Для чего к корпусу топливного насоса высокого давления прикреплен регулятор?
Регулятор топливного насоса дизеля.
В регуляторной секции топливного насоса расположен всережимный механический регулятор прямого действия с положительным корректированием и автоматическим обогатителем подачи топлива.
Он предназначен для поддержания заданной частоты вращения коленчатого вала дизеля при изменении нагрузки, ограничения частоты вращения в пределах заданной неравномерности и обеспечения устойчивой работы дизеля на различных режимах.
Миша Гаевских
Некуда было больше прикрепить!
не ужели сам не догадался для чего регулятор? наверное дурака озадачить.
Устройство автомобилей
Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для точного дозирования топлива и подачи его в определенный момент под высоким давлением к форсункам.
Автомеханики и водители нередко называют топливный насос высокого давления топливной аппаратурой.
В настоящее время многоплунжерные ТНВД с механическим приводом постепенно уступают место в системах питания дизелей более совершенным конструкциям, таким, как управляемые компьютером система насос-форсунка и распределительным насосам роторного типа, используемых в системах питания Common Rail. Тем не менее, на многих автотракторных двигателях насосы классической конструкции еще широко применяются.
Классификация ТНВД
Топливные насосы высокого давления классифицируются по следующим признакам:
по числу плунжеров:
- многоплунжерные (на каждый цилиндр приходится один плунжер);
- распределительные (один плунжер подает топливо в несколько цилиндров);
Многоплунжерные ТНВД могут быть выполнены с рядным или V-образным корпусом.
по виду привода плунжера:
- механический;
- гидравлический;
- пневматический;
по методу дозирования топлива:
- с регулированием количества подаваемого топлива за цикл (отсечкой);
- с регулированием цикловой подачи дросселированием на впуске (изменение наполнения топливом надплунжерного объема с помощью дросселирующего устройства в канале, подводящем топливо к впускному окну; применяется в распределительных насосах).
Распределительные ТНВД подразделяются на плунжерные и роторные.
Многоплунжерные ТНВД с механическим приводом
В автомобильных дизелях получили распространение многоплунжерные насосы с механическим приводом и регулированием количества подаваемого топлива отсечкой. Рассмотрим устройство такого насоса на примере ТНВД двигателя ЯМЗ-236, который относится к рядным насосам плунжерного типа и обеспечивает давление впрыска 16 МПа (рис. 1).
В нижней части корпуса 1 насоса на двух шарикоподшипниках установлен кулачковый вал 12 с зубчатым колесом 11. На кулачковом валу имеются профилированные кулачки 19 по числу цилиндров двигателя и эксцентрик для привода топливоподкачивающего насоса, который крепится к привалочной плоскости ТНВД.
В перегородке корпуса против каждого кулачка установлены роликовые толкатели 18. Оси роликов 15 своими концами входят в пазы корпуса насоса, предотвращая проворачивание толкателей. В центр толкателей ввернуты регулировочные болты 40, на которые опираются плунжеры насосных секций. Все секции устроены одинаково, они взаимозаменяемы, и их число равно числу цилиндров двигателя.
Насосная секция состоит из втулки 35 с плунжером 6, нагнетательного клапана 33 с седлом 34, пружиной 32 и упором 31, штуцера 7, поворотной втулки 16 с зубчатым венцом 4, толкателя 18 с осью и роликом 15, пружины 38 плунжера и опорных тарелок 28 и 39.
Втулка плунжера фиксируется в корпусе стопорным винтом.
Плунжер и его втулка образуют так называемую плунжерную пару. Плунжерную пару изготовляют из хромомолибденовой стали и подвергают закалке до высокой твердости. После окончания обработки подбором производят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в их сопряжении зазор 5…2 мкм.
С такой же точностью изготовляются нагнетательный клапан 33 и его седло 34. Поэтому эти детали называют прецизионными, и они являются невзаимозаменяемыми.
Седло нагнетательного клапан прижато к втулке плунжера резьбовым штуцером 7 через уплотнительную медную прокладку. К штуцеру крепится трубка высокого давления, соединяющая секцию насоса с форсункой. Кулачок 19, толкатель 18 и пружина 38 обеспечивают возвратно-поступательное движение плунжера 6.
Втулка 35 плунжера фиксируется в корпусе стопорным винтом 29. На втулку свободно надевается поворотная втулка 16, а в вертикальные пазы нижней части втулки входят выступы 17 плунжера. На верхнем конце поворотной втулки закреплен зубчатый венец 4, который входит в зацепление с зубчатой рейкой (общей для всех секций), которая может перемещаться вдоль корпуса ТНВД.
При перемещении рейки вдоль корпуса ТНВД втулка 16 поворачивается на втулке плунжера и, действуя на выступы 17 плунжера, поворачивает его, в результате чего изменяется количество топлива, подаваемого к форсункам. Ход рейки ограничивается стопорным винтом 37, входящим в ее продольный паз.
Задний конец рейки соединен с тягой 10 регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе 9. Выступающий из насоса передний конец рейки закрыт колпаком, в который ввернут винтовой упор 2, ограничивающий подачу топлива при обкатке автомобиля. Положение упора настраивается на заводе-изготовителе и пломбируется.
Топливо к плунжерным парам подводится по каналу 36, а отводится по каналу 30, в переднем конце которого установлен под колпаком перепускной клапан 5. Если давление в каналах превышает 0,16…0,17 МПа, клапан открывается и перепускает часть топлива в бак.
Попавший в каналы насоса воздух выпускается через отверстие, закрываемое пробкой 8.
Привод насоса осуществляется зубчатой передачей от коленчатого вала двигателя через муфту опережения впрыска топлива.
Муфта состоит из ведущей 23 и ведомой 26 полумуфт. На ведомой полумуфте закреплены две оси 27 с установленными на них центробежными грузиками 25, в вырезах которых установлены пружины 22. Пружины опираются с одной стороны на оси 27, а с другой – на опорные пальцы 21 ведущей полумуфты 23. Механизм муфты в сборе закрыт крышкой 24, которая навернута на резьбу ведомой полумуфты.
Устройство и работа насосной секции ТНВД
На рис. 2 показана работа насосной секции ТНВД.
Основными деталями топливной секции являются плунжер и его втулка. Втулка имеет два окна: верхнее впускное 6 и нижнее перепускное 11. Впускное окно находится в полости впускного канала ТНВД, а перепускное – в полости выпускного канала.
На плунжере выполнена винтовая канавка, верхний край (отсечная кромка 5) которой острый. Сверху в плунжере выполнено осевое сверление, переходящее в радиальную и винтовую канавку.
Каждая секция ТНВД работает следующим образом.
Когда плунжер находится в нижнем положении (рис. 2,а), топливо поступает в полость А из впускного окна под давлением, которое создает топливоподкачивающий насос. При набегании кулачка 1 на ролик толкателя 2 плунжер начинает двигаться вверх, при этом часть топлива выходит обратно во впускное окно (рис. 2, б).
Когда плунжер перекроет впускное окно (рис. 2, в), топливо в полости А окажется запертым, что приведет к резкому нарастанию давления – это момент начала нагнетания. Дальнейшее движение плунжера приводит к открытию нагнетательного клапана 9, и топливо поступает к форсунке – это момент начала подачи. По времени моменты начала нагнетания и начала подачи почти совпадают.
При дальнейшем движении плунжера отсечная кромка 5 откроет перепускное окно (рис. 2,г), в котором давление составляет 0,1…0,12 МПа. Топливо из полости А из-за перепада давления по углублению в плунжере и отсечной канавке начнет перетекать в перепускное окно 11. Давление в полости А резко упадет. Нагнетательный клапан 9 опустится на седло. Подача топлива прекратится, что будет соответствовать концу подачи (отсечке топлива).
Плунжер будет продолжать двигаться дальше, но подачи топлива не будет, оно перетечет в выпускное окно.
Ход плунжера, соответствующий расстоянию от начала перекрытия впускного окна до начала открытия перепускного окна, называется активным или рабочим. Его значение для разных насосов при полной подаче – 0,8…2 мм.
Таким образом, подача топлива при высоком давлении осуществляется вследствие малого зазора в плунжерной паре и высокой скорости движения (в момент начала подачи она превышает 1,6 м/с).
Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется поворотом плунжера вокруг своей оси, при этом начало подачи происходит в одно и то же время (перекрытие верхней кромкой плунжера выпускного окна). Однако, отсечная кромка подходит к перепускному окну по-разному (в зависимости от степени поворота плунжера), а потому конец подачи топлива может произойти раньше или позже. Соответственно топлива будет подано меньше или больше.
Если удлинить плунжер, то момент перекрытия впускного окна произойдет раньше, подача начнется раньше, и наоборот. При регулировке начала подачи изменяют не длину плунжера, а длину толкателя, вращая его регулировочный болт 40 (см. рис. 1).
Нагнетательный клапан разобщает надплунжерное пространство топливной секции от внутренних полостей нагнетательного топливопровода и разгружает его от высокого давления в период между впрысками топлива.
В результате обеспечивается более резкое окончание подачи и предотвращается или сводится к минимуму подвпрыск топлива.
Разгружается топливопровод высокого давления с помощью разгрузочного пояска 7 (рис. 2) нагнетательного клапана при его перемещении вниз, когда этот поясок исполняет роль поршенька, отсасывающего топливо из нагнетательного трубопровода.
Особенности устройства ТНВД двигателя КамАЗ-740
На двигателях КамАЗ-740 устанавливается V-образные топливные насосы высокого давления с углом развала между секциями 75˚ (рис. 3).
В корпусе 1 насоса установлен механизм поворота плунжеров, соединенный с правой и левой рейками. Рейки действуют на поворотные втулки плунжеров, расположенных в два ряда. Каждая насосная секция в отличие от насосов марки «ЯМЗ» имеет собственный корпус 13, а на толкателе вместо регулировочного винта установлена регулировочная пята 5 определенной толщины. Принцип действия насосной секции данного ТНВД такой же, как и на дизелях марки «ЯМЗ».
К передней крышке ТНВД прикреплен топливоподкачивающий насос с приводом от эксцентрика кулачкового вала через штангу.
V-образная форма топливного насоса высокого давления позволила получить более компактную конструкцию насоса с укороченным кулачковым валом, в результате чего стало возможным увеличить его жесткость и повысить давление впрыска до 18 МПа.
Прецизионные детали насосов смазываются дизельным топливом, остальные детали включены параллельно в смазочную систему двигателя.
Устройство и работа ТНВД распределительного типа
Одноплунжерные ТНВД распределительного типа (рис. 4) нашли применение на легковых автомобилях и тракторах.
Оси приводного вала 1 и плунжера 3 совпадают и вращаются с одинаковой скоростью. Топливоподкачивающий насос 8 установлен на приводном валу и обеспечивает предварительное давление 0,2…0,8 МПа.
Вращающаяся вместе с плунжером кулачковая шайба 6, набегая своим кулачком на ролик 7, перемещает плунжер вправо, и тот совершает ход нагнетания. Пружина 5 прижимает шайбу с плунжером к ролику, который установлен на неподвижной оси. Для изменения цикловой подачи топлива служит дозатор 4, который управляется рычагом 2 регулятора. При наличии четырех роликов плунжер за один оборот вала обслужит четыре форсунки.
На рис. 5 показана работа распределительного одноплунжерного насоса.
Подача топлива начинается с наполнения (рис. 5,а) топливом надплунжерной полости Д через впускное окно В и выточку Г в плунжере 3 при движении плунжера влево (к НМТ). Нагнетательный канал Б в это время через паз А, выточку на плунжере и окно Е соединен с полостью низкого давления.
Плунжер, при нахождении в НМТ, вращаясь, постепенно перекрывает наполнительное окно. Начинается активный ход плунжера (рис. 5,б). Топливо через центральный канал и распределительный паз А плунжера, нагнетательный канал Б корпуса 2 и нагнетательный клапан подается по топливопроводу к форсунке.
Активный ход плунжера заканчивается отсечкой топлива через радиальные каналы Ж (рис. 5,в), ранее закрытые дозатором 1.
Цикловая подача топлива изменяется при помощи рычага регулятора, который перемещает дозатор 1 вдоль оси плунжера. При перемещении дозатора вправо активный ход плунжера и цикловая подача увеличиваются.
В насосах распределительного типа (одноплунжерных) меньше прецизионных пар, чем в многоплунжерных насосах. Следовательно, они проще, дешевле, имеют меньшее число регулировок, меньшие габаритные размеры и массу.
Однако многоплунжерные насосы секционного типа обладают большим ресурсом (долговечностью), их работа стабильнее, а техническое обслуживание проще.
Блочный топливный насос высокого давления.
В одном корпусе насоса соединены секции по числу цилиндров двигателя. Каждая секция состоит из толкателя 22, плунжерной пары (плунжера 15 и втулки 13), нагнетательного клапана 3 и механизма поворота плунжера 4 (рейки). Топливный насос вместе с регулятором устанавливают на блоке дизеля и крепят к нему болтами, входящими в отверстие на приливах корпуса насоса. Основными частями топливного насоса являются корпус 1, кулачковый вал 8 и секции.
Корпус насоса отлит из алюминиевого сплава и предназначен для установки в нем всех его деталей. К одному из торцов корпуса насоса прикреплён корпус регулятора. В корпусе насоса имеются две полости: в нижней помещается вал 8, в верхней – детали привода и секции. В боровой части корпуса расположен люк с крышкой, предназначенный для регулированная и осмотра механизма насоса. В верхней части корпуса находится отверстие с пробкой, в нижней – спускное отверстие с пробкой. В днище корпуса сделаны отверстия, в которые ввернуты пробки, являющиеся в то же время держателями войлочных подушек. Подушки, пропитываясь маслом, обеспечивают смазку кулачков при наклонном положении двигателя. В корпусе расточено шесть вертикальных гнёзд, в которых размещены втулки плунжеров и корпуса нагнетательных клапанов. В верхней части гнезда имеют для крепления топливоподающих штуцеров 2. В верхней части корпуса просверлен продольный топливный канал В, в который с одной стороны ввернут для подвода топлива, с другой стороны поставлена заглушка. Два резьбовых отверстия с пробками служат для выпуска воздуха из топливоподводящего канала. В средней части корпуса насоса в горизонтальной перегородке между верхней и нижней полостями имеются направляющие толкателей плунжера. В торце корпуса топливного насоса расточены буксы под шарикоподшипник, на котором устанавливается кулачковый вал.
Кулачковый вал 8 изготовлен из стали и термически обработан. Он служит для периодического перемещения плунжера насоса из нижнего положения в верхнее. Кулачки 24 выполнены заодно с валом и тщательно обработаны. Концы вала обточены на конус и заканчиваются резьбовыми хвостовиками. Валик установлен на двух шарикоподшипниках. Расположение кулачков на валу обеспечивает необходимый порядок работы дизеля. Для уменьшения утечки топлива концы кулачкового валика уплотнены самоподвижными сальниками и внутренними маслоотражательными шайбами. На правом конце кулачкового валика насажена муфта привода 6, левый конец приводит в движение центробежный регулятор 10.
Толкатели 22 передают движение от кулачкового валика плунжерам 15 насоса. Передача движения плунжеру через толкатель разгружает плунжер от боковых давлений, что значительно снижает его износ. Толкатель 22 плунжера состоит из цилиндрического корпуса, ролика 23 с подшипником, насаженным на палец, регулировочного болта 21 с контргайкой. С помощью этого болта изменяется начало подачи топлива данной плунжерной пары.
Плунжерная пара является основной деталью топливного насоса, с помощью которой точно отмеряются необходимые порции топлива и в нужный момент под определённым давлением подаются в цилиндр двигателя. Чтобы топливо при высоком давлении подачи не проникало через зазор между гильзой и плунжером, зазор делают чрезвычайно малым (1-3мкм), для чего подбирают каждый плунжер к гильзе тщательно притирают эти детали. Стальные плунжер и гильза закалены и представляют собой точную (прецизионную) пару, в которой исключается замена одной из деталей. При работе насоса плунжер 15 вместе с толкателем 22 совершает возвратно- поступательное движение под действием кулачка 24 и возвратной пружины 19. При движении плунжера вниз нагнетательный клапан 3, нагруженный пружиной 11, закрыт и в надплунжерной полости создаётся разрежение. После открытия верхней кромкой плунжера впускного отверстия А во втулке (положение 1) топливо из топливного канала В поступает в надплунжерную полость. В начале движения вверх плунжер вытесняет часть топлива через впускное А и отсечное Б отверстия втулки в питательный канал (положение 2). Геометрический момент начала подачи топлива определяется моментом перекрытия впускного отверстия втулки верхней кромкой плунжера (положение 3). С этого момента при движении плунжера вверх происходит сжатие топлива в надплунжерной полости, а после достижения давления, при котором открывается нагнетательный клапан, также и в полостях трубопровода высокого давления и в форсунке (положение 4). Проточка на верхней части плунжера с винтовой отсечной кромкой сообщается с надплунжерной полостью вертикальным пазом. При движении плунжера вверх, когда отсечная кромка достигнет уровня нижней кромки отсечного отверстия Б, наступает геометрический момент окончания подачи (положение 5). При дальнейшем движении плунжера вверх надплунжерная полость через кольцевую проточку сообщается с топливным каналом. В результате этого давление в надплунжерной полости падает, нагнетательный клапан под действием пружины 11 и давления топлива в штуцере насоса садится на седло, что прекращает и поступление топлива к форсунке, хотя плунжер ещё движется вверх.
Изменение цикловой подачи при золотниковом регулировании производится поворотом плунжера. При этом в полости отсечного отверстия устанавливаются участки золотниковой головки плунжера с различным расстоянием между верхней и отсечной кромками плунжера, определяющими геометрический активный его ход. Поворот плунжера осуществляется зубчатой рейкой 4, перемещающейся под действием регулятора. Предельное перемещение рейки, определяющее максимальную цикловую подачу, ограничивается упором. Рейка 4 при помощи зубчатого сектора 25 и поворотной втулки 13 насосной секции связана с плунжером 15, выступы хвостовика которого входят в её прорези. Зубчатый сектор закреплён на поворотной втулке насосной секции винтом 16 клеммового зажима, что позволяет регулировать поворот плунжера относительно зубчатой рейки и устанавливать одинаковую цикловую подачу всеми насосными секциями. Угловой интервал между началом подачи последовательно работающих секций топливного насоса обеспечивается относительным разворотом профилей кулачков этих секций на валу. Ход плунжера до начала геометрической подачи и, следовательно, момент начала впрыска топлива в цилиндр регулируется винтом 21. Связь и синхронизация работы топливных насосов с механизмами двигателя обеспечивается соответствующей установкой муфты привода топливного насоса. Важным элементом топливных насосов являются нагнетательные клапаны. Их основное назначение – разъединять топливный насос и трубопровод с форсункой в период между впрысками топлива.
Механизм поворота плунжера служит для регулирования количества подаваемого топлива. Количество топлива, подаваемого в каждый цилиндр, должно изменяться при изменении нагрузки, что достигается одновременным поворотом всех плунжеров в одну и ту же сторону на один и тот же угол. На нижнюю часть каждой гильзы свободно насажена поворотная втулка, в прорези которой входят выступы плунжера, поэтому плунжер поворачивается вместе с втулкой. На верхнюю часть втулки надет зубчатый венец, входящий в зацепление с зубчатой рейкой. Последняя передвигается в нужном направлении с помощью регулятора и воздействует одновременно на поворотные втулки всех плунжеров. При увеличении подачи топлива рейка передвигается в сторону привода, а при уменьшении – в сторону регулятора. При регулировании плунжерных пар на одинаковую подачу зубчатый венец поворачивают относительно втулки и фиксируют на ней по установочным рискам на втулке и венце с помощью винта. Недостатком топливных насосов с плунжером является незначительный срок службы плунжерных пар: приблизительно 3-5 тыс. ч для быстроходных и 10-30 тыс.ч для тихоходных двигателей. Для увеличения долговечности плунжерные пары изготавливают без продольного паза и кромок в головке плунжера, с одним или двумя отверстиями во втулке при относительно малых исходных зазорах. Такие плунжерные пары обеспечивают стабильную и равномерную подачу топлива в течение длительного срока эксплуатации. В тихоходных дизелях большой мощности с большим сроком службы применяют клапанные топливные насосы. Основным недостатком всех топливных насосов с кулачковым приводом плунжеров является зависимость давления впрыска от частоты вращения вала двигателя.
Форсунки. Они предназначены для распыливания и распределения топлива по объёму камеры сгорания. Форсунки дизелей подразделяются на открытые и закрытые. Простую конструкцию имеют открытые форсунки, у которых нет запорной иглы или клапана, поэтому внутренняя полость форсунки постоянно сообщается с камерой сгорания. Давление впрыскивания топлива создаётся только за счёт гидравлического сопротивления распыливающих отверстий и скорости движения плунжера топливного насоса. При этом давление в начале впрыскивания топлива возрастает постепенно и также постепенно уменьшается в конце впрыскивания, размеры капель топлива в начале и конце впрыскивания очень крупные, топливо плохо перемешивается с воздухом и не полностью сгорает. Показатели работы дизеля понижаются. Кроме того, с прекращением подачи топливо, вытекающее из форсунки, не распыливается, а образует каплю на конце сопла. Происходит так называемое «подтекание» топлива, вызывающее значительное нагарообразование и закоксование распыливающих отверстий. В связи с указанными недостатками открытые форсунки используются редко.
У форсунок закрытого типа внутренняя полость в период между впрысками топлива разобщается с камерой сгорания специальной запорной иглой (игольчатым клапаном), нагруженной сильной пружиной. Игла поднимается механическим путём (специальный привод) или гидравлически (под влиянием давления топлива). Гидравлическое управление иглой наиболее распространено.
Форсунка закрытого типа имеет два дроссирующих отверстия: переменное под запорным конусом иглы и постоянное в сопловых отверстиях многодырчатого распылителя. Иногда распылитель выполняют однодырчатым, например для дизелей с разделёнными камерами сгорания. Такие распылители меньше засоряются.
Игла 1 и корпус 2 распылителя форсунки являются презиционными (притёртыми) деталями из легированных сталей с зазором 2-3 мкм в направляющей части иглы. Заменять детали распылителя другими не допускается. Запорный конус иглы на седло в корпусе распылителя и перекрывает канал, заканчивающийся сопловым отверстием. Корпус распылителя крепится к корпусу 4 форсунки с помощью гайки 3 распылителя и штифта 11. В верхнюю часть корпуса 4 форсунки ввернут внутренний колпак (стакан) 7 с регулировочным винтом 9 и контргайкой для измерения затяжки пружины 6. Усилие пружины через промежуточный стержень 5 передаётся на иглу распылителя и прижимает её к седлу. На верхнюю часть стакана 7 навернут (с прокладкой 10) защитный колпак 8 с каналом для отвода топлива, которое просачивается через зазор между иглой и корпусом распылителя.
Форсунка закрытого типа: 1-игла, 2-корпус, 3-гайка распылителя, 4-корпус форсунки, 5-промежуточный стержень, 6-пружина, 7-внутренний колпак (стакан), 8-защитный колпак с каналом для отвода топлива, 9- регулировочный винт, 10 – прокладка, 11- штифт.
Форсунка работает следующим образом. Топливо под давлением поступает от топливного насоса по каналу в корпусе форсунки и распыляется в камеру под запорным конусом иглы. Силе давления топлива на конусную поверхность иглы противодействует сила упругости пружины.
Когда сила давления топлива превысит усилие пружины, игла поднимается и откроет проход топливу к сопловому отверстию. Давление, при котором происходит подъём иглы и начинается впрыск топлива, называют давлением затяжки иглы (пружины) форсунки. Сопловая часть распылителя форсунок закрытого типа может иметь различную конструкцию для улучшения распыливания, а также экран (или охладитель) для предотвращения перегрева при работе. Иногда в трубопроводе высокого давления перед форсункой или в самом её корпусе устанавливают предохранительные фильтры из многослойной прессованной латунной сетки или из спекаемых латунных шариков, которые задерживают механические примеси, не осевшие в основных топливных фильтрах. В закрытых форсунках применяют следующие распылители: многоструйные, штифтовые и бесштифтовые одноструйные с плоской посадкой иглы. При работе дизеля с повышенным температурным режимом форсунок закрытого типа возможно коробление поверхности иглы, в результате чего происходит нарушение герметичности и зависание иглы. Чтобы избежать зависание иглы, на некоторых дизелях устанавливают длиннокорпусные распылители, у которых прецизионное сопряжение удалено от наиболее нагреваемой зоны. Для обеспечения надёжной работы на дизелях большой мощности применяют форсунки, охлаждаемые водой, топливом или маслом.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Маневровые локомотивы
Назначение и устройство. Насос (рис. 43) предназначен для подачи топлива через форсунку в цилиндры дизеля под высоким давлением в определенном количестве и в строго определенный момент. На дизеле установлены шесть одинаковых топливных насосов плунжерного типа, каждый через бобышку прикреплен четырьмя болтами к верхнему горизонтальному листу отсека распределительного вала.
Все детали насоса размещены в пустотелом корпусе 23, отлитом из специального магниевого чугуна. В верхней части корпуса нарезана резьба М48 иод нажимной штуцер //. Ниже сделаны несколько расточек различного диаметра, образующих полость для топлива и кольцевой борт под гильзу 16. В стенке корпуса имеется отверстие г с резьбой М22 под штуцер 25, а в боковом приливе просверлено горизонтальное отверстие д диаметром 16 мм под зубчатую рейку 6. Внизу корпус имеет прямоугольный фланец бс четырьмя отверстиями и цилиндрический выступ а диаметром 85 мм, обеспечивающий центровку насоса с бобышкой 13 (см. рис. 44). Над фланцем б (см. рис. 43) в корпусе насоса расположено контрольное окно в, используемое при ремонте.
Сверху в корпус вставляют стальную гильзу 16, уплотняя ее алюминиевым кольцом 7. От проворота гильзу фиксируют штифтом 18, запрессованным в корпус, для чего на ее наружной поверхности, имеющей диаметр 40 мм, профрезерована канавка р. Верхняя часть гильзы утолщена (наружный диаметр 45 мм, а внутренний 20 мм), так как в ней при работе насоса создается высокое давление топлива. Два радиальных отверстия с диаметром 6 мм с коническими расточками по концам служат для прохода топлива внутрь гильзы.
Сверху на торец гильзы устанавливают с притиркой корпус 8 вместе с притертым к нему нагнетательным клапаном 9. В нижней части нагнетательный клапан имеет четыре направляющих пера е, цилиндрическая поверхность которых притерта к корпусу 8, а в верхней части — два пояска. Конический поясок з притерт к седлу, а цилиндрический ж, являющийся разгрузочным, — к корпусу с? клапана.
Нагнетательный клапан прижат к седлу корпуса # пружиной 14, установленной в расточке нажимного штуцера //, ввернутого в корпус насоса. Между штуцером 11 и корпусом 8 ставят стальное уплотнительное кольцо 15, а относительно корпуса штуцер уплотняют резиновым кольцом 10, установленным в канавке на его наружной поверхности.
Вверху штуцер имеет хвостовик с резьбой М22 под накидную гайку 12 для крепления трубопровода высокого давления 13.
Снизу в гильзу вставлен притертый к ней плунжер 22, который представляет собой цилиндрический стержень, изготовленный из высококачественной стали и термически обработайный. На верхней части плунжера (головке), имеющей диаметр 20 мм, профрезерован вертикальный паз к шириной 4 мм. Сверху от паза к до кольцевой выточки и сделан винтовой вырез, образующий отсечную кромку л. Торцовая и спиральная кромки плунжера должны быть острыми. На направляющей части м плунжера проточена лабиринтная канавка н шириной 2 мм, уменьшающая просачивание топлива по плунжеру. В нижней части плунжер имеет выступы о и заканчивается цилиндрическим хвостовиком п.
Гильза вместе с плунжером образует прецизионную пару, обработанную с высокой степенью точности (зазор между сопрягаемыми деталями 1,5 — 2,5 мкм). В случае неисправности гильзы или плунжера замене подлежит комплект в сборе.
Снизу на гильзу с зазором надевают поворотную втулку 19, в верхней части которой нарезан зубчатый венец т, входящий в зацепление с зубчатой рейкой 6, установленной в корпусе насоса. На цилиндрической поверхности рейки сделан паз ф под стопорный винт 5, ограничивающий продольное перемещение рейки и исключающий ее поворот. Винт 5 ввернут в наклонное отверстие корпуса насоса. Поворотная втулка в нижней части имеет прорези, в которые входят выступы о плунжера. Таким образом, поворотная втулка позволяет плунжеру совершать возвратно-поступательное движение и одновременно поворачивает его при перемещении рейки.
Для перемещения плунжера вниз служит пружина 3, зажатая между двумя тарелками. Верхняя тарелка 20 надета на поворотную втулку 19 и удерживается разрезным стопорным кольцом 4, установленным в проточке корпуса. Нижняя тарелка 2 имеет радиальную прорезь и надевается на нижнюю часть плунжера, упираясь в его хвостовик п.
Снизу в корпус насоса вставляют стальной стакан 21, передающий усилие от толкателя топливного насоса
Рис. 44. Толкатель топливного насоса (а) и положения плунжера при различной подаче топлива (б): / — боковой лист блока; 2 — распределительный вал; і — топливный кулачок; 4 — угольник; 5 — фланец; б — верхний горизонтальный лист; 7 — тарелка; * — стакан; Р — плунжер; 10 — корпус топливного насоса; 11 — пружина; 12 — отражательная гайка; 13 — бобышка; 14 — сливная трубка; 15 ._ сальник Гуферо; 16 — регулировочный болт; 17 — контргайка; 18 — корпус толкателей; 19 — толкатель; 20 — палец; 21 — плаика; 22 — болт; 23 — стопорное кольцо; 24, 25 — наружное и внутреннее кольца ролика; 26 — гильза; а — вертикальный паз; б — шестигранник; в, г, з — канавки; д, ж, и — отверстия; е — выступ бобышки на плунжер. Перемещение стакана ограничивается разрезным стопорным кольцом /, установленным в канавке корпуса насоса. На наружной поверхности стакана сделана кольцевая риска, используемая при проверке момента начала подачи топлива, а в донышке — четыре отверстия у диаметром 10 мм для слива просочившегося топлива.
Толкатель топливного насоса (рис. 44, а) передает усилие от кулачка распределительного вала на плунжер топливного насоса. Толкатель 19 изготовлен из качественной стали и имеет цилиндрическую форму. На его наружной поверхности проточены три кольцевые канавки в, соединенные двумя вертикальными пазами а, что обеспечивает смазывание толкателя при перемещении его в корпусе 18. В нижней части толкателя сделана прорезь под ролик, свободно установленный на пальце 20.
Пустотелый палец 20 по конструкции и установке не отличается от пальца толкателя привода клапанов. Ролик состоит из двух колец — внутреннего 25 и внешнего 24, между которыми имеется зазор 0,02 — 0,06 мм. На внутренней поверхности кольца 25 проточена канавка з, из которой по четырем радиальным отверстиям и диаметром 3,5 мм масло выходит на смазывание контактной поверхности обоих колец. Такая конструкция ролика обеспечивает ему повышенную прочность в условиях высоких скоростей движения толкателя топливного насоса, что обусловлено геометрической формой топливного кулачка распределительного вала.
Сверху в толкатель ввернут регулировочный болт 16. Шестигранник б на цилиндрическом стержне болта позволяет вворачивать или выворачивать болт, регулируя момент начала подачи топлива. После регулировки положение болта фиксируют контргайкой 17. Регулировочный болт проходит через центрального отверстие бобышки 13, отлитой из алюминиевого сплава. Своим цилиндрическим выступом диаметром 80 мм бобышка входит в отверстие верхнего горизонтального листа 6 отсека распределительного вала.
Сверху на регулировочный болт навернута цилиндрическая отражательная гайка 12, образующая вместе с выступом е бобышки лабиринт, предотвращающий попадание топлива в масло. Кроме того, просачиванию топлива по болту препятствует сальник 15, установленный снизу в расточке бобышки и укрепленный в ней стопорным кольцом 23. Для крепления гайки 12 на ее наружной поверхности сделаны четыре глухих отверстия под выступы специального ключа.
Просочившееся в бобышку топливо по отверстию ж и трубке 14 отводится в сливной коллектор чистого топлива. Труба 14 развальцована в планке 21, которая прикреплена к бобышке двумя болтами 22. В случае засорения трубки 14 топливо из бобышки стекает через два боковых отверстия д на верхний лист 6, попадает в канавку г и отводится из нее в гря-зесборник топливного бака.
Работа топливного насоса. Кольцевая полость А (см. рис. 43) между корпусом 23 насоса и гильзой 16 постоянно соединена с топливным коллектором через трубку 24 и штуцер 25, а следовательно, заполнена топливом под давлением 0,20 — 0,25 МПа (2,0 — 2,5 кгс/см2). При движении плунжера вниз под действием возвратной пружины 3 топливо из коллектора через два радиальных отверстия с в гильзе поступает в надплунжерное пространство.
При набегании топливного кулачка 3 (см. рис. 44, а) распределительного вала 2 на ролик толкатель 19 начинает двигаться вверх и своим регулировочным болтом 16 воздействует через стакан 5 на плунжер 9 топливного насоса. Ход плунжера при любой частоте вращения коленчатого вала дизеля одинаков и равен 20 мм, так как зависит только от размеров кулачка 3. Профиль кулачка обеспечивает значительное ускорение движущегося плунжера. Часть хода плунжера (30 — 40 %) затрачивается на его разгон, сопровождающийся вытеснением некоторого количества топлива из надплунжерного пространства обратно в коллектор через отверстия с (см. рис. 43).
При скорости 0,4 — 0,8 м/с плунжер своей торцовой кромкой перекрывает оба отверстия с в гильзе. Так как при дальнейшем движении плунжера объем надплунжерного пространства оыстро уменьшается, то давление топ-лива в нем резко возрастает. Когда усилие, создаваемое давлением топлива над плунжером, становится больше усилий пружины 14 и остаточного давления в нагнетательном трубопроводе, клапан 9 открывается и топливо нагнетается в трубопровод высокого давления 13. Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока кромка л плунжера не откроет одно отверстие в гильзе и не сообщит тем самым над-плунжерное пространство с топливным коллектором.
Давление топлива над плунжером резко падает, несмотря на продолжающееся движение плунжера вверх. Нагнетательный клапан 9 закрывается. Как только нижняя кромка цилиндрического разгрузочного пояска ж клапана входит в корпус 8, прекращается сообщение трубопровода высокого давления 13 с камерой над плунжером. При дальнейшей посадке клапана до упора коническим пояском з в седло происходит некоторая разгрузка трубопровода 13 от высокого остаточного давления из-за освобождения небольшого объема при посадке клапана.
Выход топлива из надплунжерного пространства через радиальное отверстие с в полость А в конце хода нагнетания происходит с очень большой скоростью, что приводит к местным кавитационным разрушениям корпуса насоса. Поэтому против отверстия с гильзы в корпус 23 ввертывают стальную сменную пробку’77.
Количество подаваемого насосом топлива зависит от длительности нагнетания его плунжером, что определяется ходом нагнетания, т. е. расстоянием между торцовой и спиральной кромками плунжера, измеряемым по оси отверстия с. Регулирование подачи топлива осуществляется объединенным регулятором дизеля, который, перемещая рейки, заставляет втулки 19 поворачивать плунжеры 22 насосов высокого давления.
На рис. 44, б показаны три различных положения плунжера 9 относительно гильзы 26. В положении / (нулевая подача топлива) ход нагнетания равен нулю, т. е. надплунжерное пространство постоянно соединено с отверстием в гильзе через вертикальный паз на головке плунжера. В положении // (средняя подача топлива) плунжер повернут на некоторый угол и имеет ход нагнетания. В положении /// (максимальная подача топлива) плунжер повернут на наибольший угол, т. е. ход нагнетания максимальный.
Соединение реек топливных насосов с валом управления (рис. 45). Вал управления / рейками топливных насосов состоит из трех частей, жестко соединенных друг с другом. Выступ в на торце одной части вала при сборке
Рис. 45. Соединение реек топливных насосов: / — вал управления топливными насосами; 2 — головка; 3 — топливный насос; 4 — поводок; 5 — фиксатор; 6,9, 17 — стяжные болты; 7 — шариковый подшипник; 8 стопорное кольцо; 10 — шайба; // — хомут; 12 — верхний горизонтальный лист отсека распределительного вала: 13 — стойка; 14, 18 — правый и левый хомутики; 15, 20 — пружины; 16 регулировочный болт; 19 — гайка; 21 .зубчатая рейка: 22 тлен; б, в — выступы; г — паз вставляют в торцовый паз г другой части, после чего обе части вала дополнительно закрепляют хомутом //, стянутым двумя болтами 9. Вал установлен на семи стойках 13, каждая из которых зафиксирована двумя штифтами и закреплена двумя болтами на верхнем горизонтальном листе 12 отсека распределительного вала. В расточки стоек запрессованы шариковые подшипники 7, укрепленные стопорными кольцами 8. Передний конец вала / проскальзывающей тягой соединен с объединенным регулятором дизеля, а с противоположной стороны вал зубчатой муфтой соединен с предельным регулятором.
Против каждого насоса на валу укреплены два хомутика. Правый хомутик 14 пружиной 15, работающей на скручивание, связан с поводком 4, свободно установленным на валу. Отогнутые концы пружины входят в отверстия поводка 4 и хомутика 14. Поводок при помощи пальца 22 шарнир-но соединен с зубчатой рейкой 21 топливного насоса, для чего верхний конец поводка выполнен в виде вилки. Палец 22 вместе с рейкой 21 вставляют сверху в вырезы вилки. Плоские срезы на концах пальца не позволяют ему смещаться вдоль оси. В нижней части поводок имеет выступ а с отверстием под регулировочный болт 16.
Левый хомутик 18, так же как и правый, жестко укреплен на валу при помощи стяжного болта 17. Хомутик 18 имеет цилиндрический выступ б с двумя плоскими срезами на наружной поверхности. В расточку выступа вставляют пружину 20 и фиксатор 5, на резьбовой конец которого навертывают гайку 19 для крепления головки 2. Для удобства пользования цилиндрическая поверхность головки выполнена рифленой.
Под действием пружины 20 фиксатор 5 выходит из хомутика 18 и опирается на торец регулировочного болта 16, который должен быть отрегулирован так, чтобы при неработающем дизеле выход рейки был равен размеру «Стоп», выбитому на корпусе топливного насоса. Пружина 15 при регулировке скручивается. Положение регулировочного болта фиксируют гайкой, после чего пломбируют.
Когда объединенный регулятор дизеля поворачивает вал на увеличение подачи топлива, левый хомутик 18 через фиксатор 5 давит на регулировочный болт 16, поворачивая поводок 4, выдвигающий рейку 21 топливного насоса. При повороте вала в другую сторону правый хомутик 14 через пружину 15 воздействует на поводок 4, передвигая рейку 21 на уменьшение подачи топлива. Затяжка пружины 15 и в том, и в другом случае не меняется, так как пружина поворачивается вместе с укрепленными на валу хомутиками 14 и 18.
Для отключения насоса фиксатор 5 с помощью головки 2 отводят от регулировочного болта 16, преодолевая усилие пружины 20, и поворачивают на угол 90°. В таком положении головка упирается в торец выступа б, удерживая фиксатор. Освобожденный поводок под действием пружины 15 перемещает рейку топливного насоса на нулевую подачу топлива. В дальнейшем поворот вала никакого перемещения рейки не вызывает.