Топливная система

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Данные для выполнения работы приведены в таблице

1. Расчёт основных параметров топливного насоса высокого давления

насос дизель распылитель форсунка

Топливный насос высокого давления (ТНВД) является основным конструктивным элементом системы питания дизелей. Он предназначен для отмеривания необходимого количества топлива и подачи его под высоким давлением в цилиндры в установленный момент в соответствии с порядком работы двигателя.

Для автомобильных и тракторных дизельных двигателей применяют топливные насосы высокого давления золотникового типа с плунжерами, нагруженными пружинами и проводимыми в движение кулачками вращающегося вала.

Принцип действия ТНВД: Вращение кулачковый вал получает через муфту опережения впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке. В момент движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса. Изменение количества подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, то впрыснутого топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже, и впрыснутого топлива будет больше.

Расчёт секции ТНВД заключается в определении диаметра и хода плунжера. Эти основные конструктивные параметры насоса находятся в зависимости от его цикловой подачи на режиме номинальной мощности дизеля.

Расчет элементов плунжерной пары

Цикловая подача топлива , г/цикл определяется по формуле ([1])

, (1.1)

где - удельный эффективный расход топлива, г/кВт·ч;

- эффективная мощность двигателя, кВт;

- тактность двигателя;

n - частота вращения коленчатого вала, ;

i - число цилиндров.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.1), получено

г/цикл.

Объемная цикловая подача , мм?/цикл определяется по формуле ([1])

, (1.2)

где - плотность дизельного топлива, г/мм?, г/мм?.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.2), получено

мм?/цикл.

1.1.3 Теоретическая подача насосной секции , мм?/цикл определяется по формуле ([1])

, (1.3)

где - коэффициент учитывающий сжимаемость топлива, утечки через плунжерную пару деформации трубок высокого давления; .

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.3), получено

мм?/цикл.

Теоретическая подача насосной секции , г/цикл определяется по формуле ([1])

. (1.3)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.3), получено

г/цикл.

Действительная подача насосной секции , мм?/цикл определяется по формуле ([1])

. (1.4)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.4), получено

мм?/цикл.

Определение основных размеров плунжерной пары

Диаметр плунжера , мм определяется по формуле ([1])

, (1.5)

где - отношение хода плунжера к диаметру; .

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.5), получено

мм.

Принимаем стандартный диаметр плунжера = 7 мм.

Ход плунжера , мм определяется по формуле ([1])

. (1.6)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.6), получено

мм.

Принимаем стандартный ход плунжера мм.

Активный ход плунжера , мм определяется по формуле ([1])

, (1.7)

где - площадь плунжера, мм?; расчёт выполняют по формуле (1.8).

Площадь плунжера , мм определяется по формуле ([1])

. (1.8)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.8) и (1.7), получено

мм;

мм.

Для обеспечения возможности работы двигателя с перегрузкой, а также компенсировать износ плунжерной пары, увеличивается активный ход на 25-30%, увеличенное значение активного хода плунжкра определяется по формуле (1.9).

Увеличенный активный ход , мм определяется по формуле ([1])

. (1.9)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.9), получено

мм.

Расчёт основных параметров распылителя форсунки

Форсунка служит для распыливания и равномерного распределения топлива по объёму камеры сгорания дизеля и выполняются открытыми и закрытыми. В закрытых форсунках распыливающие отверстия сообщаются с трубопроводом высокого давления только в период подачи топлива. В открытых форсунках эта связь постоянна.

Длительность впрыска топлива ,° определяется по формуле ([1])

, (1.10)

где - длительность геометрического впрыска,°; (по заданию);

- коэффициент учитывающий отличие действительной подачи от геометрической; .

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.10), получено

°.

Средняя скорость движения плунжера , м/c определяется по формуле ([1])

, (1.11)

где - обороты кулачкового вала, об/мин; об/мин.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.11), получено

м/c.

Скорость истечения топлива через отверстия , м/c определяется по формуле ([1])

, (1.12)

где - среднее давление впрыска, МПа; МПа.

- среднее давление в цилиндре за период впрыска, МПа; определяется по формуле (1.13)

Среднее давление в цилиндре за период впрыска , МПа определяется по формуле ([1])

, (1.13)

где - давление в начале впрыска, МПа; МПа (по заданию);

- давление в конце впрыска, МПа; (по заданию).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.13) и (1.12), получено

МПа;

м/c.

Суммарная площадь сопловых отверстий , мм? определяется по формуле ([1])

, (1.14)

где - коэффициент расхода; ;

- время впрыска, c; с.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.14), получено

мм?.

Диаметр сопловых отверстий , мм определяется по формуле ([1])

, (1.15)

где m - число отверстий в носке распылителя, принятое по прототипу (форсунка ЯМЗ 238); m = 4.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (1.15), получено

мм.

2. Описание работы и устройства ТНВД

Насос высокого давления ЯЗТА с корпусом моноблоком

На рисунке 1 показан рядный многоплунжерный (многосекционный) насос ЯЗТА для четырехтактных V-образных дизелей ЯМЗ. Корпус насоса моноблочного типа отлит под давлением из алюминиевого сплава с горизонтальной перегородкой, разделяющей его внутреннюю полость на верхнюю и нижнюю части. В вертикальных расточках верхней части, выполняемых по числу секций, расположены плунжерные пары и нагнетательные клапаны; в горизонтальных гнездах этой части базируются впускная полость 14 насоса (воздух из которой в процессе заполнения ее топливом удаляется через пробочку 13), а также реечный механизм управления плунжерами с его стопорным винтом 25. В торцовых стенках нижней части на двух шарикоподшипниках смонтирован кулачковый вал 3, а в приливах горизонтальной перегородки сделаны расточки под роликовые толкатели 29 с пазами для фиксации их от проворачивания.

К боковой стенке внешней стороны корпуса 1 прикреплен подкачивающий насос 6, привод которого осуществляют от вала 3 через шток 5. В одном агрегате с насосом объединены регулятор 33 частоты вращения вала двигателя и автоматическая муфта 2 опережения подачи топлива. Гильзы 21 плунжерных пар и гнезда 20 нагнетательных клапанов 19 надежно зажаты в расточках корпуса штуцерами 15, на которых колпачковыми гайками 31 закреплены также ниппельные головки 16 под топливопроводы высокого давления. Торцы гильз 21 и гнезда 20 обработаны с тщательностью, не требующей постановки между ними уплотнительных прокладок. Плунжерные пары насосных секций изготовлены из стали 25ХМА. Ориентирование гильз 21 в корпусе осуществлено стопорными винтами 12. В верхней утолщенной их половине сделаны впускные и перепускные отверстия, расположенные под углом 180° друг к другу и смещенные по высоте. Нижнее отверстие предназначено для перепуска и выведено в канал 22 отвода топлива из насоса.

Плунжеры 23 имеют диаметр 9 мм и ход 10 мм. Кроме возвратно-поступательного движения они могут поворачиваться около своей оси с помощью двух направляющих выступов, которые входят в пазы поворотных втулок 9. Последние, в свою очередь, поворачиваются на определенный угол зубчатыми секторами 11, которые закреплены на них стяжными болтами и находятся в зацеплении с рейкой 24. Плунжеры выполнены с двумя диаметрально расположенными продольными пазами и соответственно с двумя симметричными скошенными кромками в кольцевой проточке. Для перепуска топлива используют один паз. Плун жеры нагружены пружинами 26, которые опираются на шайбы 10 и удерживаются на плунжере с помощью опорных тарелочек 8.

Нагнетательные клапаны 19 обычные, с разгрузочным пояском. Пружины 18 клапанов и вспомогательные штифты 17 размещены в штуцерах 15, которые фиксируются накладками 32. Толкатели 29 снабжены калеными роликами 30 из стали ШХ15 и регулировочными болтами 27 с контргайками 28, которые необходимы для установки нужного одинакового момента (угла опережения) подачи топлива, отдельными секциями. Одинаковую производительность секций устанавливают с помощью клеммового соединения поворотных втулок 9 с зубчатыми секторами 11, закрепляемых на втулке 9 стяжными болтами.

Насосы высокого давления дизелей ЯМЗ различаются только числом секций (6, 8 и 12). В полость 4 их корпуса заливают масло до отметки на указателе 7 уровня.

3. Описание работы и устройства форсунки

Форсунка и её распылители

Общее устройство бесштифтовой форсунки, называемой также нормально закрытой, можно уяснить по рисунку 2, а на примере форсунки четырехтактного дизеля ЯМЗ, которая имеет распылитель 1 и запорную иглу 2, нагружаемую через опорную шайбу 8 пружиной 9. Направляющая часть иглы выведена из особо горячей зоны и точно пригнана по своему гнезду в распылителе, с которым она образует прецизионную пару, и поэтому не должна разукомплектовываться. Следует заметить, что основные размеры этой пары, т.е. направляющей части иглы (dигл) и распылителя (dрасп), унифицируют в соответствии с требованиями международной стандартизации. В форсунках отечественных автомобилей и тракторов применяют в основном dрасп = 17 мм и dигл = 6.

Распылитель 1 и корпус 5 форсунки стянуты накидной гайкой 4, причем уплотнение стыка между ними достигают только за счет тщательной обработки, включая полировку привалочных поверхностей. Усилие от пружины 9 на запорную иглу 2 передается через нажимной шток или штангу 7. Затяжку пружины регулируют болтом 12, фиксируемым контргайкой 13. Регулировочный болт ввертывают в стакан 10 пружины, на который навинчивают также колпачок 14, плотно закрывающий внутреннюю полость корпуса форсунки, уплотняемую прокладкой 11.

Топливо из штуцера 17 через неразборный сетчатый фильтр, состоящий из гнезда 15 и сетки 16, по каналу 6 проходит в кольцевую канавку на внутреннем торце распылителя и по трем наклонным сверлениям (на рисунке показано одно из них) поступает в полость 3. Снизу оно давит на конусную поверхность иглы 2, а когда усилие от давления превышает силу затяжки пружины 9, игла поднимается и топливо через сопловые отверстия впрыскивается в камеру сгорания. Топливо, просочившееся из распылителя в полость корпуса форсунки, отводят через отверстие в колпачке 14.

Заключение

Приведённые выше расчёты дают возможность лишь ориентировочно определить основные конструктивные параметры топливного насоса и форсунки. Объясняется это тем, что действительный процесс топливоподачи из-за гидродинамических явлений, происходящих в топливной системе, значительно отличается от принятого в расчёте.

Список использованной литературы

1. А.И. Колчин, В.П. Демидов «Расчёт автомобильных и тракторных двигателей» Москва «Высшая школа,» 2003

2. И.Я. Райков, Г.Н. Рытвинский «Конструкция автомобильный и тракторных двигателей» Москва «Высшая школа,» 1986. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru