Суднові паливні насоси високого тиску
Міністерство освіти та науки України
Херсонський державний морський інститут
Факультет заочного навчання
З дисципліни: Суднове ДВС
На тему:Паливні насоси високого тиску
студента __5__ курсу ______
Почепинський П.С.________
( Прізвище ім'я по батькові )
Призначення паливних насосів високого тиску впорскувати паливо через форсунку в циліндр двигуна. Вимоги до ТНВД: здатність створювати високі тиски [400-800 кгс/см 2 (40-80 МПа) при розділених насосах і форсунках і до 1500-2000 кгс/см 2 (150-200 МПа) при нерозділеній паливній апаратурі]; точно дозувати циклову подачу паливаgц і регулювати її величину за зміни режиму роботи двигуна; виробляти упорскування палива в циліндр при певному положенні кривошипу; встановлені одному двигуні ТНВД повинні мати однакову циклову подачу. Нерівномірність циклових подач по окремих циліндрах допускається трохи більше 5% режимі повного ходу.
Величину циклової подачі визначають за такою формулою:
де Nец - ефективна циліндрова потужність, л. с. (кВт);
ge - питома витрата палива, г/(е.л. с.-г) [г/(кВт-ч)];
п- частота обертання колінчастого валу, об/хв;
т- коефіцієнт тактності (для чотиритактних двигунів
m = 2, для двотактних n = 1).
Для потужного малооборотного двигунаgц =35-:-40 г/цикл, для високооборотних малопотужних двигунів gu = 0,10-:-0,15 г/цикл.
При зменшенні потужності двигуна (при роботі на малому ході) циклова подача зменшується у 7-10 разів.
Привід ТНВД.Найбільше застосування має механічний привід відкулачної шайби. Паливні насоси, виконані окремо для кожного циліндра, наводяться від шайб кулачних, укріплених на розподільчому валу двигуна. Багатосекційні ТНВД, виконані у вигляді загального блоку, мають власний кулачковий вал для приводу плунжерів насосних секцій. Розташування кулачних шайб на валу узгоджується з розташуванням кривошипів колінчастого валу, а їх кріплення має давати можливість змінювати положення кулачних шайб по відношенню до кривошипів і таким чином змінювати момент упорскування палива по куту п. к. в.
Кулачковий вал ТНВД повинен робити один оборот за цикл, тому в двотактних двигунах колінчастий і кулачковий вали мають однакову частоту обертання, у чотиритактних двигунах частота обертання колінчастого валу в 2 рази більша, ніж у валу ТНВД.
Щоб зберегти взаємне розташування кулачних шайб і кривошипів при зміні напрямку обертання колінчастого валу, у реверсивних двигунів встановлюють:
одну кулачну шайбу симетричного профілю і при реверсі розвертають розподільний вал на кут, що забезпечує збереження моменту упорскування палива по куту п. к. в. за зміни боку обертання;
дві кулачні шайби для кожного ТНВД: одну – для роботи на передній хід, іншу – роботи на задній хід. При реверс під ТНВД підводять відповідну шайбу за рахунок осьового пересування валу.
Діаграма розподілу палива зображує момент і тривалість подачі палива, виражені в кутах п. к. в. кривошипа (відлік кутів виробляється від ВМТ). Для здійснення циклу змішаного згоряння необхідно забезпечити самозаймання палива до приходу поршня у ВМТ (за 1-2 ° п. к. в.). Період затримки самозаймання палива
i = 0,001 -:- 0,010 с, тому впорскування палива в циліндрзавжди виробляють до ВМТ. Кут повороту кривошипа (відрахований від ВМТ), при якому відбувається упорскування палива, називається кутом випередження подачі палива 0п. Його вибирають залежно від частоти обертання двигуна. У двигунах високооборотних оп = 20-:-30° п. к. в., малооборотних
оп =4-:-8 про п. к. в.; загальна тривалість подачі палива, виражена в кутах п. к. ст, становить 15-25 ° п. к. в.
Спосіб регулювання циклової подачі.Подача палива здійснюється тільки на частини ходу плунжера, який називається активним ходом, на решті палива перепускається в приймальну порожнину насоса.
Величину циклової подачі можна регулювати трьома способами: - змінюючи початок подачі палива; змінюючи кінець подачі палива; застосовуючи змішане регулювання, при якому одночасно змінюється початок та кінець подачі палива.
На рис. 1 показані діаграми паливоподачі та графіки шляху та швидкості плунжера при різних способах регулювання циклової подачі. Діаграма та графіки (рис. 1,а)відповідають регулюваннюgц за рахунок зміни початку подачі палива. На всіх режимах кінець подачі насоса (КПН) відбувається у точці4.
Кут п. к. в., протягом якого відбувається упорскування палива, змінюється за рахунок зміни кута випередження подачі палива оп1 Найбільшою подачею відповідають точки1на діаграмі паливорозподілу і на графіку шляху плунжера, кут випередження оп1 і корисний хід плунжера hа1.При зменшенні gц початок подачі послідовно зміщуєтьсявточки2і3,кут випередження зменшується до оп2 , оп3 і корисний хід плунжера стає hа2 і hа3
Отже, регулювання величини циклової подачі завжди призводить до зміни кута випередження.подання. Недоліком цього способу регулювання є мала швидкість плунжера в кінці подачі, що призводить до «млявого» розпилювання в кінці впорскування.
Мал. 1. Діаграми паливоподачі
Діаграма та графіки (рис. 1,б)відповідають регулюванню за рахунок зміни кінця подачі палива. Початку подачі завжди відповідає точка1, при зменшенніgц кінець подачі переміщається з точки4у точки3та2і відповідно змінюється корисний хід плунжера. Кут випередження подачі палива оп на всіх режимах залишається незмінним. Швидкість плунжера під час упорскування висока, вся порція палива добре розпорошується.
Діаграма та графіки (рис. 1,в)відповідають регулюваннюgц за рахунок одночасної зміни початку та кінця подачі палива. Точки1—6відповідають початку та кінцю подачі палива при найбільшій величиніgц.При зменшенніgц початок подачі послідовно зміщується в точки2і3,кінець подачі - в точки5і4.Так само, як за першого способу регулювання, зміна циклової подачі призводить до зміни кута випередження подачі.
Для двигунів, що працюють з постійною частотою обертання (дизель-генератори), другий спосіб регулювання найбільш зручний, так як при незмінному швидкісному режимі постійний кут випередження подачі палива забезпечить займання палива при тому самому куті повороту кривошипа, що створюватиме однакові умови протікання процесу згоряння всіх режимах роботи двигуна.
У двигунах середньо- та високооборотних, що працюють на гребний гвинт із змінною частотою обертання, застосування ТНВД з регулюваннямgц за рахунок зміни початку подачі палива забезпечить «м'яку»роботу двигуна на всіх режимах через автоматичну зміну кута випередження подачі палива при зміні швидкісного режиму.
У малооборотних дизелів, що працюють з невеликим кутом випередження подачі палива (6-8 ° п. к. в.), регулюванняgц за рахунок зміни початку подачі палива невиправдано, так як такі ТНВД на режимах середнього та малого ходів починають подавати паливо за ВМТ, що знижує економічність двигуна.
Пристрої, що регулюють величину циклової подачі в насосах клапанного типу, можуть виконуватися у вигляді перепускних та відсікових клапанів, через які на частині плунжерного ходу паливо перепускається в приймальну порожнину насоса; у насосах золотникового типу плунжер-золотник перепускає паливо у приймальне вікно на початку або наприкінці свого ходу.
ТНВДклапанного типу з регулюванням циклової подачі за рахунок зміни початку подачі. Основні елементи насоса (рис. 2): плунжерна прецизійна пара, що складається з плунжера13та втулки; штовхач11плунжера; поворотна пружина12;нагнітальний2,перепускний4,запобіжний1клапани.
Механізм регулювання (відсічний пристрій) циклової подачі складається з перепускного клапана4зі складовим штовхачем5, 6, 7,двоплечого важеля8,шарнірно пов'язаного з штовхачем, і ексцентрикового валика9,на який спирається важіль 5. Привід насоса від симетричної кулачної шайби10,розташованої на розподільчому валу.
Принцип дії ТНВС. Плунжер за допомогою штовхача приводиться в дію від кулачної шайби. Безперервний контакт між роликом штовхача та кулачком забезпечується пружиною. При ході плунжера вниз паливо через перепускний (він же всмоктуючий) клапан4надходить унадплунжерний простір. На початку ходу клапан відкривається тиском палива, що надходить до насоса по магістралі3,, подальше його відкриття відбувається під дією важеля8і штовхачів. На початку нагнітального ходу перепускний клапан відкритий і паливо виштовхується в магістраль3-Початок подачі відбудеться в момент посадки клапана4на гніздо, кінець подачі настане, коли ролик штовхача11вийде на виступ кулачної шайби, а плунжер насоса прийде у ВМТ. Отже, активний хід плунжераhaпочинається з моменту посадки клапана4на гніздо і закінчується, коли плунжер приходить у ВМТ.
Регулювання циклової подачіроблять, змінюючи момент закриття клапана4,тобто, змінюючи початок подачі палива. Для всіх насосів, встановлених на двигуні, регулювання здійснюють за допомогою тяги управління паливоподачею, яка переміщується вручну або регулятором частоти обертання. При переміщенні тяги ексцентрикові валики9всіх