Будівельні машини і устаткування, довідник
До атегорія:
трактори
П ублікація:
Паливний насос високого тиску
Ч ітать далі:
Паливний насос високого тиску призначений для подачі палива під високим тиском і в заданий момент точно відміряних порцій палива до форсунок.
Кількість подається насосом палива для кожного робочого ходу дуже невелика. Наприклад, дизель Д-240 трактора МТЗ -80 залежно від навантаження отримує в кожен зі своїх циліндрів за один робочий хід плунжера від 0,005 до 0,06 г палива під тиском 17,5 МПа і з частотою до 1100 подач в хвилину. Порції палива, що подаються в циліндри, повинні бути однакові (нерівномірність подачі при роботі дизеля на номінальному режимі допускається до 6%, а на режимі холостого ходу до 30%). Наведені цифри дозволяють зробити висновок, що паливний насос являє собою прилад з дуже високою точністю.
На дизелях встановлюють плунжерні (поршневі) паливні насоси, що складаються з окремих секцій. Секції паливних насосів роблять двох типів - прості, т. Е. Що подають паливо тільки до однієї форсунки, і складні, що подають паливо до двох, трьох або чотирьох форсунок.
Секційні паливні насоси з простими секціями називаються рядними або многоплунжерние і позначаються заводами-виробниками по-різному.
Наприклад, букви і цифри в марці насоса ЛСТН -49010 позначають: Л - ліве виконання, С - швидкісний, Т - паливний, Н - насос, 4 - четирехплунжер-ний, 90 - діаметр плунжера 9 мм, 10 -хід плунжера 10 мм. Букви і цифри в марці УТН -5ПА розшифровуються так: У - уніфікований, Т - паливний, Н - насос, 5 - номер модифікації, П - правого виконання, А - модернізований.
Пристрій секції (насосного елемента). Основні деталі секції - плунжер (рис. 22, а, б) і гільза - виготовлені з високоякісної сталі і ретельно підігнані одна до одної. Над гільзою 6 встановлений нагнітальний клапан з пружиною.
У верхній частині гільзи є два отвори: впускне (верхнє), призначене для входу палива всередину гільзи, і перепускний (розташоване нижче, на протилежному боці гільзи), що служить для відводу з порожнини гільзи зайвого палива.
На верхньому кінці плунжера зроблена гвинтова канавка і просвердлені радіальний і осьовий канали. За допомогою всіх цих пристроїв регулюється кількість палива, що подається насосом.
Повертається плунжер навколо своєї осі гладкою рейкою через хомутик і поводок плунжера або зубчастої рейкою, що впливає на зубчастий вінець і втулку.
Привід насосного елемента складається з кулачкового вала з кулачком, штовхача з роликом і пружини.
При обертанні кулачкового валу кулачок набігає на ролик штовхача і переміщує його вгору. Штовхач, в свою чергу, піднімає плунжер, стискаючи при цьому пружину. Коли кулачок опускається і тим самим припиняє підйом плунжера, стиснута пружина, розпрямляючись, змушує плунжер і штовхач також переміщатися вниз.
Таким чином, під час роботи паливного насоса плунжер весь час здійснює зворотно-поступальний рух.
Дія секції (насосного елемента). Коли плунжер знаходиться в н. м. т., паливо, що подається насосом, що підкачує через впускний отвір, заповнює порожнину гільзи. При русі вгору плунжер закриє обидва отвори в гільзі і тиск палива в порожнині гільзи підвищиться. Нагнітальний клапан при цьому відкриє палива вихід вгору, і воно по паливопроводу через форсунку надійде в камеру згоряння дизеля.
Як тільки гвинтова канавка плунжера відкриє нижнє пропускний отвір, паливо з надплунжерного простору по осьовому і радіальному каналах почне перетікати через перепускний отвір в відвідний канал. Тиск над плунжером при цьому впаде, нагнітальний клапан під дією пружини сяде на своє гніздо і подача палива до форсунки припиниться. При подальшому обертанні кулачкового ва'ла паливного насоса процес подачі палива повториться.
Мал. 1. Проста секція паливного насоса високого тиску:
а, б - варіанти конструкції; 1 - кулачок; 2 штовхач; 3, 16 - рейки; 4 - плунжер; 5, 8 - пружини; 6 - гільза; 7 - нагнітальний клапан; 9 - радіальний канал; 10 - хомутик; 11 - повідець; 12 - осьовий канал; 13 - впускний отвір; 14 - перепускний отвір; 15 - гвинтова канавка; 17 - зубчастий вінець; 18 - втулка.
Мал. 2. Схема дії простий секції паливного насоса високого тиску:
1 - нагнітальний клапан; 2 - впускний отвір; 3 - гільза; 4 - плунжер; 5 - поводок; 6 - гвинтова кромка; 7 - радіальний канал; 8 - перепускний отвір; I, II, III, IV і V - різні положення плунжера в гільзі.
Якщо плунжер повернути за годинниковою стрілкою до відмови, то настане такий стан, при якому отвір радіального каналу розташується проти перепускного отвору, одночасного перекриття обох отворів не відбудеться і подача палива припиниться - дизель працювати не буде. Таким способом зупиняють працює дизель.
Щоб мати уявлення про те, як впливає поворот плунжера на подачу палива насосним елементом, вирішимо невелику задачу.
На малюнку 2, показано, як змінюється активний хід плунжера (т. Е. Хід, при якому відбувається подача палива). Визначимо кількість палива G (г), що подається елементом при двох різних положеннях плунжера в гільзі, що залежать від положення повідця (а чи б). При цих положеннях, як видно з малюнка, робочий хід плунжера змінюється від 1 = 0,2 см до / = 0,1 см.
Пристрій паливного насоса розглянемо на прикладі універсального паливного насоса, що встановлюється на різних дизелях.
Основою насоса служить корпус, відлитий з алюмінієвого сплаву. У нижній частині корпусу на кулькових підшипниках встановлений кулачковий, а над ним у відповідних гніздах - штовхачі. У верхній частині корпусу в відповідних виточках поміщені гільзи паливних секцій з плунжерами і нагнітальні клапани з сідлами.
Мал. 3. Секційний простий паливний насос: а - загальний вигляд; б - схема мастила насоса; 1 - штовхач; 2 - рейка; 3 - зубчастий вінець; 4 - плунжер; 5 - гільза; 6 - нагнітальний клапан; 7, 13 - канали; 8 - трубка; 9 - порожнистий болт; Ю - корпус; 11 - регулятор; 12 - кулачковий вал; 14 - перепускний клапан; А, Б - пробки.
Поворот всіх чотирьох плунжеров проводиться одночасно рейкою через зубчасті вінці. Рейка з'єднана з регулятором, укріпленим з правого боку корпусу паливного насоса.
Паливо в насос надходить по трубці, а для підведення його до плунжерним парам і відведення зайвого палива від них зроблені канали. У каналах перепускний клапан підтримує потрібний тиск у межах від 0,07 до 0,12 МПа. При збільшенні тиску понад норму клапан відкриває отвір і перепускає паливо через порожнистий болт і трубку в насос, що підкачує.
Над кожним з кулачків розташовується штовхач з роликом. Цей ролик при обертанні кулачкового валу котиться за профілем кулачка і змушує штовхач підніматися, а також опускатися в попереднє положення під дією пружини.
Змащують підшипники кулачкового вала, штовхачі і деталі регулятора у різних паливних насосів по-різному. У одних масло заливають через отвір, що закривається пробкою А, до рівня отвору, що закривається пробкою Б. У інших насосів масло з масляної магістралі двигуна по свердлінням в установчому фланці і в корпусі насоса під тиском потрапляє в зазор між корпусом і штовхачем і заповнює порожнину насоса. З цієї порожнини по спеціальному каналу масло перетікає в порожнину регулятора. Після досягнення потрібного рівня масло по подовжньому каналі в корпусі насоса зливається через картер розподільних шестерень в картер двигуна.
Секційні паливні насоси зі складними секціями називають насосами розподільного типу, а іноді і одноплунжерний. Підприємства-виробники позначають їх двояко, наприклад 211.1111004 або НД21 / 41, 212.111104 або НД21 / 2-4: НД - насос дизельний, 21 - індекс позначення односекційний моделі насоса, 211 або 212 - індекс позначення модифікації односекційний моделі, 1111-номер типовий підгрупи (паливний насос), 004 - порядковий номер в межах типової підгрупи, 41-для чотирициліндрових двигунів, 2-4 для двоциліндрових двигунів.
Пристрій секції. Насосний елемент складається з головки, в центральному отворі якої встановлений плунжер з осьовим і радіальним каналами для проходу палива.
Мал. 4. Складна секція паливного насоса:
1, 19 - кулачки; 2 - ролик; 3 - пружина; 4 - зубчастий втулка; 5 - плунжер; 6 - дозатор; 7, 11, 14, 15 - канали; 8 - штуцер; 9 - нагнітальний клапан; 10 - головка; 12 - привід дозатора; 13 - штовхач; 16 - зворотний клапан; 17, 18 - шестерні.
Головка і плунжер виготовлені з високоякісної сталі і ретельно підігнані один до іншого з зазором 0,0010 ... 0,0022 мм.
У верхній частині головки зроблені канали для підведення палива і для відводу його в штуцери, в яких розташовані нагнітальний і зворотний клапани. У середній частині головки в спеціальному вікні на плунжер надітий дозатор. Дозатор за допомогою приводу можна в деяких межах пересувати вгору і вниз по плунжеру.
Привід насосного елемента складається з кулачкового вала з кулачком, штовхача з роликом і зубчастої втулки, яка отримує обертання від проміжної шестерні, що приводиться в обертання шестерень, жорстко сідящёй на валику регулятора.
Форма кулачка залежить від числа циліндрів, які обслуговує дана секція. Наприклад, кулачок встановлюють на насосі, що обслуговує чотирициліндрові двигуни, а кулачок - на насосах односекційних для трьохциліндрових двигунів і на двосекційних для шестициліндрових двигунів.
Дія секції. При обертанні кулачкового валу кулачок піднімає штовхач, а разом з ним і плунжер. Пружина при цьому стискається. Після того як виступ кулачка пройде в. м. т., пружина 3, розпрямляючись, змусить опускатися і плунжер з штовхачем. Одночасно з цим під дією зубчастої втулки плунжер зробить поворот на 1/4 обороту.
Коли плунжер знаходиться в н. м. т., паливо через впускний отвір заповнить внутрішню порожнину втулки. При обертанні кулачка плунжер штовхачем переміщується вгору і одночасно під дією зубчастої муфти повертається навколо своєї осі. У той момент, коли верхній кінець плунжера перекриває впускний отвір втулки, радіальний отвір плунжера встановлюється проти одного з отворів у втулці. Через цей отвір паливо проходить в канал і, відкриваючи своїм тиском нагнітальний і зворотний клапани, направляється по паливопроводу до форсунки, яка подає його в розпиленому вигляді в камеру згоряння першого циліндра двигуна.
Коли радіальний канал плунжера виходить з дозатора, починається злив палива в насос, що підкачує. Тиск в каналах падає, клапан закриває прохід паливу, а клапан трохи відкривається і тим самим розвантажує трубопровід від надлишкового тиску. Подача палива в циліндр припиняється.
Мал. 5. Секційний складний паливний насос:
а -схема дії секції; б - схема дії насоса; 1 - плунжер; 2 - дозатор; 3,6 - канали; 4,9 - отвори; 5 - порожнина; 7, 8 - клапани; 10 - штовхач; II - кулачок; 1, II, III, IV - окремі моменти роботи секції.
При подальшому обертанні кулачкового вала і набіганні на ролик штовхача наступного виступу кулачка процес повторюється з тією тільки різницею, що плунжер за цей час встигає повернутися на 'Д обороту навколо своєї осі і верхнє радіальний отвір 9 в плунжері розміститься проти отвори в гільзі, з'єднаного з наступним каналом. По цьому каналу паливо надходить до форсунки третього циліндра. При набіганні третього виступу кулачка паливо подається в канал і через нього до форсунки четвертого циліндра. І, нарешті, при набіганні четвертого виступу кулачка паливо подається в канал і через нього до форсунки другого циліндра. Цим забезпечується своєчасна і правильна подача палива в циліндри дизеля з порядком роботи 1-3-4-2.
Якщо дозатор поставити в найнижче положення, то відсічна отвір не закриватиметься і насос припинить подачу палива до форсунок - дизель зупиниться. Під час роботи дизеля переміщенням дозатора управляє регулятор частоти обертання, що підтримує режим роботи дизеля, встановлений трактористом за допомогою важеля акселератора.
Пристрій паливного насоса з такими секціями розглянемо на прикладі насоса НД-21/41 односекційного, розподільного типу, призначеного для установки на чотирициліндрові дизелі.
Основною частиною насоса служить алюмінієвий корпус, в нижній частині якого на кулькових підшипниках укріплений кулачковий вал з кулачком, що має чотири виступи. Над кулачком розташований штовхач, що приводить в дію насосну секцію насоса. Обертання плунжера секції здійснюється через вал регулятора. З кулачковим валом з'єднаний вал з ексцентриком для приводу в дію паливного насоса низького тиску. На бічній стінці корпусу насоса укріплений механізм управління подачею палива шляхом пересування дозатора на плунжері вгору або вниз.
У насосах цього типу, що встановлюються на дизелі з турбокомпресором, додатково використовують спеціальний пристрій - обмежувач димлення (ОД).
Обмежувач димлення. Призначення. Під час пуску і набору потрібної частоти обертання в циліндри дизеля надходить повітря значно менше, ніж при роботі дизеля, коли турбокомпресор направляє в циліндри достатню кількість повітря. Це призводить до того, що паливний насос, відрегульований на подачу палива в циліндри, заповнені великою кількістю повітря, подає палива більше, ніж воно може там згоріти, а це, в свою чергу, викликає появу з випускної труби чорного диму і перегрів деталей дизеля. Щоб уникнути цього, необхідно в момент пуску і набору оборотів колінчастим валом дизеля і турбокомпресора знижувати кількість палива, що подається насосом в циліндри. Це завдання і виконує огра-нічітель димленія.
Пристрій і дію. ОД складається з коробки, всередині якої знаходиться діафрагма, рухомого упору, штока і пружини. Порожнина А всередині коробки з'єднана трубкою з впускним колектором дизеля.
Мал. 6. Секційний паливний насос зі складними секціями:
а - загальний вигляд; б - обмежувач димлення; 1 - механізм управління подачею палива; 2 - дозатор; 3 корпус; 4 - насосна секція; 5 - регулятор; 6, 8 - вали; 7- ексцентрик; 9 - кулачок; 10 - кулачковий вал; 11, 17 - штоки; / 2 -упор; 13 - коробка; 14 - трубка; 15 - діафрагма; 16 - пружина; 18 - важіль; 19 - впускний колектор дизеля; А - порожнину.
Коли дизель не працює, пружина через шток ставить наголос в такий стан, при якому він впирається в важіль і утримує його, не дозволяючи тим самим коректора збільшити цикловую подачу палива. Коли ж працює дизель встановиться на заданий режим, турбокомпресор набере потрібні обороти, тиск в колекторі підвищиться і передасться по трубці в порожнину А обмежувача димлення. Повітря при цьому буде тиснути на діафрагму, стисне пружину і через шток поверне упор так, що він звільнить важіль, який після цього ввійде в зіткнення зі штоком коректора і забезпечить нормальну (вищу) подачу палива насосом.
-
Паливний насос під великим тиском подає через форсунки в камеру згоряння необхідні порції палива в строго певні моменти. За принципом дії паливні насоси, застосовувані на автомобільних двигунах, відносяться до золотникового типу з постійним ходом плунжера і регулюванням кінця подачі палива. Число секцій паливного насоса відповідає числу циліндрів двигуна. Кожна секція обслуговує один циліндр. Паливний насос двигуна ЯМЗ -236 має шість насосних секцій, а паливний насос двигуна ЯМЗ -238 - вісім секцій, об'єднаних в загальному корпусі.
Паливні насоси високого тиску двигунів ЯМЗ -236 і ЯМЗ -238, розташовані між рядами циліндрів, приводяться в дію від блок-шестерні розподільного валу. За два оберти колінчастого вала кулачковий вал насоса робить один оборот, при цьому паливо подається в усі циліндри.
На рис. 7 показаний паливний насос високого тиску дизеля ЯМЗ -236. На алюмінієвому корпусі насоса укріплений корпус топливоподкачивающего насоса. Муфта автоматичного випередження впорскування палива і регулятор числа обертів колінчастого вала об'єднані з насосом високого тиску в один агрегат.
Корпус насоса горизонтальною перегородкою розділений на дві частини - верхню і нижню. У нижній частині розташовані кулачковий вал і штовхачі, а у верхній частині - насосні секції. У горизонтальній перегородці є шість отворів і пази для установки і напрямки руху штовхачів.
Кулачковий вал приводить в дію шток поршня топливоподкачивающего насоса і через ролики 30 штовхачів - плунжери. У штовхачі вкручені регулювальні болти, що мають контргайки. У нижню частину корпусу насоса, де обертається кулачковий вал, наливається олія, рівень якого контролюється покажчиком.
Плунжер и Гільза є основними деталями кожної окремої секції насоса. Сполучені разом, смороду назіваються плунжерній парою. Плунжер має діаметр 9 мм и Хід 10 мм. Для создания високого тиску зазор между плунжером и гільзоі не винних перевіщуваті 0,0015-0,0020 мм. Положення гільзи в насосі фіксується Гвинт. У верхній части гільзи є впускні и перепускний відчини. Плунжер може переміщатися у вертикальному напрямку всередині гільзи і повертатися за допомогою двох напрямних виступів, що входять в пази поворотною втулки. Остання, в свою чергу, повертається закріпленим на ній зубчастим вінцем, що знаходяться в зачепленні з рейкою. У поздовжній паз рейки входить гвинт, що визначає її положення по відношенню до зубчатому вінця.
Мал. 7. Паливний насос високого тиску дизеля ЯМЗ -236:
Головка плунжера має кільцеву проточку, поздовжній паз і спіральну відсічну кромку. На нижньому кінці плунжера зроблена кільцева проточка для нижньої опорної тарілки пружини. Інший кінець пружини упирається у верхню тарілку, встановлену в кільцевої виточки корпусу.
У верхній частині кожної секції насоса поміщається штуцер з сідлом, нагнітальним клапаном, пружиною і упором нагнітального клапана. Від штуцера через ніпель паливо надходить в паливопровід, що веде до форсунки. Плунжер, гільза, нагнітальний клапан і його сідло виготовлені з якісної сталі з високою точністю, і розкомплектування ці пари не можна. Для випуску повітря з насоса служить отвір, що закривається пробкою.
Всі секції паливного насоса високого тиску працюють однаково, тому розглянемо роботу одного з них. При обертанні кулачкового валу насоса кулачок набігає на ролик штовхача, який піднімається, стискає пружину і переміщує плунжер вгору в гільзі. Під час подальшого повороту вала кулачок виходить з-під ролика штовхача і пружина опускає плунжер вниз. При русі плунжера вгору секція подає паливо; при русі плунжера вниз відбувається хід всмоктування. При переміщенні рейки плунжер повертається на деякий кут. Таким чином, плунжер робить складний рух - зворотно-поступальний і обертальний.
Паливо надходить з фільтра тонкого очищення в канал насоса високого тиску. При нижньому положенні плунжера паливо через впускний отвір надходить всередину гільзи, заповнює надплун-жорно простір і кільцеву проточку по подовжньому пазу і отсечной кромці. При підйомі плунжера паливо спочатку витісняється з надплунжерного простору через впускний отвір назад в топлівоподводящій канал. Потім, коли цей отвір перекриє плунжер, паливо буде стискатися в надплунжерний просторі. При досягненні тиску 10-18 кг / см2 (1000-1800 кн / м2) нагнітальний клапан 5 піднімається вгору, стискаючи пружину, і пропускає паливо з надплунжерного простору в штуцер, звідки воно надходить до форсунки. Подальший рух плунжера вгору супроводжується підвищенням тиску до 150 кг / см2 (15 000 кн / м2), при якому голка форсунки, підводячись, відкриває прохід для палива, що впорскується в камеру згоряння.
Мал. 8. Схема роботи насосної секції:
а - впуск палива; б - початок подачі; в - кінець подачі;
1 - впускний отвір; 2 - надплунжерний простір; 3 - плунжер; 4 - гільза плунжера; 5 - нагнітальний клапан; 6 - штуцер; 7 - пружина нагнітального клапана; 8 - розвантажувальний поясок клапана; 9 - мідно-фибро-вая прокладка; 10 - поздовжній паз плунжера; 11 - відсічна кромка плунжера; 12 - кільцева проточка; 13 - перепускний отвір
Впорскування палива з форсунки в камеру згоряння триває до тих пір, поки відсічна кромка 11 рухається вгору плунжера не почне відкривати перепускний отвір 13 (рис. 152, в), що з'єднує надплун-жорно простір з топлівоотводящім каналом. Внаслідок цього тиск в надплунжерний просторі різко падає, так як паливо перетікає в цей канал, і нагнітальний клапан під дією пружини сідає на сідло.
Мал. 9. Схема зміни кількості палива, що подається насосної секцією:
а - максимальна подача; б - половинна полача; в - немає подачі; 1 - плунжер; 2 - перепускний отвір; 3 - впускний отвір; 4 - поздовжній паз на голівці плунжера
Для усунення можливості підтікання палива в камеру згоряння через голку форсунки необхідна миттєва посадка голки в сідло, т. Е. Швидка відсічення подачі палива в циліндр. Це забезпечується конструкцією нагнітального клапана, що має розвантажувальний поясок, який при посадці клапана в сідло сприяє швидкому збільшенню обсягу простору за клапаном, що призводить до різкого падіння тиску між клапаном і форсунках.
Режим роботи двигуна залежить від кількості палива, що подається в циліндри секціями насоса за один хід плунжера. Ця зміна в подачі палива відбувається при повороті плунжеров в гільзах на деякий кут.
Схема зміни кількості палива, що подається окремою секцією насоса, наведена на рис. 9. Якщо дивитися на плунжер зверху, то поворот його проти годинникової стрілки супроводжується збільшенням кількості палива, що подається. Всуваючи рейку в насос, плунжери всіх секцій одночасно повертаються в положення максимальної подачі. У цьому випадку відстань А від отсечной кромки плунжера до перепускного отвору буде найбільшим, а отже, і хід плунжера, при якому відбувається вприскування палива через форсунку, також буде максимальним. Пропускний отвір відкривається пізніше.
Висування рейки з корпусу насоса супроводжується поворотом всіх плунжеров за годинниковою стрілкою і зменшенням подачі палива в циліндри
дизеля. На рис. 9, б показано положення плунжера, відповідне половинної (від максимально можливої величини) подачі палива, так як відстань Ах від отсечной кромки плунжера до отвору вдвічі менше відстані А, відповідного максимальній подачі. Отже, пропускний отвір відкривається раніше.
При рейці, висунутої з корпуса насоса до відмови, подача- палива насосом припиниться, тому що поздовжній паз на голівці плунжера на всьому протязі його ходу буде з'єднувати надплунжерний простір з перепускним отвором. Впускний отвір, через яке паливо надходить в надплунжерний простір, плунжер завжди перекриває в одному і тому ж положенні по висоті.
Таким чином, при повороті плунжера змінюється момент закінчення подачі і кількість палива, що подається, а момент початку подачі палива насосом залишається незмінним. Він регулюється болтом, укрученим в верхній торець штовхача. Якщо болт вивертати, то при повороті кулачкового вала штовхач раніше буде піднімати поршень, і паливо буде раніше подаватися до форсунки, т. Е. Кут початку подачі палива насосом збільшиться (рання подача). При ввертиваніі болта в штовхач цей кут зменшується (пізня подача).
Насос починає подавати паливо в циліндр, коли кривошип його не доходить на деякий кут до ст. м. т. Цей кут називається кутом моменту початку подачі палива насосом.
Між моментом початку подачі палива насосом і моментом початку впорскування палива форсункою є суттєва відмінність, що полягає в тому, що форсунка пізніше насоса починає подавати паливо в циліндр двигуна через деякого розширення топливопроводов, незначною стисливості палива і невеликих витоків палива в насосі і форсунки.
Реклама:
Читати далі: Форсунка системи харчування
До атегорія: - Трактори