МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Механизм газораспределения устанавливается на головке блока и служит для наполнения цилиндров воздухом и удаления из них продуктов сгорания топлива. Для этой цели в головке блока над каждым цилиндром устанавливается по два впускных и выпускных клапана, расположенных двумя рядами по длине корпуса головки.

Клапаны. На дизеле 1Д12 установлены составные впускныэ клапаны 4 и выпускные 3 (рис. 21) с отъемными тарелями 1 и фиксирующими замками 2. Впускные клапаны имеют головки диаметром 54 мм с плоской поверхностью, а выпускные диаметром 50 мм со сферической поверхностью для лучшего обтекания их потоком газов при выпуске. Клапаны впуска, тарели и замки изготавливаются из высококачественной стали, а клапаны выпуска — из жаростойкой качественной стали. В стержнях клапанов имеются гнезда с резьбой, в которые ввернуты тарели 1. Тарель воспринимает усилие от кулачка распределительного вала, а также используется для регулировки зазора между ее рабочей поверхностью и затылком кулачка за счет ввертывания или вывертывания ее из стержня клапана. Самоотвертывание тарели исключается, так как она контрится при помощи замка 2, в который упираются клапанные пружины. На соприкасающихся поверхностях тарели и замка имеются радиальные шлицы, находящиеся в зацеплении под действием пружин и предотвращающие проворачивание тарели относительно стержня клапана. Каждый клапан прижимается к седлу двумя концентрично расположенными пружинами. Пружины нижними торцами упираются в выточки на верхних поверхностях головки блока, а верхними — в кольцевые проточки замка 2. Наружные пружины имеют на обоих торцах загнутые концы, входящие в гнездо головки блока и в прорезь на замке 2. Этим предотвращается проворачивание клапанов во время работы и уменьшается износ кулачков распределительных валов.

Распределительные валы осуществляют управление клапанами. На каждой головке блока установлены два распределительных вала. Управление впускными клапанами осуществляется распределительным валом 1 (рис. 22), имеющим привод от механизма передач. Вал 2, связанный с валом 1 посредством цилиндрических шестерен 4 и 5, управляет выпускными клапанами. На каждом распределительном валу имеется шесть пар одинаковых профильных кулачков, которые при вращении валов непосредственно воздействуют на тарели клапанов и открывают их в определенной последовательности. Ход клапанов равен 13 мм.

Для обеспечения наиболее полной очистки цилиндров от продуктов сгорания и наилучшего наполнения их свежим зарядом воздуха предусматривается опережение открытия и запаздывание закрытия впускных и выпускных клапанов.

Продолжительность опережения и запаздывания впускных и выпускных клапанов дизеля 1Д12 (фазы газораспределения) указана в табл. 2 и на рис. 157.

Таблица 2

Расположение кулачков на каждом распределительном валу соответствует порядку работы цилиндров дизеля.

Установка шестерен 4 и 5 на распределительных валах осуществляется посредством промежуточных регулировочных втулок II, соединяющихся с распределительными валами прямоугольными шлицами. На внешней поверхности этих втулок расположено по 41 эвольвентному шлицу, которые входят во внутренние шлицы шестерен 4 и 5. Поворотом регулировочной втулки на один шаг внутренних прямоугольных шлиц на распределительном валу в одну сторону и поворотом распределительного вала вместе с регулировочной втулкой в обратную сторону до совпадения эвольвентных шлиц достигается регулировка газораспределения с точностью до 1°45' по углу поворота коленчатого вала.

Распределительные валы установлены в семи подшипниках скольжения с отъемными верхними крышками. Первый подшипник является упорным и фиксирует валы от осевого смещения. Подвод масла для смазки распределительных валов осуществляется через кольцевые канавки в упорных подшипниках, к которым оно поступает от механизма передачи к топливному насосу. Из кольцевых выточек по радиальным отверстиям в шейках распределительных валов масло проходит в полости валов, а оттуда по радиальным отверстиям подается к остальным подшипникам и трущимся поверхностям кулачков.

ТОПЛИВНЫЙ НАСОС

Топливный насос высокого давления (рис. 23) служит для подачи к форсункам в строго определенный момент порций топлива, дозированных в соответствии с нагрузкой дизеля. На дизеле 1Д12 установлен двенадцатиплунжерный топливный насос с постоянным ходом плунжеров и регулированием количества подаваемого топлива поворотом плунжеров.

Топливный насос состоит из следующих основных деталей: корпуса 1, кулачкового вала 2, двенадцати толкателей 6, двенадцати отдельных насосных секций 23 и зубчатой рейки 26, связанной с регулятором числа оборотов дизеля.

Корпус /, отлитый из алюминиевого сплава, имеет двенадцать вертикальных расточек, в которых установлены насосные секции. Две горизонтальные перегородки делят корпус на три сквозные полости. В нижней полости расположен кулачковый вал, служащий для привода толкателей. В средней полости проходя зубчатая рейка, регулирующая поворот плунжеров. Верхняя полость является топливоподводящим каналом, по которому поступает топливо к каждой насосной секции. Снаружи корпус имеет люк для доступа к деталям насосных секций и толкателей. Люк закрывается крышкой 12. Штуцер 10 служит для присоединения сливной трубы отводящей топливо, просочившееся через неплотности плунжерной пары.

К корпусу насоса со стороны, противоположной приводу, присоединяется корпус регулятора числа оборотов дизеля.

Кулачковый вал 2, установленный на двух шарикоподшипниках 13 по его концам и на пяти промежуточных подшипниках скольжения 4, имеет 12 кулачков.

Кулачки вала расположены под каждой секцией насоса и через толкатели 6 производят периодическое перемещение плунжеров из нижнего в верхнее положение. Возвращение плунжеров в нижнее положение осуществляется пружинами, которые удерживают толкатели в постоянном контакте с кулачками. На выступающем из корпуса конце кулачкового вала насажена кулачковая муфта 16 привода топливного насоса. На другом конце кулачкового вала, находящемся в корпусе регулятора, укреплена крестовина регулятора.

Основными деталями каждой насосной секции (рис. 24) являются: прецизионная пара — гильза 7 и плунжер 10, поворотная втулка 12 с зубчатым венцом, пружина плунжера 14 с тарелками 13 и 15, нагнетательный клапан 5 с седлом 6 и пружина нагнетательного клапана 4.

Гильза плунжера 7 представляет собой цилиндр, в верхней утолщенной части которого имеются два радиальных отверстия, соединяющие внутреннюю полость гильзы с топливоподводящим каналом в корпусе насоса. Одно из этих отверстий с продольным пазом на наружной поверхности гильзы является перепускным. Гильза установлена в корпусе в определенном положении и фиксируется установочным винтом 9.

Внутри гильзы находится подвижной плунжер 10, который движется вверх при набегании кулачка 21 на ролик 19 толкателя /7. В нижнее положение плунжер возвращается под действием пружины 14. В верхней части плунжера имеется вертикальный паз а, соединяющий объем над плунжером с кольцевой выточкой в на плунжере. От вертикального паза начинается спиральная отсечная кромка б плунжера. В нижней части плунжера имеются два выступа г, заходящие в вырезы поворотной втулки 12. На нижней головке д плунжера укрепляется тарелка 15 пружины 14. Плотность плунжерной пары достигается высокой точностью ее изготовления. На гильзу плунжера устанавливается поворотная втулка 12 с закрепленным на ней зубчатым венцом 2, входящим в зацепление с зубчатой рейкой. При перемещении рейки происходит поворот втулки 12, а следовательно, и плунжера в ту или другую сторону. Взаимное положение венца и втулки фиксируется общей меткой, которая наносится при регулировке насоса на заводе.

Нагнетательный клапан 5 служит для периодического разобщения нагнетательного трубопровода и надплунжерного пространства. При помощи цилиндрического разгрузочного пояска клапан создает (после отсечки подачи топлива) резкое падение давления в нагнетательном топливопроводе и форсунке. Падение давления происходит с момента входа нижней кромки цилиндрического разгрузочного пояска в цилиндрическую часть седла клапана. При дальнейшей посадке клапана — до момента полного входа разгрузочного пояска в отверстие седла — давление снижается вследствие увеличения объема трубопровода высокого давления за счет объема разгрузочного пояска. Этим достигается четкое окончание впрыска, устраняющее опасность подтекания топлива из форсунки, являющегося одной из причин загорания отверстий распылителя. Нагнетательный клапан и его седло являются прецизионной парой и не могут заменяться раздельно.

Зубчатая рейка 26 (см. рис. 23) имеет продольное перемещение в подшипниках корпуса насоса 1, которое осуществляется автоматически в зависимости от заданного режима работы двигателя. Для предупреждения повреждений дизелей от «разноса» в депо Таллин Прибалтийской дороги рейки топливных насосов дизелей 1Д12 на тепловозах ТУ2 оборудованы возвращающими пружинами. В случае отсоединения рейки от привода регулятора эта пружина устанавливает рейку в нерабочее положение; подача топлива насосом прекращается и дизель глохнет.

Работа насоса происходит следующим образом. При вращении кулачкового вала плунжеры всех насосных секций совершают возвратно-поступательное движение. При нижнем положении плунжера (положение 1, рис. 25) топливо через радиальные отверстия в гильзе проникает в надплунжерное пространство, а при движении плунжера вверх, с момента перекрытия радиальных отверстий

в гильзе (положение 2), начинается подача топлива. При дальнейшем движении плунжера вверх давление топлива над ним резко возрастает, нагнетательный клапан открывается и топливо подается в форсунку. Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока спиральная кромка б плунжера не подойдет к нижней кромке отверстия в гильзе (положения III, V, рис. 25). В этот момент подача топлива в форсунку прекращается и плунжер перемещается до верхнего положения с перепуском топлива через эти отверстия в полость топливоподводящего канала насоса.

При движении плунжера вниз через окно г гильзы в надплунжерное пространство засасывается новая порция топлива и процесс повторяется. Совмещение вертикального паза а плунжера с перепускным окном гильзы в соответствует нулевой подаче топлива (положение VI, рис. 25). Таким образом, при работе топливного насоса происходит следующее:

1. Во всех случаях работы насосной секции в надплунжерное пространство засасывается одинаковое количество топлива, так как плунжер имеет постоянный ход.

2. Начало подачи топлива в нагнетательный трубопровод не зависит от поворота плунжера и определяется моментом перекрытия плунжером радиальных окон в гильзе.

3. Конец подачи топлива регулируется изменением положения отсечной кромки по отношению к перепускному отверстию при повороте плунжера.

Вращение кулачкового вала насоса осуществляется от горизонтального вала привода топливного насоса механизма передач посредством специальной кулачковой муфты. Конструкция муфты позволяет допускать незначительную несоосность валов насоса и привода, что облегчает установку насоса на дизеле.

Муфта (рис. 26) состоит из фланца 2 кулачкового диска 5, текстолитовой шайбы 4 и ведомой части 6.

Фланец 2 ведущей части муфты крепится на валу привода топливного насоса стяжным болтом 8. Между кулачковым диском и ведомой полумуфтой устанавливается текстолитовая шайба 4 с четырьмя пазами. В два паза входят выступы кулачкового диска 5, и в два других — выступы ведомой части муфты 6. На кулачковом диске и фланце 2 имеются риски, по которым производится сборка приводной муфты топливного насоса на дизеле. Установленное на заводе положение рисок кулачкового диска относительно фланца указывается в формуляре дизеля.

При эксплуатации дизеля не допускается поворот кулачкового диска относительно фланца ведущей части муфты, что обнаруживается при нарушении совмещения рисок. На ведомой части муфты 6 и на корпусе шарикоподшипника кулачкового вала насоса также нанесены риски. Совмещение этих рисок соответствует установленному на заводе моменту начала подачи топлива насосом в первый цилиндр левого блока.

Подача топлива в цилиндры производится с некоторым опережением до прихода поршня в верхнюю мертвую точку. Угол, на который колено вала не доходит до верхней мертвой точки в момент начала впрыска топлива, называется углом опережения подачи топлива. У дизеля 1Д12 угол опережения подачи составляет 28—30° по ходу сжатия. Регулировка угла опережения подачи топлива осуществляется изменением положения кулачкового вала насоса относительно вала привода посредством кулачковой муфты.

РЕГУЛЯТОР ЧИСЛА ОБОРОТОВ

На дизеле 1Д12 устанавливается центробежный всережимный регулятор прямого действия с пневматическим демпфером, обеспечивающим устойчивость работы дизеля при резких изменениях нагрузки, и с механизмом переменной степени неравномерности.

Регулятор поддерживает заданные обороты коленчатого вала и обеспечивает устойчивую работу дизеля на минимальных оборотах холостого хода. Регулятор крепится к топливному насосу и приводится в действие от кулачкового вала насоса. Устройство регулятора показано на рис. 27.

Крестовина 1, насаженная на конический хвостовик кулачкового вала насоса, имеет шесть радиальных пазов, в которых находятся стальные шары 2, имеющие возможность перемещаться в радиальном направлении. Шары удерживаются с одной стороны неподвижной конусной тарелкой, а с другой — упираются в подвижную тарелку 3, которая может свободно вращаться и передвигаться вместе с втулкой по хвостовику крестовины /. Тарелка 3 своим хвостовиком упирается в переводной рычаг 7, связанный нижней осью 4 с корпусом и верхним концом с рейкой топливного насоса посредством тяги 15. Две пружины II соединяют рычаг 7 с рычагом 13 и удерживают подвижную тарелку в правом крайнем положении. На крышке 12 корпуса регулятора имеются три отверстия: закрытое пробкой 5 для слива масла, с пробкой 6 для контроля уровня масла в корпусе регулятора и с пробкой 19 для доступа к винту 9. Отверстие с пробкой 14 служит для заливки масла.

Работа регулятора происходит следующим образом. При увеличении сопротивления движению, например, при движении тепловоза по подъему, обороты коленчатого вала станут снижаться, так как установившейся подачи топлива насосом будет недостаточно. Вследствие снижения оборотов уменьшится и сила воздействия на подвижную тарелку со стороны шаров 2 и рычаг 7 под воздействием постоянного усилия затяжки пружины II начнет перемещаться вправо, шары 2 будут сходиться к центру: подача топлива при этом увеличится. Перемещение рычага 7 вправо будет происходить до момента равновесия между усилием затяжки пружин II и силой воздействия на рычаг 7 подвижной тарелки 3. Так как рычаг 7 сместился несколько вправо при неизменном положении рычага 13, усилие затяжки пружин 11 снизится и шары 2, урайновешивающие это усилие, также несколько опустятся, следовательно, равновесие наступит при числе оборотов коленчатого вала, несколько сниженном по сравнению с началом изменения режима. При снижении нагрузки на дизель, например, при движении тепловоза под уклон, обороты дизеля начнут увеличиваться, подача топлива окажется велика; шары станут расходиться, перемещать подвижную тарелку влево, а вместе с тем влево будет отклоняться и рычаг 7, растягивая пружины II. Подача топлива при этом будет уменьшаться. Новое равновесие наступит при оборотах, больших, чем в начале режима, так как при перемещении рычага 7 влево пружины II получили дополнительное растяжение и усилие их затяжки увеличится. Таким образом, при работе дизеля с всережимным регулятором имеют место следующие особенности:

1. Обороты коленчатого вала зависят от усилия затяжки пружины 11 регулятора, т. е. от положения рычажной системы электропневматического механизма управления дизелем.

2. Подача топлива насосом изменяется регулятором автоматически и связана с положением шаров в прорезях крестовины, но не зависит непосредственно от оборотов коленчатого вала. Поэтому на восьмой позиции контроллера при наибольшей затяжке пружины подача топлива будет наибольшей, обороты коленчатого вала предельными, а шары 2 будут занимать положение, близкое к центру вращения. При работе дизеля на холостом ходу и малой затяжке пружины регулятора обороты коленчатого вала будут невысокими, а шары будут удалены от оси вращения.

Для ограничения оборотов коленчатого вала на корпусе регулятора устанавливаются два регулируемых упора.

Нижний винт-упор 16 (см. рис. 30) ограничивает наибольшую затяжку пружин регулятора и является ограничителем максимальных оборотов коленчатого вала. Верхний винт-упор 17 ограничивает поворот рычага при прекращении подачи топлива. Ограничение-количества топлива, поступающего в цилиндр дизеля, осуществляется ограничением предельного хода рейки, для чего служит регулируемый упор 24. Положение упора 24 устанавливается на заводе с учетом работы дизеля на всех режимах с допустимой подачей топлива на цикл при его полном сгорании без дымления. Без участия лиц, допущенных к регулировке дизеля 1Д12, положение упоров изменять не разрешается.

Совершенство регулятора характеризуется степенью неравномерности, которая определяется отношением разности числа оборотов дизеля на холостом ходу n₂, и числа оборотов при наибольшей нагрузке n₁ к среднему их значению. Степень неравномерности 6 определяется по формуле:

6= 2(n₂ – n₁)/(n₁+n₂)

В регуляторе предусмотрена возможность изменения степени неравномерности числа оборотов дизеля. Для этой цели крепление пружин II (см. рис. 27) к рычагу 7 сделано на подвижной гайке 10, которая посредством винта 9 может изменять свое положение на рычаге. От осевых смещений винт стопорится планкой 17. При вращении винта 9 по часовой стрелке степень неравномерности уменьшается, а при вращении против часовой стрелки увеличивается. У дизеля 1Д12 степень неравномерности не превышает 6%.

Демпфер (катаракт) (рис. 28) представляет собой пневматический амортизатор и служит для обеспечения устойчивой работы дизеля на различных режимах. Демпфер устанавливается на торце топливного насоса и состоит из корпуса 1, в котором размещается поршень 2, связанный с концом рейки пружиной 3 и планкой 4.

При движении поршня 2 происходит впуск или выпуск воздуха из полости б через отверстие а. Демпфер затормаживает движение рейки, препятствуя ее резким перемещениям. Степень торможения регулируется изменением проходного сечения отверстия а игольчатым клапаном 6. Воздействие демпфера как бы увеличивает жесткость пружины регулятора, что способствует стабильности работы дизеля на определенных режимах.

Для смазки трущихся частей регулятора в его корпус заливается масло, используемое для смазки дизеля. Маслоподводящий щиток 8 (см. рис. 27) служит для лучшей смазки подвижной втулки и упора тарелки. Смазка поршня демпфера осуществляется дизельным, топливом, которое в количестве 10 г заливается в корпус через пробку 7.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: