Реле остановки и реле скорости. В ДАУ реверсивного двигателя может быть введена команда переключения на обратный ход, т. е. будет задана программа: остановка двигателя, реверс, пуск и установление определенного скоростного режима. Если в процессе выполнения программы не будет обеспечена задержка реверса, То произойдет реверсирование при еще вращающемся по инерции вале, что приведет к повышенному износу деталей. Во избежание этого в состав ДАУ включается реле остановки, блокирующее реверс двигателя до тех пор, пока частота вращения вала не снизится до допустимой.

По достижении пусковой частоты вращения подача сжатого воздуха в цилиндры должна автоматически прекратиться с тем, чтобы двигатель начал работать на топливе. Для прекращения пускового режима работы двигателя и перевода его на рабочий режим, ДАУ снабжаются реле скорости.

В ДАУ предусматривается пуск двигателя с одновременным включением подачи топлива. Может оказаться однако, что она включится по окончании реверса раньше, чем вал двигателя перестанет вращаться в прежнем направлении. Тогда в цилиндрах появятся вспышки, сопровождающиеся повышением противодействующего движению поршня давления и выбросом продуктов сгорания во впускной трубопровод, а из него — в наддувочный компрессор, в машинное отделение. Такое явление называется «опрокидыванием» двигателя. Одним из средств борьбы с ним является установка реле направления вращения, блокирующего включение подачи топлива после реверса до тех пор, пока вал двигателя не начнет вращаться в заданном направлении. Реле направления вращения имеется не во всех ДАУ.

Рис. 1. Центробежное реле скорости и остановки

Обычно перечисленные реле конструктивно объединяются в один узел, называемый объединенным реле. Встречаются объединенные реле скорости и остановки, объединенные реле скорости и направления вращения, объединенные реле скорости, остановки и направления вращения.

В электрических ДАУ для работы реле остановки и реле скорости, замыкающих и размыкающих нужные цепи, используется ток от тахогенератора. В пневматических ДАУ применяются, как правило, центробежные реле. Такое реле конструкции ЦТКБ Минречфлота изображено на рис. 220.

Реле служит для того, чтобы закрыть клапан при достижении пусковой частоты вращения и открыть его после остановки двигателя. К корпусу клапана по трубе подводится сжатый воздух из баллона, а по трубе он поступает в управляющую цепь ДАУ. При закрытом клапане сжатый воздух в ДАУ не проходит, а трубопровод ДАУ сообщен с атмосферой через отверстие.

Полый вал реле приводится в движение клиноременной передачей от коленчатого вала двигателя через шкив. На валу укреплена траверса, несущая насаженные на пальцы грузы. Их рычаги могут передвигать толкатель, расположенный внутри вала и нагруженный пружиной, прижимающей к торцу толкателя конец рычага. Осью качания рычага служит палец. На этот же палец между щеками рычага свободно насажен вильчатый рычаг. Во внешнюю щеку его вилки ввернут винт, упирающийся в ребро рычага. Верхнее плечо рычага несет на себе упорный винт, которым рычаг через колпачок, пружину и шток может закрывать клапан.

Когда двигатель не работает, реле находится в положении, показанном на рисунке. Под действием пружины толкатель и рычаг занимают крайнее левое положение.Давлением воздуха,подведенного по трубе, клапан сдвинут вправо до упора в торец корпуса, т. е. открыт. Воздух поступает в управляющую цепь. Когда двигатель разовьет пусковую частоту вращения, грузы под действием центробежной силы разойдутся, толкатель повернет рычаг вправо, а он, нажав на винт, повернет против часовой стрелки вильчатый рычаг. Сжавшаяся пружина сдвинет влево шток, который прижмет клапан к седлу, перекрыв выход воздуху из трубы» Одновременно труба окажется сообщенной с атмосферой через отверстия 8У и воздух из трубопровода ДАУ стравится. Пуск двигателя на воздухе прекратится. Подача топлива в этом ДАУ включается независимо от реле скорости.

При закрытом клапане рычаг подпирается защелкой, поворачивающейся против часовой стрелки под действием пружины. Когда двигатель начнет останавливаться и центробежная сила, действующая на грузы, уменьшится, пружина возвратит механизм в первоначальное положение. Однако рычаг некоторое время останется подпертым защелкой. Только когда скорость вращения вала двигателя станет допустимо малой, винт рычага сбросит защелку, и клапан быстро откроется. Момент его открытия регулируется винтом. Вал служит для привода тахогенератора.

Работа реле скорости и остановки может быть основана и на использовании такого параметра, зависящего от частоты вращения вала, как давление масла, создаваемое циркуляционным насосом. Так, например, работает реле скорости И остановки в гидравлическом ДАУ двигателей 8НФД36У. Оно служит для открытия и закрытия разгрузочного клапана, управляющего открытием главного пускового клапана дифференциального типа.

Реле имеет два поршня: верхний большого и нижний малого диаметра. В полость над поршнем по трубе подводится масло из системы двигателя, а в полость под поршнем по трубе — масло от зо-лотника управления пуском ДАУ. Когда двигатель не работает, давления масла на поршень нет, но под действием пружины он находится в нижнем положении. Клапан сообщает полость над главным пусковым клапаном с полостью под ним, в связи с чем ГПК закрыт.

При пуске двигателя по трубе под поршень подается масло из системы питания ДАУ. Он поднимается, поднимает поршень и клапан, который перекрывает доступ воздуху из полости под главным пусковым клапаном и открывает выход воздуху из полости над ним в атмосферу. Главный пусковой клапан открывается, и начинается пуск двигателя. Когда двигатель разовьет достаточно высокую частоту вращения, сила от давления масла из масляной системы его на поршень сверху станет больше силы, действующей на поршень снизу. Поршни и клапан опустятся, ГПК закроется.

Нетрудно видеть, что это же реле будет блокировать пуск двигателя на воздухе до его фактической остановки, т. е. до падения давления над поршнем.

Реле скорости, остановки и направления вращения. В электрических ДАУ обмотку реле, контакт которого замыкает цепь включения подачи топлива, можно питать от тахогенератора постоянного тока через полупроводниковые приборы. Тогда реле сработает лишь при определенной полярности питания, т. е. при определенном направлении вращения тахогенератора.

В гидравлических ДАУ речного флота реле направления вращения не встречается. Реле направления вращения, имеющиеся в некоторых пневматических ДАУ, срабатывают от механического воздействия или от давления в полостях масляного насоса.

На рис. 3 дан чертеж механического реле скорости, остановки и направления вращения конструкции завода «Двигатель революции».

Оно служит для управления:
— клапаном реле остановки (по заводской терминологии — реле I ступени), находящимся в корпусе; с открытием этого клапана начинается торможение двигателя пусковым воздухом, а затем пуск;
— находящимся в корпусе клапаном реле скорости (по заводской терминологии—реле II ступени), с закрытием которого прекращается пуск;
— клапанами «Вперед» и «Назад» в открытом состоянии они блокируют включение подачи топлива при задании команды на соответствующий ход.

Каждый из клапанов реле скорости и остановки имеет две тарелки: нагрузочную и стравливающую. При неработающем двигатёле пружины, действующие через рычаги, на толкатели, держат клапаны в нижнем положении, когда стравливающие тарелки прижаты к седлу, а нагрузочные отжаты от него: клапаны открыты для прохода сжатого воздуха в исполнительные цепи.

Для закрытия клапанов используется центробежная сила, действующая на две пары грузов с разной массой: грузы реле остановки имеют меньшую массу, чем грузы реле скорости. Обе пары грузов вращаются с валом, связанным с коленчатым валом, и воздействуют на одну и ту же муфту. У торца пальца, соединенного с муфтой, находятся упорные винты, ввернутые в рычаги. Поскольку рычаги, жестко насажены попарно на свои валики, эти пары представляют собой по сути угловые рычаги. Винты ввернуты так, что между ними и торцом пальца имеются разные зазоры: у винта реле остановки 3 мм, у винта реле скорости 0,03 — 0,05 мм.

Рис. 2. Реле, срабатывающее от давления масла

Рис. 3. Реле скорости, остановки и направления вращения ДАУ двигателя Г60

Как было сказано, при неработающем двигателе клапаны реле скорости и остановки открыты, в связи с чем пуск двигателя возможен. Когда после пуска двигатель наберет пусковую частоту вращения, грузы реле скорости разойдутся до их упора в стенку стакана и сдвинут муфту и палец вправо на расстояние, не превышающее 3 мм. Пара рычагов повернется против часовой стрелки (пружина при этом растянется), и рычаг освободит толкатель клапана реле скорости. Клапан закроется, после чего подача сжатого воздуха на пуск прекратится. Грузы реле остановки, имеющие меньшую массу, разойдутся при несколько большей частоте вращения и дополнительно сдвинут вправо муфту и палец. Теперь повернется против часовой стрелки пара рычагов, т. е. закроется клапан реле остановки, но он при пуске закрывается вхолостую.

При остановке двигателя клапаны сработают в обратной последовательности. Сначала под действием пружины реле остановки, действующей через рычаги, палец и муфту, сойдутся грузы и откроется клапан этого реле. Начнется торможение двигателя пусковым воздухом. При меньшей скорости вращения вала двигателя пружина реле скорости дополнительно сдвинет палец и муфту влево за счет того, что сойдутся грузы. Рычаг откроет клапан реле скорости, в связи с чем включится реле направления вращения.

Клапаны реле направления вращения открываются кулачковыми шайбами, образующими вместе с рычагом единый блок, который может передвигаться вдоль оси и поворачиваться. При работе двигателя пружина удерживает блок в правом положении, причем рычаг лежит на выступе плиты. Когда к сильфону поступит сжатый воздух от клапана реле скорости, сильфон Сожмется и сдвинет кулачковые шайбы влево. Рычаг сойдет с выступа и ляжет своим концом на поверхность стакана. Теперь конец рычага будет западать в вырезы стакана, что вызовет поворот шайб.

Реле изображено на рисунке в таком положении, когда клапан закрыт. Это означает, что двигатель до остановки работал Еперед. Если он снова будет пущен вперед, то стакан начнет вращаться против часовой стрелки (сечение Б — Б). Хотя при таком вращении конец рычага и станет западать в вырезы стакана, кулачковые шайбы, останутся в том же положении: они уже повернуты по часовой стрелке в крайнее положение. Клапан останется закрытым, и в командной цепи «Вперед» препятствия включению подачи топлива не будет. Если же задать команду «Назад», то в начальный момент сжатый воздух, проходящий через открытый клапан, заблокирует включение подачи топлива цепью заднего хода. Когда стакан начнет вращаться по часовой стрелке, он повернет рычаг и шайбы, против часовой стрелки. Клапан 16 закроется (а клапан откроется) и блокировка подачи топлива окажется снятой.

Как было сказано, реле скорости и остановки может работать от давления масла, создаваемого циркуляционным насосом. Если же использовать также давление в полостях реверсивного насоса, то реле будет реагировать и на направление вращения.

В ДАУ «Нева», разработанном ЦТКБ Минречфлота для двигателей НФД48У, к масляному насосу присоединены мембранные камеры трех сервоклапанов. На рисунке сервоклапаны показаны условно по ГОСТ 2.781—68 в виде совокупности мембранных камер и распределителей, которые в соответствии с их конструкцией будут в дальнейшем называться клапанами.

Через клапан из трубы в трубу проходит воздух, управляющий пуском. Следовательно, этот клапан является исполнительным органом реле скорости и остановки. Его мембранная камера сообщена с полостью нагнетания масляного насоса. Если двигатель не работает и давления масла в полости нет, то проход воздуха через клапан возможен, оя открыт. При, работающем двигателе давление масла, поступающего из полости в мембранную камеру, переставляет распределитель (надо мысленно передвинуть нижний квадрат так, чтобы он встал на место верхнего), проход для воздуха из трубы перекрывается, а труба сообщается с атмосферой: клапан закрывается и стравливает воздух из трубы.

Значит, пуск двигателя станет возможным только тогда, когда упадет давление в полости, т. е когда скорость вращения шестерен насоса, приводимых в движение от коленчатого вала, окажется незначительной. В данном случае сочетание полости насоса с мембранной камерой и клапаном сработало как реле остановки. Это же сочетание представляет собой и реле скорости. В начале пуска двигателя клапан 8 открыт, но когда будет достигнута пусковая частота вращения, давление в полости повысится настолько, что мембранная камера закроет клапан. Пусковой режим прекратится.

Клапаны являются исполнительными органами реле направления вращения. Они служат для пропуска сжатого воздуха, удерживающего механизм регулирования в положении нулевой подачи топлива и одновременно обеспечивающего быструю остановку двигателя одним из способов. Мембранные камеры клапанов сообщены с полостями слева и справа от шестерен насоса.

Предположим, что через клапан проходит воздух цепи включения подачи топлива и быстрого торможения двигателя при реверсе назад. Пока вал двигателя вращается в направлении «Вперед», полость находится под давлением, следовательно, клапан открыт (нижний квадрат сдвинут на место верхнего, и воздух из трубы может проходить в трубу). При задании команды «Назад» сжатый воздух из трубы пройдет через этот клапан в трубу, подача топлива выключится и двигатель затормозится. После остановки его давление в полости исчезнет, клапан закроется. Препятствий пуску и включению подачи топлива для работы назад не будет.

Аналогично работает реле с клапаном. Например, при маневре «Назад —-Вперед» до остановки двигателя под давлением будет полость и тормозящий воздух пройдет через клапан, т. е. из трубы в трубу. После остановки его клапан закроется и разрешит включение подачи топлива для работы вперед.

Рис. 4. Схема использования масляного насоса в качестве датчика объединенного реле

Рис. 5. Блокировка пуска до передвижения распределительного вала

Блокировка операций. В каждом ДАУ реверсивного двигателя требуются устройства, обеспечивающие выполнение последующей операции лишь по окончании предыдущей. В электрических цепях ими являются конечные выключатели. Широко применяется также блокировка обмоток одних реле контактами других.

В пневматических и гидравлических цепях блокировки встречаются преимущественно в цепях реверса и пуска. Прежде всего в случае изменения направления вращения двигателя нужна блокировка пуска до окончания реверса.

Обычно такие блокировочные устройства механически связываются с распределительным валом. В пневматическом ДАУ двигателя НФД48У, например, предусмотрены отдельные клапаны для пуска вперед и для пуска назад, открываемые приводом от распределительного вала. В зависимости от направления поворота маховичка пневмозадат-чика открывается клапан хода вперед или клапан хода назад. Сжатый воздух от него направляется в один из баллонов реверса и одновременно к клапану КПВ (клапан пуска вперед) или КПН (клапан пуска назад). Эти клапаны открываются упорными винтами рычага, который может поворачиваться рычагом валика сервомотора реверса. На рисунке рычаг находится в положении, соответствующем ходу вперед. При пуске двигателя снова вперед сжатый воздух, поступивший под клапан КПВ, пройдет в трубу и дальше на открытие главного пускового клапана, так как клапан КПВ открыт. Если же при этих условиях задатчик откроет клапан хода назад, то сжатый воздух поступит под клапан КПН, но он пока закрыт. В конце реверсирования рычаг сервомотора реверса поднимет левый конец рычага и винт откроет клапан КПН. Воздух, по трубе пойдет на пуск. Теперь закроется клапан КПВ, и в случае пуска вперед повторится тот же процесс блокировки пуска и слежения за реверсом.

Встречаются блокировочные устройства спневматическим приводом. На рис. 225 изображен манипулятор пневматического ДАУ двигателя 6С275Л. Назначение манипулятора: обеспечить блокировку пуска и снять ее по окончании реверса. Он имеет два клапана: клапан пуска КП и клапан реверса ПШ (подъем штанг). Открытием клапанов по принципу «Или — Или» управляет рычаг, верхний конец которого нагружен пружиной, а на нижний может воздействовать переключающий поршень. По окончании реверса под поршень поступает сжатый воздух, поворачивающий рычаг в положение, показанное штрихпунктиром. В этом положении он удерживается защелкой.

Рис. 6. Манипулятор

Рис. 7. Реле давления масла, блокирующее пуск

Правый конец защелки примыкает к плавающей кулачковой шайбе задающего устройства. Шайба свободно сидит на втулке и связана с ней лишь штифтом, входящим в вырез шайбы. Если выступ кулачковой шайбы находится в положении, показанном пунктиром, и вал задатчика будет повернут в направлении «Вперед», то штифт не повернет шайбу и манипулятор не сработает: произойдет пуск двигателя. Если же повернуть вал в направлении «Назад», то штифт повернет шайбу и ее выступ сбросит защелку. Освободившийся рычаг будет повернут пружиной, и он откроет клапан ПШ. Начнется реверс. По окончании реверса воздух поступит под поршень и сдвинет его вправо. Поршень повернет рычаг, клапан ПШ закроется, клапан КП откроется, и воздух пойдет на пуск. Рычаг встанет на защелку.

Иногда возникает необходимость в некоторой задержке пуска, совершающегося после реверса двигателя. Это нужно, например, для того, чтобы после передвижения распределительного вала успел стравиться из реверсивного устройства воздух, открывающий на время реверса пусковые клапаны цилиндров (двигатели НФД48У). Такую задержку пуска можно осуществить установкой блокировочного сервоклапана.

Правила Речного Регистра РСФСР требуют, чтобы у нереверсивных двигателей, оборудованных дистанционным пуском, была предусмотрена блокировка, исключающая возможность их пуска без предварительной прокачки маслом. На рис. 226 дана схема такой блокировки у двигателей 6Л275ПН.

Главный пусковой клапан открывается штоком поршня пневмоцилиндра, в который поступает сжатый воздух от дистанционного клапана управления пуском. Однако на пути этого управляющего воздуха стоит клапан, открывающийся штоком мембранной камеры в том случае, если мембрана находится под давлением масла. Следовательно, если перед пуском был включен прокачивающий насос и в камере есть давление масла, клапан будет открыт и пуск состоится. Если же перекачивающий насос включен не был, сжатый воздух от клапана управления пуском в пневмо-цилиндр не пройдет и клапан не откроется.

Дистанционное автоматизированное управление нереверсивных двигателей обычно не оборудуется реле скорости и остановки. Программа управления реверсом гребного винта строится так, что вначале уменьшается до минимальной подача топлива в двигатель, затем производятся выключение реверс-редуктора, включение его на обратный ход и лишь после этого — увеличение подачи топлива до заданной. Следовательно, даже без реле остановки переключение на обратный ход произойдет при пониженной частоте вращения вала двигателя, как и требуется правилами эксплуатации двигателей. Правда, при резком задании команды, связанной с реверсом движителя, может оказаться, что в момент включения реверс-редуктора гребной вал вращается по инерции в прежнем направлении с большой скоростью. Такое переключение принесет вред: будет повышенный износ деталей муфты трения реверс-редуктора, не исключена их поломка. Однако в нормальной обстановке реверс с полного и даже со среднего хода не производится. В аварийной обстановке такой реверс делать приходится, но тогда его нельзя задерживать, и реле остановки, даже если оно есть, не должно лишать маневр экстренности.

Рис. 8. Блокировочный золотник

Поэтому в ДАУ нереверсивных двигателей лишь иногда предусматривают короткую задержку выполнения команды на момент включения реверс-редуктора. Целесообразность ее вытекает из того, что муфта трения реверс-редуктора обычно включается маслом и в момент включения давление масла снижается. Начальное сжатие деталей муфты будет слабым. Если исполнительный механизм сработает безостановочно, то в момент падения давления масла уже начнется увеличение подачи топлива, т. е. повышение частоты вращения. Это может привести к проскальзыванию одних деталей муфты трения относительно других, сопровождающемуся быстрым их износом.

Чтобы избежать проскальзывания, в гидравлическом ДАУ двигателей ЧСП 18/22 завод «Дальдизель» устанавливает блокировочный золотник.

Через канал корпуса золотника проходит масло, под давлением которого работает исполнительный механизм. К торцу золотника по трубе подведено масло, включающее реверс-редуктор. При нормальном давлении масла, подводимого по трубе, золотник находится в левом положении, при котором пружина сжата. Когда в момент включения реверс-редуктора давление в трубе понизится, пружина сдвинет золотник вправо и его поясок перекроет канал. Работа исполнительного механизма прекратится но тех пор, пока давление масла в реверс-редукторе, т. е. в трубе, не восста-довится и золотник не будет снова сдвинут влево.