Топливный насос высокого давления

/ Литература / Тепловозные дизели типа Д49/Е / Топливный насос высокого давления

На дизелях типа Д49 установлены односекционные с фланцевым креплением насосы с плунжерами золотникового типа, обеспечивающие регулирование количества топлива одновременным изменением начала и конца подачи. Этот, так называемый, смешанный тип регулирования обеспечивает за счет правильноговыбора закона изменения опережения начала подачи топлива наибольшую топливную экономичность дизелей при их работе по тепловозной характеристике. Насосы устанавливают под углом 10° 30' к горизонтальной плоскости распределительного вала в специальные расточки лотка и крепят к нему четырьмя шпильками (момент затяжки гаек 0,196 кНм). Толкатели насосов одноименных цилиндров правого и левого рядов перемещаются одной и той же кулачковой шайбой (кулачком) распределительного вала. Профиль кулачка обеспечивает изменение скорости движения плунжера таким образом, что активный ход плунжера на любом режиме работы происходит при постоянной скорости.-При этом скорость изменяется пропорционально частоте вращения распределительного вала. На все дизели устанавливают одинаковые насосы, отличающиеся различным максимальным выдвижением рейки, ограниченным специальным упором. На дизели 20ЧН 26/26 в связи с уменьшенным диаметром основной окружности топливной шайбы между корпусом толкателя и упором устанавливают стальные прокладки толщиной 2 мм.

Насос высокого давления объединен с толкателем, что обеспечивает удобство комплектования при изготовлении и обслуживании насоса в эксплуатации. Нагнетательный клапан насоса без отсасывающего пояска с внутренним конусным уплотнением и расположением пружины внутри клапана, а его упора в корпусе. Такая конструкция клапана в сочетании с торцовым уплотнением по штуцеру, через стальную (с омеднением) прокладку позволяет иметь минимальный объем топлива в штуцере над клапаном. Упор, ограничивающий максимальный разворот венца плунжера, исключает влияние зазора в зубчатом зацеплении венца с рейкой. Рейка закрыта глухим фланцем с одной стороны и гофрированным резиновым колпаком с другой, что обеспечивает ее герметичность, несмотря на наклонное расположение насоса на дизеле.

Корпуса толкателя и нагнетательного клапана изготовлены из сталей с азотированием трущихся поверхностей, что повышает их износостойкость и долговечность. Канал подвода топлива выполнен непосредственно в корпусе насоса и соединен с полостью всасывания отсечкой в верхней части. Это вместе с расположением всасывающего окна втулки плунжера в нижней части полости и отсечного окна в верхней части обеспечивает малые гидравлические потери на подводе и хорошую вентиляцию полости всасывания - отсечки.

Регулировка насосов выполняется на стенде с форсункой, принятой за образец, на режимах, соответствующих номинальной мощности и минимальной частоте вращения холостого хода дизелей.

Корпус 5 (рис. 65) представляет собой фасонную отливку из чугуна. В верхней части с упором в торец внутренней расточки корпуса установлена втулка 16 с плунжером 17. Чтобы исключить просачивание топлива, место стыка уплотняется за счет высокой Рис. 65. Топливный насос высокого давления:

2. Топливный насос высокого давления

1 - бронзовая втулка; 2 - направляющая втулка толкателя; 3 - тарелка; 4 - нижняя тарелка; 5 - корпус; 6 - зубчатый венец; 7 - пружина; 8 - верхняя тарелка; 9 - болт; 10 - кольцо резиновое; 11 - корпус клапана; 12 - клапан; 13 - нажимной штуцер; 14 - прокладка; 15 - стопорный винт; 16 - втулка плунжера; 17 - плунжер; 18 - кольцо резиновое; 19 - регулировочные прокладки; 20 - резиновое кольцо; 21 - тарелка; 22 - упор толкателя; 23 - корпус толкателя; 24 - ось; 25 - втулка; 26 - ролик; 27 - винт; 28 - крышка; 29 - пробка; 30 - винт, ограничивающий поворот зубчатого венца; 31 - рейка; 32 - гофрированный резиновый колпак; 33 - фланец; 34 - штифт; А - размер от торца рейки до торца головки болта 9; Н - размер от торца направляющей втулки до наружной поверхности ролика толкателя при поджатом плунжере До упора в корпус клапана; а - поверхность фланца корпуса, на который выбирается общий размер в миллиметрах прокладок 19; г - кромка изменения опережения начала подачи топлива; д - продольные (три) пазы для слива масла из насоса; щ - полость низкого давления; и - отверстие в направляющей втулке подвода масла к насосуточности и чистоты обработки торцов расточки и уплотнительного бурта втулки. Во втулке имеются два противоположно расположенных с небольшим смещением по высоте канала: верхний - для подвода топлива и нижний - для отвода топлива при отсечке. Втулку плунжера фиксируют в корпусе в определенном положении винтом 15, цилиндрический хвостовик которого входит в паз, выполненный на наружной поверхности втулки. Под головку винта установлена уплотнительная медная прокладка. Во избежание деформации втулки плунжера и задира трущихся поверхностей пары винт не должен упираться в дно паза втулки, что можно определить во время сборки по свободному осевому перемещению (в пределах паза) втулки при затянутом винте.

На золотниковой части плунжера расположены верхняя и нижняя спиральные регулировочные кромки, обеспечивающие изменение опережения начала подачи топлива (верхняя кромка) и количество подаваемого топлива при повороте плунжера. Спиральные кромки на плунжере расположены таким образом, что при движении рейки из корпуса насоса количество подаваемого топлива увеличивается. На цилиндрической и компрессионной частях плунжера имеется несколько кольцевых канавок. Широкая канавка при любом рабочем положении плунжера по высоте соединена наклонным отверстием во втулке с полостью всасывания насоса, что при малых зазорах между плунжером и втулкой исключает течь топлива по плунжеру в масляную систему.

На заводе-изготовителе применяется сопряженное шлифование плунжера, обеспечивающее сборку со втулкой с зазором 0,003-0,004 мм без совместной притирки деталей. В связи со сложностью непосредственного измерения такого малого зазора применяется косвенный метод его определения по гидравлической плотности золотниковой и компрессионной частям. Плотность золотниковой части пары проверяют гидравлическим испытанием на стенде грузом, опускающимся под действием собственной массы и обеспечивающим давление над плунжером 28 МПа. Контроль производится профильтрованной технологической жидкостью вязкостью19,9- Ю-6 - 10,9-Ю"8 м2/с. Время 'опускания груза должно быть для новых плунжерных пар 8-35 с и минимально допустимое в эксплуатации 2 с. Допускается проверка плотности плунжерных пар сравнением их с образцовыми парами, имеющими максимальную и минимальную допускаемые плотности. При этом вязкость жидкости не контролируется, а допускаемые значения плотности для каждой группы пар, испытываемых одновременно, устанавливаются по результатам испытания в тех же условиях образцовых пар максимальной и минимальной плотности.

Сверху на втулку 16 устанавливают корпус 17 с клапаном 12. Конусы клапана и седла прижаты друг к другу усилием пружины, расположенной внутри клапана и упирающейся верхним торцом в тарелку-упор, зафиксированную пружинным кольцом, устанав ливаемым в проточку корпуса клапана. На наружной поверхности корпуса имеется резьба, служащая для его выемки из насоса при помощи специального съемника. Втулка плунжера и корпус клапана закреплены в корпусе насоса нажимным штуцером 13. Затяжка штуцера во избежание чрезмерной деформации втулки плунжера и, как следствие, задиров трущихся поверхностей деталей плунжерной пары должна быть 0,49-0,049 кН-м. Пропуск топлива между корпусом клапана ч втулкой исключается малой шероховатостью и высокой точностью обработки сопряженных поверхностей. Стык корпуса нагнетательного клапана и нажимного штуцера уплотнен стальной омедненной прокладкой 14. Полость низкого давления уплотнена кольцом 10 из бензомасло-стойкой резины.

Снизу на втулку в специальную расточку в корпусе насоса установлен зубчатый венец 6, в пазы которого с незначительным зазором входит поводок плунжера. Зубчатый венец удерживается от выпадания верхней тарелкой 8, прижатой к корпусу насоса пружиной 7. Второй конец пружины опирается на нижнюю тарелку 4 и удерживается тарелкой 3, установленной на плунжере и упирающейся в упор 22 толкателя. Для обеспечения легкости перемещения рейки высота головки плунжера выполняется меньше глубины расточки в тарелке 3. С зубчатым венцом зацепляется установленная в корпусе насоса рейка 31, посредством которой механизм управления поворачивает плунжер. Рейка 31 для устранения протечек топлива и масла с одной стороны закрыта крышкой 28, а с другой - фланцем 33 с резиновым гофрированным колпаком 32. Крышки и фланец крепят болтами к корпусу насоса. Уплотнение торцов обеспечивается постановкой под крышку и фланец паронитовых прокладок на эпоксидной смоле. Для отвода просочившейся по рейке смеси масла с топливом из района гофрированного колпака в рейке и корпусе выполнены отверстия.

Максимальный выход А рейки насоса, замеряемый от торца рейки до болта 9, ограничивается винтом 30, который препятствует дальнейшему повороту зубчатого венца и перемещению рейки. Чтобы исключить случайные разрегулировки насоса, доступ к винту 30 ограничен пробкой 29, уплотненной медной прокладкой. Размер А устанавливают при регулировании насоса по подаче на стенде изменением положения рейки и толщины прокладок под болтом 9. Чтобы облегчить регулирование насосов по подаче и рейки по размеру А, необходима правильная предварительная установка рейки и соответственно зубчатого венца плунжера относительно втулки. Поэтому втулку фиксируют в определенном положении стопорным винтом 15, а плунжер устанавливают перпендикулярно оси фланца корпуса с продольной канавкой на торце поводка, расположенной со стороны, противоположной рейке. При этом венец соединен с рейкой, устанавливаемой на размер А - 69 мм, который обеспечивается соеди нением первого зуба рейки со стороны ее паза с впадиной зуба венца, находящейся на оси выреза.

В верхней части корпуса имеется прилив, в котором выполнен топливоподводящий канал с концевыми расточками для установки резиновых уплотнений трубопровода. Чтобы улучшить удаление воздуха, канал соединен со всасывающе-отсечной полостью насоса в верхней его части.

Снизу к корпусу топливного насоса винтами 27 прикреплена направляющая втулка 2 толкателя, которая фиксируется в проточке корпуса буртом и штифтом 34. В направляющую установлена с натягом и стопорится винтом бронзовая втулка 1. Втулка 2 на внутренней поверхности имеет три фрезерованных продольных паза для слива из насоса масла и топлива, просочившихся по зазорам деталей толкателя и плунжерной пары. Толкатель, размещенный во втулке, состоит из корпуса 23, оси 24, втулки 25, ролика 26, упора 22 и тарелки 21, удерживающей толкатель во втулке от выпадания при транспортировке и монтаже насоса. Тарелка прижата к корпусу толкателя упором, затянутым моментом, равным 0,098-0,137 кН-м. Угловое положение толкателя строго фиксируется относительно направляющей насоса. Эта фиксация определяется перемещением при работе поводка оси толкателя по продольному пазу, выполненному на внутренней поверхности втулки 1. При изготовлении паз в направляющей строго выдержан относительно продольной оси фланца, а поводок оси относительно корпуса толкателя - через соединение его с пазом, выполненным на наружной поверхности корпуса толкателя. Стык направляющей втулки и корпуса насоса уплотнен резиновым кольцом 18, а направляющей втулки толкателя и лотка - резиновым кольцом 20. Прокладками 19 регулируется равномерность угла опережения подачи топлива по цилиндрам.

Для обеспечения одинаковых углов начала подачи топлива до в. м. т. по всем цилиндрам необходимо, чтобы зазор между торцом плунжера и корпусом нагнетательного клапана при верхнем крайнем положении плунжера был одинаковым у всех насосов и равным 2 ± 0,15 мм. Этот зазор устанавливают набором регулировочных стальных прокладок между опорными поверхностями фланца направляющей толкателя и лотком. Толщина прокладок определяется по разности размера Я, измеренного от наружной поверхности ролика толкателя до опорной поверхности фланца направляющей при поджатом до упора в корпус клапана плунжере, и размерами 58 мм для дизеля 20ЧН 26/26 и 56 мм для остальных дизелей. Размер прокладок в миллиметрах выбивается на поверхности а корпуса насоса. Эта толщина прокладок является исходной при установке насоса на дизель. При регулировке давления сгорания на дизеле допускается уменьшение или увеличение толщины прокладок на 0,5 мм. Чтобы избежать смятия прокладок, под опорные поверхности и на торец лотка устанавливаются прокладки наибольшей толщины, но не более двух присуммарной толщине 1,5-3 мм и не более одной при толщине менее 1,5 мм.

Трущиеся поверхности деталей толкателя смазываются маслом, поступающим из канала лотка через отверстия И в направляющей втулке, продольные канавки на внутренней поверхности втулки 1, соединяющиеся при любом положении по высоте толкателя с дуговой канавкой на корпусе толкателя, отверстия в корпусе толкателя и оси, проточку и отверстия во втулке 25. Во избежание задиров деталей толкателя и профиля шайб трущиеся поверхности втулки 25 покрыты бронзой, торцовые рабочие поверхности ролика имеют заниженную ширину, а насосы установлены в лоток и зафиксировано их угловое положение специальными штифтами. При подъеме плунжера шайбой (через толкатель) часть топлива вытесняется обратно через всасывающее окно, кратковременно создавая к моменту закрытия в полости насоса вокруг втулки плунжера давление, равное 2 МПа.

С момента перекрытия всасывающего окна верхней кромкой плунжера (геометрическое начало подачи) начинается активный нагнетательный ход плунжера и топливо через нагнетательный клапан и топливопровод высокого давления подается к форсунке. При достижении нижней спиральной кромкой плунжера отсечного окна втулки (геометрический конец подачи) активный ход плунжера заканчивается. Надплунжерное пространство при дальнейшем движении плунжера сообщается с полостью насоса и подводящим топливопроводом, давление падает, клапан садится на седло корпуса и подача топлива прекращается. В момент начала отсечки в полости насоса кратковременно создается давление 4-6 МПа. В действительности из-за дросселирования подача начинается несколько раньше, а конец подачи позже. При опускании плунжера в период обратного активного хода (оба окна перекрыты) в надплунжерной полости образуется разрежение. С момента открытия всасывающего окна втулки верхней спиральной кромкой плунжера начинается процесс наполнения топливом надплунжерной полости.

До середины 1974 г. на дизели устанавливали топливные насосы с алюминиевыми корпусами. Корпус насоса выполнен из алюминиевой поковки с двумя отверстиями для крепления насоса во фланце корпуса. В корпусе напротив отсечных окон втулки плунжера ввернуты штуцер под трубку подвода-отвода топлива и пробка с цементированными торцами, исключающими разрушение от струй топлива, вытекающих из втулки при отсечке; плунжерная пара с двумя регулировочными кромками начала подачи и двумя кромками конца подачи топлива. Два окна во втулке расположены напротив друг друга и выполняют функции как всасывающих, так и отсечных окон.

Толкатель имеет уменьшенную по длине дуговую канавку на наружной поверхности корпуса толкателя. Поэтому толкатели и плунжерные пары этих насосов не могут быть использованы нанасосах с чугунными корпусами. Эти же узлы насосов с чугунными корпусами могут устанавливаться в насосы с алюминиевыми корпусами. Однако в связи с увеличенным коэффициентом подачи при установке плунжерных пар измененной конструкции без регулировки на стенде в насосах с алюминиевыми корпусами необходимо уменьшать выход реек при регулировке дизеля на 1,2-1,8 мм. Замена насосов на дизелях из-за различия топливного трубопровода может производиться только комплектно на всем дизеле.

При установке насосов с чугунными корпусами вместо алюминиевых необходима замена топливного трубопровода от фильтра тонкой очистки до подпорного клапана с креплением насосов двумя шпильками, для чего во фланцах корпусов выполнены специально для этой цели дополнительно два отверстия, расположенные по продольной оси фланца.

Для повышения надежности, долговечности и стабильности гидравлических параметров в насосы выпуска 1978 г. внесены конструктивные изменения. Упор нагнетательного клапана вместо цилиндрического (одинакового размера) по наружной поверхности выполнен ступенчатым с уменьшенным диаметром верхней части, равным внутреннему диаметру стопорного кольца. При этом кольцо расположено между проточкой в корпусе и наружной поверхностью верхней части упора, что при выбранных зазорах между упором и корпусом клапана исключает возможность выскакивания кольца из канавки при работе. Вместо двух нижних тарелок пружины плунжера установлена одна тарелка с увеличенным зазором между тарелкой и плунжером, что позволяет освободить плунжер от воздействия боковых усилий.

На нажимном штуцере и корпусе насоса в верхней части выполнены проточки, в которые установлено резиновое уплотни-тельное кольцо. Установка такого кольца вместе с кольцом 10 устраняет пропуск топлива по прокладке 14 и соответственно по резьбе штуцера. Проведенные исследования показали, что пропуск топлива по неплотностям стыков прокладки с нажимным штуцером и корпусом нагнетательного клапана практически не влияет на процесс топливоподачи. При пропуске образуются капли топлива на выходе из резьбы штуцера. С течением времени пропуск будет уменьшаться и может прекратиться совсем, так как в полости между двумя резиновыми кольцами создается небольшое давление, уменьшающее перепад давления в стыках, и повышается дросселирование неплотности.

⇐ | Основные требования и схема | | Тепловозные дизели типа Д49 | | Форсунка | ⇒