Kamkin_-_Expluatatsia_sudovykh_dizeley_-_1990

зволяклцие фиксировать положение кулака. Кулачную шайбу затягивают гайкой 4. Нисходящий ход плунжера происходит под действием пружины 10.

Реверс привода насоса достигается поворотом распределитель­ ного вала на определенный угол.

Основными элементами насоса являются (рис. 2.1, б)\ плунжер­ ная пара 20, механически управляемые клапаны — впускной 8 и перепускной 23, клапаны нагнетательный 7, предохранительный 24 и обратный перепускной 22; рычажные приводы и толкатели 11— 12 для спускного клапана, 18— 19 — для перепускного; эксцент­ риковые оси 13 и 77, поворотом которых с поста управления до­

ся в нижнем положении (точка А на рис. 2.1, 6, в), впускной клапан

жер 20, и топливо начинает перепускаться под клапан 8 (по стрелке /) в приемную полость ТНВД. В момент посадки клапана 8 ход пере­ пуска h перн (см. рис. 2.1, в) заканчивается, что по смыслу означает

начало подачи насосом (НПН) или начало активного (полезного) хода

плунжера (ha): топливо через нагнетательный клапан 7 будет посту­ пать к форсунке.

После момента НПН зазор растет, a S 2 уменьшается, и когда S 2 станет равным нулю, толкатель 19 страгивает с места перепуск­ ной клапан 23: начинается перепуск топлива под клапан 23 в маги­ страль 21 (клапан 22 отжимается потоком топлива). Начало пере­ пуска через клапан 23 по смыслу означает конец подачи насосом (КПН) и окончание активного хода плунжера 1га.

При дальнейшем подъеме плунжера h n вплоть до окончания его полного хода П Х (hn — ЬпоЛ) топливо будет перепускаться (см. участок Л пер к на рис. 2.1, в).

Опытом эксплуатации установлено, что в процессе перепуска топлива за ход ЛПерн и h neрк возникают кавитационные явления, сопровождающиеся эрозионным износом регулирующих клапанов 8 и 23. С целью предотвращения износа на штоке впускного кла­ пана 8 сделан поясок 9, который дросселирует поток перепуска при посадке клапана, а на шток перепускного клапана 23 посажен об­ ратный клапан 22, тормозящий кинетическую энергию перепуска при открытии клапана 23. Клапан 22 способствует также стабиль­ ности процесса наполнения ТНВД, так как разобщает рабочую по­ лость насоса от магистрали 21 перепуска, в которой возникают силь­ ные колебания давления.

Регулирование ТНВД становится ясным из описания его дей­ ствия. Полный ход (мм) плунжера можно выразить зависимостью

41

Из выражения (2.1) видно, что активный ход h a определяет гео­ метрическую продолжительность подачи топлива от ТНВД к фор­ сунке. В таком случае порция топлива (г), подаваемая насосом за цикл,

гДе /пл* ^пл площадь и диаметр плунжера, мм; рт — плотность топлива, г/см3; k — постоянная (k = л ^ лрт/4).

Из выражения (2.2) следует, что регулирование цикловой подачи Т Н В Д практически сводится к изменению активного хода плунже­ ра h a. Для рассматриваемой схемы ТНВД согласно уравнению (2.1)

(2.3)

откуда видно, что ходЛа можно изменять продолжительностью обо­ их ходов перепуска h nevн и h ueрк, т. е. регулировать цикловую по­ дачу ТНВД «смешанным» способом — изменением моментов НПН и КПН. Однако в ТНВД двигателей RND транспортных судов ось 13 не связана с постом управления двигателем: коромысло 12 лишь качается относительно оси, поднимая толкающий механизм клапана 8 всегда на одну и ту же высоту независимо от нагрузки двигателя.

лируют изменением конца активного хода плунжера Аперк. Роль клапана 5, кроме функции наполнения ТНВД топливом, сводится к тому, чтобы сдвинуть момент НПН в область высоких скоростей плунжера для лучшего распыливания топлива (см. график скорости

такого значения, при котором в данном цилиндре обеспечивалось бы требуемое среднее индикаторное давление p t\ нулевую подачу (&цн — 0; h a = 0) при положении рукоятки управления на «Стоп»; требуемый по инструкции угол опережения подачи фНПн между моментом НПН и ВМТ поршня.

В топливных насосах дизелей Зульцер RND (см. рис. 2.1, б) поДачу &цн при изменении нагрузки регулируют поворотом эксцент­ риков 17 всех секций насоса с поста управления, а подрегулирова­ ние — изменением длины резьбового соединения толкателя 18.

Нулевая подача иллюстрируется уравнением (2.1): при ha^ 0 весь ход плунжера h uол состоит из ходов перепуска, т. е. клапаны 8 и 23 подняты своими рычажными устройствами (сначала 12— 11, затем 18 — 19, так что сжатия топлива в ТНВД не будет).

42

Угол опережения подачи <рНпн регулируют с целью выравнива­

Выключение насоса достигается подъемом толкателя 15 с роликом 16 над выступом BD шайбы 5 (см. рис. 2.1, б, в) с помощью поворот­ ного рычага 14.

2.3. Особенности конструкции и регулирования золотниковых топливных насосов высокого давления

Топливный насос дизеля MAH KSZ70/125B. Золотниковые ТНВД дизели MAH KSZ70/125B устанавливают на судах типа «Астрахань».

Привод насоса осуществляется следующим образом (рис. 2.2, а). На распределительном валу 4 предусмотрены две кулачковые шайбы, состоящие из неподвижной части 3 , закрепленной шпонкой, и двух кулаков 5 а 2 (переднего и заднего хода). Кулаки могут быть по отдельности смещены перетяжкой болтов 6У ввернутых в

Основными элементами насоса являются (рис. 2.2, б): плунжер­ ная пара 22—24 с возвратной пружиной 17 в корпусе 18, клапанная проставка 26 с нагнетательным клапаном 9 стаканчикового типа и таким же обратным клапаном 25. В механизм регулирования цикло­

ки (рис. 2.2, б), поэтому в начале нагнетательного хода топливо перепускается из рабочей камеры насоса в приемную полость 12. Момент НПН соответствует перекрытию окон 11 верхними регули­ рующими кромками 13. Топливо сжимается и через нагнетатель­ ный клапан 9 по каналу 8 подается к форсунке.

43

Активный ход ha плунжера продолжается до момента подхода нижних регулирующих кромок 15 к рабочим окнам 11. С началом открытия окон (момент КПН) организуется мощный поток перепу­ ска, поскольку давление топлива в конце подачи насосом равно максимальному (ркпн = Ртах = 80-f* 100 МПа).

Чтобы предотвратить изнашивание корпуса ТНВД от сильного гидроудара и сопутствующих ему явлений кавитации, против рабо­ чих окон поставлены отражатели 23 (их замена дешевле, чем замена корпуса ТНВД).

Чтобы снизить скорость перепуска топлива у отсечных кромок 15 плунжера и тем самым уменьшить кавитационную эрозию дорого­ стоящей Плунжерной пары 22—24, в данной конструкции примене­ но демпфирование энергии перепуска. Достигается это постанов-

Рис. 2.2. Золотниковый ТНВД двигателя MAH KSZ с оптимизированным сме шанным регулированием цикловой подачи

44

кой штуцеров 10 с уменьшенным проходным сечением на магистра­ лях подвода и отвода топлива. В таком случае во время перепуска топлива в полости 12 поднимается давление, что вызывает уменьше­ ние перепада и скорости потока у рабочих кромок 15. Это в свою очередь приводит к снижению интенсивности кавитационных про­ цессов и изнашивания поверхности головок плунжеров в районе ре­ гулирующих кромок.

Осциллографированием процессов в топливной аппаратуре ди­ зеля МАН установлено, что нагнетательный клапан 9 является при­ чиной резкого скачка давления в форсуночном топливопроводе в момент КПН [3]. Следствием этого было затягивание процесса

В момент КПН он открывается и сбрасывает значительную часть давления, вследствие чего указанные отрицательные явления в фор­ суночном топливопроводе исчезают.

Из рассмотренной схемы действия ТНВД следует, что полный ход плунжера АПОл в данном случае определяется тремя перемен­ ными составляющими: перепуском до момента НПН, после момента

смешанным способом — за счет моментов НПН и КПН одновремен­ но, причем не традиционным путем, когда регулирующие кромки

тягами, идущими к зубчатым рейкам отдельных насосов. Сдвиг рей­ ки через поворотный механизм 16—21—20— 19 вызывает смещение плунжера вокруг оси.

Регулирование g nH отдельного цилиндра обеспечивается талрепным устройством, включенным в индивидуальную тягу. Измене­ нием длины талрепа достигается требуемый поворот плунжера для изменения p t данного цилиндра.

Согласно уравнению (2.1) при нулевой подаче насоса (ha =0) получается, что полный ход плунжера-*■ h пол= h nepH + ЛПер«» т. е. в течение всего нагнетательного хода плунжера от цилиндри­ ческой части шайбы до вершины кулака топливо должно перепу­ скаться из рабочей полости ТНВД в приемную 12. Это достигается

45

таким поворотом плунжера, при котором прорези 14 на рабочей поверхности головки станут против окон 11 во втулке.

ством, позволяющим поднять толкатель плунжера с роликом над кулачковой шайбой. В целях безопасности для обслуживающего персонала двигатель при этом лучше остановить.

Топливный насос дизеля МАН—Бурмейстер и Вайн L-GFCA.

Малооборотные дизели серии L-GFCA по лицензии выпускает Брян­ ский машиностроительный завод (головные суда типа «Бухта Рус­ ская» и «С. Киров»).

Привод насоса осуществляется от кулачной шайбы 31 негатив­ ного профиля, посаженной на распределительном валу 30 горячей посадкой (рис. 2.3). Шайба имеет короткий цилиндрический уча­ сток GF, соответствующий нижнему положению плунжера (фс/г = = 9°), и две рабочие части EF и GH для хода наполнения и нагнета­ ния. (Элементы привода между кулачной шайбой и плунжером для упрощения рисунка не показаны.)

Реверс производится поворотом распределительного вала на 35°. Основные элементы насоса: плунжерная пара 13—16, корпус 18 пластинчатого впускного клапана /7, ввернутый в крышку 21 насоса (нижняя часть корпуса 18 центрует втулку 16 плунжера по ее верхнему поясу); демпфер 12 колебаний давления топлива в по­ лости наполнения 3. Механизм регулирования цикловой подачи g lui состоит из рейки 8, поворотной втулки 10 с зубчатым венцом, крестовины Р, выполненной заодно с телом плунжера. Крестовина при работе плунжера ходит в пазах втулки 10. Узел уплотнения нижней части рабочей втулки 16 (по корпусу 7 насоса и плунжеру 13) служит для предотвращения протечек топлива в смазочное мас­ ло. Уплотнение втулки — кольцами 6 из специальной резины, плун­

жера — составными манжетами 5.

Конструкция ТНВД имеет следующие особенности. Как и в дизелях MAH KSZ70/125B, головка плунжера 13 имеет две пары регулирующих кромок 23, 24, 25 сложного профиля, расположен­ ных симметрично друг против друга с целью обеспечить оптималь­ ные фазы начала Фнпн и конца фКпн подачи топлива насосом при изменении нагрузки двигателя.

Рабочая втулка 16 может смещаться вдоль оси с целью регулиро­ вания угла ФнпнПри этом для обеспечения строгой соосности плунжерной пары втулка имеет второй (нижний) центрующий по­ яс по корпусу 7 насоса.

Механический демпфер 12 каждого цилиндра состоит из корпу­ са 27, поршенька 29 с пружиной 28 и упора 26 для регулирования затяга пружины.

46

й)

47

Для широкого диапазона цилиндровых мощностей (цикловых подач) начальное цилиндрическое сечение рабочего окна 15 имеет очень малый диаметр (3,2—3,6 мм), далее окно переходит в раст­ руб. Малое сечение гарантирует продувку окна потоком перепуска без кавитационных зон, а раструб снижает скорость потока, т. е. уровень его кинетической энергии при ударе в поверхность отра­ жателей 14. Скорость изнашивания отражателей заметно падает.

Действие насоса состоит в следующем. За полный ход плунже­ ра h пол от крайнего нижнего положения GF до вершины кулачной

Высокая энергия потока при перепуске после КПН в течение хода плунжера Лпер к в значительной степени гасится в массе топ­ лива, заполняющего приемную полость 3 насоса, а циркуляция топлива от входного штуцера 4 к выходному 19 способствует удале­ нию паровоздушных пузырей, образующихся в процессе перепуска.

Однако остается побочный процесс — волновые явления в по­ лости 3 наполнения-отсечки^ которые не только ухудшают условия наполнения рабочей полости ТНВД, но и создают сильные удары в системе топливоподвода, являющиеся причиной эксплуатацион­ ных неполадок. Демпфер 27 позволяет ослабить силу волнового про­ цесса в полости 3 и примыкающих к ней магистралях: в магистрали 11 волна давления отжимает поршень 29, образуется дополнитель­ ный местный объем, что и обусловливает снижение амплитуды вол­ ны (демпфирование удара).

Регулирование насоса происходит смешанным способом. Согласно схеме действия ТНВД (см. рис. 2.3) активный ход плунжера опре­ деляется переменными составляющими уравнения (2.3). Таким об­ разом, в данном случае цикловая подача £ цн ^ k h a при различных нагрузках двигателя будет изменяться за счет моментов начала и конца подачи топлива насосом, поскольку НПН определяется хо­ дом перепуска /ineрн> а КПН — ходом h neрк.

Регулирование цикловой подачи £ цн при изменении нагрузки дизеля достигается одновременным смещением зубчатых реек 8 всех цилиндров, а индивидуальное (с целью отрегулировать давление Pi в данном цилиндре) — смещением рейки данного цилиндра пу­ тем изменения длины тяги в рычажной связи рейки с общим валом, идущим к посту управления.

Нулевая подача насоса соответствует ходу h a = О или согласно уравнению (2.1) h noл = ЛМрн + ^перк, т. е. такому положениюплунжера, при котором за время его полного хода обеспечивается непрерывный перепуск топлива. При нахождении рукоятки управ­ ления двигателя в положении «Стоп» это положение плунжера до­

48

стигается совпадением прорезей 22 на головке плунжера с рабочими окнами 15.

Угол опережения фНпн регулируют удалением или добавкой прокладок 20 под крышку 21 ТНВД. При удалении прокладки об­ жатие шпилек 1 крышки насоса приводит к сдвигу рабочей втулки 16 вниз навстречу плунжеру (угол фНпн возрастает), при добавле­ нии — в стыке крышки 21 со втулкой 16 появляется зазор, который выбирается обжатием шпилек 2. При этом втулка плунжера под­ нимается (угол фнпн уменьшается). Каждая прокладка толщиной 1 мм изменяет давление p z примерно на 0,1 МПа.

Если необходимо отрегулировать угол фНПн более, чем позволя­ ет смещение рабочей втулки плунжера, предусматривается воз­ можность спрессовки кулачковой шайбы 31 с места и разворота ее на распределительном валу 30. Для этой цели имеется специальный гидропресс с рабочим давлением масла 85 МПа.

Выключение насоса из действия осуществляется пневматическим устройством, поднимающим толкатель плунжера с роликом над кулачной шайбой.

Топливный насос дизеля МАН — Бурмейстер и Вайн L-MC. В Советском Союзе производство этих перспективных дизелей толь­ ко начато Брянским машиностроительным заводом. Конструкция ТНВД является завершающей среди подобных по замыслу решений, одно из которых рассмотрено ранее (см. рис, 2.3). Особен­ ности устройства, действия и регулирования ТНВД дизеля серии L-MC рассмотрим в сравнении с насосами дизелей типа L-GFCA.

Основными элементами насоса являются следующие (рис. 2.4, а). Плунжерная пара 3—5, отличающаяся тем, что головка 3 имеет простейшую конструкцию: ровный торец плунжера и две винто­ вые регулирующие кромки 4. Изготовление и замена прецизионной пары с таким плунжером значительно дешевле, чем с плунжером, имеющим фигурные кромки (см. рис. 2.3, б); рабочая втулка 5 (см. рис. 2.4, а) — составная, подвижная вдоль оси, имеет дополни­ тельную центровку по верхнему наружному поясу в корпусе 14 на­

из зубчатой рейки 7, поворотной втулки 9 , крестовины 8 плунжера. Отличие в данном случае состоит в том, что рейка 7 каждого насоса связана не только с регулятором частоты вращения, но и с систе­ мой управления VIT.

Механизм регулирования опережения подачи фНпн, реализу­ ющий задачу VIТ, в системе пневмомеханического позиционера со­ стоит из рейки 6 , сцепленной с зубчатым венцом поворотной втулки 10, и втулки 5 плунжера. Величина фнпн изменяется осевым сдви­ гом втулки 5 вверх или вниз, отчего меняется момент перекрытия плунжером рабочих окон 13. Осевое смещение втулки происходит по принципу болт— гайка. «Гайкой» является поворотная втулка

49

10, на внутренней стенке которой проточена винтовая канавка (на рис. 2.4 не показана). В канавку входит виток резьбы, нарезанной на нижнем конце втулки 5 плунжера. При смещении рейки 6 втул­ ка 10, зафиксированная своим нижним фланцем в корпусе 14 на­ соса, поворачивается на определенный угол и через резьбовое сое­ динение вызывает сдвиг втулки 5 относительно плунжера. Рейки

Рис. 2.4. Золотниковый ТНВД двигателя МАН — Бурмейстер и Вайн L-MC с оптимизированным смешанным регулированием по заданной про­ грамме

50