Паливний насос високого тиску ТНВД Д-240 УТН-5
Паливний насос високого тиску УТН-5 (ТНВД) двигуна Д-240 встановлюють на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82. Основна відмінна риса конструкції насоса полягає в тому, що плунжер повертається у втулці для зміни циклової подачі за допомогою зубчастого вінця, що знаходиться в зачепленні з рейкою.
ТНВД Д-240 випускають в правому і лівому виконанні і розрізняють по розташуванню насоса, що підкачує і конструкції фланця кріплення. Корпус паливного насоса (25 рис. 1) виготовлений з алюмінієвого сплаву. Горизонтальна перегородка ділить його на дві порожнини.
Рис 1. ТНВД УТН-5 ДВС Д-240
У нижній частині паливного насоса УТН-5 знаходиться кулачковий вал 1 з кулачками приводу насосних секцій і ексцентриком приводу насоса, що підкачує, а у верхній - насосні секції. В отворах перегородки проти кулачків знаходяться штовхачі 2 з регулювальними гвинтами 12.
Від провертання штовхачі утримуються гвинтами 14, попарно зашплінтувати дротом. Кулачковий вал обертається на двох кулькових підшипниках. Розміщення кулачків на валу відповідає порядку роботи циліндрів 1-3-4-2.
У верхній частині корпусу ТНВД передбачені поздовжні канали 4 і 9. Вони з'єднані між собою і утворюють П-подібний канал, який одним топливопроводом під'єднується до фільтру тонкого очищення палива (підводиться паливо), а другим - до насоса, що підкачує (перепускаючи частина палива з каналу при підвищенні тиску понад 0,07-0,12 МПа). Пропускний клапан вмонтований в штуцер 21 кріплення паливопроводу.
Зовні до корпусу кріпляться підкачує насос, регулятор, плита 24 кріплення насоса і інсталяційний фланець 23. До кожного штуцера 6 секції накидною гайкою приєднується паливопровід високого тиску, по якому паливо подається до форсунки. Насос приводиться в дію від шестерні колінчастого вала через проміжну шестерню і шестерню 29 приводу насоса, які з'єднуються між собою по мітках.
Шестерня приводу паливного насоса Д-240 має вдвічі більше зубів, ніж шестерня колінчастого вала, тому за два оберти вала двигуна вал насоса робить один оборот. Шестерня приводу насоса обертається на маточині фланця 23.
Втулка шестерні і робоча поверхня маточини змащується маслом, яке підводиться по каналах 22. З валом насоса шестерня з'єднується за допомогою шліцьового фланця 31, який кріпиться до шестерні болтами, і шліцьовій втулки 16, яка встановлюється на шпонке вала насоса і кріпиться глухий гайкою 17.
З'єднання шліцьовій втулки з шліцьовим фланцем можливо тільки в певному положенні, так як фланець має один широкий (сліпий) шліц, а втулка - відповідний паз. Завдяки цьому можна знімати і встановлювати паливний насос, не порушуючи кута випередження початку подачі палива.
Після установки (відремонтованого або нового) ТНВД УТН-5 на двигун Д-240 цей кут перевіряють і при необхідності корегують. Для цього в торці маточини шестерні 29 передбачені два діаметрально протилежних ряду отворів з різьбою (по сім або вісім отворів).
Кут між двома сусідніми отворами 22 ° 30 ". Такі ж два ряди отворів є і на шлицевом фланці 31, але кут між їх отворами 21 °. Під час з'єднання середніх отворів фланця і шестерні (по мітках 30) інші отвори не збігаються.
Перші отвори справа і зліва від болта кріплення фланця до шестерні не поєднуються на 1 ° 30 'і четверті - від 6 °. Якщо фланець повернути до суміщення його подальшого отвори з відповідним отвором шестерні, разом з фланцем повернеться вал насоса на 1 ° 30 ', а момент початку подачі палива секціями насоса паливного насоса зміниться на 3 ° по колінчастого валу.
Таким чином, якщо фланець з шестернею ТНВД Д-240 з'єднані з матюками, то поєднуючи наступні однойменні отвори фланця і шестерні після їх роз'єднання, можна змінити кут початку подачі палива на 3, 6,9 і 12 ° (при восьми отворах в ряду) по колінчастого валу.
Якщо поєднувати отвори, зміщуючи фланець в сторону обертання шестерні 29 (на фланці є мітка "+"), кут початку подачі палива збільшується, а проти обертання (мітка "-" на фланці) - зменшується. Плунжер 13 (рис. 2) і гільза 5, нагнітальний клапан 3 і сідло виготовлені з високоякісної сталі і ретельно прітерти один до одного.
Мал. 2. Паливний насос ТНВД УТН-5: плунжер, гільза, клапан, сідло
Гільза має два отвори. Верхній отвір 19 призначений для впуску, а нижня 18 - для перепуску палива, Щодо корпусу гільза фіксується штифтом. У плунжера передбачені гвинтовий паз 17 і два отвори - осьовий і радіальний, за допомогою яких паз повідомляється з надплунжерний простором. Кільцева виточення в нижній частині плунжера забезпечує кращу мастило плунжерній пари паливом.
Пружина 8 через тарілку 12, яка утримується заплечиком плунжера, притискає плунжер до регулювального гвинта штовхача. Верхнім заплечиком з Лиско плунжер з'єднується з поворотною втулкою 14. Вона вільно надівається на нижню частину гільзи 5 і через зубчастий вінець 6 з'єднується з рейкою 16.
У разі переміщення рейки зубчастий вінець повертає щодо гільзи поворотну втулку і плунжер 13. При цьому кромка гвинтового паза 17 наближається до перепускному отвору 18 гільзи або віддаляється від нього. Рейка діє на зубчасті вінці всіх секцій.
Над гільзою 5 знаходиться сідло 4 з нагнітальним клапаном 3 і пружиною 1. Клапан насоса УТН-5 сприяє кращому розпорошення палива форсункою, забезпечуючи швидке наростання тиску палива на початку його впорскування і різке його зниження в кінці.
Сідло клапана притискається до торця гільзи штуцером 2, загвинченими в отвір для гвинта корпуса. Для ущільнення нарізного сполучення між фланцем сідла і торцем штуцера є капронова прокладка. Різьба на сідлі призначена для його демонтажу за допомогою знімача.
Клапан має направляючу частина Н з пазами для проходу палива, циліндричний розвантажувальний поясок П і запірний конус К. Поясок і конус прітерти до сідла. При знаходженні плунжера паливного насоса в нижньому положенні (рис. 3, а), тобто коли на штовхач не тисне кулачок приводного вала, робоча порожнину гільзи повідомлена з впускним отвором 3, через яке вона заповнюється паливом з каналу 4.
Рис.3. ТНВД ДВС Д-240 - положення плунжера
Обертання кулачкового вала паливного насоса УТН-5 обумовлює тиск кулачка на штовхач (рис. 3, б) і рух вгору плунжера 1. Паливо з зменшується
надплунжерного простору витісняється назад в канал 4 до тих пір, поки плунжер верхньою кромкою не перекриє отвір 3.
При подальшому русі плунжера вгору відбувається стиснення палива в ізольованому просторі, і як тільки тиск на нагнітальний клапана 6 знизу стане великим,
ніж тиск на нього пружини 8 зверху, клапан відсувається від сідла, відкриваючи шлях паливу по трубопроводу високого тиску до форсунки (рис. 3, в).
Подача палива триває до тих пір, поки гвинтовий паз на плунжері через осьовий канал не з'єднає надплунжерний, порожнину (з тиском 30. 50 МПа) і канал 8 (з тиском 0,1 МПа). Внаслідок різниці тиску паливо перетікає в перепускний канал (рис. 3, г), тиск в надплунжерний порожнини падає і, коли воно стає менше тиску на нагнітальний клапан стислої пружини, клапан притискається до сідла 7.
Подача палива в паливопровід припиняється. Доза палива, що подається до форсунки УТН-5 залежить від відстані, яке пройде плунжер від моменту перекриття впускного отвору 3 до моменту відкриття перепускного отвору 9 гвинтовим пазом.
Зазначене відстань в процесі роботи двигуна можна змінювати, повертаючи плунжер насоса щодо поздовжньої осі.
Для цього передбачено зубчастий вінець 26 (див. Рис.1), з'єднаний з рейкою ТНВД МТЗ-80, МТЗ-82, яка за допомогою системи тяг і важелів з'єднана з педаллю і важелем на робочому місці тракториста. При переміщенні рейки зубчасті вінці всіх секцій повертаються, і подача палива змінюється (нерівномірність подачі окремими секціями допускається до 3%).
Таким чином початок подачі палива до форсунки визначається моментом, коли плунжер перекриває впускний отвір, а кінець - коли кромка гвинтового паза досягає перепускного каналу.
Доза регулюється зміною довжини ходу плунжера до початку перепуску палива (відсічення). Нагнітальний клапан відокремлює надплунжерний простір від паливопроводу високого тиску, зберігаючи усередині останнього стовп палива, що знаходиться під тиском.
Завдяки цьому на початку подачі імпульс тиску поширюється від плунжера до форсунки паливного насоса швидкістю звуку в паливі (приблизно 1500 м / с). це створює
умови для своєчасного і чіткого початку уприскування при кожній новій подачі палива. Якщо залишковий тиск в топливопроводе буде занадто високим, форсунка не зможе
чітко припиняти впорскування, а це сприяє нагарообразованию.
Для розвантаження паливопроводу високого тиску ТНВД УТН-5 двигуна Д-240 і забезпечення чіткості припинення подачі палива форсункою служить розвантажувальний поясок 10 (рис. 3, д) чинний наступним чином.
У момент початку перепуску палива, коли тиск в надплунжерний порожнини різко знижується, нагнітальний клапан під дією пружини і спочатку в сідло входить циліндричний поясок 10, відсмоктуючи паливо з паливопроводу, потім конічна частина клапана. Такий рух розвантажувального паска призводить до різкого падіння тиску в топливопроводе.
Регулятор насоса - відцентровий, всережімний, з коректором подачі палива і автоматичним збагачувачем. Він кріпиться корпусом до фланця ТНВД Д-240 і має привід від його вала. Ступінчастий хвостовик кулачкового вала насоса знаходиться в корпусі регулятора.
На перший його уступ з Лиско напресована наполеглива шайба 7 (див. Рис. 1, б), на другій - вільно встановлено втулка 5 з чотирма вантажами (від осьового переміщення маточина утримується стопорним кільцем), на останньому розташована віджимна муфта з наполегливою шарикопідшипником 2.
На осі 28 встановлені основний 27 і проміжний 25 важелі регулятора. Вони з'єднані болтом 24 так, що між ними є кутовий люфт. На проміжному важелі встановлений бочкоподібний ролик 26, що упирається в муфту регулятора 8, коректор 20 подачі палива і шпилька кріплення пружини 13 автоматичного збагачувача. У верхній частині до важеля кріпиться тяга, що з'єднує його з рейкою 14 паливного насоса.
Основний важіль регулятора через пружину 18, сережку і важіль 12 з'єднується з важелем управління регулятором, розташованим поза ним корпусу. Кут повороту основного важеля на осі 28, а значить, проміжного важеля і хід рейки паливного насоса обмежуються болтом 22 (номінальна подача палива) і упором 21 (подача вимкнена).
Деталі регулятора і насоса ТНВД УТН-5 дизеля Д-240 трактора МТЗ-80, МТЗ-82 змащуються моторним маслом, яке заливають через горловину, розташовану біля важеля управління регулятором. Порожнини корпусів повідомляються з атмосферою через сапун з фільтром.
Мал. 4. Схема дії регулятора паливного насоса УТН-5 ДВС Д-240
а - пуск двигуна; б - холостий хід; в - номінальне навантаження; г - короткочасне перевантаження; 1 - болт номінальної подачі палива; 2 - болт максимальної подачі палива; 3 - основний важіль; 4 - проміжний важіль; 5 - пружина регулятора; 6 - пружина збагачувача: 7 - рейка паливного насоса; 8 - важіль управління регулятором; 9 - гвинт-обмежувач; 10 - кулачковий вал паливного насоса; 11 - вантажі; 12 - корпус зовнішнього навантаження; 13 - шток коректора; 14 - пружина коректора
Під час запуску двигуна важіль управління регулятором 8 (рис. 4, а) повертають до упору в гвинт-обмежувач 9 номінального швидкісного режиму. Зусиллями пружин регулятора 5 і збагачувача 6 важеля 3 і 4 відхиляються в крайнє праве положення, обмежене головками болтів номінальної подачі палива і 2 максимальної подачі палива в момент пуску дизеля.
Рейка паливного насоса УТН-5 встановлюється на максимальну (пускову) подачу. При роботі без зовнішнього навантаження важіль коректора (рис. 4, б) залишається в попередньому положенні. Відцентрова сила вантажів 11, долаючи зусилля пружин 5 і 6, відхиляє важелі 3 і 4 вліво і пересуває рейку 7 паливного насоса в бік зменшення подачі палива, в результаті чого зменшується частота обертання колінчастого вала.
При номінальному навантаженні відцентрова сила обертових вантажів врівноважується зусиллями пружин 5 і 6 (рис, 4, в). Основний важіль стосується головки болта номінальної подачі 1, рейка насоса знаходиться в положенні встановленої подачі.
У разі перевантаження (рис. 4, г) двигуна основний важіль не змінює свого положення, тому що впирається в болт номінальної подачі, а пружина коректора 14 відштовхує проміжний важіль і через нього пересуває рейку насоса в бік збільшення подачі палива.
За рахунок додаткової подачі палива зростає крутний момент двигуна, що дозволяє подолати короткочасне перевантаження. Величина додаткового переміщення рейки і початок роботи коректора залежать від величини виступанія штока 13 і попереднього стиснення пружини коректора. При зупинці двигуна важіль 8, повертають в бік зменшення натягу пружин.
Повністю стиснута пружина переміщує важіль вліво до упору в гвинт. Важіль 3 захоплює проміжний важіль 4, який пересуває рейку паливного насоса в положення виключеної подачі палива.
Керують швидкісним режимом двигуна важелем і педаллю з кабіни: важелем встановлюють необхідний швидкісний постійний режим роботи, а педаллю збільшують його в міру необхідності до номінального.