/Y

Топливный насос высокого давления двигателя Д-21 тракторов Т-25 и Т-16

В отличии от рядных механических ТНВД, где один плунжер узла создаёт давление только для подачи к одной распылительной форсунке, пучковые насосы функционально одним плунжером подают топливо к нескольким форсункам дизеля, что значительно отличает их конструкцией. Например, трактора Т-25 Владимирец и Т-16 шассик, оснащенные дизельным двухцилиндровым двигателем воздушного охлаждения Д-21, комплектуются одноплунжерным топливным насосом высокого давления пучкового типа — НД-21/2 с секцией на две форсунки. Такой же тип насоса, в модификации НД-21/4, используется в составе дизеля Д-144 трактора Т-40, только с четырьмя выходами под подачу топлива к форсункам. Также существует модель двухсекционного пучкового ТНВД, которая используется в комплектации шестицилиндрового дизеля трактора Т-150 и ряде самоходных комбайнов, где одна секция обеспечивала впрыск трём форсункам. Основным производителем ТНВД данного типа был Чугуевский Завод Топливной Аппаратуры (ЧЗТА) в Украине. В данном материале подробнее об устройстве топливного насоса пучкового типа НД-21/2 для тракторов Т-25 и Т-16.

Топливный насос дизеля Д 21

Принцип работы ТНВД НД-21/2

Принципиальным отличием пучкового насоса от рядного является наличие в конструкции рабочей секции дополнительного распределительного элемента, обеспечивающего поочередную подачу дозы топлива к нескольким форсункам в соответствии рабочими тактами цилиндров дизеля.

Топливный насос пучкового типа
Топливный насос НД 21/2

Одноплунжерный насос НД-21/1 с дозированием топлива и изменением конца подачи, механическим регулятором подачи во всех режимах работы дизеля и ручной поршневой подкачивающей помпой представляет собой неразъемный алюминиевый корпус с тремя отсеками: насосная полость, отсек регулятора, полость кулачкового механизма. С правой стороны к корпусу присоединена подкачивающая топливная помпа на двух шпильках с ручным насосом подкачки. Так же с правой стороны расположен люк регулировки, закрываемый крышкой с четырьмя винтами.

Топливный насос пучкового типа трактора Т 25
Общий вид ТНВД НД 21

Передняя часть насоса оборудована соединительным фланцем смонтированным на четырёх шпильках. В верхней части полости кулачкового вала расположена пробка для контроля уровня масла в корпусе насоса. Нижняя часть насосной полости оборудован винтом фиксирующим корпус толкателя от проворачивания. Задняя часть насоса закрыта крышкой с помощью шести винтов 6 мм со стопорными пружинными шайбами. Под крышкой находится корпус корректора. С низу корпуса на двух винтах 6 мм установлена крышка с подшипником. С левой стороны корпуса размещено резьбовое отверстие куда ввертывается штуцер 44 для подвода топлива. Ниже размещено ещё одно резьбовое отверстие для штуцера с вмонтированным отсечным клапаном, через который отводится отсеченное топливо. С верху на четырёх шпильках установлена головка насоса в сборе 11 и на двух винта установлена крышка регулятора 13. Также здесь расположено резьбовое отверстие под установку сапуна 15.

Устройство насосной секции высокого давления

Секция состоит из головки 15 в сборе, плунжера 2, дозатора 19, пружины 21, зубчатой втулки 1, тарелок 3 и 22. Данная часть насоса установлена в вертикальной расточке корпуса через тщательно обработанные соединительные горизонтальные плоскости корпуса и головки. Для увеличения плотности в стыке головки и втулки секции установлен колпачок 17. В головке установлены штуцеры 14, в которые вмонтированы пластинчатые клапаны двухстороннего действия. Головка и втулка фиксируются относительно друг друга двумя штифтами 18.

Устройство рабочей секции ТНВД НД 21

Плунжерная втулка имеет центральный канал, поперечное окно Б, два всасывающих отверстия Д и распределяющие каналы Е. Нижняя часть втулки оборудована канавкой А для запорного масляного кольца, предусмотренного для работы насоса на бензине. Масло подводится к канавке через радиальное отверстие от наружной поверхности втулки плунжера.

Плунжер имеет центральный канал Г, соединяющий надплунжерное пространство через распределительные отверстия с соответствующим отверстием втулки плунжера и через поперечное сквозное отверстие с отсечной полостью насоса.

Нагнетательный клапан ТНВД НД 21
Нагнетательный клапан секции топливного насоса НД 21

В уплотнительные канавки втулки вложены резиновые кольца, обеспечиваются разделение топливной и масляной полостей насоса и их герметичность. Секция удерживается монтажной чекой, которую удаляют после закрепления секции в корпусе.

Работа плунжерной секции

Узел представляет собой корпус с размещённым в нём основным кулачковым валом. Перпендикулярно валу в вертикальном положении в корпусе установлена плунжерная пара. Фаза нагнетания движением плунжера в верх обеспечивается набеганием ролика с толкателем на кулачок вала. Фаза всасывания движением плунжера в низ обеспечивается усилием возвратной пружиной 6, при этом топливо поступает надплунжерную полость через канал всасывания Д во втулке 1.

Схема работы топливного насоса трактора Т 25
Схема топливоподачи ТНВД НД-21/2 трактора Т-25 рис.41

За один оборот кулачкового вала плунжер совершает два рабочих цикла.  Для распределения подаваемого топлива по цилиндрам двигателя плунжер получает вращательное движение от валика 12 регулятора через промежуточную шестерню 8 и зубчатую втулку 7.
При ходе плунжера в низ топливо из полости всасывается из полости всасывания по каналу Д во втулке 1 рис. 41.

При ходе плунжера верх топливо частично вытесняется обратно во всасывающую полость до момента перекрытия всасывающего отверстия Д во втулке торцом плунжера.  Момент перекрытия плунжером отверстия Д является геометрическим началом подачи топлива в цилиндры через распределительные каналы В в плунжере, во втулке и головке, через нагнетательные клапаны, топливопроводы и форсунки. Моментом выхода отсечного отверстия плунжера из дозатора определяется продолжительность и количество подаваемого топлива. Затем происходит разгрузка топливной магистрали высокого давления через жиклёр нагнетательного клапана 3 и обратный клапан 4.

Пластинчатые нагнетательные клапаны двойного действия обеспечивают одинаковую разгрузку всех топливопроводов высокого давления и равномерную подачу топлива в цилиндры.

Изменение дозы подаваемого топлива производится осевым перемещением дозатора по плунжеру с помощью регулятора через систему рычагов.

Максимальная цикловая подача насоса с плунжером диаметром 8 мм и его рабочем ходе 8 мм составляет 170 мм³/цикл.

Схема топливного насоса Т 25

Схема топливного насоса трактора Т 25
Устройство топливного насоса НД-21/2

Устройство регулятора

Вал регулятора опирается на два подшипника и взаимодействует с кулачковым валом через зубчатую коническую пару шестерен. На валу установлена ступица 28 с двумя грузами, лапки которых передают центробежное усилие через шарикоподшипники на муфту 27 и далее через неё на вильчатый рычаг.

Вильчатый рычаг регулятора соединяется через тягу 51 с рычагом 46, а через него в свою очередь, с сухариком  47 в прорези дозатора 45.

На одной оси с вильчатым рычагом посажен рычаг корректора 22, связанный через пружину 17 с рычагом управления 58. Соединительная ось 23 серьги пружины связывает рычаг управления с пружинами вильчатого рычага. Это соединение выполнено с определённым зазором, допускающим независимое движение вильчатого рычага под действием пружины 50 для увеличения подачи топлива в момент запуска двигателя, и обеспечивающим, в свою очередь, возможность принудительного включения подачи топлива.

Ступица 28 грузов связана с валом регулятора через цилиндрическую пружину 36 и шайбу 37. Такое соединение обеспечивает снятие динамических нагрузок и колебаний, передающихся от привода насоса и исключает возможность «разноса» двигателя.

На верхнем торце вала регулятора нанесена риска, а в крышке 13 смонтирован лимб 14, необходимый для установки или проверки правильности распределения.

Работа регулятора

Привод регулятора осуществляется от кулачкового вала насоса через конические шестерни 35, 38 и демпферную пружину 36, сглаживающую неравномерность вращения регулятора. При выходе пружины из строя ступица начинает работать с жёстким упором на штифт 33.

Работа всережимного регулятора ТНВД НД 21

При запуске двигателя рычаг управления подачей топлива 4 устанавливают до упора в винт 3 регулировки максимальных оборотов холостого хода. При этом рычаг управления растягивает пружину 8 регулятора и упором рычага корректора 12 сжимает пружину 9 корректора.

Вилка рычага 5 имеет свободное перемещение относительно рычага корректора. Ход рабочего перемещения регулируется тягой 2. Перемещение происходит действием пружины запуска 1, что обеспечивает увеличение подачи топлива в момент запуска дизеля. Это обеспечивается за счет добавочного перемещения дозатора вверх.

При увеличении частоты оборотов кулачкового вала насоса выше 100-150 об/мин (200-300 об/мин дизеля) под действием центробежного усилия грузов вилочный рычаг перемещается в верх. Рычаг через тягу регулятора и привод дозатора передвигает дозатор вниз в сторону уменьшения подачи топлива до тех пор, пока подача топлива в цилиндры дизеля не будет соответствовать установленному скоростному режиму.

Ненагруженный двигатель при полностью натянутой пружине регулятора – положение рычага 4 на упоре винта 3 – будет работать на максимальных холостых оборотах. В данном случае центробежная сила грузов 7 уравновешивается усилием пружины 8.

Дозатор устанавливается в положение, обеспечивающее подачу топлива, соответствующую заданным максимальным оборотам двигателя. При этом вилочный рычаг 5 перемещает рычаг корректора вниз, освобождая шток 11 и пружину 9 корректора от действия пружины регулятора.

В процессе увеличения нагрузки двигателя (от холостого хода до номинального) обороты вала двигателя и насоса снижаются. Центробежная сила грузов уменьшается и рычаги 5,12 под действием пружины 8 поворачиваются вокруг оси вильчатого рычага 6, соответственно перемещая дозатор вверх и увеличивая подачу топлива.

При номинальных оборотах рычаг корректора 12 в плотную подходит к головке штока 11.
Подача топлива изменяется положением рычага.

С увеличением нагрузки свыше номинальной обороты двигателя и насоса падают и рычаг корректора под действием пружины регулятора через шток сжимает пружину корректора.

Ход штока корректора и усилие затяжки его пружины определяют степень коррекции подачи топлива, обеспечивающего увеличение крутящего момента и преодоление временной перегрузки двигателем.

Для остановки дизеля используют рычаг 58 управления подачей топлива, отклонением его вперед по ходу. При этом пружина 17 действует на рычаг 22 корректора, который заставляет вращаться вильчатый рычаг вокруг его оси, и через тягу 51 и привод 46 перемещает дозатор 45 вниз в положение выключенной подачи топлива.

Топливоподкачивающий насос

Работа топливоподачи низкого давления обеспечивается поршневым насосом 9.

Корпус помпы выполнен из чугуна. В корпусе расположены два подпружиненных клапана грибкового типа выполненных из капрона, поршня 23, толкателя в сборе 19, втулки штока 22, штока поршня, заглушки 25, насоса ручной подкачки в сборе 13.

Подкачивающий топливный насос ТНВД НД 21

В пробках клапанов 6 и 17 выполнены направляющие отверстия для хвостовиков впускного и нагнетательного клапанов.

В корпус со сторон всасывания и нагнетания топлива ввертывается болты 10 и 2 поворотного угольника и штуцер 14, с помощью которого крепится помпа.

Герметичность мест уплотнения обеспечивается медными прокладками, герметичность уплотнения заглушки 25 — резиновыми кольцом 1.

Привод насоса осуществляется от кулачкового вала 40 через эксцентриковый валик 32. При повороте кулачкового валика насоса эксцентрик 18 набегает на ролик толкателя 19 и с помощью штока 20 преодолевая усилия пружин 21 и 24, перемещает поршень 23.

Обратное движение поршня происходит под действием пружины. При ходе поршня 13 (рис 41) под действием пружины 12 топливо из топливного бака, проходя через фильтр грубой очистки, преодолевая усилие пружины 11 впускного клапана, открывает впускной клапан 10 и заполняет надпоршневое пространство. При этом нагнетательный клапан 5 под действием разрежения в надпоршневой полости и усилия пружины 6 закрывается.

Ходом поршня под действием эксцентрика топливо из надпоршневого пространства перекачивается через нагнетательный клапан в подпоршневое пространство. Впускной клапан 10 под действием давления в надпоршневой полости и усилия пружины 11 закрывается.

При следующем движении поршня под действием пружины надпоршневое пространство вновь заполняется топливом, поступающим из впускного отверстия и проходящим через впускной клапан. Топливо, находящееся под поршнем, нагнетается по каналу во входное отверстие топливоподкачивающего насоса к фильтру тонкой очистки и в головку топливного насоса. Нагнетательный клапан при этом закрыт.

В зависимости от давления  в магистрали до фильтра  тонкой очистки  происходит изменение величины хода поршня за счёт того, что толкатель открывается от эксцентрика в тот момент, когда наступает равновесие между усилием пружины, действующим по одну сторону поршня, и давлением топлива по другую сторону поршня.

Для выравнивания давления топлива в отсечной полости головки топливного насоса перед отсечными окнами плунжера установлен демпфер 3, выполненный в виде подпружиненного поршня.
Через зазор между поршнем и штуцером 43 происходит незначительное протекание топлива через демпфер во всасывающую полость системы низкого давления. Удаление воздуха из системы происходит в автоматическом режиме через жиклёр штуцера 7, установленный в фильтре 4 тонкой очистки.

Топливо, перетекающее через жиклёр, в месте с отсечным топливным форсунок стекает непосредственно в топливный бак.

Ручная подкачка осуществляется за счет перемещения поршня насоса 8. При ходе поршня в верх топливо всасывается через клапан 10 под поршень, при ходе поршня в низ топливо через 5 нагнетается к фильтру тонкой очистки.

Исправный подкачивающий насос развивает давление от 1.7 до 3 кгс/см².

Смазка топливного насоса

Для смазки ТНВД используется та же марка масла, что и в смазке эксплуатируемого дизеля. Масло заправляют через заправочное отверстие, в месте установки сапуна 16, в количестве 120-130 грамм. Детали полости кулачкового вала находятся в масляной ванной, а детали регулятора и привода толкателя смазываются разбрызгиванием.

Для проверки уровня масла на боковых сторонах корпуса ТНВД имеются контрольные пробки 12. Слив масла осуществляют через отверстие 13.

Регулировки топливного насоса

Скоростной режим регулируется степенью натяжения пружины 17 (рис.40) винтом 57, ввернутого в рычаг управления. Винт ограничивает перемещение рычага управления тем самым определяет натяжение пружины 17.

При выворачивании винта число оборотов начала действия регулятора уменьшается, при заворачевании – увеличивается.

Максимальные холостые обороты двигателя настраиваются изменением жесткости пружины 17 путём увеличения или уменьшения числа её рабочих витков. При уменьшении количества витков пружины 17 обороты холостого хода увеличиваются, при увеличении витков – обороты уменьшаются.

Полное прекращение подачи топлива обеспечивается винтом 56.

Минимальные обороты холостого режима устанавливаются автоматически перестановкой рычага управления в положение, соответствующее устойчивой работе дизеля.

Количество топлива, подаваемого насосом, настраивается изменением длины тяги 51. Уменьшая длину тяги — подача топлива увеличивается. С увеличением длины тяги подача –уменьшается.

Коррекция подачи топлива, обеспечивающая запас крутящего момента двигателя, настраивается влетом штока корректора 21 относительно его корпуса 20 (рис. 49), а степень изменения коррекции – жесткостью пружины 19 и её предельным сжатием. Обе регулировки осуществляются на непосредственно на настроечном стенде.

Порядок и параметры настройки насоса НД 21 на стенде

Устанавливают насос на стенд и подключают к нему топливопроводы.
Регулируют пусковую подачу топлива тягой на 50-100% выше номинальной подачи при частоте 80-100 об/мин кулачкового вала насоса. Для двигателей Д-21 и Д-21А1 пусковая подача секцией насоса на каждую форсунку должна составлять 160-180 мм³/цикл.

Вывинчивая винт 57, устанавливают рычаг 58 в крайнее положение максимальных оборотов и заворачивают винт 18 корректора до упора.

На номинальных оборотах кулачкового вала устанавливают требуемую подачу топлива перемещая корпус 20 относительно крышки 16 корректора. Проверяют подачу топлива на номинальном режиме при оборотах насоса 900 об/мин для дизеля Д-21А1 и 800 об/мин для дизеля Д-21, где цикловая подача должна быть в пределах 60 мм³/цикл. Допускается не равномерность подачи топлива между секциями до 6%. При превышающем несоответствии осуществляют замену тарельчатых клапанов и их поджимных пружин в головке насосной секции.

Выворачивая винт 57 в рычаге управления регулируют начало срабатывания регулятора на режиме, равном +10-15 оборотов выше номинального значения. При этом момент начала действия регулятора определяется началом уменьшения подачи на данном режиме, или же началом колебания рычагов привода дозатора 46. Для Д-21 обороты начала срабатывания регулятора при 820 об/мин конец срабатывания – при 910 об/мин. Для Д-21А1 обороты начала срабатывания регулятора при 920 об/мин конец срабатывания – при 1020 об/мин.

Проверяют полное отключение подачи топлива через форсунки, которое должно происходить при оборотах насоса 890 об/мин к дизелю Д-21 (1020 об/мин. к дизелю Д-21А1).

Выворачивая винт 18 корректора, регулируют подачу топлива в режиме перегрузки, где при оборотах топливного насоса 650+50 (для Д-21А1) и 600+50(для Д-21) цикловая подача топлива должна быть в пределах 64-72 мм³/цикл. После – проверяют подачу топлива на номинальном режиме и фиксируют положение корпуса корректора и регулировочный винт контргайками.

Топливный насос для трактора Т 25
Рядный двухплунжерный топливный насос 2УТНИ

С учетом того, что имеющиеся на рынке вторичных запчастей ресурс ранее выпущенных насосов НД-21 постепенно истощается, в качестве альтернативного топливного узла для двигателя Д-21 может использоваться рядный двухплунжерный ТНВД — 2УТНИ производства НЗТА (Ногинский Завод Топливной Аппаратуры) с аналогичными параметрами настройки.

Ссылка на основную публикацию