книги из ГПНТБ / Королев Н.И. Эксплуатация судовых дизелей

Методы регулирования топливных насосов различны и зависят от их конструкции. Поэтому при регулировании в первую очередь необходимо руководствоваться заводскими данными, а при отсутст­ вии их изложенным ниже материалом.

Проверка герметичности. Износ деталей топливного насоса приводит прежде всего к нарушению его плотности. Потеря герме­ тичности может произойти вследствие пропусков в плунжерных парах, соединениях (штуцерах, фланцах и т. д.), клапанах (нагне­ тательных, впускных, отсечных) и в местах посадки втулок и гнезд; клапанов. Для выявления пропусков в насосе его разбирают, осматривают и опрессовывают, пропуски в соединениях обнару­ живают при внешнем осмотре.

Наибольшее внимание следует уделять состоянию плунжерных пар (плунжера и втулки) и клапанных пар (седла и клапана). В современных конструкциях зазор в плунжерных парах топлив­ ных насосов равен 0,0015—0,003 мм. При большем зазоре утечка топлива значительно увеличивается. Допустимая величина эллип­ тичности плунжера п уменьшения его диаметра-—0,01 мм, конус­ ности — 0,008 мм.

Износ нагнетательного клапана приводит к увеличению зазора между разгрузочным пояском и отверстием седла. Это ухудшает разгрузочный эффект клапана, способствует увеличению подачи топлива, повышению давления в топливопроводе, что искажает процесс впрыска топлива.

Плотность проверяют отдельно для каждой секции насоса. Проворачивая дизель, устанавливают его так, чтобы ролик топ­

ливного насоса не соприкасался с кулачной шайбой. Привод руч­ ного управления ставят на полную подачу топлива, отсоединяют нагнетательный трубопровод от штуцера насоса. Топливо подают к насосу и прокачивают последний вручную до полного удаления воздуха. Затем на штуцер ставят заглушку и прокачкой создают в насосе давление топлива около 200 кгс/см2. Нажимая на рычаг ручной прокачки топлива, поддерживают давление постоянным. Если насос сохраняет это давление в течение времени, указанного в инструкции завода-строителя (как правило, не менее 15—20 сек для новых плунжерных пар и 5—7 сек для изношенных), то герме­ тичность считается достаточной.

Результаты опрессовки можно оценивать также путем сравне­ ния опрессовок проверяемой и эталонной пар.

Кроме того, недостаточную герметичность можно обнаружить по подтеканию топлива.

Проверку герметичности необходимо делать последовательно для каждого насоса и результаты сравнивать. Это связано с тем, что для нормальной работы двигателя наибольшее значение имеет равномерность подачи топлива по цилиндрам, зависящая прежде всего от плотности каждого насоса. Абсолютная величина утечки топлива не имеет такого значения, так как она может быть ком­ пенсирована соответствующим регулированием насосов. Поэтому при опрессовке топливных насосов в первую очередь надо обра­

117

щать внимание на аосолютную величину утечек всего комплекса насосов. Если окажется, что утечки какого-либо насоса значитель­ но отличаются от среднего значения утечки всех насосов, значит насос неисправен.

Топливный насос необходимо разбирать и ремонтировать также в том случае, если выяснится, что плунжер совершенно не пропу­ скает топливо.

При обнаружении неудовлетворительной герметичности насоса следует проверить плотность посадки втулки в корпусе насоса, нагнетательного клапана и прецизионной пары плунжер — втулка. Неплотность посадки втулки можно устранить поджатпем нажим­ ной гайки. Если это не удается, насос надо разобрать и торец втулки притереть. Чтобы не было перекоса во время притирки, втулку прижимают к корпусу легким нажатием гайки. Втулку вращают при помощи хомута, надетого на выступающую

часть втулки.

Плотность нагнетательных (а также впускных) клапанов проверяют с помощью керосина. Для это­ го клапан ставят в свое гнездо и сверху наливают керосин, который не должен просачиваться под клапан.

Герметичность клапанов топливного насоса про­ веряют также при помощи сжатого воздуха. Двига­ тель ставят в положение «Стоп» и подают сжатый воздух к нагнетательному клапану. При неплотно­ сти воздух будет выходить через открытый спускной кран. Испытание всасывающего клапана осущест­ вляют при вынутом нагнетательном клапане.

Плотность плунжерных пар проверяют в специ­ альном приспособлении (рис. 59). Для этого за­ глушкой 3 закрепляют втулку 6 и плунжер 5 в кор­

пусе приспособления. На заглушке имеется штуцер 2, через кото­ рый ручным насосом нагнетают керосин в рабочую полость 4 под давлением 600 кгс/см2.

Герметичность плунжерных пар оценивают по утечке керосина через отверстие 1 в корпусе приспособления. Эта утечка не должна превышать 70 г в минуту.

Разница плотностей плунжерных пар насосов, установленных на одном дизеле, не должна превышать ±15% средней плотности для новых плунжерных пар и ±20% для изношенных пар.

На работу топливного насоса большое внимание также оказыва­ ет величина подъема нагнетательного клапана. Желательно иметь возможно меньший подъем клапана, так как его увеличение вызы­ вает быстрый износ деталей. С другой стороны, клапан должен иметь достаточное проходное сечение, обеспечивающее минималь­ ное сопротивление топливу при его подаче к форсунке. У нагнета­ тельного клапана, имеющего отсасывающий поясок, подъем всегдаі больше, чем у клапана без пояска.

118

Величина подъема нагнетательного клапана для некоторых ди­ зелей (согласно заводской инструкции) следующая (в мм) :

Проверка и регулировка зазора между роликом привода и ци­ линдрической частью кулачной шайбы. Величина зазора под роли­ ком оказывает влияние на момент его набегания на рабочий про­ филь кулачной шайбы, т. е. от величины зазора зависит распре­ деление подачи топлива в цилиндр дизелей. Кроме того, отсутствие зазора приводит к повреждению кулачной шайбы п ролика.

Зазор между роликом п цилиндрической частью кулачной шай­ бы замеряют щупом. Если цилиндрическая часть кулачной шайбы имеет некоторую эксцентричность, то для руководства принимают минимальную величину зазора, полученную при различных поло­ жениях шайбы.

Величина зазора указана в инструкции завода-строителя и обычно лежит в пределах 0,15—0,5 мм.

В большинстве случаев зазор регулируют при помощи нажим­ ного болта, имеющегося в корпусе насоса.

Проверка и установка нулевого положения насоса. К проверке нулевого положения приступают после опрессовки насоса п устра­ нения всех пропусков.

Цель регулирования топливного насоса на нулевую подачу — получить одновременное выключение всех насосов при остановке двигателя. Это означает, что при установке привода ручной отсеч­ ки на нулевое деление шкалы все секции насоса должны прекра­ щать подачу топлива в цилиндры, что должно гарантировать оста­ новку дизеля.

Однако из-за различного износа прецизионных пар насоса и форсунки п наличия слабины в рычажных связях подача топлива отдельными насосами, даже после самой тщательной статической регулировки, никогда не бывает одинаковой.

Поэтому насосы приходится подрегулировать во время работы дизеля, что может вызвать смещение нулевой подачи. Для надеж­ ной остановки дизеля привод ручного управления насосом должен иметь некоторый свободный ход в сторону уменьшения подачи. Для этого насос регулируют так, чтобы его выключение наступало не при нулевом положении рычага управления, а несколько рань­ ше — на одно-два деления до нулевого положения.

Методику регулирования на нулевую подачу рассмотрим при­ менительно к основным типам насосов.

В топливном' насосе с регулированием по началу подачи (впу­ скными клапанами) его выключение проверяют следующим обра­ зом (см. рис. 52).

Коленчатый вал дизеля при помощи валоповоротного устройст­ ва устанавливают в положение, при котором ролик проверяемого

1.19

насоса будет находиться на вершине выступа кулачной шайбы. При этом положении ролика плунжер насоса займет крайнее верх­ нее положение (конец подачи). Затем привод ручного управления насосом ставят на 1—2 (в некоторых дизелях на 3—4) деления от нуля. В таком положении насос не должен подавать топливо, т. е. между нижней направляющей частью впускного клапана 4 и штоком 5 не должно быть зазора. Если это положение не соблю­ дено, то регулировочным болтом 6 уменьшают или увеличивают длину штока 5, добиваясь устранения зазора.

Проверку открытия впускного кла­ пана или, что то же самое, отсутствия зазора между впускным клапаном 4 и штоком 5, при соответствующей уста­ новке привода управления насосом, можно осуществлять также при помо­ щи топлива. Для этого, сияв предохра­ нительный клапан 2, сообщают насос с расходной топливной цистерной. При наличии в цистерне топлива оно само­ теком должно поступать в насос и вы­ ходить из него в отверстие предохрани­ тельного клапана. Если топливо из от­ верстия предохранительного клапана

подачи топлива. Привод ручного управления насосом ставят на нулевое положение (положение «Стоп»), Снимают штуцер и дета­ ли, закрывающие впускной клапан. Устанавливают индикаторное приспособление для измерения перемещения впускного клапана и плунжера насоса. В связи с тем, что индикаторы часового типа имеют ограниченный ход, приспособление имеет рычаг с переда­ точным числом (обычно 1:3). Далее ввертывают регулировочный болт 6 (см. .рис. 52), при этом всасывающий клапан 4 сядет в свое гнездо. Затем, вывертывая регулировочный болт, приподнимают впускной клапан на величину 0,5 мм. В момент, когда рукоятка

поста управления стоит на нуле и впускной клапан поднят на 0,5 мм, подачи топлива в цилиндр не произойдет.

Измерение величины подъема впускного клапана, а также уста­ новку плунжера в крайнее верхнее положение производят по ин­ дикатору, как показано на рис. 60.

120

Проверяют и регулируют каждую секцию иасоса, причем в это время привод ручного управления переставлять в другое положе­ ние нельзя.

Нулевое положение топливного насоса с регулированием по концу подачи (отсечным клапаном) проверяют иначе (см. рис. 51). Вынув нагнетательный клапан, ставят привод управления насосом на полную нагрузку и прокачивают вручную насос до полного удаления воздуха. На нагнетательный патрубок насоса ставят за­ глушку. Рычаг управления насосом переводят на 1/4 нагрузки и создают давление ручной прокачкой. Затем привод управления насосом медленно переводят на меньшую нагрузку, наблюдая при этом за моментом срыва. В момент срыва, соответствующий мо­ менту открытия отсечного клапана (или золотника), перевод рыча­ га управления иасосом прекращают и измеряют величину остав­ шегося свободного хода до нулевого деления шкалы и за этим делением.

При отсутствии свободного хода привода управления насосом или при недостаточной его величине топливный насос регулируют. Для этого привод управления насосом устанавливают так, чтобы стрелка указателя стояла между нулевым и первым делениями шкалы. Между роликом и кулачком устанавливается зазор, ука­ занный в заводской инструкции (0,15—0,5 мм).

При заглушенном нагнетательном патрубке в насосе создают давление, нажимая на рычаг ручной прокачки. При закрытом от­ сечном клапане рычаг опускаться не будет. Медленным вращением гаек талрепной тяги (или регулировочного болта) добиваются от­ крытия отсечного клапана. Этот момент определяют по началу опускания рычага ручной прокачки, причем обеспечивается нуле­ вое положение насоса и приблизительное равномерное распреде­ ление подачи топлива по отдельным цилиндрам.

Рассмотренный способ применим ко всем типам насосов бескомпрессорных дизелей.

Проверка и регулирование угла опережения подачи топлива.

Угол опережения подачи топлива является наиболее важным пока­ зателем, от которого зависит экономичность, надежность и долго­ вечность дизеля.

Углом опережения называют угол отклонения мотыля относи­ тельно в. М .Т ., соответствующий началу подачи топлива. Различают геометрический и действительный углы опережения. Геометриче­ ским углом опережения называют угол до в. м.т. от начала нагне­ тания топливным насосом. Он соответствует моменту закрытия впускного клапана (в клапанных насосах) или отверстия во втулке плунжером (в золотниковых насосах).

Действительный угол опережения определяется началом подъ­ ема иглы форсунки. На рабочий процесс дизеля влияет действи­ тельный угол опережения, который может отличаться от геометри­ ческого на 2—20° п. к. в. (за счет упругости топлива и длины тру­ бопровода, утечек и т .д.). В связи с тем, что для определения действительного угла опережения необходима специальная аппара­

121

тура, на практике обычно имеют дело с геометрическим углом, ко­ торый более доступен для измерения.

Из теории двигателей внутреннего сгорания известно, что при увеличении утла опережения подачи топлива, когда значительная часть топлива сгорает до прихода поршня в в. м.т., увеличивается термический и индикаторный к. и. д. (гр и і],- ) и соответственно уменьшается удельный расход топлива. Однако при этом резко возрастает максимальное давление сгорания рг , такой процесс характеризуется высокими значениями степени нарастания давле-

P z

нпя при сгорании —^—— и значительным нарастанием давления по

углу поворота коленчатого вала - . Работа двигателя при таких

условиях протекает напряженно, «жестко» и может даже сопро­ вождаться стуками; ударные нагрузки на детали кривошипно-ша­ тунного механизма и подшипники возрастают, что увеличивает их износ и сокращает срок службы.

Значительное уменьшение угла опережения приводит к проти­ воположным результатам, т. е. происходит догорание топлива на

Др

линии расширения, уменьшается pz и ■^ ■, резко возрастает

удельный расход топлива. Экономичность дизеля понижается, так как увеличиваются потери тепла в стенки цилиндра, повышается температура отработавших газов и уменьшается действительная степень расширения. В результате чрезмерное уменьшение угла по­ дачи приводит также к повышенному износу дизеля, так как при этом процесс сгорания топлива характеризуется интенсивным об­ разованием кокса, а повышение температуры отработавших газов сопровождается возрастанием температуры и тепловой напряжен­ ности деталей цилиндрово-поршневой группы.

Следовательно, для каждой конструкции дизеля, в зависимости от его характеристики (частоты вращения, степени сжатия, спосо­ ба смесеобразования, качества топлива и т. д.), должен быть вы­ бран оптимальный угол опережения подачи топлива, обеспечиваю­ щий наилучшне мощностные п экономические показатели работы дизеля. Такой угол опережения, подбираемый опытным путем дпзелестроительным заводом или при теплотехнических испытаниях, указывается в формуляре дизеля.

При наладке и регулировании дизеля следует из рекомендован­ ного заводом-строителем предела выбирать верхнее значение угла опережения подачи топлива, так как в этом случае обеспечивается более экономичная работа дизеля.

Необходимость проверки угла опережения подачи топлива обыч­ но возникает в случае смещения кулачной шайбы топливного насо­ са на распределительном валу или ее замены.

Для проверки правильности закрепления кулачной шайбы на­ сосов с регулированием по началу подачи контрольным положени­ ем служит конец подачи топлива, определяющий момент наиболь­ шего подъема плунжера насоса, когда ролик привода находится на

122

вершине выступа кулачной шайбы. Угол отклонения мотыля отно­ сительно его в. м. т., соответствующий концу подачи топлива, явля­ ется постоянным для насосов этого типа и указывается в паспорте дизеля.

Положение кулачной шайбы для топливных насосов с регули­ рованием по началу подачи проверяют следующим образом. Мед­ ленно вращают коленчатый вал дизеля до тех пор, пока ролик проверяемого насоса не поднимется на вершину выступа кулачной шайбы. В этот момент проворачивание вала прекращают и замеря­ ют угол отклонения мотыля соответствующего цилиндра.

Момент прихода плунжера в крайнее верхнее положение точнее всего можно зафиксировать по линейному индикатору, установлен­ ному на направляющую плунжера пли какую-либо деталь, связан­ ную с ним (см. рис. 60). Для этого снимают нагнетательный тру­ бопровод со штуцером и вынимают нагнетательный клапан вместе с его седлом и пружиной.

Далее несколько раз проворачивают коленчатый вал вперед и назад, замечают наибольшее показание индикатора, соответствую­ щее крайнему верхнему положению насоса. Затем, в-ращая дизель вперед, устанавливают плунжер насоса в это положение. При та­ ком положении кулачной шайбы топливного насоса на распреде­ лительном валу геометрический угол опережения должен соот­ ветствовать рекомендованному.

При необходимости угол опережения проверяют по моменту закрытия впускного клапана при помощи линейного индикатора, установив топливную рукоятку поста управления в положение, соответствующее номинальной мощности дизеля.

У насосов с регулированием по концу подачи контрольным по­ ложением является момент начала подачи топлива, являющийся постоянным. Причем у насосов с регулированием подачи отсечным клапаном начало подачи топлива совпадает с моментом набегания выступа кулачной шайбы на ролик, что соответствует началу дви­ жения плунжера. В топливных насосах золотникового типа начало подачи определяется моментом закрытия золотником (плунжером) приемного отверстия в направляющей втулке, так как момент на­ бегания выступа кулачной шайбы на ролик не является началом подачи.

Для проверки угла опережения у насосов с регулированием по концу подачи топлива поступают так. Коленчатый вал устанавли­ вают при помощи валоповоротного устройства в положение, при котором мотыль проверяемого цилиндра не дошел примерно на 45° до в. м. т., и делают нормальным зазор между роликом привода и кулачной шайбой (по инструкции). Затем медленно вращают ко­ ленчатый вал двигателя в направлении, соответствующем перед­ нему ходу, до момента соприкосновения ролика с выступом кулач­ ной шайбы, что определяется затормаживанием ролика.

Момент начала движения плунжера, определяющий геометри­ ческий угол опережения, можно установить также по линейному индикатору (см. рис. 60).

і!23

По меткам мертвых точек на маховике пли фланце коленчато­ го вала определяют соответствующий этому положению угол откло­ нения мотыля от В . М . Т . , т. е. угол опережения подачи топлива.

Конец подачи топлива у этих насосов находят по моменту от­ крытия отсечного клапана.

В насосах золотникового типа угол опережения находят следу­ ющим образом. Устанавливают коленчатый вал в положение, при котором ролик не касается кулачной шайбы, отдают штуцер и вы­ нимают из насоса нагнетательный клапан с пружиной. Устанавли­

ления из него воздуха. На нагнетательный штуцер насоса устанав­ ливают моментоскоп, трубу которого при прокачивании насоса за­ полняют топливом. Медленно вращая коленчатый вал, по моменту начала движения мениска в стеклянной трубке моментоскопа (или моменту начала вытекания топлива из трубки) определяют начало подачи топлива.

Если необходимо определить конец подачи, продолжают прово­ рачивать дизель до момента прекращения вытекания топлива из моментоскопа.

По моментам начала и конца подачи топлива находят соответ­ ствующие углы поворота коленчатого вала относительно в. м. т,

124

Проверку необходимо произвести несколько раз, чтобы полу­ чить надежные данные, различающиеся между собой не более чем на 1—2°. Способ проверки топливных насосов по моментоскопу является самым простым и может быть применим во всех насосах. Однако такая проверка возможна только у исправных топливных насосов.

Пользование моментоскопом для проверки угла опережения по­ дачи топлива у насоса, прецизионные пары которого значительна изношены, не рекомендуется, так как полученный угол будет значи­ тельно отличаться от действительного (геометрического) вследст­ вие протекания топлива через плунжер насоса.

Иногда возникает необходимость в перестановке кулачной шай­ бы на распределительном валу. Эту операцию выполняют различ­ ными способами в зависимости от конструкции крепления шайбы.

Обычно шайба крепится на втулке, жестко посаженной на рас­ пределительном валу. Чтобы шайба не проворачивалась, на ее торцевой поверхности делают мелкие зубья, входящие в соответ­ ствующие углубления на боковой поверхности втулки. При помо­ щи этих зубьев и переставляют кулачную шайбу.

Для увеличения угла опережения подачи топлива кулачную шайбу переставляют по направлению вращения распределитель­ ного вала, для уменьшения — смещают ее в обратную сторону. Пе­ рестановка кулачной шайбы на один зубец вызывает изменение угла опережения приблизительно на 3—5°. После смещения шайбы необходимо повторно проверить угол опережения.

Если у реверсивных дизелей установлены симметричные профи­ ли кулачных шайб, то уменьшение угла опережения подачи топли­ ва на передний ход приведет к увеличению угла опережения при работе дизеля на задний ход и наоборот.

Наивыгоднейший угол опережения у дизелей устанавливают для работы на передний ход, являющийся основным режимом ра­ боты.

Проверяя работу топливного насоса, необходимо помнить, что установка кулачной шайбы на распределительном валу является исходным базисом регулирования дизеля. Поэтому изменять ее положение нужно лишь тогда, когда угол опережения подачи топ­ лива (или конец подачи) не соответствует паспортным данным ди­ зеля, а также при переходе на другой сорт топлива.

Во всех остальных случаях, когда требуется так называемая динамическая «подрегулировка», осуществляемая на рабочем ди­ зеле, необходимо применять другие способы, предусмотренные в большинстве конструкций топливных насосов.

В частности, в насосе золотникового типа в дополнение к сме­ щению кулачной шайбы для регулирования угла опережения ис­ пользуют ввернутый в толкатель 1 (рис. 62) регулировочный болт 2, упирающийся в направляющий стакан 3 плунжера 4. Регули­ рование производят путем изменения длины этого болта. При ввер­ тывании болта угол опережения уменьшается, прн вывертывании — увеличивается.

125

Однако такое регулирование допускается при сохранении нор­ мальной величины открытия плунжером приемного отверстия. В противном случае прибегают к перестановке кулачной шайбы на распределительном валу.

Величину открытия приемного отверстия во втулке золотнико­ вого топливного насоса проверяют следующим способом. Прово­ рачивая коленчатый вал, ставят плунжер насоса в крайнее ниж­

нением длины толкателей впускных или отсекательных клапанов, либо обоих сразу (в насосах со смешанным регулированием).

Значения геометрических углов опережения для некоторых двигателей приведены в табл. 20.

Проверка и регулирование распределения топлива между от­ дельными цилиндрами. При неравномерной подаче топлива от­ дельными секциями топливного насоса несколько цилиндров ди­ зеля оказываются перегруженными по тепловой напряженности. В цилиндрах ухудшается качество сгорания топлива, увеличивает­ ся тепловая напряженность, появляется интенсивное нагарообразование и т. д. Другие цилиндры могут оказаться недогруженными.

Неравномерная нагрузка цилиндров приводит к тому, что уменьшается мощность дизеля, повышается расход топлива н ухудшаются условия работы, которые могут привести к прежде­ временному выходу дизеля из строя.

J26