Лабораторна робота №8

 

Тема: Вивчення основних вузлів і агрегатів системи живлення  дизельних двигунів

 

1.   Теоретичні відомості

 

Підкачувальний насос створює на вході паливного насоса високого тиску тиск 0,1-0,2МПа, що необхідно для стабільного подавання палива до форсунок незалежно від коливань навантаження двигуна. Як підкачувальний на тракторних дизелях застосовують поршневі насоси.

Такий насос складається з чавунного корпусу 3 (рис.8.1)  поршня 11 пружини 6, штовхача 13 з пружиною, штока 12, впускного 8 і нагнітального 4 клапанів. До корпусу підкачувального насоса прикріплений насос7.

При обертанні кулачкового вала ексцентрик 1 натискає на штовхач 13. Штовхач рухаючись через шток, тисне на поршень 11, долаючи опір пружин 2 і 6. У порожнині А насоса паливо стискується, у порожнині Б створюється розрідження. Внаслідок цього відкривається нагнітальний клапан 4 і закривається клапан 8, що призводить до переходу дози палива з порожнини

А у порожнину Б. Після припинення руху поршня нагнітальний клапан завдяки пружині закривається.

Якщо вершина ексцентрика віддаляється від штовхача, пружина, ви простуючись, відтискає поршень і штовхач назад. При цьому порожнина А збільшується і зменшується - Б. Паливо з порожнини Б подається до фільтра тонкої очистки, а порожнина А заповнюється через впускний клапан.

Насос високого тиску служить для подачі доз палива під високим тиском до форсунок згідно з порядком роботи циліндрів двигуна. Застосовують паливні насоси двох типів: рядні (багатоплунжерні), що об'єднують в одному корпусі окремі секції, призначені для роботи з певними циліндрами; розподільні, у яких одна секція подає і розподіляє паливо між усіма циліндрами двигуна (або групою циліндрів).

Обидва типи насосів приводяться в роботу кулачками вала, що обертається.

Паливний насос УТН-5 (універсальний, рядний, чотирисекційний) складається з корпусу 25 (рис.8.2а), в якому розміщені опорні секції. До кожного штуцера секції за допомогою накидної гайки приєднується паливо провід високого тиску для подачі палива до форсунки. До корпусу кріпиться паливопідкачувальний насос, регулятор, плита кріплення насоса 24 її установочний фланець 23.

Насосна секція складається з гільзи 8, плунжера 10, нагнітального клапана 7, із сідлом, пружини 11 плунжера, зубчастого вінця 26, роликового штовхача 2.

При розміщенні плунжера внизу (рис.3.1), тобто коли на штовхач не тисне кулачок приводного вала, . робоча порожнина гільзи сполучена з впускним отвором 3, через який вона заповнюється паливом з каналу 4.

 

Рис.8.1. Будова і робота паливо-підкачувального насоса: А - надпоршнева порожнина; Б - підпоршнева порожнина: а-підготовчий хід; б -  робочий хід, 1- ексцентрик кулачкового вала приводного насоса високого тиску; 2 - пружина штовхача; 3 - корпус; 4 - нагнітальний клапан; 5 - трубка відведення палива до фільтра тонкої очистки; 6 - пружина поршня; 7 - насос ручного підкачування; 8 - впускний клапан; 9 - трубка відведення надлишку палива від паливного насоса високого тиску; 10 - підвідна трубка: 11 - поршень; 12-шток; 13 - штовхач

Обертання приводного вала паливного насоса спричинює тиск кулачка на штовхач (рис.8.2, б) і рух плунжера вгору. Паливо витісняється з надплунжерного простору, що зменшується, назад у канал 4, поки плунжер верхнім краєм не перекриє отвір 3. При наступному русі плунжера вгору паливо стискується в ізольованому просторі і, як тільки тиск на нагнітальний клапан 6 знизу перевищить тиск на нього пружини 5 зверху, клапан відсунеться рід сідла, відкриваючи шлях паливу через трубопровід високого тиску до форсунки.

 

Рис.8.2. Паливний насос УТН-5 (а) та його регулятор (б):

 а: 1 - кулачковий вал: 2 - штовхан; 3 - сапун; 4, 9 - канали для перепуску й відведення палива; 5 - пружина клапана; 6 - штуцер; 7 - нагнітальний клапан: 8 - гільза: 10 - плунжер; 11 - пружина: 12 - регулювальний гвинт; 13 - контргайка: 14 - гвинт фіксації штовхана: 15 - зливна трубка: 16 - шліцьова втулка; 17 - "глуха" гайка; 18 - пробка: 19 – планка; 20-болт; 21- перепускний  клапан; 22 - капали для підведення оливи; 23 - установочний фланець; 24 - плита;25 корпус насоса: 26-зубчастий вінець; 27-гвинт; 28-зубчаста рейка; 29 - приводна шестерня; 30 - мітка; 31-шліцьовий фланець;

б: 1 - корпус; 2 - упорний підшипник; 3 - зливна пробка;  4 - спіральна пружина: 5 - маточина тягарців: 6 - кулачковий вал: 7-  упорна шайба: 8 - муфта: 9 - тягарці:
10 - пружина коректора; 11 - регулювальний гвинт: 12 - важіль пружини регулятора; ІЗ - пружина автоматичного збагачувача: 14 - рейка насоса: 15 - кришка: 16 - серги пружини: 17 - тяга; 18 - пружина регулятора; 19 - шпилька: 20 - шток коректора:
21 - упор основного важеля: 22 - болт номіналу; 23 - корпус коректора; 24 - болт; 
25 -  проміжний важіль; 26  - бочкоподібний ролик; 27 - основний  важіль; 28 -  вісь; 29 - важіль керування; 30 - пробка заливної горловини; 31 - гвинт-обмежувач

 

Подача палива відбувається, поки гвинтовий паз плунжера не з'єднає через осьовий канал надплунжерну порожнину (тиск 30 – 50МПа) і канал 8 (тиск у межах 0,1 МПа). Внаслідок різниці тиску паливо рухається до перепускного каналу, тиск у надплунжерній порожнині знижується і, коли він буде меншим за тиск на нагнітальному   клапані стиснутої пружини, клапан притискується до сідла, тобто подача палива у паливопровід припиняється.

Кількість палива, що подається секцією до форсунки, залежить від відстані, яку проходить плунжер з моменту перекриття впускного отвору 3 до моменту відкриття перепускного отвору 9 гвинтовим пазом. Зазначену відстань у процесі роботи двигуна можна регулювати, повертаючи плунжер відносно поздовжньої осі. Для цього передбачено зубчастий вінець 26, з'єднаний з рейкою паливного насоса. Рейка тягами і важелями з'єднана з педаллю й важелем  на посту керування машиною. При русі рейки паливного насоса зубчасті вінці всіх секцій повертаються і подача палива збільшується або зменшується (нерівномірність подачі окремими секціями допускається до 3%).

Отже, початок подачі палива до форсунки – момент перекриття плунжером впускного каналу, припинення подачі – момент з'єднання гвинтового паза з перепускним каналом. Нагнітальний клапан відокремлює надплунжерну порожнину від паливопроводу високого тиску, зберігаючи всередині останнього паливо стиснутим. Завдяки, цьому на початку подачі імпульс тиску поширюється від плунжера до форсунки 3 із швидкістю звуку в паливі (приблизно 1500м/см).

Форсунки призначені для подачі палива у камери згоряння, розпилювання його там і розділу.

У двигунах з поділеними камерами згоряння застосовують форсунки, які забезпечують подачу палива компактним струменем з порівняно малим кутом конуса розпилювання. Це однодірчасті штифтові форсунки із тиском впорскування 12,5 ±0,5МПа.

У двигунах з неподільними камерами згоряння енергія паливного струменя становить більшу частину енергії сумішоутворення, тому подача палива відбувається під тиском 17,5 ± 0,5МПа через кілька соплових отворів.

Форсунка складається з корпусу 4 (рис.8.3.) та прикріпленого до нього гайкою 3 розпилювача 1. Розпилювач багатодірчастої форсунки фіксується відносно корпусу штифтами 17, чим досягається потрібне орієнтування його відносно камери згоряння.

Рис.8.3. Форсунки і схеми роботи їх розпилювачів: а, б - безштифтова багато діркова; в – штифтові однодіркові: 1 - корпус розпилювача; 2 - запірна голка;  3 - гайка розпилювача; 4 - корпус; 5 - штанга; 6 - пружина; 7 - тарілка пружини; 8 - стакан пружини; 9 - регулювальний гвинт; 10 - контргайка;  11 - ковпак; 12, 13 – канали для зливання палива; 14 - прокладка; 15 - паливна камера; 16 - сітчастий фільтр: 17 - штифт

Запірна голка 2 штифтів і форсунки через штангу 5 , пружиною 6 притискається до сідла, щільно закриваючи сопловий отвір розпилювача. Гвинт 9 призначений для, регулювання тиску пружини на штангу, тобто тиску впорскування.

Отвір під голку в корпусі розпилювача оброблений так, що дозволяє мати зазор 0,002–0,003мм. Голка розпилювача з одного боку має хвостовик, в який упирається штанга, з другого – конус.

Під час нагнітального ходу плунжера паливного насоса тиск у камері 15 розпилювача зростає. Якщо тиск на конус перевищує опір пружини 6. голка піднімається, відкриваючи шлях паливу через кільцеву щілину між сопловим отвором і штифтом голки у камеру згоряння двигуна. Внаслідок значного тиску впорскування і малих розмірів щілини паливо швидко рухається і дрібно розпилюється.

Якщо подача палива насосом припиняється, тиск у камері 15 знижується, голка під дією пружини 6 знову щільно закриває сопловий отвір розпилювача.

Відцентровий, всережимний з коректором подачі палива та автоматичним збагачувачем регулятор становить з насосом типу УТН один механізм.

Ступінчастий хвостовик кулачкового вала насоса розміщений у корпусі регулятора (рис..8.2, б). На перший його виступ з лисками напресовано упорну шайбу 7, на другий - вільно посаджено маточину 5 з чотирма тягарцями (від осьового зрушення маточина утримується стопорним кільцем), на третьому є відтискна муфта з упорним підшипником 2.

Упорна шайба з'єднана з маточиною спеціальними  амортизуючими ланками, чим досягається гасіння поштовхів внаслідок раптових змін частоти обертання колінчастого вала двигуна.

На осі 28 встановлений основний 27 і проміжний 25 важелі регулятора. Вони з'єднані болтом 24 так, що мають можливість кутового зміщення.

На проміжному важелі встановлено бочкоподібний ролик 26, який опирається на муфту 8 регулятора, шток коректора 20 подачі палива та шпильку кріплення пружини 13 автоматичного збагачувача. Зверху до важеля кріпиться тяга, яка з'єднує його з рейкою 14 паливного насоса.

Основний важіль регулятора через пружину 18, сергу 16 і важіль 12 з'єднується з розміщеним на корпусі важелем керування регулятором.

Кут повертання основного важеля на осі 28 і внаслідок цього проміжного важеля та хід рейки паливного насоса обмежуються болтом 22 (номінальна подача палива) й упором 21 (подачу вимкнено).

Деталі регулятора й насоса змащуються моторною оливою, яку заливають через горловину біля важеля керування регулятором. Порожнини корпусів сполучаються з атмосферою через сапун з фільтром. З 1982р. двигуни Д-240 і Д-240Л комплектуються насосами УТН-5 з циркуляційним мащенням (від системи мащення двигуна).

Під час пуску двигуна важіль 8 (рис.3.4, а) керування регулятором повертають до упору в гвинт-обмежувач 9 номінального швидкісного режиму. Зусиллям пружин регулятора 5 і збагачувача 6 важелі 3 і 4 відхиляються у крайнє праве положення, обмежене головками гвинтів номінальної та максимальної подачі палива у момент пуску дизеля. Рейку паливного насоса встановлюють на максимальну (пускову) подачу.

При роботі двигуна без зовнішнього навантаження важіль 8 (рис.3.4, б) залишається у попередньому положенні. Відцентрова сила тягарців 11, долаючи зусилля пружин 5 і 6, відхиляє важелі З і 4 вліво й пересуває рейку 7 паливного насоса у бік зменшення подачі палива, внаслідок чого зменшується частота обертання колінчастого вала двигуна.

При номінальному навантаженні відцентрова сила тягарців врівноважується зусиллями пружин 5 і 6 (рис.8.4, в). Основний важіль дотикається до головки болта номінальної подачі, рейка насоса перебуває у положенні встановленої подачі.

У разі перевантаження двигуна (рис.8.4, г) основний важіль свого положення не змінює, оскільки впирається у болт номінальної подачі, а пружина 14 коректора відштовхує проміжний важіль і через нього зсуває рейку насоса у бік збільшення подачі палива. За рахунок додаткової подачі палива зростає крутний момент двигуна, що дає змогу подолати короткочасне перевантаження. Величина додаткового зміщення рейки й початок роботи коректора залежать від величини висування штока 13 попереднього стиснення пружини коректора.

Рис.8.4. Схема роботи регулятора насоса УТН-5: а- пуск двигуна; б - холостий хід; в- номінальне навантаження; г - тимчасове перевантаження; 1,2 - болти подачі палива відповідно номінальної і максимальної; 3 - головний важіль; 4 - проміжний важіль; 5 - пружина регулятора; 6 - пружина збагачувача; 7 - рейка паливного насоса; 8 - важіль керування регулятором; 9 - гвинт-обмежувач; 10 – вал; 11 - тягарці; 12, 13, 14 - відповідно корпус, шток і пружина коректора

 

Для зупинки двигуна важіль 8 повертають у бік зменшення натягу пружини, внаслідок чого важіль 3 зміщується вліво і тягне за собою важіль 4, який пересуває рейку паливного насоса у положення вимкненої подачі

Для очищення палива використовуються фільтри грубої і тонкої очистки.

Фільтр грубої очистки складається з сіток або ряду пластин. Часто використовуються фільтри-відстійники. В фільтрах тонкої очистки використовуються паперові фільтри у вигляді гвинтової гармошки. Для очищення повітря, яке подається в циліндр використовуються повітроочисники з потрійною очисткою: сухою інерційною,  мокрою інерційною і фільтруючою.

Фільтр складається з корпуса, в якому встановлені дві фільтруючі касети з капронових ниток, змочені маслом. Атмосферне повітря засмоктується в сухий відцентровий очисник (перша очистка) проходить через масляну ванну і дві фільтруючі секції (друга і третя очистка) і під впливом  турбокомпресора примусово подається в циліндри двигуна під тиском до 0.2МПа(2кгс/см²),

 Існують циклонні повітроочисники з двохступінчатою очисткою повітря і ежекторним відводом пилу з відстійника в атмосферу.

На першій ступені очистки крупні частинки відфільтровуються при допомозі циклонів, а на другій - дрібні виловлюються касетними фільтрами, змоченими маслом (у двигуна ЯМЗ-238НВ - сухі касети).

Для виловлювання іскри і попередження пожежі, відпрацьовані гази проходять через іскрогасник, який завихрює рух частинок, відкидає їх до стінок іскрогасника, подрібнює, супроводжуючи цей процес віддачею тепла корпусу іскрогасника.

 

Обладнання робочого місця

 

Натурні зразки вузлів і агрегатів системи живлення  дизельних двигунів, плакати, відеоролики.

 

Порядок виконання роботи

 

Ознайомтесь з розміщенням, кріпленням і при-водом підкачуючих насосів поршневого і шестерного типу, з'ясуйте призначення і взаємодію його окремих деталей, прослідкуйте шлях руху палива.

При вивченні фільтрів ознайомтесь із будовою, виясніть призначення його деталей, прослідкуйте за рухом палива.

Зверніть увагу на фільтр грубої очистки ФГ-1, тонкої очистки 2ТФ-2, ВТФ-3, БФДТ з паперовим фільтром; заміна після напрацювання 9500 мото-год. Фільтри 2ТФ-1 і ВТФ-3 промиваються через 240год. роботи.

Розгляньте будову штифтових і безштифтових форсунок, їх конструктивні особливості, будову розпилювача (діаметр, кількість отворів), виясніть і напишіть для яких камер згорання вони призначені. Приведіть схему і опишіть деталі конструкцій штифтової і безштифтової форсунок (рис. 8.3.).

Паливний насос і регулятор швидкості обертання колінвала двигуна кінематично зв'язані між  собою, а останній - з колінвалом дизеля. Виясніть їх розміщення, кріплення і призначення, зв'язок із системою живлення.

Вивчіть будову секцій насоса високого тиску, підкачуючої помпи і регулятора.

Встановіть, яким чином подасться паливо до циліндрів за один оберт вала, насоса. Вивчіть конструкцію плунжерної пари призначення каналів у плунжері і гільзі, роль дозатора нагнітального і зворотного клапанів насоса.

Вивчіть кінематику роботи автоматичного регулятора заданої швидкості обертання колінвала і накреслить його схему. Опишіть назви частин і покажіть кінематичний зв'язок регулятора.