Топливныйнасосвысокогодавления

Цельюпроведенияэкспресс-диагностикиявляетсявыявлениенеисправностейТНВДифорсунокбезихдемонтажасдизеля.Крометого,впроцесседиагностикивыявляютсяскрытыедефекты,допущенныеприочереднойсборкепрецизионныхпар:распылителей,игл,плунжерныхпаринагнетательныхклапанов.

Статистикаотказовпоказывает,чтоплотностьплунжернойпарызависитотприменяемойконструкцииТНВД:количества,диаметраирасположенияоконвгильзеирасположениякромокнаплунжере,атакжевеличиныдеформациигильзы.Необходимопомнить,чтодопускаемаявеличинатехнологическихутечектопливананоминальномрежимеопределяетсявеличинойзазораисоставляетнеболее2%отцикловойподачи.Придальнейшемувеличениизазораухудшаетсяэкономичностьтепловозногодизеля.ИменнотакиеиндивидуальныеТНВДилиплунжерныепарыблочныхТНВДмогутбытьвыявленывпроцессеэкспресс-диагностикиизамененынановые.

Проверкудолженпроводитьслесарьвысокойквалификациипослетого,какподтвержденахорошаягерметичностьнагнетательногоклапана.Передпроверкойнеобходимоубедиться,чтоотсечныеотверстиявтулкиперекрытыголовкойплунжера(отсечныеотверстиянаходятсямеждуверхнейинижнейспиральнымирегулировочнымикромками).Косвенноэтоположениеможноопределитьпометкамуглаповоротаколенчатоговала,нанесеннымнамуфту,соединяющуюдизельсгенератором.Рекомендуетсяустановитьрейкупроверяемогонасосавположениемаксимальнойподачи,аколенчатыйвалпозиционироватьвсоответствииспорядкомработыцилиндровдизеля.

Приизмененииплотностиплунжерныхпариз-заувеличениядиаметральногозазора,носсохранениемтребованийкгеометриипрецизионнойповерхности,подачатопливногонасосанеизменяетсядоопределенногодляданнойконструкциизначенияплотности.Плотность,прикоторойнаодномизрежимовработынаступаетрезкоеизменениережимов(впределах2–7%),называютпредельной.

Неизменностьподачинасосоввопределенноминтервалезначенийсреднегодиаметральногозазораδnговоритотом,чтоскоростиперемещенияслоеввзазорахмеждупрецизионнымиповерхностями,определяющиеутечкитопливазавремявпрыскивания(0,002–0,004с),весьмамалы.Перемещениежидкостивэтомслучаевомногомопределяетсяфизическимизаконамиобразованияисостояниемграничногослоя.Приэтомграничныйслойудерживаетсяпрецизионнойповерхностьюиоставатьсявотносительномпокое,аеготолщинабытьсоизмеримойсмежпрецизионнымзазором.Условиявозникновенияграничногослоязависятнетолькоотвеличинызазора,ноирядадругихфакторов,втомчисле:формыишероховатостисопряженныхповерхностей,свойствматериалапарыиотносительныхскоростейперемещениясопряженныхповерхностей,физическиххарактеристиктоплива,уровняегорабочихдавлений.

Приувеличениизазоранастолько,чтовлияниеграничныхслоевдругнадругаослабляется,возможнопоявлениевнутреннегопотока,течениекоторогоначинаетподчинятьсягидродинамическимзаконам.Снижениеподачиначинаетсясмомента,когдавремяперемещенияпотокавмежпрецизионномотполостивысокогодавлениякполостинизкогодавлениястановитьсясоизмеримымсовременемвпрыскивания.Придальнейшемувеличениизазора(ужена0,5–1,0мкм)плотностьплунжернойпарыдостигаетпредельногозначения,прикоторомпревалируетгидродинамическийрежимтеченияпризначительномповышениискоростипотока,вызываетутечкитоплива,соизмеримыесцикловойподачей(2–7%цикловойподачи).Утечкивпериодвпрыскиваниязависяттакжеотсоотношенийразмеровзолотниковойпары,определяющихдлиннынаикратчайшихлинийихперетеканияипериметрыстоков.

Нарежимаххолостогоходаувсехплунжерныхпаримеетсятенденцияболеераннегоиболееинтенсивногопроявлениясниженияподачиприизмененииδn.Здесьотношениеутечкикцикловойподачеопределяетсяболеепревалирующимиусловиямиувеличения(повремени)продолжительностивпрыскиванияисокращениемдлинылинийперетеканияпосравнениюсимеющимместов1,7–2,5разауменьшениеммаксимальногодавлениявпрыскиванияприснижениичастотывращения.

ПрипотерегерметичностинагнетательныхклапановтопливныхнасосовдизелейтипаД100,приводящейкснижениюостаточногодавлениядо2–4МПа,подачакомплектаможетуменьшитьсяна5-8%,ауголопереженияподачитопливаувеличитсяна2–3˚.Следуеттакжеотметить,чтонарушениегерметичностинагнетательногоклапанаилиухудшениеегоподвижности,какправило,сопровождаетсяпоявлениемцикловойнеравномерностивследствиенеодинаковойразгрузкиотциклакциклуполостилиниивысокогодавления.

Наизменениевэксплуатациихарактеристиктопливоподачиоказываетвлияниеиизносцилиндрическойпрецизионнойповерхностиразгружающегопояскавследствиеуменьшенияотсасывающегоэффектанагнетательногоклапана.Вэтомслучаенаблюдаетсяповышениеостаточногодавленияиувеличениеподачинасоса.

Примонтажетопливногонасосанадизелепослеремонтаилирегулированиянастенденеобходимоправильноустановитьуголначаланагнетаниятоплива.Прибольшом(раннем)угленачаланагнетаниятопливадизельначинаетработать«мягко»,дымить.Прималом(позднем)угленачаланагнетаниядогораниетопливавцилиндрепроисходитнатактерасширениявовремярабочегохода,чтоведеткнеполномусгораниюиперерасходутоплива.

Прираннемугленачаланагнетаниятопливаподачаначинаетсянатактесжатияпринедостаточнопрогретомвоздухе,чтоприводиткувеличениюпериодавоспламененияижесткойработедизеля.

Позднийуголначаланагнетаниятопливаприводиткзначительномуснижениюмощностиитопливнойэкономичности,увеличиваеттемпературувыпускныхгазов.

Раннийуголначаланагнетаниятопливавызываетускоренноеизнашиваниедеталейцилиндропоршневойгруппыигазораспределительногомеханизма,способствуетпоявлениюаварийныхотказов.

Приснижениимаксимальнойэффективноймощностидизелянередкислучаи,искусственногоувеличенияподачитоплива.Однакоизбытокподаваемоговцилиндрытоплива,какправило,приводиткнеполномуегосгораниюиперерасходу,крезкомуувеличениютемпературы,каквцилиндрах,такиввыпускномколлектореитурбине.

ОсновнымиэлементамиТНВД,влияющиминапроцесстопливоподачи,являютсяплунжернаяпара,нагнетательныйклапаникулачокваланасоса.

Плунжернаяпара,скомплектованнаяизплунжераигильзы,представляетсобойпрецизионнуюпару,неподлежащуюразукомплектованию(рисунок3.1).Плунжернаяпарадолжнаобладатьуплотняющейспособностью,препятствующейутечкетопливачереззазорыизнадплунжернойполости.

Рисунок3.1-Плунжернаяпаразолотниковоготипа

диаметридлиназолотниковойчастигильзы; длинагильзы; диаметркомпрессионнойчастигильзы; диаметрплунжера; диаметрыотсечногоивсасывающегооконгильзы; расстояниемеждуокнамигильзы

 

Гильзыплунжераизготовляютступенчатойформы.Наружныйдиаметрзолотниковой(силовой)частигильзы ,подвергающейсядействиювысокогодавлениятоплива,превышаетв разанаружныйдиаметрнаправляющей(компрессорной)части .Вутолщеннойчастирасположеныокна,апонаружномудиаметрукомпрессионнойчастигильзацентрируетсявотверстиикорпусанасоса.Гильзаопираетсявкорпусенасосанакольцевуюповерхностьзаплечиками,расположенныминаграницееетолстостенностииприжимаетсянажимнымштуцеромчерезкорпуснагнетательногоклапана.Обеопорныеповерхностигильзыобрабатываютсясвысокойточностьюдлягерметизациинадплунжернойполостивысокогодавленияиполостинизкогодавленияиполостинизкогодавления.ГеометрическиепараметрыплунжерныхпартепловозныхдизелейприведенывТаблице3.2.

 

УтопливныхнасосовдизелейтипаД100вгильзеимеетсяодноокно,выполняющеефункциинаполненияиотсечки.Уплотняющаяспособностьтакойплунжернойпарывелика,однакодлянеехарактернацикловаянеравномерностьподачитопливаввидуналичиявнасосевстречныхпотоковтопливаприследующихдругзадругомотсечкеинаполнениинадплунжернойполоститопливом.

Вконструкциинекоторыхдизелейгильзаимеетдваокна,расположенныхнаодном(дизелиД50,Д70)илиразных(дизели11Д45,Д49,ЧН21/21)уровнях.Верхнееокновыполняетфункциюнаполнениянадплунжерногопространстватопливом,анижнее-отсечки.

Наилучшиеусловиянаполнениянадплунжерногопространстватопливомобеспечиваютсявнасосах,укоторыхгильзаимеетвсасывающееиотсечноеокна,авсасывающаяиотсечнаяполостивкорпусенасосаразделены(дизели11Д45,11Д40).

Назолотниковойчастиплунжерарасположеныдвесимметричныеотсечныекромки.Такаяконструкцияплунжернойпарыпозволяетосуществлятьчеткуюотсечкуихорошеекачествопроцессанаполнениянадплунжернойполости.Однакоуплотняющаяспособностьтакихплунжерныхпарневеликаиз-зазначительныхутечектопливавокнагильзы.

Дляуменьшенияутечектопливаплунжерныепарыизготавливаютвысокойточностьюпутемвзаимнойпритиркиплунжераигильзыилиселективнойсборкисминимальнымзазором(1-3мкм).

 

Таблица3.2–Параметрыплунжерныхпар

Параметры	Дизель
	Д100	ПД1М	ЧН21/21	ЧН 26/26	11Д45	ЧН24/27	М756
Диаметрплунжера мм	13	20	16	17	17	16	13
Ходплунжера мм	16	20	12	22	16	22	12
Диаметрзолотниковойчастигильзы мм	32	40	32	38	38	38	24
Общаядлинагильзы мм	76	140	75	96	161		85
Диаметркомпрессионнойчастигильзы мм	26	34	24	28	28	28	19,7
Длиназолотниковойчастигильзы мм	22	54	30	42	40	37	40
Диаметрнаполнительногоокнагильзы мм	3,1*	6,0	3,0	3,0	2,5	5,5	3,5
Диаметротсечногоокнагильзы мм	3,1*	6,0	3,0	3,0		5,5	3,5
Расстояниемеждуокнамигильзы мм	0	0	5,0	4,0		0	22,5
Способрегулированияподачитоплива**	К	К	К	КиН	НиК	К	К

*-наполнительноеокногильзыявляетсяодновременноиотсечным

**-Н–регулированиеначалаподачи;К–регулированиеконцаподачи

Золотниковаячастьплунжера,обеспечивающаярегулированиецикловойподачи,имеетсложнуюконфигурацию(рисунок3.2).

 

Рисунок3.2-Способывыполненияраспределительныхкромокназолотниковойчастиплунжера

а-регулированиеконцомподачи; б-смешанноерегулирование; в-регулированиеконцомподачисоспиральнымисимметричнымикромкамиицентральнымсверлением 1-всасывающаякромка;2-отсечнаякромка;3-продольныйпаз;4-осевойканал;5-радиальноесверление

 

Распределительныекромкизолотниковойчастиплунжерачащевсеговыполняютвинтовыми,обеспечивающимилинейныйзаконизменениягеометрическогоактивногоходаплунжераотуглаегоповоротаилиперемещениярейкиТНВД.Втопливныхнасосахвысокогодавлениязолотниковоготипасперепускомтопливавпериодегонагнетания(постояннымходомплунжера)регулированиефазтопливоподачиосуществляютвосновномпоконцуподачи(а),внекоторыхнасосах-поначалуиконцуподачи(б)(рисунок3.2).

Впервомслучае,когдазолотниковаячастьплунжераимеетцилиндрическуюверхнююивинтовуюнижнюю(отсечную)кромки,обеспечиваетсяодинаковыймомент(угол)началаподачитопливанезависимоотколичестваподаваемоготоплива(активногорабочегоходаплунжера).Такоерегулированиеосуществляетсяубольшинстватопливныхнасосовтепловозныхдизелей(Д100,ПД1М).Вовторомслучае,когдазолотниковаячастьплунжераимеетвинтовыенаполнительнуюиотсечнуюкромки(дизелитипаД49и11Д45),приизменениицикловойподачи(активногорабочегоходаплунжера)изменяетсяиначалоподачи.

Вконструкциинекоторыхплунжерныхпарвместопродольногопазавыполняетсяосевойканалирадиальноесверлениедлясоединениянадплунжернойполостиспространствомподотсечнойкромкой(рисунок3.2(в)).Нарисунке3.2(а,б)изображенплунжерснесимметричнойзолотниковойчастью,анарисунке3.2(в)ссимметричной.

Внекоторыхконструкцияхтопливныхнасосовдизелей(11Д45,Д49,ЧН21/21)гильзыимеютнаклонныесверления,дляуменьшенияутечектопливачерезкомпрессионнуючастьплунжернойпарызасчетотводаихпонаклонномуканалувполостьнизкогодавления.

Материалы,используемыедляизготовленияплунжерныхпардолжныобладатьвысокойизносостойкостьюитвердостью,сохранитьдлительноевремяразмерыигеометрическуюформу,иметьмалыйкоэффициентлинейногорасширения,хорошообрабатываться.ДлягильзыиплунжераиспользуетсялегированныесталиШХ15(легированная,хромистая,шарикоподшипниковая)иХВГ(хромовольфрамомарганцевая)споследующейтермообработкой.

Дляопределениягерметичностинагнетательногоклапанапозапорномуконусубезразборкинасосаиспользуетсяприспособление-моментоскоп(рисунок3.3),котороесостоитизстекляннойкапиллярнойтрубки6внутреннимдиаметром1,5-2,0мм,соединеннойснаконечником4резиновойтрубкой7.Дляопределениягерметичностинагнетательногоклапанамоментоскопспомощьюнакиднойгайкиукрепляютнаштуцеретопливногонасоса.Плунжернасосаставятвположениеоткрытиянаполнительногоокнагильзыивключаюттопливоподкачивающийнасос.Клапансчитаетсягерметичным,еслимениск(верхнийуровеньтоплива)вкапиллярномотверстиитрубкинеподвижен;еслименисксмещается,клапаннегерметичен.

 

Рисунок3.3-Моментоскоп 1–нажимнойштуцертопливногонасоса;2–пружинанагнетательногоклапана;3–накиднаягайка;4–наконечник;5–нажимноекольцо;6–стекляннаякапиллярнаятрубка;7–резиноваятрубка;8–мениск.

 

Приизготовлениииремонтеклапанныхпаргерметичностьуплотняющегоконусапроверяютопрессовкойсжатымвоздухом.Дляэтогоклапаннуюпаруустанавливаютвприспособлениеиподклапанподводятсжатыйвоздухдавлением0,4-0,5МПа.Есликлапаннегерметичен,тоутечкувоздуха,подводимогоспомощьюшлангавсосудсводойилитопливом,можнообнаружитьповоздушнымпузырькам.Плотностьклапанныхпарпопрецизионнойповерхностиразгружающегопояскаможетбытьоцененанааккумуляторномстендепопадениюдавлениязавремяиспытания.

Послеремонтадеталейтопливныйнасоссобирают,проверяюткачествосборкиирегулируютподачутопливанастенде.Окачествесборкинасосаможносудитьполегкостиперемещенияегорейкиипоплотности,контролируемойнастендеА53.Качествосборкисчитаетсяудовлетворительным,еслиплотностьнасосаравнаплотностиплунжернойпары,помещеннойвнасосе.[2]

НеисправностиТНВД

ОсновныминеисправностямиТНВДявляются:

1) потеряупругостиитрещиныввиткахпружины;

2) трещинакорпуса,скалываниеивыкрашиваниеторцевыхкромокдеталейинаклонной,винтовойкромкиголовкиплунжера.Одностороннийилиместныйнатирплунжерныхпар;

3) износплунжернойпарыинагнетательногоклапана;

4) трещинаиизломплунжераиливтулки;

5) повреждениеплунжернойпарыкоррозиейиликавитацией;

6) заклиниваниеплунжеравгильзе;

7) износзубчатойрейкиизубьевповоротнойвтулки;

8) пропусктопливамеждусопрягаемымидеталями;

9) износпазовповоротнойвтулкиподвыступы,износрезьбы,срывыизабоинынарезьбе.