Топливный насос высокого давления ТНВД дизеля Д-144

Топливный насос высокого давления ТНВД НД-21/4 дизеля Д-144 трактора Т-40 — одноплунжерный с дозированием топлива и изменением количества подаваемого топлива путем перемещения дозатора по плунжеру. 

Плунжер насоса кроме возвратно-поступательного совершает вращательное движение, распределяя при этом топливо по цилиндрам. Насос снабжен механическим всережимным регулятором прямого действия, поршневым подкачивающим насосом и насосом ручной прокачки топлива.

Насос НД-21/4 проверяют и регулируют на обычных стендах, применяемых для регулировки рядных топливных насосов.



Рис. 10. Топливный насос ТНВД НД-21/4

1 — установочный фланец; 2 —шанцевая втулка; 3 — гайка привода; 4 — крышка с манжетой; 5 — толкатель; 6 — ограничительная шайба; 7 — демпферная пружина; 8 — груз регулятора; 9 — муфта; 10 — промежуточная шестерня; 11— корпус насоса; 12 — секция высокого давления; 13 — сапун-маслозаливное отверстие; 14 — лимб; 15 — крышка с корректором; 16 — вал регулятора; 17 — винт: 18 — пружина; 19 — корпус корректора; 20 — шток корректора; 21 — пружина регулятора; 22 — рычаг корректора; 23 — ось серьги пружины; 24 — ось основного рычага; 25 — ступица регулятора; 26 — крышка с подшипником; 27 — топливоподкачивающий насос; 28 — ведомая коническая шестерня; 29 — ведущая коническая шестерня; 30 — эксцентриковый вал; 31 — кулачковый вал; 32 — втулка привода дозатора; 33 — поводок привода дозатора; 34 — винт положения «стоп»; 35 — винт максимальных оборотов; 36 — рычаг управления; 37 — основной рычаг; 38 — эксцентриковый палец; 39 — тяга; 40 — пружина; 41 — отверстие уровня масла



Рис. 11. Секция топливного насоса высокого давления ТНВД Д144 

1- зубчатая втулка; 2 — плунжер, 3 — верхняя тарелка пружины; 4 — монтажная чека; 5 - втулка плунжера; 6 - соединительная гайка головки насоса; 7 — седло нагнетательного клапана; 8 — прокладка клапана; 9 — пружина обратного клапана; 10 — обратный клапан; 11 — пружина нагнетательного клапана; 12 — нагнетательные клапаны; 13 — штуцер высокого давления; 14 — головка насоса; 15, 19 — уплотнительные кольца; 16 — колпачок втулки плунжера; 17 — установочный штифт; 18 — дозатор; 20 — пружина толкателя; 21 — нижняя тарелка пружины; А — отверстие подачи топлива; Б — центральный рабочий канал; В — отсечное отверстие; Г — демпфер; Д — распределительное отверстие; Е — распределительные каналы

Корпус насоса (рис. 10) алюминиевый, неразъемный, с тремя полостями — насосной, регуляторной и кулачкового механизма, в которых размещены соответственно плунжерная пара с приводом, регулятор кулачковый и эксцентриковый валы. 

К боковой стенке корпуса прикреплен топливоподкачивающий насос 27, который приводится в действие от кулачкового вала 31 через эксцен-триковый вал 30. Кулачковый вал вращается от дизеля через шлицевую втулку 2. Крепление насоса фланцевое.

При вращении кулачкового вала 31 плунжер 2 (рис. 11) совершает возвратно-поступательное движение. Нагнетательный ход происходит при набегании кулачка на ролик толкателя 5 (см. рис. 10), а ход всасывания — под действием возвратной пружины 20 (см. рис. 11). 

Кроме того, плунжер от вала 16 (см. рис. 10) регулятора ТНВД Д-144 трактора Т40 через промежуточную шестерню 10 и зубчатую втулку 1 (см. рис. 11) получает вращение, выполняя при этом роль распределителя топлива по цилиндрам. За один оборот кулачкового вала плунжер совершает четыре рабочих цикла, четыре двойных хода и один полный оборот.

Вал регулятора вращается от кулачкового вала через конические шестерни 28 и 29 (см. рис. 10). Ступица 25 регулятора связана с валом 16 регулятора через демпферную пружину 7. 

При выходе из строя пружины 7 ступица начинает работать на жесткий упор штифтом. Количество подаваемого топлива изменяется путем осевого перемещения дозатора 18 (см. рис. 11) по плунжеру регулятором через систему рычага 37 (см. рис. 10) и тяги 39 и поводок 33 привода дозатора.

Режим работы дизеля устанавливают поворотом рычага 36, связанного через пружину 21 регулятора и рычажную систему с дозатором 18 (см. рис. 11). 

Подача топлива при пуске дизеля увеличивается автоматически дополнительным ходом дозатора под действием пружины 40 (см. рис. 10) пуска, перемещающей рычаг 37 и тягу 39 в положение, соответствующее максимальной подаче.

Для увеличения подачи топлива при перегрузке дизеля применен пружинный корректор. В корпусе 19 корректора размещены шток 20, пружина 18, регулировочный винт 17 и контргайка. 

Размер и характер коррекции подачи топлива определяются соответственно выступанием штока 20 относительно корпуса 19, жесткостью и предварительным натяжением пружины.

Подача топлива прекращается принудительно рычагом 36 управления или регулятором при достижении предельной частоты вращения. В обоих случаях перемещение рычажной системы вызывает смещение дозатора в крайнее нижнее положение.

Секция высокого давления ТНВД Д-144 трактора Т40 (см. рис. 11) служит для подачи топлива под давлением в цилиндры дизеля в требуемом количестве, в определенное время и в заданной последовательности. 

Состоит секция из втулки 5, плунжера 2, дозатора 18, пружины 20, зубчатой втулки 1, тарелок 3 и 21. Секция установлена в вертикальном гнезде корпуса насоса. Во втулке плунжера расположены штуцера 13 с нагнетательными клапанами пластинчатого типа двойного действия. 

В уплотнительной канавке втулки плунжера находится резиновое кольцо 19, обеспечивающее разделение топливной и масляной полостей насоса и их герметичность. Весь узел в сборе удерживается монтажной чекой 4, удаляемой после установки секции в корпус насоса.

Втулка плунжера имеет центральный рабочий канал, по которому перемещается плунжер, полость дозатора, два всасывающих отверстия А и распределительные каналы Е. 

Плунжер имеет центральный канал Б, соединяющий надплунжерное пространство через распределительное отверстие с соответствующим отверстием втулки и через поперечное сквозное отверстие В с отсечной полостью насоса.

Секция ТНВД Д144 работает следующим образом. При ходе плунжера вниз и одновременном вращении (ход всасывания) топливо из полости всасывания по каналу через отверстие А по втулке поступает в надплунжерное пространство.

При ходе плунжера вверх (ход нагнетания) топливо частично вытесняется обратно во всасывающую полость до момента перекрытия торцом плунжера всасывающих отверстий А во втулке. В этот момент (начало подачи) распределительное отверстие Д вращающегося плунжера совпадает с каналом Е во втулке.

Топливо из надплунжерного пространства поступает по топливопроводам к форсункам через канал Б, распределительное отверстие Д, канал Е во втулке, канал в головке и нагнетательные клапаны 12. 

Подача топлива продолжается до момента выхода отсечных отверстий В плунжера из дозатора 18. После этого происходит разгрузка топливопровода высокого давления через жиклер нагнетательного клапана 12 и обратный клапан 10.

Пластинчатые клапаны двойного действия обеспечивают идентичную разгрузку всех топливопроводов высокого давления.

Количество подаваемого топлива изменяется путем осевого перемещения дозатора по плунжеру регулятором через систему рычагов. Наибольшая подача обеспечивается при крайнем верхнем положении дозатора. 

Подача прекращается при перемещении дозатора в крайнее нижнее положение, так как всасывающее отверстие А во втулке перекроется после того, как отсечное отверстие В плунжера выйдет из дозатора.

Регулятор топливного насоса НД-21/4 ТНВД Д-144 трактора Т-40— всережимный, механический, прямого действия, имеет корректор подачи топлива и автоматический обогатитель.



Рис. 12. Схема работы регулятора ТНВД Д-144 

1 — ведущая шестерня; 2 — ведомая шестерня; 3 — шайба блокировки вала регулятора; 4 — стугрща регулятора; 5 — груз регулятора; 6 — пружина пуска; 7 — дозатор; 8 — тяга; 9 — эксцентриковый палец; 10 — основной рычаг регулятора; 11— вал регулятора; 12 —ось рычага управления; 13 — рычажная втулка; 14 — рычаг управления регулятором; 15 — ВИНТ «СТОП»; 16 — контргайка; 17 — винт максимальных оборотов; 18 — пружина регулятора; 19 — ось рычага корректора; 20 — рычаг корректора; 21 — регулировочный вннт корректора; 22 —пружина корректора; 23 — корпус корректора; 24 — шток корректора; 25 — муфта регулятора; 26 — демпферная пружина; 27 — штифт; 28 — вал привода подкачивающего насоса

Вал 11 (рис. 12) регулятора установлен в вертикальных гнездах корпуса 11 (см. рис. 10) на двух подшипниках и соединен с кулачковым валом 31 через коническую зубчатую передачу. 

На валу регулятора установлена ступица 4 (см. рис. 12) с двумя грузами 5, усилия от которых через подшипники передаются на муфту 25, а через нее — на основной рычаг 10. 

Основной рычаг регулятора связан с дозатором 7 через тягу 8 дозатор приводится в действие через поводок 33 (см. рис. 10). На одной оси с основным рычагом 10 (см. рис. 12) установлен рычаг 20 корректора, связанный через пружину 18 регулятора с рычагом 14 управления.

Соединительная ось серьги пружины удерживает рычаг 20 корректора в проушинах основного рычага. Данное соединение выполнено с определенным зазором, допускающим независимое движение основного рычага под действием пружины 6 пуска в сторону дополнительного увеличения подачи топлива при пуске дизеля.

Ступица 4 регулятора связана с валом 11 регулятора через демпферную пружину 26, шайбу 3 блокировки и штифт 27. Такое соединение обеспечивает снятие динамических нагрузок и колебаний, передающихся от привода насоса, и исключает возможность разноса дизеля при поломке пружины.

На верхнем торце вала 11 регулятора нанесена риска, а в крышке имеется лимб 14 (см. рис. 10), необходимый для установки или проверки правильности распределения.

При работе дизеля Д-144 трактора Т40 всякое изменение нагрузки приводит к изменению частоты вращения коленчатого вала. Грузы, преодолевая натяжение пружины регулятора, расходятся под действием центробежных сил с увеличением частоты вращения или же сходятся при ее снижении. 

Отклонение грузов вызывает перемещение муфты 25 (см. рис. 12) и основного рычага 10, которое передается через систему рычагов к дозатору. Подача топлива при этом уменьшается или увеличивается, в результате чего обеспечивается заданная частота вращения коленчатого вала дизеля.

Работа регулятора насоса НД-21/4 при пуске дизеля

Для пуска дизеля рычаг 14 управления регулятором устанавливают в промежуточное положение.

Основной рычаг 10 под действием пружины 6 пуска выбирает зазор в соединении с осью 19 рычага 20 корректора, устанавливается в крайнее нижнее положение и через систему рычагов перемещает дозатор 7 в крайнее верхнее положение, обеспечивая необходимое для пуска дизеля увеличение цикловой подачи топлива.

После пуска дизеля с увеличением частоты вращения кулачкового вала насоса центробежная сила грузов 5, преодолевая усилие пружины 6 пуска, перемещает муфту 25 регулятора, основной рычаг 10 и дозатор 7 в сторону уменьшения подачи топлива до включения в работу пружины 18 регулятора.

Работа регулятора при максимальной частоте вращения коленчатого вала дизеля в режиме холостого хода

При работе дизеля на максимальной частоте вращения в режиме холостого хода основной рычаг 10 находится в таком положении, при котором центробежная сила грузов, приложенная к нему через муфту 25 регулятора, уравновешивается усилием пружины регулятора и через систему рычагов устанавливает дозатор 7 в положение, при котором обеспечивается соответствующая подача топлива.

Зазор в сопряжении основного рычага 10 и рычага 20 корректора выбран, и они работают как один рычаг. Корректор в работе не участвует.

Работа регулятора топливного насоса НД-21/4 при номинальной нагрузке дизеля Д144 

По мере увеличения нагрузки дизеля от холостого хода до номинальной частота вращения вала дизеля и насоса снижается. 

Центробежная сила грузов, действующая на основной рычаг 10 через муфту 25, уменьшается.

Основной рычаг 10 и рычаг 20 корректора под действием пружины 18 регулятора перемещаются в сторону увеличения подачи топлива до соприкосновения рычага 20 корректора со штоком 24 корректора; усилие от центробежных сил грузов уравновешивается усилием пружины регулятора. 

При увеличении нагрузки рычаг упирается в шток корректора. Соответственно колебаниям рычага 10 дозатор 7 изменяет свое положение на плунжере и таким образом изменяет подачу топлива.

Работа регулятора насоса НД-21/4 при перегрузке дизеля Д-144 

При увеличении нагрузки выше номинальной заметно снижается частота вращения коленчатого вала дизеля и вала насоса. 

Усилие от центробежной силы грузов уменьшается, основной рычаг 10 и рычаг 20 корректора под действием пружины 18 регулятора перемещаются в сторону увеличения подачи топлива, нажимая на шток 24 и сжимая пружину 22 корректора. При этом дозатор 7 получает дополнительный ход, увеличивая подачу топлива и, следовательно, крутящий момент дизеля.

Работа регулятора ТНВД (принудительным прекращением подачи топлива)

Подача топлива прекращается установкой рычага 14 управления в положение «Стоп». 

При этом пружина регулятора толкает вниз основной рычаг, который устанавливает дозатор в крайнее нижнее положение — подача топлива к форсункам прекращается.

Подкачивающий насос трактора Т-40 поршневого типа установлен в боковой расточке корпуса насоса. В действие топливный насос (см. рис. 10) приводится от эксцентрикового вала 80, связанного с кулачковым валом 81. 

Подкачивающий насос (рис. 13) состоит из корпуса 1, рабочего поршня 2, пружины 3 поршня, прецизионной втулки 4 со штоком 5, впускного 21 и выпускного 26 клапанов, пробки 27 клапана, насоса ручной прокачки в сборе, толкателя 9 поршня, ролика 5, оси 7, пробки 23 пружины, уплотни-тельного кольца 24, прокладок, болтов поворотных угольников подвода и отвода топлива.



Рис. 13. Подкачивающий насос дизеля Д-144 

1- корпус; 2 — поршень; 3 — пружина поршня; 4 — втулка штока; 5 -шток поршня; 6 — стопорное кольцо; 7 — ось; 8 — ролик; 9 — толкатель поршня; 10 -— пружина; 11 — рукоятка насоса ручной прокачки; 12 — крышка насоса цилиндра; 13 — шток; 14 — цилиндр; 15 — штифт; 16 — поршень ручной прокачки; 17, 18, 24 — уплотнительные кольца; 19, 22, 29 прокладки; 20 — болт; 21 — впускной клапан; 23 — пробка пружины; 25 - пружина клапана; 26 — выпускной клапан; 27 — пробка клапана; 28 - клапана; 30 — заглушка; 31 — болт поворотного угольника

Подкачивающий насос Д-144 трактора Т-40 работает следующим образом. При вращении вала поршень совершает возвратно-поступательное движение под действием эксцентрика 32 (рис. 14, положение I) и пружины 3 (см. рис. 13). При перемещении поршня 2 под действием пружины 3 в сторону эксцентрика в полости А насоса создается разрежение. 

Под действием разрежения топливо, преодолевая усилие пружины, открывает впускной клапан 21 и поступает в полость А, При набегании эксцентрика 32 (см, рис. 14) на ролик 8 (см. рис. 13) через толкатель 9 и шток 5 поршень 2, преодолевая усилие пружины 3, перемещается в обратном направлении, уменьшая при этом объем полости А. 

Под действием повышающегося давления топлива в полости А насоса и усилия пружины 25 впускной клапан 21 закрывается, открывается выпускной клапан 26, и топливо поступает в полость Б и линию нагнетания топливного насоса (см. рис. 14, положение II). Из полости Б при ходе впуска топливо вытесняется поршнем в нагнетательную полость подкачивающего насоса. 

При достижении определенного давления в нагнетательной полости поршень 2 не доходит до своего крайнего положения при ходе впуска (см. рис. 14, положение III).



Рис. 14. Схема работы подкачивающего насоса двигателя Д-144 

поз. 2, 3, 5, 8, 10, 21, 25, 26, 27 см. рис. 22; 32 — эксцентрик

Положение поршня определяется условием равновесия сил: давления топлива и усилия, создаваемого пружиной. С повышением давления ход нагнетания уменьшается, поршень как бы зависает, и давление топлива в полости нагнетания при различных режимах работы дизеля поддерживается в определенных пределах. 

Для удаления воздуха из системы питания перед пуском и заполнения ее топливом после сборки на подкачивающем насосе установлен насос ручной прокачки. 

При перемещении поршня насоса ручной прокачки вверх топливо под действием разрежения открывает впускной клапан 21 (см. рис. 13) и поступает в цилиндр насоса ручной прокачки. 

При перемещении поршня вниз впускной клапан 21 под действием пружины 25 и возрастающего давления топлива закрывается, открывается выпускной клапан 26, и топливо поступает в полость нагнетания до полного заполнения системы.