Топливоподающая аппаратура

/ Литература / Устройство и ремонт тепловозов / Топливоподающая аппаратура

Топливоподающая аппаратура предназначена для снабжения дизеля топливом. В ее состав входят баки для хранения топлива, топливные фильтры, топливоподкачивающие насосы, топливные насосы высокого давления, форсунки и др.

Баки для хранения топлива. Они представляют собой сваренные из стальных листов резервуары, усиленные внутри перегородками. Перегородки в баке дают возможность гасить энергию колебаний топлива, возникающих при резких изменениях скорости движения тепловоза. С обеих сторон бака имеются заправочные горловины с фильтрующими сетками. Под днищем баков расположен отстойник, в котором скапливаются тяжелые осадки топлива. На верхней части бака имеются две вентиляционные трубы, позволяющие избежать изменения давления в баке в процессе заправки и при расходовании топлива. Количество топлива в баке измеряют градуированными рейками, расположенными в вентиляционных трубах.

Из топливного бака при всех ТО; ТР-1; ТР-2 производят слив отстоя. При ТР-3 топливо полностью сливается для очистки бака от грязи и шлама. Бак промывается без снятия с тепловоза.

Топливоподкачивающие насосы. На тепловозах применяются насосы шестеренного типа, с электроприводом. Перепускной клапан обеспечивает одинаковое давление в топливоподкачивающей системе независимо от режима работы дизеля. Насосы подают топливо из бака к насосам высокого давления.

Шестеренный насос (рис. 8.1) состоит из корпуса и крышки с серповидным выступом. В крышку запрессована ось, на которой свободно вращается шестерня, входящая в зацепление с ведущей шестерней внутренними зубьями. Ведущая шестерня выполнена за одно целое с приводным валиком, соединенным муфтой с электродвигателем мощностью 0,5 кВт. Наружная цилиндрическая поверхность ведущей шестерни пришлифована к расточке корпуса, а вершины зубьев - к нижней поверхности серповидного выступа крышки насоса.

Топливо, поступая через штуцер в полость корпуса насоса, заполняет впадины между зубьями шестерен и при движении двумя потоками сверху и снизу серповидного выступа поступает в нагнетательную полость насоса, а оттуда - в трубопровод.

Вал шестерни уплотняется бронзовыми втулками, припаянными к гофрированной латунной втулке (сильфону). Бронзовая втулка притирается к стальной, напресованной на валик, и прижимается к ней пружиной. Допускается утечка топлива по валику не более одной капли в 1 мин.

На тепловозе ТЭП70 подкачивающий насос описанного типа работает только во время пуска дизеля. Во время работы дизеля

Рис. 8.1. Схема работы насоса (а) и его устройство (б): 1 - ведущая шестерня с внутренними зубьями; 2 - ведомая шестерня; 3 - корпус; 4 - нагнетательная полость; 5 - всасывающая полость насоса; б - отверстие с резьбой для крепления топливоподкачивающей трубы; 7 - втулка; 8, 10, 11 - сильфонное уплотнение; 9 - пружина; 12 - уплотнительное кольцо; 13 - гайка; 14 - ось; 15 - регулировочные прокладки; 16 - крышка; 17 - заглушка; А - серповидный выступ; Б - приводной валик

подачу топлива к насосам высокого давления обеспечивает шестеренный насос с приводом от вала дизеля. При давлении топлива в нагнетательной полости выше 0,06 МПа перепускной клапан перепускает часть топлива во всасывающую полость насоса.

Состояние топливоподкачивающего насоса проверяется при всех ТО и ТР-1. При этом проверяют легкость вращения вала насоса и состояние муфты.

При проведении ТР-2 топливоподкачивающий насос снимают с тепловоза и на стенде проверяют подачу топлива. Проверяют работу сальникового уплотнения.

При проведении ТР-3 топливоподкачивающий насос снимают, разбирают, ремонтируют, опрессовывают и на стенде проверяют подачу топлива.

Топливные фильтры. В топливной системе установлены различные топливные фильтры: предварительной очистки, которые задерживают лишь крупные частицы; грубой очистки, задерживающие частицы крупнее 50 мкм; тонкой очистки, не пропускающие частицы размером более 4 мкм. Все топливные фильтры состоят из двух частей - корпуса и фильтрующего элемента.

Рис. 8.2. Фильтры грубой очистки топлива тепловозов: а - с двумя стаканами; б - с одним стаканом; 1 - штуцера; 2 - стержень; 3, 14 - пробки; 4- пробковой кран; 5 - корпус; 6, 13- прокладки; 7, 9, 17- фильтрующие элементы; 8 - колпак; 10 - шпилька; 11 - проставка; 12 - пружина; 15 - крышка; 16 - трехгранный стержень; 18 - нажимная гайка

Фильтры предварительной очистки - это сетки заправочных горловин топливных баков.

Фильтры грубой очистки (рис. 8.2). В качестве очистительных элементов в них применяют гофрированные металлические стаканы, на которые навита латунная лента специального профиля. Между витками образуются щели шириной 0,07.0,09 мм, которые задерживают частицы более крупных размеров.

На тепловозах с дизелями типа Д49 в качестве фильтрующих элементов используют сетчатые диски, собранные в пакет на трехгранном стержне и удерживаемые на нем с помощью стяжной гайки. Топливо поступает снаружи, и, проходя через сетки внутрь, оставляет на них механические частицы размером более 45 мкм. Частицы скапливаются в нижней части корпуса фильтра, откуда их периодически удаляют через отверстие, закрытое пробкой.

Фильтр тонкой очистки (рис. 8.3) устанавливают на линии нагнетания подкачивающего насоса, перед коллектором насосов высокого давления. Войлочно-щелевой фильтр комбинированного типа применяется на дизелях ранних выпусков. В настоящее время

Рис. 8.3. Фильтры тонкой очистки топлива тепловозов 2ТЭ10В (а)

и ТЭП70 (б):

1, 9, 15 - пробки; 2 - стержень; 3, 11 - корпуса; 4 - колпак; 5 - фильтрующие элементы; 6, 17- бумажные шторы; 7- пружина; 8 - гайка; 10- шарик; 12 - крышка-кронштейн; 13 - кольцо резиновое; 14 - пробковый кран; 16 - крышка; 18, 19 - перфорированные картонные цилиндры широкое применение находит фильтр тонкой очистки с бумажными элементами, которые задерживают частицы крупнее 3 мкм. Бумажные элементы заменяют новыми через 50 тыс. км пробега. Контроль за состоянием фильтрующих элементов осуществляется по манометрам, установленным до и после фильтра тонкой очистки. Может устанавливаться и сигнализатор загрязненности фильтра, который представляет собой реле, реагирующее (срабатывающее) на разность давлений до и после фильтра. Сигнал реле может подаваться звуковым или световым указателем.

При проведении ТО-3 фильтры грубой очистки разбирают, промывают или производят замену фильтрующих элементов.

При проведении ТР-1, ТР-2, ТР-3 производят смену фильтрующих элементов и промывку корпуса фильтров грубой и тонкой очистки топлива.

Топливные насосы высокого давления (рис. 8.4). Они бывают секционными (дизели Д100, Д49, ПД1М и др.) и блочными, объединяющими в одном корпусе несколько насосных секций (дизели 11Д45, 14Д40, М750 и др.).

Секционные насосы высокого давления проще заменять в случае повреждения при эксплуатации. Их достоинство - облегченная

Рис. 8.4. Топливный насос дизеля 5Д49: 1 - направляющая втулка толкателя; 2 - толкатель; 3 - резиновые кольца; 4 - пружина; 5 - поворотная шестерня; 6 - рейка; 7 - плунжер; 8, 10 - штуцера; 9 - корпус нагнетательного клапана; 11 - гильза плунжера; 12 - тарелки плунжера; 13 - корпус насоса; 14 - регулировочные прокладки; 15 - регулировочный

винт регулировка, улучшенная равномерность подачи топлива по цилиндрам, короткие нагнетательные трубки, имеющие одинаковую длину и форму.

Блочные насосы высокого давления значительно (относительно секционных) меньше в размерах. Они удобнее в эксплуатации, так как их плунжерная пара (подвесного типа) не деформируется под действием монтажных усилий; механизм привода реек, скрытый в корпусе, обеспечивает легкую и быструю регулировку. Серьезный их недостаток - разная длина трубок высокого давления, что влияет на неравномерность подачи топлива по цилиндрам.

Принципиально процесс подачи топлива топливными насосами в цилиндры тепловозных дизелей осуществляется одинаково (рис. 8.5). В любом топливном насосе, осуществляющем подачу и дозировку топлива, имеется насосный элемент - плунжерная прецизионная пара, состоящая из гильзы и плунжера, хорошо пригнанных и притертых друг к другу. Плунжер топливного насоса приводится в движение от кулачкового вала топливных насосов через толкатель с роликом. Толкатель, расположенный в корпусе, прижимается к кулачку пружиной.

Топливо подается через нагнетательный клапан по трубопроводу к форсунке при движении плунжера вверх. Давление в системе «топливный насос - трубопровод - форсунка» определяется усилием пружины, запирающей через штангу иглу форсунки. При

Рис. 8.5. Схема работы топливного насоса: 1- 6 - положения плунжера достижении давления, достаточного для подъема иглы от седла распылителя, топливо через сопло распылителя поступает в цилиндр дизеля. Порция топлива определенной величины обеспечивается топливным насосом. После подачи порции топлива, давление перед нагнетательным клапаном (над плунжером) резко падает, хотя плунжер продолжает поступательное движение под действием кулачка. Нагнетательный клапан топливного насоса закрывается и своим ходом разгружает давление в трубопроводе к форсунке. Под действием пружины через штангу игла форсунки закрывается, и подача топлива в цилиндр прекращается. Обратный ход плунжер совершает под действием своей пружины. При этом увеличивается объем надплунжерного пространства, которое заполняется топливом из топливного коллектора через отверстие в гильзе.

Регулирование порции топлива (рис. 8.6) осуществляется положением плунжера относительно гильзы (не путать с поступательным движением плунжера, которое имеет постоянное значе-

Рис. 8.6. Схема изменения порции топлива и типы плунжерных насосов: а - плунжер с управлением конца подачи топлива; б - плунжер с управлением началом подачи топлива; в - плунжер с управлением началом и концом подачи топлива; 1-6- положения плунжера

ние и зависит от высоты кулачка вала). В топливном насосе имеется шестеренка в зацеплении с зубчатой рейкой. Плунжер при поступательном движении строго ориентирован относительно гильзы шлицами в шестеренке. Рейка, поворачивая шестеренку, поворачивает плунжер относительно гильзы. Головка плунжера имеет винтовой скос, изменяющий полезный ход плунжера, при котором плунжер нагнетает топливо, перекрывая отверстие в гильзе. От угла поворота плунжера (т. е. положения рейки топливного насоса высокого давления) относительно гильзы изменяется порция топлива, подаваемого в цилиндр двигателя. Большое значение в работе топливной аппаратуры имеет нагнетательный клапан (рис. 8.7). В момент окончания подачи плунжером порции топлива, нагнетательный клапан возвращается на свое место. Для обеспечения быстрого падения давления в топливопроводе нагнетательный клапан имеет разгрузочный поясок, вследствие чего клапан при нагнетании вынужден значительно подниматься над седлом даже при минимальной подаче топлива. После отсечки подачи клапан совершает значительный путь при посадке в гнездо, увеличивая объем в нагнетательном трубопроводе. Поэтому давление в трубопроводе резко падает, обеспечивая четкое прекращение подачи топлива форсункой без подтекания.

Однако при чрезмерной и разной длине трубопровода подтекание полностью не устраняется вследствие подтекания топлива форсункой, что отрицательно сказывается на работе дизеля. Отрицательным эффектом топливной аппаратуры также следует считать подвпрыскивание топлива, снижающее экономичность дизеля. Оно вызывается колебаниями давления в нагнетательном топливопроводе после посадки иглы форсунки в седло корпуса распылителя, вследствие чего образуется гидроудар, т.е. амплитуда волны давления достигает значения, достаточного для отрыва иглы форсунки от седла. С целью устранения подвпрыскивания сокращают объем между насосом и форсункой.

Гильзы, плунжеры, нагнетательные клапаны и их седла, ролики толкателей изготавливают из высоколегированных сталей (ШХ-15, 12ХНС, 20ХГР и др.).

Рис. 8.7. Нагнетательные клапаны топливных насосов: а - с разгрузочным пояском; б - с вытеснителем; 1 - направляющее перо клапана; 2 - разгрузочный поясок клапана; 3 - притирочный поясок клапана; 4 - корпус клапана; 5, 6 - ограничитель подъема клапана; 7- разгрузочный поясок; 8 - клапан; 9 - надплун-жерное пространство; 10 - отверстие в клапане; И - пружина
Рис. 8.8. Лоток: 1 - рычаги толкателей привода клапанов; 2 - корпус лотка; 3 - опорный подшипник; 4 - распределительный вал; 5 - вал привода реек топливных насосов; 6 - рычаг; 7 - топливный насос; 8, 9 - шайбы для управления впускными и выпускными клапанами; 10 - зажимная гайка; 11 - кулачковая шайба для приведения в действие топливных насосов; 12 - рычаг управления рейками топливных насосов; 13 - зубчатая втулка; 14 - шестерня; 15 - шлицевой вал; 16 - упорные кольца; а - канал для масла

Насосы дизеля 10Д100 расположены по обеим сторонам цилиндров (по десять в каждом ряду). Каждый насос вставлен в расточку корпуса толкателя и притянут к нему болтами. Кулачковые валы с правой и левой стороны расположены ниже верхнего коленчатого вала. Оба кулачковых вала устанавливаются так, что кулачки через толкатели одновременно действуют на плунжеры топливных насосов обеих сторон, обеспечивая одновременные начало и конец подачи топлива в соответствующий цилиндр. Привод кулачковых валов осуществляется от верхнего коленчатого вала через шестерни.

Насосы дизеля 5Д49 устанавливают в расточки лотка дизеля (рис. 8.8) и крепят к нему четырьмя шпильками. Толкатели насосов цилиндров правого и левого рядов приводятся в действие одной и той же кулачковой шайбой распределительного вала. Положение гильзы в корпусе насоса зафиксировано стопорными винтами.

Головка плунжера имеет две отсечные кромки - верхнюю и нижнюю. В гильзе имеются два отверстия для подвода и отвода топлива. Спиральные отсечные кромки расположены так, что при движении рейки в корпус насоса подача топлива уменьшается, а при выдвижении из корпуса - увеличивается.

Угол опережения подачи топлива по цилиндрам регулируют прокладками, устанавливаемыми между привалочным фланцем и корпусом толкателя. Толщина прокладок устанавливается на стенде завода-изготовителя. Ее значение выбивается на корпусе насоса.

Форсунки. На тепловозных дизелях установлены форсунки закрытого типа. Форсунки предназначены для введения топлива в камеру сгорания, обеспечивая при этом оптимальное смесеобразование топлива с воздухом, длину топливной струи, мелкость распыления топлива, равномерность распределения топлива по камере сгорания, высокое давление впрыскивания, четкие начало и конец процесса. Форсунки должны быть просты, иметь минимальные размеры и массу движущихся частей, низкую стоимость и высокую надежность.

Форсунки различаются главным образом конструкцией распылителя, размерами проходных сечений, количеством и размерами сопловых отверстий, массой, габаритными и установочными размерами.

Форсунки дизелей типа Д49 отличаются тем, что сопло и корпус распылителя (рис. 8.9) крепятся к корпусу форсунки колпаком.

В корпусе распылителя размещена игла и ограничитель подъема иглы. Корпус распылителя и игла тщательно притираются друг к другу и являются прецизионной парой. Игла прижимается к корпусу распылителя пружиной через штангу и ограничитель подъема иглы. Пружина через тарелку затягивается регулировочным винтом и фиксируется гайкой. На регулировочный винт устанавливают штуцер, к которому присоединяется трубка отсечного топлива, которое просачивается (и играет роль смазки) между иглой и корпусом распылителя. Топливо к форсунке подается через щелевой фильтр в канал корпуса форсунки и далее в кольцевую камеру корпуса распылителя. Эти форсунки устанавливают в крышки цилиндров и крепят шпильками. Уплотнение соединений достигается за счет конусных поверхностей, прокладок и уплотнительных колец. На дизелях типов Д49 и \ФЕ 17/24 форсунки устанавливаются в крышках цилиндров наклонно, что позволяет монтировать их без снятия крышек клапанных коробок. На дизе-

Рис. 8.9. Форсунка дизеля: 1, 2 - штуцера; 3 - регулировочный штуцер; 4 - тарелка; 5, 8 - резиновые кольца; 6 - пружина; 7 - корпус; 9 - толкатель; 10 - колпак; 11 - корпус иглы; 12 - распылитель; 13 - игла; 14 - щелевой фильтр; а, б - каналы

лях типа Д100 форсунки вмонтированы в цилиндр с помощью специальных адаптеров, обеспечивающих уплотнение от прорыва газов и течи воды.

В процессе работы топливных насосов и форсунок начало и конец подачи топлива в цилиндры соответствуют определенным положениям коленчатого вала дизеля. В зависимости от заданного машинистом режима работы дизеля, насосы регулируют количество топлива, подаваемого в цилиндры. Подачу топлива в камеру сгорания, тщательное его распыление и перемешивание с воздухом обеспечивают форсунки дизеля. Для нормального выполнения заданных функций детали топливной аппаратуры изготавливают с высокой степенью точности и регулируют на строго определенную взаимозависимость их работы.

В эксплуатации происходит износ деталей топливной аппаратуры. Главные причины износа - недостаточная чистота топлива и масла, а также попадание воды в топливо. В результате нарушается регулировка топливной аппаратуры, ухудшается процесс сгорания топлива в цилиндрах дизеля, снижается экономичность и надежность тепловоза в целом.

При проведении ТО-2 проверяют во время работы дизеля течь топлива в соединениях трубопроводов. Контролируют работу механизма выключения части топливных насосов при работе дизеля в холостом режиме. Проверяют работу форсунок, если наблюдается дымный выхлоп.

При проведении ТО-3 и ТР-1 проверяют механизм управления рейками топливных насосов; проверяют устройство для отключения топливных насосов; форсунки снимают и проверяют на стенде на качество распыла, на давление впрыска, на плотность и подтекание.

При проведении ТР-2 и ТР-3 снимают с дизеля форсунки, топливные насосы и другие детали топливной аппаратуры для их разборки и ремонта.

⇐ | Общие сведения | | Устройство и ремонт тепловозов | | Регулирующая аппаратура | ⇒