Топливный насос высокого давления.

 

Рис. Топливный насос высокого давления:

1 – регулировочный болт; 2 – рейка; 3 – болт; 4 – стрелка; 5,22 – прокладки;
6 – фланец; 7 – пружина клапана; 8 – нажимной штуцер; 9 – прокладка клапана; 10 – седло клапана; 11 – нагнетательный клапан; 12 – гильза плунжера; 13 – плунжер; 14 – шестерня плунжера; 15 – корпус насоса; 16 – кольцо пружины; 17 – пружина; 18 – тарелка пружины; 19 – стопорное кольцо; 20 – уплотнительное кольцо; 21 – стопорный винт

 

Служит для подачи топлива к форсункам под высоким давлением (от 210 кг/см² на холостом ходу до 400-450 кг/см² при полной нагрузке) в определенное время и определенном количестве.

Состоит из корпуса, в котором смонтированы две прецезионные пары: гильза с плунжером и нагнетательный клапан с корпусом. Гильза в корпусе устанавливается в строго определенном положении и стопорится винтом. Сверху в гильзу устанавливают плунжер, имеющий в средней части шестерню. Затем в корпус устанавливают кольцо и пружину. На хвостовик плунжера надевают тарелку и фиксируют в корпусе стопорным кольцом.

Снизу в корпус насоса устанавливают корпус нагнетательного клапана, сам клапан, пружину, нажимной штуцер и все это крепят нажимным фланцем с помощью двух шпилек и гаек. На нажимной штуцер крепят трубку высокого давления от форсунки. Начальное давление подачи топлива регулируют прокладками между пружиной и нажимным штуцером.

В приливе корпуса насоса перемещается зубчатая рейка, входящая в зацепление с шестерней плунжера. От проворота она фиксируется винтом, конец которого входит в горизонтальный паз рейки. Рейка пустотелая. В нее устанавливается пружина и поводковая втулка. Все стягивается регулировочным болтом, с помощью которого устанавливается максимальная подача топлива (при закручивании болта максимальная подача топлива уменьшается).

Ниже рейки в корпус насоса ввернут штуцер для слива топлива, просочившегося между гильзой и плунжером.

При набегании кулачка на ролик толкателя и перемещении плунжера вниз сначала часть топлива вытесняется через отверстие в гильзе в полость низкого давления. После перекрытия отверстия давление возрастает, и топливо, преодолев усилие пружины нагнетательного клапана, по трубке высокого давления поступает к форсунке. Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не откроет окно в гильзе. При этом давление топлива резко упадет, и нагнетательный клапан закроется.

 

 

Форсунка.

 

Рис. Форсунка:

1,2 – уплотнительная прокладка; 3 – сопловой наконечник; 4 – корпус распылителя; 5 – игла; 6 – корпус; 7 – ограничитель подъема иглы; 8 – щелевой фильтр; 9 – толкатель; 10 – регулировочная пробка; 11 – контргайка; 12 – пружина; 13 – стакан; 14 – тарелка; 15 – уплотнительное кольцо

 

Служит для впрыска топлива в цилиндр в мелко распыленном состоянии.

В корпус в строго определенном положении устанавливается сопловой наконечник, корпус распылителя с иглой и ограничителем подъема иглы, щелевой фильтр, толкатель. Затем в корпус ввинчивается стакан с тарелкой и пружиной. Затяжка пружины (начальное давление впрыска) обеспечивается нажимным штуцером, который после регулировки стопорится контргайкой.

Топливо по трубке высокого давления через штуцер поступает в кольцевую проточку щелевого фильтра, по каналам щелевого фильтра в кольцевую проточку корпуса распылителя, по продольным каналам и радиальным отверстиям во внутреннюю полость корпуса распылителя. При давлении
210 кг/см² и более игла поднимается, и топливо через три отверстия диаметром 0,56 мм в сопловом наконечнике впрыскивается в цилиндр.

Зазор между каналами щелевого фильтра 0,05-0,105 мм. Подъем иглы 0,45-0,5 мм.

 

Двухрежимная форсунка

 

Между корпусам распылителя и сопловым наконечником стоит проставка, имеющая вертикальный и наклонные каналы для прохода топлива. Сопловой наконечник в средней части имеет расширенный центральный канал, переходящий в два отверстия диаметром 0,65 мм. Наклонный канал заканчивается отверстием диаметром 0,45 мм. В расширенной части центрального канала установлен разделительный клапан с двумя наклонными каналами. Проставка и сопловой наконечник фиксируются штифтом для того, чтобы совпали каналы проставки и соплового наконечника.

 

Объединенный регулятор дизеля (ОРД)

Всережимный центробежный гидромеханического типа. Служит для поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала на данной позиции контроллера машиниста при изменении нагрузки, использования полной мощности дизеля и изменения частоты вращения и мощности дизеля в соответствии с изменением позиций контроллера.

Состоит из трех основных частей: регулятора скорости (частоты вращения), регулятора мощности и механизма управления частотой вращения. Кроме того имеется масляный насос и масляные аккумуляторы.

Рис. Схема объединенного регулятора дизеля:

1 – силовой поршень; 2 – корпус автоматического выключения; 3 - индуктивный датчик; 4 – сервомотор регулятора мощности; 5,13,27 – пружины;
6 – сервомотор регулятора; 7 – верхний шток; 8 – игольчатый клапан регулятора мощности; 9 – выключающее устройство; 10 – коромысло; 11,16,22,29 – золотники; 12,23 – золотниковые втулки; 14 – сервомотор управления; 15 – поршень сервомотора управления; 17,35 – рычаги; 18 – гайки; 19 – всережимная пружина; 20 – грузы; 21 – шестерня; 24 – масляный насос; 25 – масляная ванна; 26 – аккумуляторы масла;;28 – золотниковая втулка; 30 – треугольная пластина; 31 – игольчатый клапан буферного устройства; 32 – буферный поршень; 33 – упор минимальной частоты вращения 34 – тяга

 

Регулятор частоты вращения состоит из измерителя частоты вращения – чувствительного элемента, сервомотора, который под воздействием чувствительного элемента регулирует подачу топлива, и обратной связи, обеспечивающей устойчивость процесса регулирования.

К измерителю частоты вращения относятся два груза, укрепленных на траверсе шестерни и всережимная пружина. С грузами через тарелку и осевой подшипник связан золотник, перемещающийся в золотниковой втулке. Траверса напрессована на буксу золотниковой части и приводится во вращение вместе с буксой от привода регулятора. Центробежная сила вращающихся грузов уравновешивается усилием затяжки всережимной пружины. Изменяя затяжку пружины, регулируют частоту вращения коленчатого вала.

Сервомотор состоит из корпуса, в котором перемещаются два поршня: силовой и компенсирующий (буферный). Силовой поршень имеет два штока. Нижний связан вилкой через рычажную передачу с рейками ТНВД. Верхний связан системой рычагов с регулятором мощности и механизмом затяжки всережимной пружины.

Обратная связь осуществляется при помощи игольчатого клапана и компенсирующего пояска Д золотника.

При неизменной нагрузке усилие всережимной пружины уравновешивается центробежной силой грузов. Золотник пояском Е перекрывает окна в золотниковой втулке. Масло к компенсирующему поршню не поступает, и он находится в среднем положении. Давление масла под силовым поршнем уравновешивается усилием пружин. Количество подаваемого топлива не меняется и соответствует нагрузке на дизель.

При увеличении нагрузки частота вращения и центробежная сила грузов уменьшаются, грузы сходятся, золотник под действием всережимной пружины опускается, и масло из аккумуляторов через канал, открытый пояском Е, поступает в полость А буферного устройства. Под давлением масла компенсирующий поршень перемещается влево. Давление масла в полости Б и под силовым поршнем увеличивается. Силовой поршень перемещается вверх, увеличивая подачу топлива.

При перемещении силового и компенсирующего поршней перепад давлений масла в полостях А и Б передается в полости над пояском Д золотника с меньшим давлением и под пояском Д с большим давлением. Давление на поясок снизу будет возрастать до тех пор, пока оно вместе с центробежной силой расходящихся грузов не преодолеет усилие всережимной пружины и грузы не подниму золотник до перекрытия канала пояском Е. После этого передвижение силового поршня прекратится в положении увеличенной подачи топлива, соответствующей нагрузке. Давление масла в полостях А и Б выравнивается через игольчатый клапан. Компенсирующий поршень под действием пружин займет среднее положение.

При уменьшении нагрузкиx частота вращения и центробежная сила грузов увеличиваются, грузы расходятся, золотник перемещается вверх, поясок Е золотника открывает окна в золотниковой втулке, соединяющие полость А со сливным каналом. Компенсирующий поршень перемещается вправо. Давление в полости Б и под силовым поршнем уменьшается. Силовой поршень под действием пружин перемещается вниз, уменьшая подачу топлива.

Перепад давления в полостях А и Б передается на поясок Д золотника (над пояском больше, под пояском меньше. Давление на поясок Д будет возрастать до тех пор, пока оно и усилие всережимной пружины не уравновесят центробежную силу грузов, которые опустят золотник до перекрытия окна во втулке пояском Е. Силовой поршень остановится в положении уменьшенной подачи топлива, соответствующей нагрузке на дизель. Масло из полости Б будет перетекать через игольчатый клапан. Компенсирующий поршень займет среднее положение.

При пуске дизеля всережимная пружина имеет предварительную затяжку, соответствующую минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу (регулируется упором в корпусе сервомотора управления). Грузы сведены полностью. Золотник находится в крайнем нижнем положении. Масло поступает в полость А буферного устройства, компенсирующий поршень перемещается влево. Давление масла в полости Б и под силовым поршнем увеличивается. Силовой поршень перемещается вверх, выводя рейки ТНВД на подачу топлива.

Регулятор мощности обеспечивает использование полной мощности дизеля и создает гиперболическую характеристику тягового генератора. Состоит из сервомотора с индуктивным датчиком (далее ИД), золотника нагрузки, золотниковой втулки, пружин и игольчатых клапанов.

Золотник нагрузки управляет подачей масла в поршневой гидравлический сервомотор, соединенный с ИД. Этот золотник перемещается в золотниковой втулке, которая фиксируется в среднем положении пружинами. На верхней части золотника смонтирован эксцентрик, служащий для регулирования положения золотника по высоте. Игольчатые клапаны регулируют скорость перетекания масла, а следовательно, и скорость перемещения поршня сервомотора.

При неизменной нагрузке поршень сервомотора и якорь ИД неподвижны и занимают положение, которое соответствует определенной мощности дизеля для данной частоты вращения. Золотник нагрузки двумя дисками перекрывает отверстия в золотниковой втулке.

При увеличении нагрузки частота вращения коленчатого вала уменьшается. Силовой поршень переместится вверх и верхним штоком при помощи коромысла поднимет золотник нагрузки. Золотник своими дисками откроет доступ масла из масляных аккумуляторов в полость Г сервомотора, одновременно соединяя полость В со сливной магистралью. Под давлением масла поршень сервомотора передвинется вправо. Вместе с ним передвинется якорь ИД в сторону уменьшения возбуждения и мощности тягового генератора. Это приведет к увеличению частоты вращения. Чтобы поддержать установленную частоту вращения регулятор уменьшит подачу топлива. Силовой поршень опустится, а золотник нагрузки займет положение перекрыши. Перемещение поршня сервомотора и якоря ИД прекратится.

При уменьшении нагрузки частота вращения коленчатого вала увеличится. Силовой поршень переместится вниз и верхним штоком при помощи коромысла опустит золотник нагрузки. Золотник нагрузки своими дисками откроет доступ масла из масляных аккумуляторов в полость В сервомотора, а полость Г соединит со сливной магистралью. Под давлением масла поршень сервомотора переместится влево. Вместе с ним переместится якорь ИД в сторону увеличения возбуждения и мощности тягового генератора. Это приводит к уменьшению частоты вращения. Чтобы поддержать установленную частоту вращения силовой поршень поднимется, а золотник нагрузки займет положение перекрыши. Перемещение поршня сервомотора и якоря ИД прекратится.

Автоматическая установка ИД в положение минимального возбуждения тягового генератора при пуске дизеля, трогании с места и в случае боксования достигается включением электромагнита МР5. Якорь МР5 перемещает клапан, открывая доступ масла из масляных аккумуляторов под поршень выключающего устройства. Поршень поднимется, преодолевая усилие пружины. Вместе с поршнем поднимается золотник нагрузки и сообщает масляные аккумуляторы с полостью Г сервомотора, а полость В со сливной магистралью. Поршень сервомотора и якорь ИД перемещаются вправо до упора. Возбуждение тягового генератора становится минимальным.

Механизм управления частотой вращения коленчатого вала имеет четыре основных узла:

– электромагниты МР1 (+65), МР2 (+130), МР3 (+260), МР4 (-35), которые при повороте контроллера машиниста включаются в определенной последовательности и изменяют положение золотникового устройства;

– гидравлический сервомотор управления, служащий для изменения затяжки всережимной пружины;

– золотниковое устройство, регулирующее подачу масла к сервомотору управления;

– жесткая обратная связь, состоящая из системы рычагов, обеспечивает устойчивость процесса регулирования.

Якоря электромагнитов МР1,МР2, МР3 действуют на вершины треугольной пластины. Она является как бы трехплечим рычагом, усилие которого передается золотнику, регулирующему подачу масла в сервомотор управления. Комбинируя включение электромагнитов, можно получить 7 ступеней частоты вращения коленчатого вала. Электромагнит МР4 управляет золотниковой втулкой.

В корпусе сервомотора управления находится поршень. В днище поршня упирается пружина, возвращающая поршень в верхнее положение при сливе масла из корпуса. Шток поршня связан с горизонтальными рычагами и тягой.

Золотниковая часть управления состоит из золотника и вращающейся золотниковой втулки с шестерней. Золотниковая втулка и якорь электромагнита МР4 при помощи пружины удерживаются в верхнем положении. При помощи рычажной системы золотник связан с поршнем сервомотора управления.

Увеличение частоты вращения происходит при переводе рукоятки контроллера машиниста на более высокую позицию. При этом включается один или комбинация электромагнитов. Треугольная пластина повернется на определенный угол и при помощи нижнего горизонтального рычага переместит золотник вниз (при выключении МР4 золотниковая втулка переместится вверх). Масло из аккумуляторов через отверстие во вращающейся золотниковой втулке поступает в полость над поршнем сервомотора управления. Поршень опускается и сжимает всережимную пружину. Подача топлива, частота вращения коленчатого вала и мощность дизеля увеличиваются. Одновременно с перемещением поршня придут в действие горизонтальные рычаги и тяга, а золотник поднимется и своим диском перекроет отверстие в золотниковой втулке.

Для плавного изменения частоты вращения отверстие во вращающейся золотниковой втулке только один раз за оборот совпадает с маслоподводящим каналом, а диаметр отверстия подобран таким образом, чтобы перемещение поршня сервомотора управления не зависело от частоты вращения.

Уменьшение частоты вращения происходит при переводе рукоятки контроллера машиниста на низшую позицию. При этом золотник под действием пружины перемещается вверх (при включении МР4 золотниковая втулка перемещается вниз). Масло из полости над поршнем сервомотора управления сливается и он поднимается. Затяжка всережимной пружины, подача топлива, частота вращения коленчатого вала и мощность дизеля уменьшаются. Под действием рычагов и тяги золотник перемещается вниз и своим диском перекрывает отверстие в золотниковой втулке.

Плавное снижение частоты вращения достигается наличием у золотника нижнего диска, который выполнен с перекрышей относительно сливного отверстия в золотниковой втулке.

Для дистанционной остановки дизеля служит механизм автоматического выключения (блок-магнит). С корпусом сервомотора регулятора частоты вращения соединен корпус золотника автоматического выключения, который в нижней части имеет канал, соединенный с полостью под силовым поршнем. При прохождении тока по катушке блок-магнита золотник автоматического выключения перекрывает канал корпуса для слива масла из-под силового поршня. При обесточивании катушки золотник под давлением масла перемещается вверх и открывает сливной канал. Под действием пружин силовой поршень занимает крайнее нижнее положение, прекращая подачу топлива в цилиндры. Дизель останавливается.