Паливний насос високого тиску УТН-5А

План.

1.     Призначення паливного насосу високого тиску.

2.     Види паливних насосів високого тиску.

3.     Будова паливного насосу високого тиску УТН – 5.

4.     Будова насосної секції насосу.

5.     Принцип роботи паливного насосу.

1.                   Паливні насоси високого тиску призначені для дозування і подачі у форсунки палива під тиском, у певний момент і протягом певного часу відповідно до навантаження двигуна.

2.     На сучасних тракторних дизелях застосовують два типи паливних насосів — рядні, в яких у загальному корпусі розміщені окремі насосні секції (кількість секцій дорівнює кількості циліндрів двигуна), і насоси розподільного типу, у яких одна насосна секція подає паливо у декілька циліндрів двигуна.

Під великим тиском, в заданий момент і відповідно до навантажу­вального і швидкісного режимів паливний насос високого тиску (ПНВТ) подає до форсунок циліндрів точно визначені порції палива.

ПНВТ має розвивати тиск ЗО...60 МПа, інколи — до 150 МПа. Створити високий тиск може насос плунжерного типу. На тракторних дизелях застосовують насоси розподільного типу і багатоплунжерні паливні насоси з постійним повним ходом плунжера, і приводом від кулачка. У паливних насосах розподільного типу один насосний еле­мент, подає паливо до кількох циліндрів, почергово підключаючись до відповідних форсунок. У багатоплунжерному насосі кожна секція з’єднана^ однією форсункою, а їх число відповідає числу циліндрів.

На рядних чотирициліндрових дизелях СМД установлюють багатоплунжерні паливні насоси типу ЛСТН, а на шестициліндрових рядних і У-подібних — двосекційні паливні насоси розподільного типу НД.

Рядні паливні насоси типу ТН бувають правого і лівого вико­нання і установлюються на дизелі відповідно з правого або лівого боку. На чотирициліндрових дизелях Д-37Е, Д-144, Д-65Н, Д-240 розміщують паливні насоси марок УТН-5А, УТН-5П. Букви і циф­ри у марці паливного насоса позначають: У — уніфікований; Т — па­ливний; Н — насос; 5 — номер модифікації; А — модернізований; П — правого виконання. Хід плунжера — 8 мм, діаметр — 10 мм. На рядних чотири-, шести- і восьмициліндрових двигунах А-41, А-01, ЯМЗ-238НБ встановлюють відповідно паливні насоси 4ТН9х10Т, 6ТН9х10 і паливні насоси ЯЗТА. Букви і цифри у марці паливного насоса позначають: 4 або 6 чотири-або шестиплунжерний; Т — па­ливний; Н — насос; 9 — діаметр плунжера, мм; 10 — хід плунжера, мм; Т або Б у маркуванні — модифікація.

3.             Паливний насос УТН-5 за конструкцією  подібний до паливного насоса 4ТН-8,5×І0.  Встановлюють його на тракторні дизелі Д-50, Д-50Л і Д-37. Для зменшення  маси  корпус  насоса  виготовлений  з алюмінієвого сплаву, а для підвищення жорсткості конструкції відстань між осями плунжерів зменшена до 32 мм (у насосах 4ТН-8.5 X 10 ця відстань становить 40 мм). Застосування легких матеріалів і зменшення розмірів дало змогу при збереженні взаємозамінності майже 32% деталей у два рази зменшити масу паливного насоса УТН-5 і в півтора раза довжину його у порівнянні з насосом 4ТН-8,5 × 10.

         Головка насоса виготовлена як одне ціле з корпусом 1 (рис. 47). Спереду до корпуса приєднана чавунна плита 6 для кріплення насоса на двигуні, а ззаду до фланця кріпиться корпус 28 регулятора. Кулачковий валик 5 обертається у двох шарикопідшипниках. На валику є симетричні кулачки тангенціального профілю, які забезпечують хід плунжера 8 мм проти 10 мм (у насосі 4ТН-3.5 × 10 хід плунжера 10 мм). Між другим і третім кулачками є ексцентрик 4 для приведення в дію підкачувальної помпи 3. Корпус насоса сполучається з навколишнім середовищем через сапун з фільтром.

Рис. 47. Паливний насос УТН-5:

 1 — корпус насоса; 2 — пробка для перевірки рівня масла; З — підкачувальна помпа; 4 — ексцентрик; 5 — кулачковий вал; 6 — плита; 7 — канал для підведення масла; 8 — штовхач; 9 — регулювальний болт; 10 і 12 — тарілки; 11 — пружина плунжера: 1$ — поворотна втулка; 14— рейка; 15 — зубчастий вінець; 16 — плунжер; 17 — гільза плунжера; 18— сідло нагнітального клапана: 19 —нагнітальний клапан; 20 — пружина нагнітального клапана, 21 — штуцер; 22 і 27 — перепускні палнвопроводи; 23 — паливопровід для підведення палива до насоса; 24 — канал для підведення палива; 25 — перепускний клапан; 26 — пружина перепускного клапана; 28 — корпус регулятора; 29. 31 і -32 — пробки; 30 — важіль керування регулятором.

Підкачувальна помпа за будовою подібна до підкачувальної помпи паливного насоса 4ТН-8.5 × 10.

   Насоси ручної підкачки палива паливних насосів УТН-5 і 4ТН-8.5 × 10 взаємозамінні. Нагнітальний клапан 19, пружина 20 і натискний штуцер 21 подібні за будовою до відповідних деталей паливного насоса 4ТН-8.5 × 10.

       На верхній частині плунжера 5            паливного насоса УТН-5 є розвантажна канавка 4 і радіальний отвір 3. Канавка усуває односторонню дію сил на плунжер у момент впорскування палива і внаслідок цього зменшує спрацювання плунжерних пар і збільшує строк їх служби. Механізм змінювання подачі палива в насосі УТН-5 подібний за конструкцією до механізму паливного насоса двигуна ЯМЗ-238НБ.

4.                   У головці насоса в чотирьох вертикальних отворах встановлені насосні секції. Кожна секція складається з гільзи 8, плунжера 24, нагнітального клапана 16, сідла 18 нагнітального клапана і пружини 15,           Гільза плунжера (рис. 43, б) — це циліндр, у верхній потовщеній частині якого є два отвори, що сполучають внутрішній простір гільзи з паливними каналами, розміщеними в головці насоса. Отвір 19 призначений для впуску палива, а отвір 12 — перепускний. Гільзу вставляють у головку насоса в певному положенні і фіксують від прокручування гвинтом 22 (рис. 43, а).

Рис. 43. Будова і схема роботи секції паливного насоса УТН – 5 :а—розріз паливної секції; б—механізм повороту плунжера; в —схема роботи плунжерної пари;

1 — ролик штовхача; 2 — вісь ролика: і—корпус штовхача; 4 — корпус насоса: 5 — контргайка; 6—тарілка; 7 — пружина плунжера; Ь — гільза; 9 — кільцева виточка; 10 — відсічка кромка; 11 і 20 — поздовжні канали в головці; 12 — перепускний отвір; ІЗ— вертикальний канал; 14— штуцер; 15— пружина нагнітального клапана; 16 — нагнітальний клапан; 17 — прокладка; 18 — сідло нагнітального клапана; 19 — впускний отвір: 21 — радіальний отвір; 22 — установочний гвинт; 23 — кільцева виточка; 24 — плунжер: 25 — регулювальний гвинт; 26 — рейка насоса; 27 — хомутик; 28 — стяжний болт; 29 — повідець рейки; 30 — повідець плунжера; 31 — розвантажувальний поясок.

Плунжер призначений для подачі палива в форсунку і для регулювання кількості подачі палива в циліндри залежно від навантаження двигуна. На циліндричній поверхні плунжера є виточка, паз і відсіяна кромка 10 для дозування палива. У верхній торцевій частині е верти- кальний отвір 13, який сполучається з радіальним отвором 21. Всі кромки на робочій поверхні плунжера гострі, тому що від цього залежить чіткість початку й закінчення подачі палива.

   Високий тиск у гільзі над торцевою частиною плунжера потребує надійного ущільнення, щоб паливо не просочувалося між гільзою і плунжером. Необхідне ущільнення терьових поверхонь цих пар забезпечують старанною обробкою і підбиранням. Діаметральний зазор між робочими поверхнями не повинен перевищувати 0,001—0,002 мм. На заводі-виготівнику кожну плунжерну пару після підбирання і випробування на щільність клеймують. Розкомплектувати прецизійні пари не можна.

    Пружина 7 плунжера повертає плунжер у крайнє нижнє положення. Верхнім торцем пружина спирається на головку насоса, а нижнім на тарілку 6. Тарілку пружини під час складання насосної секції насаджують разом з пружиною на плунжер зверху, і вона спирається на буртик повідця. Щоб плунжери і пружини не випадали з головки, коли головку знімають з корпуса, тарілки пружин спираються на планку, прикріплену до головки шпильками.

 На нижній кінець плунжера напресований повідець 30, який за допомогою хомутиків 27 з'єднують з рейкою 26 насоса. Рейка 26 насоса — це циліндричний стержень, який по всій довжині має лиску для фіксації хомутиків. Один кінець рейки вільний, а на другому є повідець 29, за допомогою якого рейку з'єднують з важелем регулятора.

 Над кожною гільзою плунжера встановлюють сідло  18 з нагнітальним  клапаном 16. Сідла клапанів притискуються до торців гільз натискними штуцерами 14, вгвинченими в головку насоса. Між сідлом

 клапана і штуцером є ущільнювальна прокладка 17. Ущільнення стику між сідлом клапана і гільзою забезпечується старанною обробкою їхньої поверхні.   Нагнітальний клапан виконує функції зворотного клапана, тобто він періодично від'єднує внутрішній простір паливопроводу від надплунжерного простору. На нижній частині нагнітального клапана профрезеровано чотири симетрично розміщені поздовжні канавки, призначені для проходу палива після підняття клапана над сідлом. У верхній частині клапана є розвантажувальний поясок 31 (рис. 43, в, II), який виконує функції поршенька під час посадки клапана в сідло. Конусна поверхня над циліндричним пояском клапана забезпечує надійне ущільнення між робочими поверхнями сідла і клапана. Нагнітальний клапан і сідло клапана утворюють прецизійну пару, яку не можна розкомплектовувати. На зовнішніх поверхнях штуцерів 14 зроблені конусні заглибини і різьба для приєднання трубок 9 (рис. 42) високого тиску, по яких паливо надходить до форсунок.

   Головка насоса кріпиться до корпуса двома шпильками і ущільнюється прокладкою. Штуцери фіксуються попарно планками 10.

5.                   Паливний насос працює так. Під час обертання колінчастого вала двигуна через розподільні шестірні рух передається на кулачковий валик 5 насоса. При цьому кулачок набігає на ролик 1 штовхача і піднімає його вгору. Разом з штовхачем піднімається і плунжер 24, притиснутий до торця регулювального гвинта 25 пружиною 7. Коли кулачок зійде з ролика, плунжер і штовхач під дією стиснутої пружини опустяться вниз у початкове положення. Під час руху плунжера вниз паливо, очищене у фільтрі тонкої очистки, по каналах, що є в головці насоса, надходить через впускний отвір 19 гільзи в надплунжерний простір і заповнює його. У початковий період руху плунжера вгору надлишок палива буде витискуватись через вхідний отвір назад у головку насоса. Коли верхня кромка плунжера пе рекриє отвори 12 і 19, в надплунжерному  просторі підвищиться тиск, під дією якого відкриється нагнітальний клапан 16 і паливо через штуцер 14 надійде у паливопровід 9, а потім у форсунку. При переміщенні плунжера далі вгору відсічна кромка 10 відкриє перепускний отвір 12 і подача палива в форсунку припиниться, тобто буде відсічка, хоч плунжер ще рухається вгору. З цього моменту, внаслідок високого тиску, паливо з надплунжерного простору через вертикальний канал 13, радіальний отвір 21, кільцеву виточку 9 і перепускний отвір 12 буде надходити в канал 11 головки.

     У момент відсічки тиск у надплунжерному просторі різко знижується і нагнітальний клапан під дією різниці тиску в надплунжерному просторі і в нагнітальному трубопроводі, а також під тиском пружини 15 опускається в сідло 18. Під час опускання нагнітального клапана в циліндричну розточку сідла спочатку входить розвантажувальний поясок 31, а потім клапан своєю конусною поверхнею сідає в сідло. При цьому з моменту входження розвантажувального пояска в циліндричну розточку клапан працює як поршень, тобто збільшує на деяку величину об'єм нагнітального трубопроводу, внаслідок чого у трубопроводі різко знижується тиск, голка форсунки швидко закриває отвір розпилювача, відбувається чітка відсічка подачі і усувається підтікання палива з форсунки.

      Під час руху плунжера вниз паливо знову заповнює надплунжерний простір, і процес повторюється. Потужність двигуна змінюють збільшенням або зменшенням подачі палива в його циліндри.

             Тривалість подачі, а значить і кількість палива, що подається за один хід плунжера, регулюють поворотом плунжера навколо його осі за допомогою повідця 30, що приводиться в рух хомутиком 27, закріпленим на рейці 26. Залежно від кута повороту плунжера змінюється відстань, яку він проходить від моменту перекриття отворів 12 і 19 гільзи до моменту відкриття відсічною кромкою отвору 12. Внаслідок цього змінюється тривалість подачі палива і його кількість.     Зупиняють двигун припиненням подачі палива. Для цього за допомогою рейки плунжери в гільзах встановлюють у таке положення, щоб радіальний отвір 21 кожного плунжера був проти перепускного отвору 12. У цьому випадку під час руху плунжера вгору все паливо з надплунжерного простору перетікатиме через перепускний отвір 12 у канал 11 головки насоса. Таким чином, поворотом плунжера навколо своєї осі змінюють подачу палива, а. отже, й потужність двигуна. При цьому хід плунжера і момент початку подачі палива в циліндри двигуна залишається сталим, а момент закінчення подачі палива змінюється залежно від кута повороту плунжера. Для збільшення подачі палива рейку насоса треба переміщати вперед, тобто в напрямі паливного насоса; при переміщенні рейки насоса в зворотному напрямі подача палива зменшується.