Топливный насос высокого давления тепловоза

Топливный насос высокого давления

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.

Читайте также:  Как правильно руль держать при вождении

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.

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.

Читайте также:  Как проверить исправность камеры заднего вида

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)

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.

Читайте также:  Парковка для машин своими руками

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.

Сайт посвященный тепловозам

Топливный насос высокого давления (сокращенно ТНВД) является своеобразным «посредником» между оборудованием топливной системы высокого и низкого давления.
К узлам низкого давления можно отнести следующие оборудование:

  • топливные баки, отвечают за хранения дизельного топлива;
  • фильтра грубой и тонкой очистки; топливный насос с приводом от дизеля тепловоза. Служит для забора
  • топлива с расходных баков и наполнения полостей топливной системы во время работы двигателя. Это устройство присутствует не во всех топливных системах, по разным причинам;
  • топливный насос с электрическим приводом. Тоже предназначен для забора и подачи топлива. Присутствует во всех топливных системах тепловозов;
  • редукционные (перепускные) клапана, защищают трубопроводы низкого давления от избыточного давления путем поддержки оптимального давления, которое зачастую колеблется в пределах от 1,5 до 2,5 атм.;
  • топливоподогреватель. Представляет собой емкость с двумя разобщенными полостями, по которым циркулирует топливо и охлаждающая жидкость водяной системы локомотива, «обмениваясь» теплом;

Аппаратура высокого давления:

Иногда трубки высокого давления могут вообще отсутствовать из-за конструкционных особенностей ДВС, на которых внедрены особые устройства, имеющие в своем корпусе насос и форсунку.
В этой статье я Вам постараюсь в понятной форме предоставить информацию касательно видов, компоновки и неисправностей насосов высокого давления.

Конструкция ТНВД

Подавляющие число двигателей внутреннего сгорания тепловозов оборудуются насосами блочной или индивидуальной конструкции. То есть, блочный ТНВД представляет собой устройство, которое содержит в себе один кулачковый вал и определенное число толкателей, плунжерных пар, нагнетательных клапанов и т.д. Такие насосы выполняют подачу топлива ко всем форсункам в определенной очередности. ТНВД индивидуального типа являет собой узел, в котором присутствует только один толкатель, одна плунжерная пара и один нагнетательный клапан. Индивидуальные насосы подают топливо только в один цилиндр.

блочный ТНВД индивидуальный ТНВД
установлены на дизелях
  • 6чн21/21;
  • м750;
  • м756;
  • д50;
  • 1д12;
  • 14д40;
  • 11д45.
  • д49;
  • д70;
  • д100.
преимущества удобство в обслуживании; для управления ТНВД используется небольшое количество рычагов и тяг хорошо зарекомендовали себя при работе с многоцилиндровыми дизелями, где индивидуальные ТНВД монтируются в близости с соответствующим цилиндром, что позволяет максимально уменьшить длину трубок высокого давления
недостатки общее число топливных секций в блочных ТНВД ограничивается шестнадцатью (11д45) для управления индивидуальными насосами на дизеле предусмотрена система тяги и рычагов, которая при отсутствии надлежащего ухода может снижать чувствительность РЧО (появятся «провалы» при сбросе позиций или дизель может работать неустойчиво)

Классификация ТНВД по устройству и способу дозировки

Насосы высокого давления разделяются на 3 класса по методу дозировки топлива:

  • регулируемые началом подачи топлива;
  • регулируемые концом подачи топлива;
  • регулируемые изменением начало и концом подачи топлива;

Что касается тепловозных дизелей, то на них наиболее распространенными являются топливные насосы второго и третьего классов.

регулируемые концом подачи топлива; регулируемые изменением начало и концом подачи топлива;
Дизели
  • 1д12;
  • д50;
  • д70;
  • д100;
  • м750.
  • д49;
  • 14д40;
  • 11д45.

Вдобавок ТНВД также делятся по конструкционным особенностям на две группы:

  • насосы, у которых нагнетание нужного количества топлива происходит только за счет самой плунжерной пары (насосы этой группы применяются почти на всех тепловозных двигателях);
  • насосы, имеющие клапанное управление, что включает в себя некоторое количество клапанов, работа которых контролируется дополнительным механизмом (насосы с такими конструкционными особенностями применяются лишь на некоторых ДВС).

Насосы высокого давления в основу, которых заложено золотниковое управление подачи топлива, отличается простотой и надежностью конструкции. Общее число установленных подвижных узлов в таких насосах минимально, к ним относятся: толкатель, плунжерная пара и нагнетательный клапан.

Неисправность прецизионных пар

В индивидуальных топливных насосах золотникового типа присутствует только две (в блочных ТНВД конечно же больше) прецизионных пары, это плунжерная пара и нагнетательный клапан с его седлом.
Износ рабочих поверхностей плунжерных пар это частая и распространенная их неисправность. Также эти прецизионные пары считаются непригодными для дальнейшей работы в случае, если:

  • плунжер имеет затупленные кромки на торце головки, а также на отсечной спирали;
  • на контактной поверхности головки плунжера присутствует большое количество коррозионных участков;
  • на плунжере или на его гильзе есть трещины, риски или другие визуальные недостатки.

Качественно работающая плунжерная пара имеет зеркальную поверхность с малозаметными штрихами и прямым блеском.
Преждевременный выход из строя плунжерных пар зачастую вызывается вследствие работы топливной аппаратуры на некачественно отфильтрованном дизельном топливе и вдобавок из-за содержания в топливе мельчайших абразивных частичек. Степень износа плунжерных пар определяют исходя из величины ее плотности.
Плотность плунжерной пары — это отрезок времени, за который определенное количество топлива перетечет из полости над плунжером через диаметральный зазор между плунжером и его гильзой, во время этого испытания плунжер должен совершать возвратно-поступательно движение. Такое испытание проводится на стенде А53, после которого полученные результаты сравнивают с соответствующими нормами, и решается вопрос о дальнейшей эксплуатации или о браковке плунжерной пары.

Нагнетательный клапан

К основной неисправности нагнетательного клапана относится снижение герметичности притирочной фаски клапана. Из-за такого явления происходит перетечка топлива в надплунжерное пространство, что пагубно повлияет на процесс впрыска топлива в особенности на холостых оборотах дизеля. А именно это приведет к частичной потери мощности дизеля по причине снижения дозировки подаваемого топлива и искажения угла подачи топлива.
Помимо износа герметизирующих свойств нагнетательного клапана также следует обращать внимание на пружину клапана, прокладку и нажимной штуцер.
Нажимной штуцер должен быть осмотрен в обязательном порядке перед вкручиванием в ТНВД, его резьбовые поверхности не должны содержать задиров или наклепов, а поверхность, на которую опирается пружина нагнетательного клапана, должна быть плоской.
В качестве прокладок для нагнетательных клапанов выступают резино-технические изделия или медные прокладки. Медные изделия перед установкой отжигаются, а резинки почти всегда подлежат замене, дабы избежать подтеканий топлива из-под нажимных штуцеров, что часто бывает на топливных секциях дизеля Д50 .
Теперь о пружинах, их состояние (изменение размеров и упругости) может вызвать серьезные нарушения топливоподачи. Ниже приведены параметры пружин нагнетательных клапанов некоторые типов дизелей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *