Регулятор постоянных оборотов Р-2 серии 04 для самолета ЯК-52

Регулятор постоянных оборотов Р-2 сер. 04 винта (Рис. 19) представляет собой агрегат, предназначенный для автоматического управления гидравлическим воздушным винтом.

Регулятор Р-2 сер. 04 предназначен для эксплуатации на двигателе М-14П с винтом В530ТА-Д35 и обеспечивает:

  • автоматическое поддержание заданной частоты вращения винта за счет изменения шага винта;
  • принудительное изменение заданной частоты вращения винта в рабочем диапазоне от 900 до 1940 об/мин.

Регулятор Р-2 серии 04

Рис. 19 Регулятор Р-2 сер. 04


Основные технические данные

Тип Р-2 сер. 04
Привод От двигателя
Направление вращения Правое, если смотреть на привод регулятора
Передаточное отношение от коленчатого вала двигателя к приводу регулятора 1,045
Частота вращения ведущего вала регулятора, при которой обеспечивается устойчивая работа двигателя 1400-3085 об/мин (при этом обороты двигателя составляют 1340-2950 об/мин)
Принцип действия Центробежно-гидравлический
Схема работы Односторонняя прямая
Рабочая жидкость Масло МС-20 ГОСТ 21743-76 из нагнетающей магистрали двигателя
Давление масла на входе в насос регулятора:
  • на рабочих режимах
3-4,5 кгс/см"
  • на режиме малого газа
Не менее 1 кгс/см
Максимальное давление на выходе из регулятора при n = 2500 об/мин, отсутствии расхода и температуре масла 85-90 °С (15±1) кгс/см2
Температура масла на входе в регулятор:
  • минимально допустимая
40 °С
  • рекомендуемая
50-65 °С
  • максимально допустимая
90 °С
Максимальная температура на выходе из регулятора 100 °С
Утечка масла через зазоры при п = 2500 об/мин, отсутствии расхода и температуре 85...90 °С:
  • при контрольно-сдаточных испытаниях
Не более 1,5 л/мин
  • к концу срока службы
Не более 2 д/мин
Подача маслонасоса регулятора при п = 2500 об/мин, давлении на выходе Р = 8 кгс/см2 и температуре 85-90 Не менее 7,5 д/мин
Масса сухого регулятора (1,7+0,3) кг

Конструкция

Механизм регулятора Р-2 сер. 04 (Рис. 20) состоит из:

  • корпуса (1) регулятора;
  • корпуса (2) маслонасоса;
  • корпуса (6) передачи.

В этих трех узлах размещены все детали регулятора.

Корпус регулятора

В корпусе (1) регулятора размещены узел золотника и валик (20) управления.

— Узел золотника управляет распределением потока масла и состоит из золотника (8), перемещающегося внутри ведущего вала (7).

Золотник имеет два буртика.

Нижний буртик регулирует подачу масла в цилиндр винта, а верхний буртик является уплотнительным и препятствует поступлению масла с высоким давлением в камеру центробежного регулятора.

На верхний буртик золотника установлен шарикоподшипник (16), внутреннее кольцо которого прижато к заплечику гайкой (II). Наружное кольцо находится в соприкосновении с короткими плечами грузиков (19).

При вращении ведущего вала (7) вращается центробежный узел, который концами коротких плеч грузиков упирается в торец наружного кольца шарикоподшипника и вращает его, тогда как внутреннее кольцо подшипника и золотник удерживаются от вращения пружиной центробежного механизма, установленной между золотником и рейкой.

Рейка (22) входит в зацепление с шестерней ведущего валика (20) управления.

Валик (1) (рис. 3) управления изготовлен за одно целое с зубчатым колесом, входящим в зацепление с зубьями рейки.

Конструктивный разрез регулятора Р-2 серии 04

Рис. 20 Конструктивный разрез регулятора Р-2 сер. 04

  1. Корпус регулятора
  2. Корпус маслонасоса
  3. Ось грузика
  4. Кронштейн
  5. Стопорное кольцо
  6. Корпус передачи
  7. Ведущий вал
  8. Золотник
  9. Ось ведомой шестерни
  10. Ведомая шестерня
  11. Гайка
  12. Пружина редукционного клапана
  13. Узел центробежного регулятора
  14. Редукционный клапан
  15. Колокол
  16. Шарикоподшипник
  17. Регулировочная шайба
  18. Шестерня ведущего вала
  19. Грузик
  20. Валик управления
  21. Пружина золотника
  22. Зубчатая рейка
  23. Прокладка привода
  24. Штифт

Узел корпуса регулятора

1. Валик управления; 2. Стопорное кольцо; 3. Подпятник; 4. Пружина; 5. Шайба скольжения; 6. Уплотнительное кольцо; 7. Подшипник валика управления

Валик управления устанавливается в боковой расточке корпуса регулятора. Опорами валика служат с одной стороны подпятник (3), а с другой — подшипник скольжения (7), ввернутый в корпус и законтренный в нем стопорным кольцом (2), входящим в прорези корпуса и подшипника. Уплотнение валика в корпусе осуществляется уплотнительным кольцом (6), прижимаемым к торцу подшипника, пружиною (4) через шайбу скольжения (5). Другой конец пружины упирается в буртик валика и своим натяжением поджимает валик к подпятнику (3), вставленному в корпус.

На шестигранный конец валика, выходящий из корпуса, надевается ролик или рычаг дистанционного управления.

Корпус регулятора соединяется с корпусом маслонасоса четырьмя шпильками, ввернутыми в бобышки корпуса регулятора. Герметичность стыка этих корпусов обеспечивается паронитовой прокладкой.

Корпус маслонасоса

В корпусе маслонасоса размещены маслонасос и редукционный клапан. Маслонасос — шестеренчатого типа, состоит из двух шестерен: ведущей и ведомой.

Ведущая шестерня (18) (см. Рис. 20) изготовлена за одно целое с ведущим валом (7), . установленным в корпусе маслонасоса и в корпусе передачи.

Ведомая шестерня (10) установлена на оси (9), запрессованной в корпусе передачи.

Ось ведомой шестерни имеет осевое отверстие для перепуска масла из редукционного клапана на вход в насос регулятора.

Для смазки рабочих поверхностей ведомой шестерни и ее оси в оси имеется поперечное отверстие.

Ведущий вал (7) имеет центральное осевое отверстие, в котором с небольшим диаметральным зазором помещен золотник (8). Два верхних отверстия в ведущем валу соединяют осевое отверстие с нагнетающей полостью насоса регулятора, шесть нижних отверстий соединяют осевое отверстие ведущего вала с цилиндром винта при опущенном золотнике.

На нижнем конце ведущего вала имеются шлицы для соединения с приводной муфтой редуктора двигателя, от которой получает вращение ведущий вал. На верхнем конце вала имеются лыска для установки узла (13) центробежного регулятора и канавка для стопорного кольца (5), предохраняющего узел центробежного регулятора от продольного перемещения.

Кронштейн (4) узла центробежного регулятора имеет отверстие для посадки его на верхний конец ведущего вала, от которого приводится во вращение узел центробежного регулятора.

В прорези ушков кронштейна помещены на стальных осях (3) два грузика (19). Грузики на осях имеют возможность свободно поворачиваться, сжимая или ослабляя пружину (21).

На коническую наружную поверхность кронштейна надет тонкостенный стальной колокол (15), завальцованный в канавку кронштейна (4) и приваренный к нему точечной сваркой.

Колокол ограничивает ход грузиков при увеличении частоты вращения до заданного значения и, кроме того, увлекая во вращение находящееся в нем масло, устраняет трение грузиков о неподвижное масло.

В корпусе маслонасоса в поперечной расточке устанавливается редукционный клапан плунжерного типа. Редукционный клапан состоит из направляющей втулки, запрессованной в корпус маслонасоса, клапана (14) с пружиной (12), крышки и шайбы (17).

Подбором шайбы (17) регулируется затяжка пружины на необходимое максимальное давление.

Корпус передачи

Корпус (6) передачи является нижней крышкой маслонасоса и фланцем для установки регулятора на картер редуктора двигателя.

Подача масла от двигателя к регулятору и от регулятора к винту — внутренняя, для чего на фланце корпуса передачи имеются три отверстия (1), (2), (4) (Рис. 22).

Посадочный фланец регулятора

Рис. 22 Посадочный фланец регулятора

1. Отверстие для подачи масла от двигателя к регулятору; 2. Отверстие для подачи масла от регулятора к винту; 3. Стяжной винт; 4. Отверстие для слива масла из регулятора в картер двигателя; 5. Стяжной винт

Корпус передачи и корпус маслонасоса соединены между собой двумя стяжными винтами (3), (5). Герметичность стыка корпуса маслонасоса и корпуса передачи обеспечивается шелковой ниткой, уложенной между корпусами на герметике.


Работа

Регулятор Р-2 сер. 04 работает с винтом только прямого действия по односторонней схеме регулирования.

Перевод лопастей винта на меньший шаг происходит под действием давления масла, подаваемого регулятором в полость цилиндра винта.

Перевод лопастей винта на больший шаг происходит под действием противовесов, установленных на лопастях винта, при этом регулятор обеспечивает слив масла из цилиндра винта в картер редуктора двигателя.

Обеспечение постоянной заданной частоты вращения воздушного винта и силовой установки

При работе регулятора масло из магистрали двигателя поступает к посадочному фланцу регулятора, откуда направляется по каналу (8) (Рис. 23) на вход в маслонасос (7).

Насос повышает давление масла до величины, необходимой для нормальной работы винта, и направляет масло в пространство между двумя буртиками золотника (6), откуда это масло поступает в винт для изменения его шага.

Принципиальная схема работы регулятора на равновесной частоте вращения (установившийся режим)

Рис. 23 Принципиальная схема работы регулятора на равновесной частоте вращения (установившийся режим)

1. Канал, соединяющий регулятор с винтом; 2. Грузик; 3. Пружина; 4. Зубчатая рейка; 5. Валик управления; 6. Золотник; 7. Маслонасос; 8. Канал для подачи масла от двигателя в регулятор; 9. Редукционный клапан; 10. Буртик золотника; 11. Ведущий вал

На Рис. 23 приведена принципиальная схема работы регулятора на установившемся режиме работы, когда мощность двигателя и поступательная скорость самолета не меняются и регулятор поддерживает заданную частоту вращения двигателя постоянной.

На установившемся режиме работы вращающиеся грузики (2) под действием центробежных сил стремятся повернуться на своих осях и поднять золотник (6) вверх, в это же время пружина (3) регулятора стремится опустить золотник вниз. Следовательно, положение золотника (6) определяется соотношением центробежных сил грузиков (2) и силой упругости пружины (3).

В рассматриваемом случае сила натяжения пружины равна центробежной силе, развиваемой грузиками.

В этом случае буртик (10) золотника (6) перекрывает канал (1), соединяющий регулятор с винтом. Масло, находящееся в полости винта, оказывается закрытым.

Допасти винта под действием моментов от центробежных сил противовесов, установленных на стаканах лопастей, стремятся повернуться в сторону большого шага, а закрытое масло в цилиндре винта удерживает их от поворота, вследствие чего шаг винта остается неизменным.

В связи с отсутствием расхода масла на изменение шага винта масло от насоса регулятора в этом случае прокачивается через редукционный клапан (9) обратно на вход в насос регулятора.

Если при изменении режима полета или режима работы двигателя произойдет уменьшение частоты вращения винта, то одновременно уменьшается частота вращения центробежного регулятора и центробежная сила грузиков.

Вследствие этого золотник (6) под действием избыточной силы пружины (3) опустится вниз (Рис. 24).

При перемещении золотника (6) вниз канал (1) соединится с полостью высокого давления от маслонасоса регулятора. Масло по каналу (1) постудит в винт на уменьшение шага винта.

С уменьшением шага винта частота вращения двигателя начнет возрастать, центробежная сила грузиков (2) увеличится и грузики, преодолевая усилие пружины (3), поднимут золотник (6) в первоначальное равновесное положение (см. Рис. 23).

В зависимости от скорости отклонения частоты вращения воздушного винта от равновесной частоты вращения при восстановлении ее может произойти переход золотника регулятора через равновесное его положение вверх, а затем вниз, но через одно или два таких отклонения вся система придет в равновесие.

Если по каким-либо причинам частота вращения двигателя увеличится, то увеличится и частота вращения ведущего вала (II) (Рис. 25) регулятора и укрепленных на нем грузиков (2) центробежного регулятора.

Принципиальная схема работы регулятора при уменьшении частоты вращения двигателя

Рис. 24 Принципиальная схема работы регулятора при уменьшении частоты вращения двигателя

1. Канал, соединяющий регулятор с винтом; 2. Грузик; 3. Пружина; 4. Зубчатая рейка; 5. Валик управления; 6. Золотник; 7. Маслонасос; 8. Канал для подачи масла от двигателя в регулятор; 9. Редукционный клапан; 10. Буртик золотника; 11. Ведущий вал


Принципиальная схема работы регулятора при увеличении частоты вращения двигателя

Рис. 25 Принципиальная схема работы регулятора при увеличении частоты вращения двигателя

1. Канал, соединяющий регулятор с винтом; 2. Грузик; 3. Пружина; 4. Зубчатая рейка; 5. Валик управления; 6. Золотник; 7. Маслонасос; 8. Канал для подачи масла от двигателя в регулятор; 9. Редукционный клапан; 10. Буртик золотника; 11. Ведущий вал

При увеличении частоты вращения грузиков увеличится центробежная сила грузиков, которая станет больше силы затяжки пружины (3). Под действием избыточной силы грузики разойдутся в стороны и своими короткими плечами, сжимая пружину, поднимут золотник (6). При перемещении золотника (6) вверх канал (1) соединится со сливом в картер редуктора двигателя. Масло из цилиндра винта будет перетекать на слив.

Лопасти винта под действием центробежных сил противовесов будут переходить в сторону большого винта.

С увеличением шага винта частота вращения двигателя и центробежная сила грузиков (2) уменьшатся и под действием пружины (3) золотник (6) опустится в первоначальное положение, при котором слив масла из цилиндра винта прекратится, и воздушный винт снова будет продолжать работать на заданной равновесной частоте вращения (см. Рис. 23).

При восстановлении частоты вращения до заданной может иметь место также перерегулирование, т.е. переход золотника через равновесное положение один или два раза.


Принудительное изменение заданной частоты вращения воздушного винта и двигателя

Изменение частоты вращения двигателя

Воздушные винты позволяют на земле и в полете по желанию летчика изменять частоту вращения двигателя, не трогая сектора газа. Изменение частоты вращения двигателя производится изменением затяжки пружины. Для этого в регуляторе имеется зубчатая рейка (4) (см. Рис. 23), находящаяся в зацеплении с валиком управления (5), на котором установлен ролик или рычаг.

Ролик или рычаг, в свою очередь, соединен с помощью тяги или троса с ручкой управления.

При движении ручки управления регулятором на себя валик (5) повернется по ходу часовой стрелки. Рейка (4) поднимется и уменьшит затяжку пружины, вследствие чего равновесная частота вращения двигателя уменьшится, так как равновесие между силой затяжки пружины и центробежной силой грузиков наступит при меньшей частоте вращения ведущего вала регулятора.

При движении ручки управления от себя валик (5) повернется против хода часовой стрелки. Рейка (4) опустится и увеличит затяжку пружины, в результате чего равновесная частота вращения возрастет, так как равновесие между силой затяжки пружины и центробежной силой грузиков наступит при большей частоте вращения ведущего вала регулятора.

Перевод лопастей винта полностью на малый шаг

Для того чтобы перевести лопасти винта полностью на малый шаг, ручку управления регулятором необходимо передвинуть до отказа от себя. При этом валик (5) (Рис. 24) повернется против хода часовой стрелки до упора малого шага. Под действием пружины золотник (6) регулятора переместится в крайнее нижнее положение, при котором масло высокого давления от насоса регулятора будет поступать в винт по каналу (1) для перевода лопастей полностью на малый шаг, что соответствует максимальной частоте вращения двигателя.

Перевод лопастей винта полностью на большой шаг

Для того чтобы полностью перевести лопасти на большой шаг (уменьшить частоту вращения двигателя), не трогая сектора газа, ручку управления регулятором необходимо передвинуть до отказа на себя.

При этом шестерня валика управления повернется по ходу часовой стрелки до упора большого шага. Рейка (4) (см. Рис. 25) поднимается, и грузики поднимут в крайнее верхнее положение золотник (6) регулятора, при котором полость цилиндра винта через канал (1) соединится со сливом, и лопасти под действием центробежных сил противовесов перейдут полностью на большой шаг, что соответствует минимальной частоте вращения.


Двухместный учебно-тренировочный спортивный самолёт Як-52