эксплуатационные испытания локомотивных компрессоров ПК-35 и ПК-3,5. Труды ЦНИИ МПС, 1970, Вып.413.3. Sharunin A.A. Field tests of locomotive compressors PK-35 and PK-3,5. Proceedings of the Central Research Institute of the Ministry of Railways, 1970, Issue 413.

4. Поршневые компрессоры. Под ред. Б.С.Фотина. - Л.: Машиностроение, 1987.4. Piston compressors. Ed. B.S. Fotina. - L .: Engineering, 1987.

5. Устройство тепловоза ТГМ6А/ В.Н.Логунов, В.Г.Смагин, Ю.И.Доронин и др. М.: Транспорт, 1989.5. The device locomotive TGM6A / V.N.Logunov, V.G. Smagin, Yu.I. Doronin and others. M .: Transport, 1989.

6. Нотик З.X. Тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ, ЧМЭЗЭ. - М.: Транспорт, 1996. - 444 с.6. Notice Z.X. Diesel locomotives ChMEZ, ChMEZT, ChMEZE. - M .: Transport, 1996 .-- 444 p.

7. Луков Н.М. Основы автоматики и автоматизации тепловозов. - М.: Транспорт, 1989.7. Lukov N.M. Fundamentals of automation and automation of diesel locomotives. - M .: Transport, 1989.

8. Банников В.А., Маньшин А.П. Влияние режимов работы компрессоров на износ деталей цилиндро-поршневой группы и расход смазки. - Коломна, Труды ВНИТИ, 1983, Вып.58.8. Bannikov V.A., Manshin A.P. The influence of compressor operating modes on the wear of cylinder-piston group parts and lubricant consumption. - Kolomna, Proceedings of VNITI, 1983, Issue 58.

9. Цыкунов Ю.И. Результаты испытаний на износ компрессоров ПК-35 и ПК-3,5. - М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, Транспортное машиностроение, 1968, Вып.13.9. Tsykunov Yu.I. Wear test results for PK-35 and PK-3,5 compressors. - M.: NIIINFORMTYAZHMASH, Transport Engineering, 1968, Issue 13.

10. Цыкунов Ю.И., Лесин В.И. Результаты испытаний опытных образцов локомотивных компрессоров ПК-3,5 и ПК-1,75. - М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, Транспортное машиностроение, 1968, Вып.5-67-14.10. Tsykunov Yu.I., Lesin V.I. Test results of prototypes of locomotive compressors PK-3.5 and PK-1.75. - M.: NIIINFORMTYAZHMASH, Transport Engineering, 1968, Iss. 5-67-14.

11. Маньшин А.П. Исследование системы автоматического регулирования скорости вращения компрессора с приводом через гидромуфту переменного наполнения: Дис.... канд. техн. наук. - М., МИИТ, 1970.11. Manshin A.P. Research of a system of automatic control of compressor rotation speed with a drive through a fluid coupling of variable filling: Dis .... cand. tech. sciences. - M., MIIT, 1970.

12. Маньшин А.П. Исследование системы автоматического регулирования скорости вращения компрессора с приводом через гидромуфту переменного наполнения. - Коломна, Труды ВНИТИ, 1975, Вып.41.12. Manshin A.P. Investigation of a system for automatically controlling the speed of rotation of a compressor with a drive through a fluid coupling of variable filling. - Kolomna, Proceedings of VNITI, 1975, Issue 41.

При патентном поиске просмотрены фонды патентов СССР И РФ: B 60 H 13/00; F 25 D 1/00 - 13/00, F 04 27/00 - 27/02, B 60 T 17/02, F 04 B 1/26, 1/28, 1/34, F 04 B 27/067, 27/14, 27/24, 35/00-35/06, F 04 D 15/00, 25/02-25/06, F 02 B 63/06, а также фонды США: 417-15, 26, 31, 38, 46, 47, 212, 321, 342, 348, 360, 375, 405. В результате проведенного патентного поиска нами не обнаружено аналога или прототипа предлагаемого нами нового технического решения.In a patent search, patent funds of the USSR and the Russian Federation were viewed: B 60 H 13/00; F 25 D 1/00 - 13/00, F 04 27/00 - 27/02, B 60 T 17/02, F 04 B 1/26, 1/28, 1/34, F 04 B 27/067, 27/14, 27/24, 35 / 00-35 / 06, F 04 D 15/00, 25 / 02-25 / 06, F 02 B 63/06, as well as US funds: 417-15, 26, 31 , 38, 46, 47, 212, 321, 342, 348, 360, 375, 405. As a result of our patent search, we did not find an analog or prototype of our new technical solution.

Claims

Автоматическая система регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства, содержащая пневматическую систему, соединенную с компрессором, приводимым от вала теплового двигателя посредством зубчатого редуктора и гидродинамической муфты переменного наполнения, вход которой соединен с регулирующим золотником подачи масла в гидродинамическую муфту, отличающаяся тем, что система снабжена бортовым микропроцессорным контроллером, к входам которого подключены посредством аналого-цифровых преобразователей датчик давления, соединенный трубопроводом с пневматической системой тягового транспортного средства, и датчик скорости вращения вала компрессора, соединенный с валом компрессора, а выход микропроцессорного контроллера связан через цифроаналоговый преобразователь с усилителем, подключенным к преобразователю электрического сигнала в пневматический, вход которого также соединен с пневматической системой тягового транспортного средства, а выход - с входом мембранного пружинного одностороннего действия привода регулирующего золотника подачи масла в гидродинамическую муфту.An automatic pressure control system in the pneumatic system of a traction vehicle, comprising a pneumatic system connected to a compressor driven from a shaft of a heat engine by means of a gear reducer and a variable-flow hydrodynamic clutch, the input of which is connected to a regulating oil supply spool to the hydrodynamic clutch, characterized in that the system equipped with an onboard microprocessor controller, to the inputs of which are connected via analog-to-digital converters a pressure sensor connected by a pipeline to the pneumatic system of the traction vehicle, and a compressor shaft speed sensor connected to the compressor shaft, and the output of the microprocessor controller is connected via a digital-to-analog converter with an amplifier connected to an electric signal to pneumatic converter, the input of which is also connected to the pneumatic system traction vehicle, and the output - with the input of the membrane spring single-acting actuator regulating gold and supplying fuel to the hydrodynamic clutch.