Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором. курсовая работа (т). другое. 2021-05-18
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное
государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт –
Энергетический
Направление
– Электроэнергетика и электротехника
Кафедра –
«Электротехнические комплексы и материалы»
Курсовой
проект
на тему:
ДВИГАТЕЛЬ АСИНХРОННЫЙ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
Выполнил
Исмайлов Э.М.
Томск – 2021
Введение
Асинхронные машины, особенно широко они
применяются как электродвигатели, являются основными преобразователями
электрической энергии в механическую. Применение асинхронных двигателей в
качестве электропривода подавляющего большинства механизмов объясняется
простотой конструкции, надёжностью и высоким значением КПД этих машин.
Важнейшим требованием при изготовлении и
проектировании электрических машин является минимальная материалоёмкость.
Экономия материалов связана с применением безотходной и малоотходной
технологии. Электрические машины с безотходной технологией изготовления имеют
преимущества перед обычными машинами в стоимости.
Проектируемая электрическая машина должна иметь
высокие показатели (КПД и cosφ). Электрические
машины с минимальными потерями позволяют уменьшить вложение материалов в
энергосистему. Высокие энергетические показатели электрической машины
гарантируют снижение уровня текущих затрат при эксплуатации. Вновь
разрабатываемые электрические двигатели должны соответствовать ГОСТ, быть
надёжными и иметь срок службы 8 – 10 лет.
С 1946 года асинхронные двигатели выпускаются
едиными сериями. Это значительно облегчает выбор, установку, обслуживание и
ремонт электрооборудования. В 70-х годах была разработана и внедрена единая
серия асинхронных двигателей 4А. Одновременно с конструкцией двигателей разрабатывались
электротехническая сталь, провода, изоляция и технология. В 80-х годах
организацией социалистических стран «Интерэлектро» разработана новая
унифицированная серия асинхронных двигателей АИР, предназначенная для
использования во всех странах – членах СЭВ. Машины серии АИР, которые
производятся во всех этих странах, отличаются повышенными надёжностью и
перегрузочной способностью, расширенным диапазоном регулирования, лучшими
массогабаритными и энергетическими показателями, а также улучшенными виброакустическими
характеристиками по сравнению с машинами серии 4А. Поэтому в качестве прототипа
была выбрана машина серии АИР.
1. Электромагнитный расчет
– номинальная мощность 
Вт;
номинальное напряжение 
В;
частота напряжения сети 
Гц;
число фаз 
;
высота оси вращения 
мм;
число полюсов 
;
Обоснование и выбор основных
размеров
Выбираем наружный диаметр сердечника
статора [1, с.344 таблица9.9].
При мм,
м.
Внутренний диаметр сердечника
статора [1, с.344, (9,2)]:
,
где 
– коэффициент, характеризующий
отношения внутренних и внешних диаметров сердечников статоров асинхронных
двигателей при различных числах полюсов [1, с.344, таблица 9.9]:(
).
м.
Полюсное деление τ[1 с.344,
(9,3)]:
.
,
где
– коэффициент отношения ЭДС обмотки
статора к номинальному напряжению.
Выбираем 
[1, с.345
рис. 9.20],
– КПД двигателя, принимаем 
[1, c.345,
рис. 9.21],
– коэффициент мощности, принимаем 
.
Вт.
Предварительный выбор
электромагнитных нагрузок на основании опытных данных нагревостойких
двигателей:
Линейная нагрузка: 
А/м.
Индукция в зазоре:
Тл.
Выбираем обмоточный коэффициент для
однослойной обмотки (при 
): 
.
Расчетная длина магнитопровода [1, с.348, (9,6)
]:
,
где kB – коэффициент
формы поля,
,
– синхронная угловая частота
двигателя
рад/с.
м.
Критерием правильности выбора главных размеров
служит отношение λ,
определяемое по формуле:
На этом выбор основных размеров
заканчивается. Для дальнейшего расчета необходимо определить полностью
конструктивную длину и длину стали сердечников статора и ротора.
2 Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
Выберем предельные значения
зубцового деления
[1, с.351,
рис.,26]:
м;
м.
Возможное число пазов статора 
[1, с.351,
9,16)]:
.
.
Выбираем окончательно число пазов
статора 
. Выбор
обосновывается тем, что число пазов статора в большинстве асинхронных
двигателей должно быть кратно числу фаз, а число пазов на полюс и фазу (q) – целым. Обмотки с дробным числом q при
сравнительно небольших числах пазов и полюсов, характерных для большинства
асинхронных двигателей, приводят к некоторой асимметрии МДС. Большее количество
пазов приводит к улучшению рабочих характеристик, но и одновременно к
увеличению расхода меди, т.е. стоимость машины при этом повышается.
Проверим величину 
:
.
Окончательное значение зубцового
деления статора [1, с.238]:
м.
Номинальный фазный ток обмотки
статора [1, с.352, (9,18)]:
А.
Число эффективных проводников в пазу [1, с.352,
(9,17)]:
.
Принимаем 
тогда
окончательное значение числа проводников в пазу, [1, с.352,]:
.
Окончательно принимаем 
.
Число витков в фазе обмотки статора
[1, с.352, (9,20)]:
.
Найдём окончательное значение линейной нагрузки
[1, с.353, (9,21)]:
А/м.
Полученное значение сопоставляем с
рекомендуемым 
А/м,
Различия не превышают 2 %.
Рассчитаем значение потока [1,
с.353, (9,22)]:
Вб.
Определим значение индукции в
воздушном зазоре [1, с.353, (9,23)]:
Тл.
Полученное значение сопоставляем с
рекомендуемым 
Тл, Различия
не превышают 2 %.
Значения 
и
находятся в
допустимых пределах к рекомендуемым.
Определение плотности тока
С точки зрения повышения использования
активных материалов плотность тока должна быть выбрана как можно большей, но
при этом возрастают потери в меди обмотки. Увеличение потерь сказывается,
во-первых, на повышении температуры обмотки и, во-вторых, на КПД двигателя.
Определим допустимую плотность тока в обмотке статора с учётом линейной
нагрузки двигателя [1, с.354, (9,25)]:
где 
– среднее значение тепловой
нагрузки [1, с.354, рис. 9,27] зависящее от 
, 
А2/м3.
А/м2.
Площадь поперечного сечения эффективного
проводника предварительно [1, с.353, (9,24)]:
м2.
Принимаем число элементарных
проводников 
[1, с. 354,
(9,24)], тогда
м2.
Принимаем
обмоточный провод марки ПЭТВ [с.713, табл. Приложение 28]:из =0,001
мм – диаметр неизолированного провода ;эл = 1,539·10-6 м2,
тогда
м2.
Уточнённое значение плотности тока в обмотке
статора [1, с.356, (9,27)]:
А /м2.
Плотность тока в обмотке статора попадает с
достаточной степенью точности в полученное предварительно значение, что
является критерием правильности произведенных расчетов.
Расчёт зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Выбор формы паза статора.
Рисунок 1 – Трапецеидальные пазы
статора
Расчёт зубцовой зоны статора.
Выбираем допустимые значения
индукции: в ярме статора – 
Тл; в зубцах статора при постоянном
сечении – 
Тл. Выбираем
способ изолирования листов – оксидирование, тогда коэффициент заполнения
сердечника сталью для статора 
[1, с.358, таблица 9,13].
Определим ширину зубцов статора [с.362., формула
9-37]:
м.
Найдём высоту ярма статора [с.356,
формула 9-28]:
м.
Высота шлица hш =0,5·10-3
м, для двигателей с h = 112 мм. Ширина шлица полузакрытых пазов bш =
3,5·10-3 м, [с.363].
Определим размеры паза в штампе
[с.362, формулы 9-38, 9-40]:
м;
м;
м
Клиновую часть паза найдём из
выражения [с.365, формулы 9-45]:
м.
м;
м;
м.
Одностороннюю толщину изоляции в пазу bиз =
0,25·10-3 м [с.77, табл.3-1]-материалпленкостеклопласт изофлекс для
класса изоляции B.
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в
пазу:
м2.
Площадь поперечного сечения
прокладок [с.365, формула 9-47]:
, т.к. прокладки нет.
Площадь поперечного сечения паза для размещения
проводников обмотки [с.365, формула 9-48]:
Подсчитаем коэффициент заполнения
паза:
.
Вывод: Полученное значение kздопустимо
для ручной укладки обмотки (kз= 0,7¸0,74).
2. Расчёт ротора
Воздушный зазор [с.367, рис. 9-31], зависит от
D: δ
= 0,45·10-3 м. Правильный
выбор воздушного зазора δ во многом
определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. Чем меньше
воздушный зазор, тем меньше его магнитное сопротивление и магнитное напряжение,
составляющее основную часть МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение
зазора приводит к соответственному уменьшению МДС магнитной цепи и
намагничивающего тока двигателя, благодаря чему возрастает его cosφ,
и
уменьшаются потери в меди обмотки статора. Но чрезмерное уменьшение δ
приводит
к возрастанию амплитуды пульсаций индукции в воздушном зазоре и, как следствие
этого, к увеличению поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому КПД двигателей
с очень малыми зазорами не улучшается, а часто даже становится меньше.
Необходимо также учесть условие механической прочности так, чтобы прогиб вала
не привёл к касанию сердечников ротора и статора.
Число пазов ротора [с.373, табл. 9-18] при 2р=2
и Z1=18: Z2 =21. В зависимости от соотношения Z1 и
Z2 в той или иной степени проявляются синхронные или асинхронные
моменты от высших гармоник. Их влияние на момент от первой гармонической
приводит к появлению пиков и провалов в результирующей кривой момента. В поле
зазора присутствуют также высшие гармоники, порядок которых определенным
образом связан с числами пазов и полюсов машины. Эти зубцовые гармоники
вызывают шум и вибрацию при работе двигателя в номинальном режиме. Их влияние
особо заметно при малых воздушных зазорах. Наилучшие сочетания Z1 и
Z2 сведены в таблицу 9-18.
Внешний диаметр ротора:
м.
Длина сердечника ротора принимается
равной длине сердечника статора: l2 = ld = 0,142 м.
Зубцовое деление ротора:
м.
Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала,
так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал [с.385, формула
9-102]:
м;
где kB = 0,23 –
эмпирический коэффициент [с.385, табл. 9-19], зависит от h и 2р.
Ток в стержне ротора [с.370, формула
9-57]:
,
где ki – коэффициент,
учитывающий влияние тока намагничивания на отношение I1 / I2
[с.183, рис. 6-22]:
;
Значение коэффициента приведения
токов vi [с.374, формула 9-66]:
,
;
А.
Площадь поперечного сечения стержня
предварительно [с.375, формула 9-68]:
,
где J2 =
А /м2
– плотность тока в стержнях ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при
заливке пазов алюминием, пределы((2,5¸3,5)
), тогда:
м2.
Выбираем пазы ротора грушевидной формы. Форма
паза и конструкция обмотки короткозамкнутого ротора определяются требованиями к
пусковым характеристиками двигателя и его мощностью. В асинхронных двигателях
мощностью до 50 – 60 кВт обычно выполняют грушевидные пазы и литую обмотку из
алюминия (Приложение Д).
Размеры шлица [с.380]: bш2 =1,5·10-3
м; hш2 =0,75·10-3 м.
Выбираем допустимую индукцию для зубцов ротора
[с.357, табл. 9,12] ВZ2 =1,75 Тл.
Допустимая ширина зубца [с.380, формула 9-75]:
м.
Размеры паза рассчитаем, исходя из
условия постоянства ширины зубцов ротора [с.380, формулы 9-76, 9-77, 9-78]:
мм;
мм;
м.
Площадь поперечного сечения стержня [с.380,
формула 9-79]:
,
Полная высота паза:
м.
Плотность тока в стержне:
А /м2.
Выбираем короткозамыкающие кольца
[с.376, рис.9-37,б]:
ток в короткозамкнутом кольце
[с.376, формула 9,70]:
,
где Δ – коэффициент
[с.376, формула 9,71]:
;
тогда: 
A.
Плотность тока в замыкающих кольцах выбирают в
среднем на 15 – 20% меньше, чем в стержнях из-за лучших условий охлаждения
колец, а также потому, что в машинах, в которых для улучшения пусковых
характеристик используют эффект вытеснения тока, большое сопротивление
замыкающих колец снижает кратность увеличения общего сопротивления обмотки
ротора при пуске.
Рисунок 2 – Грушевидные пазы ротора
A / м2.
Площадь поперечного сечения кольца
[с.376, формула 9-72]:
м2.
Размеры замыкающих колец:
м;
м;
м.
Расчёт магнитной цепи
Магнитопровод из стали марки 2021- это
тонколистовая холоднокатаная изотропная электротехническая сталь, выпускается в
виде рулонов, листов и резаной ленты. По типу покрытия эти стали выпускаются с
термостойким электроизоляционным покрытием, с нетермостойким и без покрытия.
Толщина листов 0,5 мм.
Магнитное напряжение воздушного зазора [c.386,
формула 9-103]:
,
где kδ
– коэффициент воздушного зазора машины [c.174, формула 4-19]:
,
m0 – магнитная постоянная, m0 = 4p×10-7
Гн/м, где
,
тогда:
,
А.
Для определения магнитного напряжения зубцовой
зоны статора прежде найдём индукцию в ней [c.387, формула 9-105]:
Тл.
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора
[с.387, формула 9-105а]:
Z1 – высота
зубца, hZ1 = hП = 0,0185м; Z1– напряженность
поля в зубцах статора [c.701, табл. П 1.10] Z1= 1890 А /м, для ВZ1
= 1,87 Тл.
тогда:
А.
Для определения магнитного напряжения зубцовой
зоны ротора прежде найдём индукцию в ней [c.390, формула 9-109]:
Тл.
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора
[с.388, формула 9-108]:
Z2 – высота
зубца, hZ2 = hП2-0,1·b2= 0,0187 м;
HZ2– напряженность поля в зубцах
ротора [с.701, табл. П 1.10]: Z2= 1330 А /м, дляВZ2 =
1,75 Тл,
тогда:
А.
Коэффициент насыщения зубцовой зоны [с.391,
формула 9-115]:
пределы (1,2¸1,6),
если kZ>1,5 – 1,6,
имеет место чрезмерное насыщение зубцовой зоны; если Z<1,2, то
зубцовая зона мало использована или воздушный зазор взят слишком большим. В
данном расчёте коэффициент насыщения зубцовой зоны входит в диапазон
рекомендуемых значений.
Магнитное напряжение ярма статора.
Предварительно найдём длину средней магнитной силовой линии в ярме
статора[c.394, формула 9-119]:
м.
Индукция в ярме статора [c.394,
формула 9-117]:
Тл.
Напряжённость поля ярма статора при
индукции [c.700, табл. П-1.9]:
Ва = 1,57Тл, Ha
= 678A /м,
тогда магнитное напряжение:
А.
Магнитное напряжение ярма ротора. Рассчитаем
высоту спинки ротора [c.395, формула 9-123]:
м.
Предварительно определим длину средней магнитной
силовой линии в ярме ротора [c.395, формула 9-127]:
м.
Индукция в ярме ротора [c.395,
формула 9-122]:
Тл.
Напряжённость поля ярма ротора при
индукции [c.700, табл. П-1.9]:
Вj=1,24 Тл Hj =262A
/м,
тогда магнитное напряжение:
А.
Магнитное напряжение на пару полюсов [c.396,
формула 9-128]:
А.
Коэффициент насыщения магнитной цепи [c.396,
формула 9-129]:
.
А.
Для проверки найдем относительное значение
намагничивающего тока [c.195, формула 6-130]:
.
Вывод: Относительное значение должно входить в
обозначенные для него пределы 0,2<I<0,4; так как машина
маломощная значение находится в пределах допустимого (0,5-0,6 стр. 396)
. Параметры рабочего режима
Параметрами рабочего режима называют активные и
индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора или приведенные к числу
витков обмотки статора сопротивления ротора, сопротивления взаимной
индуктивности и расчетное сопротивление, введением которого учитывают влияние
потерь в стали статора на характеристики двигателя.
Определим среднюю ширину катушки [c.399, формула
9-138]:
м
Длина вылета лобовой части катушки
[c.398, формула 9-137]:
,
где kвыл – коэффициент,
зависит от числа полюсов [c.399, таблица 9.23], для неизолированных лентой
лобовых частей примем при 2р = 2, kвыл = 0,26
В – длина вылета прямолинейной части
катушек из паза [с. 399]: В = 0,01м – для всыпной обмотки, 
м, длина
пазовой части равна конструктивной длине сердечников машины: lП =lδ = 0,142 м,
длина лобовой части всыпной обмотки [с.398,
формула 9-136]:
,
где kл – коэффициент,
зависит от числа полюсов [с.399, табл. 9.23], kл= 1,2,
м.
Средняя длина витка [с.398, формула
9-135]:
м.
Общая длина проводников фазы обмотки
[с.398, формула 9-134]:
м.
Активное сопротивление фазы обмотки статора
[с.397, формула 9-132]:
Ом,
где ρ75с =10-6
/ 47 Ом ·м – удельное сопротивление меди при температуре плюс 750С
[c.187, табл.5.1];
коэффициент увеличения активного сопротивления
фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока, kR = 1 [с. 188].
Относительное значение активного сопротивления
обмотки статора:
.
Сопротивление стержня обмотки ротора [с.406,
формула 9-169]:
Ом,
где ρ75p =10-6
/ 26 Ом ·м – удельное сопротивление литой алюминиевой обмотки ротора при
температуре плюс 750С. После заливки в пазы машины оно несколько
повышается в связи с образованием некоторого количества раковин (воздушных
включений) и изменением структуры при охлаждении в узких пазах, поэтому оно
имеет такое значение.
Сопротивление участка замыкающего
кольца, заключённого между двумя соседними стержнями [с.406, формула 9-170]:
.
Активное сопротивление фазы обмотки
ротора [с.406, формула 9-168]:
Ом.
Для дальнейших расчётов полученное
сопротивление фазы обмотки ротора приводят к числу витков обмотки статора
[с.406, формула 9-173]:
Ом.
.
Коэффициенты магнитной проводимости.
Коэффициент магнитной проводимости пазового
рассеяния [с.403, табл. 926]:
, – для однослойной обмотки,
;
;
;
,
Коэффициент магнитной проводимости
лобового рассеяния [c.403, формула 9-159]:
.
Коэффициент магнитной проводимости
дифференциального рассеяния [c.407, формула 9-174,а]:
,
коэффициент ξ при
полузакрытых или полуоткрытых пазах статора с учетом скоса пазов [c.407,
формула 9-176]:
,
пазы без скосоа βск = 1, k’ск
= 1,2, [c.405, рис. 9-51,д], зависит от tz1/tz2, 
.
Рисунок 3- Расположение обмотки и изоляции в
пазу статора
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора
[c.407,формула 9-174]:
Относительное значение индуктивного
сопротивления фазы обмотки статора [c.205]:
,
Коэффициент магнитной проводимости пазового
рассеяния ротора [c.408, табл. 9.27]:
,
где h0 = h1 0,4·b2=
0,0148м, 
;
;
м, 
м, 
.
Коэффициент магнитной проводимости лобового
рассеяния [c.409, формула 9-179]:
,
Коэффициент магнитной проводимости
дифференциального рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора [c.409, формула
9-180]:
,
[c.409, формула 9-181]:
Индуктивное сопротивление фазы
обмотки ротора [c.407, формула 9-177]:
Приведенное к числу витков первичной
обмотки индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора [c.409, формула 9-183]:
Ом.
Относительное значение [c.205]:
должно быть (0,1-0,16)
.
Для удобства, сопоставления параметров отдельных
машин и упрощения расчёта характеристик параметры асинхронных машин выражают в
относительных единицах, принимая за базисные значения номинальное фазное
напряжение и номинальный фазный ток.
4. Расчёт потерь
К основным потерям относятся электрические
потери в меди, магнитные потери в стали и механические потери, связанные с
потерями в подшипниках, с трением вращающихся частей машины о воздух и в
скользящих контактах. А также вентиляционные потери, которые расходуются на
охлаждение машины.
Основные потери в стали статора асинхронной
машины [c.412, формула 9-187]:
,
где p0 / 50 – удельные
потери при индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц
β – показатель степени,
учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания, для
большинства сталей β
= 1,3;
kда иkдz –
коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности
распределения потока по сечениям участков магнитопровода и технологических
факторов kда =1,6, kдz = 1,8,
та, mZ1 – масса стали ярма
и зубцов статора [c.412, формула 9-188]:
,
, где
γс – удельная
масса стали, в расчётах принимают γс = 7,8·103
кг / м3,
кг,
кг,
тогда:
Вт.
Для нахождения поверхностных потерь прежде
находят амплитуду пульсаций индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов
статора и ротора [c.419, формула 9-190]:
ш2 / δ =3,3; 
по данным значениям коэффициенты
[с.413, рисунок 9-53]:
Тл.
Поверхностные потери в роторе
[с.413, формула 9-191]:
,
где, pпов2 – потери,
приходящиеся на1 м2 поверхности головок зубцов и ротора [с.413,
формула 9-191]:
Где k02 – коэффициент,
учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные
потери.
Вт/м2,
тогда:
Вт.
Для определения пульсационных потерь
необходимо определить массу стали зубцов ротора [с.414, формула 9-20]:
кг,
а также амплитуду пульсаций индукции
в среднем сечении зубцов ротора [с.414, формулы 9-195 и 9-196]:
Тл,
тогда пульсационные потери в зубцах ротора
[с.414, формулы 9-199, 9-200]:
Вт.
Сумма добавочных потерь в стали;
, [с. 415,
формула 9-202]:
Вт.
Полные потери в стали; [с.208,
формула 6-199]:
Вт.
Механические потери в двигателях с внешним
обдувом [с.416, формула 9-210]:
Вт,
где KТ – коэффициент,
равен
[с. 416].
Электрические потери в статоре при
ХХ приближенно принимают равным ;
Реактивная составляющая тока ХХ,
находится 
Для определения тока холостого хода двигателя
принимают, что потери на трение и вентиляцию, и потери в стали при холостом
ходе такие же, как и при номинальном режиме. При этом условии активная
составляющая тока холостого хода [с.417, формула 9-218]:
,
где Pэ1.х.х –
электрические потери в статоре при холостом ходе [с.417, формула 9-219]:
Вт,
А,
тогда ток холостого хода двигателя
[с.417, формула 9-217]:
А.
Коэффициент мощности при холостом
ходе [с.417, формула 9-221]:
.
. Расчёт рабочих характеристик
Рабочими характеристиками называются
зависимости Р1,I1,cos
,
,s1=f(Р2).
Метод расчета базируется на системе уравнений токов и напряжений двигателя,
которой соответствует Г-образная схема замещения.
Определим величину последовательно
включенных сопротивлений. Сопротивление схемы замещения [с.205, ф. 6-179]:
Ом.
Сопротивление взаимной индукции обмоток статора
[с.205, ф. 6-180]:
Ом,
Подсчитаем активную составляющую
коэффициента С1 [c. 419, 9.223]:
.
Подсчитаем реактивную составляющую коэффициента
C1 по фор 9.224;
Полное значение С1найдем исходя из
равенства 9.225;
Активная составляющая тока синхронного холостого
хода [с.211, формула 6-222]:
А.
Коэффициенты для расчёта пусковых характеристик
[с.211, формула 6-224]:
,
,
Ом.
Рассчитываем рабочие характеристики
для скольжений указанных в таблице №1, принимая предварительно, что sном ≈
r’2* = 0,0253. Рабочие характеристики приведены в ПРИЛОЖЕНИИ Б
(Рисунок 6). Из анализа видно, что 
и
спроектированного двигателя
незначительно отличаются от первоначально принятых значений.
6. Расчёт пусковых характеристик
Пусковыми характеристиками
асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором называются зависимости 
и 
для
диапазона изменения скольжения, соответствующего двигательному режиму
асинхронной машины, при 
,
.
При расчёте пусковых характеристик
учитывают изменения параметров схемы замещения двигателя, вызванные эффектов
вытеснения тока в стержнях обмотки ротора и насыщением зубцовых зон магнитной
цепи от полей рассеяния, т.к. в начале пуска токи в обмотках могут превышать
свои номинальные значения в 
раз. Данные о кратности начальных
пусковых моментов и токов приведены в таблице 9.31[c.436].
Кратность начального пускового
момента и тока для двигателяc
:
.
.
Для упрощения проводимых расчётов
принято:
индуктивное сопротивление взаимной
индукции, возрастающее с уменьшением насыщения сердечников, при пуске (для 
)
рассчитывается по формуле 9.277[c.437].
,
,
;
активное сопротивление ветви
намагничивания 
не
учитывается, т.к. при токах, заметно превышающих номинальный, электрические
потери в обмотках многократно превышают потери в электротехнической стали.
При этих допущениях рассчитываем
коэффициент по формуле 9.278 [c.437].
.
Расчёт пусковых характеристик
проводим в последовательности, представленной в таблице 9.32[c.438] (с учётом эффекта вытеснения тока) и в таблице 9.33[c.440].
Для диапазона скольжения 
. В этом
диапазоне выбираем пять-шесть значения скольжения примерно через равные
интервалы. Предварительное значение критического скольжения рассчитываем по
формуле 9.286[c.439].
При наличии эффекта вытеснения тока активное
сопротивление фазы обмотки ротора увеличивается, а индуктивное сопротивление
рассеяния фазы уменьшается.
Приводим расчёт для 
:
Рассчитываем активное сопротивление
обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока по рис.9.73:
Рассчитываем приведённую высоту
стержня по формуле 9.245 [c.427]:
.
Рассчитываем активное сопротивление
обмотки ротора
.
.
.
.
.
.
Для расчёта характеристик необходимо
учитывать изменение сопротивления всей обмотки ротора 
,поэтому
удобно ввести коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под
влиянием эффекта вытеснения тока 
.
Рассчитываем по формуле
9.257 [c.430]
для роторов без радиальных
вентиляционных каналов с литой обмоткой(с прилегающими замыкающими кольцами)
.
Рассчитываем активное сопротивление
фазы обмотки ротора с учётом вытеснения тока по формуле 9.260[c.431].
.
Рассчитываем коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния с учётом эффекта вытеснения тока
:
.
.
– коэффициент магнитной
проводимости участка паза, занятого проводником с обмоткой. Выражение для
определения в формулах
табл.9.27[c.408] является множителем перед коэффициентом 
.
Тогда получаем: 
Рассчитываем коэффициент изменения
индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения
тока по формуле 9.262 [c.431].
;
;
.
Рассчитываем индуктивное
сопротивление фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока по
формуле 9.261 [c.431].
.
Не внося большой погрешности, в
расчётных формулах пусковых режимов пренебрегают сопротивлением . Это
оправдано при токах, заметно превышающих номинальный, так как электрические
потери в обмотках, возрастающие пропорционально квадрату тока, многократно
превышают потери в сердечниках. При этих допущениях рассчитываем коэффициент 
по формуле
9.278[c.437].
.
Рассчитываем 
по формуле
9.280[c.437].
.
.
.
7. Тепловой расчёт
Расчёт нагрева проводят, используя
значения потерь, полученных для номинального режима.
; 
коэффициент
передачи потерь через станину 
Электрические потери в обмотке
статора делятся на потери в пазовой части [c.449, формула 9-313]:
;
;
Вт
Превышение температуры внутренней
поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя
[с.449, формула 9-315]:
,
где α1 –
коэффициент теплоотдачи с поверхности [с.450, рисунок 9-67,а], при Da=0,195м;α1 =160 Вт/(м2·0С),-
коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой
части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду
[c.450, таблица 9.35], зависит от 2р, K =0,22, тогда: 
0 С.
Расчётный периметр поперечного
сечения паза статора, равный для полузакрытых трапецеидальных пазов [с.451,
формула 9-31]:
;
;
м.
Перепад температуры в изоляции пазовой части
обмотки статора [с.450, формула 9-316]:
,
где λэкв – средняя
эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости B,
λэкв = 0.16 Вт
/(м ·0С),
λ’экв – среднее
значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки
из эмалированных проводников [с.453, рис. 9.69], λ’экв = 1 Вт /(м
·0С),зависит от d/dиз,
тогда:
;
0 С.
Перепад температуры по толщине
изоляции лобовых частей [с.452, формула 9-319], так как в лобовых частях
изоляция отсутствует, то односторонняя изоляция лобовой части катушки:
,
Превышение температуры наружной
поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя [с.452,
формула 9-320]:
0 С.
Среднее превышение температуры
обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя [с.452, формула
9-321]:
,
0 С.
Пр – условный периметр
поперечного сечения рёбер корпуса двигателя [с.453, рис. 9.70], Пр =
0,36 м, зависит от h,
αB-коэффициент
подогрева воздуха, учитывающий теплоотдающую способность поверхности корпуса и
интенсивность перемешивания воздуха внутри машины [с.450, рис. 9.67,а], αB = 22Вт /(м
·0С), зависит от Da,
0 С.
Среднее превышение температуры
обмотки статора над температурой окружающей среды [с.453, формула 9-328]:
0 С.
. Вентиляционный расчёт
Вентиляционный расчёт асинхронных двигателей,
также как и тепловой, на первоначальном этапе проектирования, может быть
выполнен приближённым методом, который заключается в сопоставлении расхода
воздуха, необходимого для охлаждения двигателя и расхода, который может быть
получен при данной конструкции и размерах двигателя.
Требуемый для охлаждения расход
воздуха [с.456, формула 9-340]:
где kт– коэффициент,
учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса,
обдуваемого наружным вентилятором [с.456, формула 9-341]:
, где
’= 2,6для двигателей с 2р =2при h
=112 мм,
Расход воздуха, обеспечиваемый
наружным вентилятором [с.456, формула 9-342]:
м3 / с.
Расход воздуха θ’Bдолжен быть
больше требуемого для охлаждения машины θB, значения
соответствуют требованиям. Нагрев частей двигателя находится в допустимых
пределах. Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха. Следовательно,
спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании
требованиям.
9. Механический расчёт
Электрические машины общего назначения в
большинстве случаев выполняют с горизонтальным расположением вала. В этом
случае вал несёт на себе всю массу вращающихся частей, через него передаётся
вращающий момент машины. При сочленении машины с исполнительным механизмом
через ремённую и зубчатую передачу, а также и через муфту на вал действуют
дополнительные изгибающие силы. Кроме того, на вал могут действовать силы
одностороннего магнитного притяжения, вызванные магнитной несимметрией, усилия,
появляющиеся из-за наличия небаланса вращающихся частей, а также усилия,
возникающие при появлении крутильных колебаний. Правильно сконструированный вал
должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать все действующие на него
нагрузки без появления остаточных деформаций. Вал также должен иметь
достаточную жёсткость, чтобы при работе машины ротор не задевал о статор.
Критическая частота вращения вала должна быть значительно больше рабочих частот
вращения машины.
Валы изготавливают из углеродистых сталей,
преимущественно сталь 45. Для повышения механических свойств материала его
подвергают термической обработке.
Условные обозначения выбранной муфты (МУВП1-28);
Вал имеет следующие размеры;
a =
м b = м, с =
м, = 
м, y = м, l = 
м,
Ф1 = 
м, Ф2 =
м, Ф3
=
м
Рассчитаем вал на жёсткость. Для
этого определим массу ротора:
;
;
кг,
Определим прогиб вала в середине
сердечника ротора под действием силы тяжести.
Для асинхронного двигателя с h = 112
мм c достаточным приближением можно принять коэффициенты [c.78, формулы 9-5,
9-6, 9-7]:
мм
мм
мм -2
Прогиб вала под действием силы
тяжести [с.77, формула 9-1]:
мм,
Определим номинальный вращающий
момент [с.78, формула 9-4б]:
Н · м,
Реакция передачи равна [с.78,
формула 9-4]: 
Н,
где kп = 0.3коэффициент
при передаче упругой кулачковой муфтой.
Прогиб вала посредине сердечника ротора от
реакции передачи составит [с.78, формула 9-3]:
,
мм,
Начальный эксцентриситет ротора
составит [с.78, формула 9-9]:
мм
Начальная сила одностороннего
магнитного притяжения [с.79, формула 9-11]:
Н,
Прогиб вала под действием начальной
силы магнитного притяжения [с.79, формула 9-12]:
м,
Установившийся прогиб вала под
действием начальной силы магнитного притяжения
м,
Результирующий прогиб вала под
действием начальной силы магнитного притяжения, реакции передачи и магнитного
притяжения [с.79, формула 9-14]: 
;
мм,
Результирующий прогиб вала не должен
превышать 10% воздушного зазора.
Заключение
асинхронный двигатель
электромагнитный статор
В процессе выполнения курсового проекта был спроектирован
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью Р2Н= 8 кВт, числом полюсов 2р = 2, напряжением
Uн = 220 В.
В
электромагнитном расчете были выбраны главные размеры, определены параметры двигателя, масса активных
материалов, потери и КПД, а также рассчитаны рабочие и пусковые характеристики. Кратность
пускового тока и максимального момента
удовлетворяют требованиям, предъявляемым к двигателю.
Обмотка статора выбрана однослойной, катушечной
из мягких секций. Для обмотки статора применена изоляция класса В, которая
допускает длительный нагрев обмотки статора до 750 С. Короткозамкнутая обмотка
ротора – выполнена из алюминия.
Механический расчет вала показал, что жесткость,
прочность и критическая частота вращения вала удовлетворяют требуемым условиям.
Тепловой расчет показал, что у
двигателя имеется температурный запас при нагреве обмотки статора. а вентилятор
обеспечивает расход воздуха почти с двукратным запасом. Из всего выше
сказанного можно сделать вывод что двигатель с корокозамкнутым ротором
удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и 
), так и по
пусковым характеристикам.
Список использованных источников
1. 1. Копылов И.П. Проектирование
электрических машин. – М.: Энергия, 1980. – 495с.
2. Асинхронные двигатели серии
4А: справочник/ А.Э. Кравчик и др. -М.: Энергоатомиздат 1982. – 504 с.
. Гурин Я.С., Кузнецов Б.И.
Проектирование серий электрических машин, -М: Энергия, 1978 – 480 с.
4. Брускин Д.Э. и др. Электрические
машины, Ч. 1, – М: Высш. шк., 1987 – 319 с.
Техническая
характеристика турбокомпрессора ткр7н-1
Диапазон подачи воздуха через компрессор, кг/с | 0,05¸0,2 |
Давление наддува (избыточное) при номинальной мощности | 54¸83,4 (0,55¸0,85) |
Частота вращения ротора при номинальной мощности двигателя, | 80000¸85000 |
Температура газов на входе в турбину, °С: | |
при длительной работе, не более | 650 |
при кратковременной работе (до 1 часа), не более | 700 |
Давление смазочного масла на входе в турбокомпрессор, кПа | |
на двигателе с нагрузкой | 196,2¸392,4 (2¸4) |
на двигателе без нагрузки, не менее | 98,1 (1) |
Привод управления подачей топлива (рис. 18) – механический, состоит из
педали, тяг, рычагов и поперечных валиков. Предусмотрен также ручной привод
подачи топлива и останова двигателя. Педаль 17 управления подачей топлива
связана с рычагом 4 управления регулятором частоты вращения.
Рукоятки ручного
привода смонтированы на уплотнителе рычага коробки передач: левая 2 (для
включения постоянной подачи топлива) связана гибким тросом в защитной оболочке
с рычагом управления регулятором частоты вращения, правая 1 (для останова
двигателя) – тросом с рычагом останова, который находится на крышке регулятора
частоты вращения.
Рис. 18. Привод управления подачей топлива:
– ручка тяги останова двигателя. 2 – ручка тяги управления подачей
топлива; 3 – болт ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала; 4
– рычаг управления регулятором; 5 – болт ограничения максимальной частоты
вращения коленчатого вала; 6 – тяга;
Топливопроводы подразделяются на топливопроводы низкого [329¸1961 кПа (4¸20 кгс/см2)] и высокого
[более 19614 кПа (200 кгс/см2)] давления. Топливопроводы высокого
давления изготовлены из стальных трубок, концы которых выполнены
конусообразными, прижаты накидными гайками через шайбы к конусным гнёздам
штуцеров топливного насоса и форсунок. Во избежание поломок от вибрации,
топливопроводы закреплены скобками и кронштейнами.
Конструкция и работа системы питания дизеля воздухом. Система питания воздухом служит для
забора окружающего воздуха, его очистки от пыли и распределения по цилиндрам
двигателя.
Рис. 19. Схема системы питания дизеля воздухом: 1-
воздушный фильтр; 2 – фильтрующий элемент; 3 – решетка; 4 – труба; 5 – колпак;
6 – эжектор; 7- цилиндр
Система питания воздухом (рис. 19) включает воздушный фильтр и впускной
трубопровод. Она может быть с турбонаддувом или без турбонаддува.
Воздух поступает через сетку колпака 5 и трубу 4 воздухозаборника в
воздушный фильтр /. В фильтре воздух проходит через, инерционную решетку 3 и
резко изменяет направление движения. Сначала воздух освобождается от крупных
частиц пыли, которые под действием инерции и вакуума выбрасываются через
эжектор 6, установленный в выпускной трубе глушителя, в окружающий воздух.
Атмосферный воздух засасывается в цилиндры двигателя, проходя через
воздушный фильтр. Очищенный воздух распределяется впускными коллекторами по
цилиндрам двигателя и участвует в сгорании в составе рабочей смеси.
Отработавшие газы проходят по выпускным коллекторам, приемным трубам глушителя
и, через глушитель, выводятся в атмосферу.
В воздушный фильтр воздух подается через трубу воздухозаборника с
колпаком и сеткой. Между трубой воздухозаборника и воздуховодами, закреплёнными
на двигателе, предусмотрен уплотнитель – гофрированный резиновый патрубок,
внутрь которого вставлен нажимной диск, служащий опорой для распорной пружины.
Воздушный фильтр сухого типа, двухступенчатый. Первая ступень очистки
центробежная – моноциклон со сбросом отсепарированной пыли в бункер, вторя
ступень – бумажный фильтрующий элемент.
Воздухоочиститель состоит из корпуса, фильтрующего элемента, крышки,
прикреплённой к корпусу четырьмя защёлками. Герметичность соединения
обеспечивается прокладкой. Во внутренней полости крышки установлена перегородка
с щелью и заглушкой, которая образует полость для сбора пыли (бункер). На входном
патрубке фильтра имеется пылеотбойник. Фильтрующий элемент крепится в корпусе
самостопорящейся гайкой.
Засасываемый воздух через входной патрубок поступает в фильтр. Проходя
через пылеотбойник, поток воздуха приобретает вращательное движение в кольцевом
зазоре между корпусом и фильтроэлементом, за счет действия центробежных сил,
частицы пыли отбрасываются к стенке корпуса и собираются в бункере через щель в
перегородке. Затем предварительно очищенный воздух проходит через фильтрующий элемент, где происходит его
окончательная очистка.
Для повышения эффективности очистки воздуха, поступающего в двигатель, и
увеличения ресурса фильтроэлемента, предусмотрена установка в воздушный фильтр
предочистителя. Предочиститель представляет собой оболочку из нетканого
фильтрующего полотна, которая одевается на фильтроэлемент перед его установкой
в корпус.
Чистый воздух из воздухоочистителя через тройник поступает к двум
центробежным компрессорам и, под избыточным давлением 70кПа (0,7 кгс/см2),
в режиме максимальной мощности подаётся через впускные коллекторы в цилиндры.
Соединение тройника подвода воздуха с компрессорами и компрессоров с
впускными коллекторами обеспечивается резиновыми патрубками и шлангами, которые
стянуты хомутами.
Система питания двигателя КамАЗ-7403 воздухом отличается от двигателя
КамАЗ-740 установкой воздухоочистителя, конструкцией воздухопроводов, впускных
коллекторов и патрубков.
Впускные коллекторы закреплены на боковых поверхностях головок цилиндров
со стороны развала болтами через уплотнительные паронитовые прокладки и
соединены с впускными каналами головок цилиндров. Левый и правый впускные
коллекторы связаны между собой соединительным патрубком, который закреплен на
фланцах воздухопроводов болтами и уплотнен резиновыми прокладками.
Индикатор засоренности воздушного фильтра (рис. 20) установлен на панели
приборов и резиновым шлангом соединяется с левым впускным коллектором. По мере
засорения воздушного фильтра возрастает величина разрежения во впускных
трубопроводах двигателя, и при достижении разряжения 6,86 кПа (0,07 кгс/см2)индикатор срабатывает – красный барабан закрывает окно индикатора и
остаётся в таком положении после останова двигателя, что свидетельствует о
необходимости обслуживания воздушного фильтра.
Рис. 20. Индикатор засоренности воздушного фильтра: 1 – диск; 2 – красный
барабан
Система автоматической очистки воздушного фильтра предназначена для
отсоса пыли из фильтра и выброса ее через эжектор в атмосферу. Система включает
в себя эжектор, заслонку и трубопроводы, соединяющие воздушный фильтр с
заслонкой и эжектором. Эжектор установлен на выпускном патрубке глушителя и
крепится к кронштейну топливного бака.
Заслонка эжектора отсоса пыли из воздухофильтра имеет два возможных
положения «Открыто» и «Закрыто». На всех автомобилях КамАЗ, кроме
автомобилей-самосвалов КамАЗ-5511, заслонка должна постоянно находиться в
положении «Открыто». Система автоматической очистки воздушного фильтра
предназначена для отсоса пыли из фильтра и выброса ее через эжектор в
атмосферу.
Воздушный фильтр (рис. 21) состоит из корпуса 3, крышки / и сменного
фильтрующего элемента 2, состоящего из двух перфорированных стальных кожухов и
гофрированного картона между ними. Патрубок 7 предназначен для отсоса пыли из
корпуса фильтра.Воздух поступает в фильтр через патрубок 5, очищается в нем и
выходит через патрубок 6
Рис. 21. Воздушный фильтр: крышка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – корпус; 4
– диффузор; 5,6,7 – патрубки
Рис. 22. Схема наддува дизеля воздухом: 1 – цилиндр двигателя; 2 –
мембрана; 3-пружина;
4-клапан;
5 – турбина; 6- компрессор
Наддув представляет собой подачу воздуха в цилиндры двигателя при такте впуска
под давлением, создаваемым компрессором. При наддуве увеличивается количество
воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, количество сжигаемого топлива и
повышается на 20…
40 % мощность двигателя. В дизелях обычно применяется
газотурбинный наддув (рис. 22) турбокомпрессором. При работе двигателя воздух в
цилиндры / нагнетается под давлением центробежным компрессором 6, рабочее
колесо которого приводится во вращение турбиной 5.
Рабочее колесо турбины,
установленное на одном валу с рабочим колесом компрессора, приводится во
вращение отработавшими газами до их поступления в глушитель. Для ограничения
давления воздуха при наддуве предназначен перепускной клапан 4. При достижении
требуемого давления (обычно 0,2 МПа) воздух давит на мембрану 2, клапан
открывается и перепускает часть отработавших газов мимо турбины 5.
На V-образных дизелях для турбонаддува устанавливают от одного до двух
турбокомпрессоров. При двух турбокомпрессорах каждый из них обслуживает свой
ряд цилиндров двигателя.
Система выпуска отработавших газов
Система выпуска газов предназначена для выброса в атмосферу отработавших
газов и включает в себя два выпускных коллектора, приемные трубы, гибкий
металлический рукав, глушитель, на выпускной патрубок которого установлен
эжектор отсоса пыли.
Каждый выпускной коллектор обслуживает ряд цилиндров и крепится к блоку
цилиндров тремя болтами. Коллекторы соединены с головками цилиндров патрубками.
Разъемное соединение коллектор-патрубок-головка позволяет компенсировать
тепловые деформации, возникающие при работе двигателя.
Приемные трубы объединены тройником и соединены с глушителем гибким металлическим
рукавом, который компенсирует погрешности сборки и температурные деформации
деталей системы. В каждой приемной трубе установлена заслонка вспомогательной
моторной тормозной системы.
Глушитель шума выпуска – активно-реактивный, неразборной конструкции.
Активный глушитель работает по принципу преобразования звуковой энергии в
тепловую, что осуществляется установкой на пути газов перфорированных
перегородок, в отверстиях которых поток газов дробится и пульсация затухает.
Система электрофакельного подогревателя (рис. 23) (термостарт) предназначена
для ускорения пуска холодного двигателя при температуре окружающего воздуха до
минус 25°С. При испарении и воспламенении топлива на электросвечах 4 возникает
факел, который подогревает поступающий в цилиндры двигателя воздух.
Рис. 23. Электрофакельный предпусковой подогреватель дизельного двигателя
(термостарт):
Свечи ввернуты во впускные трубопроводы и соединены топливопроводами с
электромагнитным топливным клапаном. Топливо клапану подводится из системы
питания двигателя.
При нажатии на кнопку включателя 8 термостата напряжение подается на
спирали свечей через добавочный резистор термореле 7, которое установлено в
кабине за приборной панелью. Как только свечи нагреваются до необходимой
температуры, замыкаются контакты термореле, в результате чего открывается электромагнитный
топливный клапан 6.
Одновременно загорается лампа 9в левом блоке
контрольных ламп, сигнализируя о готовности системы к пуску двигателя. При
включении стартера топливоподкачивающий насос подводит топливо через
электромагнитный клапан к раскаленным свечам, где топливо испаряется и
воспламеняется.
Одновременно срабатывает термореле, и на спирали свечей
подается полное напряжение аккумуляторной батареи. Добавочный резистор
термореле при этом отключается. Специальное реле отключает обмотку возбуждения
генератора на все время пуска двигателя при помощи термостарта, предохраняя тем
самым спирали свечей от перегрева.
ремонт система питания дизель
Глава 2. Техническое
обслуживание и ремонт автомобилей
2.1 Техническое обслуживание и ремонт
системы питания дизелей
Техническое обслуживание системы питания дизельного двигателя
При ЕО очищают приборы системы питания от грязи и пыли, проверяют уровень
топлива в баке и при необходимости заправляют автомобиль топливом. Отстой из
топливного фильтра-отстойника сливают в холодное время года ежедневно, а в
теплое – с периодичностью, не допускающей образования отстоя в количестве более
0,10…0,15 л.
При ТО-1 проверяют осмотром герметичность соединений топливопроводов,
приборов системы питания и резинового патрубка воздушного фильтра. Проверяют
состояние и действие приводов останова двигателя и привода ручного управления
подачей топлива. При необходимости приводы регулируют.
При ТО-2 проверяют исправность и полноту действия механизма управления
подачей топлива (при полностью нажатой педали рычаг управления рейкой ТНВД
должен упираться в ограничительный болт). Заменяют фильтрующие элементы
фильтров тонкой очистки топлива, промывают фильтр грубой очистки топлива,
очищают бумажный фильтрующий элемент второй ступени воздушного фильтра.
Заменяют масло в муфте опережения впрыска топлива Г и в ТНВД.
При СО дополнительно к работам ТО-2 снимают форсунки и регулируют на
стенде давление подъема иглы, проверяют и при необходимости регулируют при
помощи моментоскопа угол опережения впрыска топлива. Один раз в 2 года снимают
ТНВД, проверяют его работоспособность на стенде и при необходимости регулируют.
При подготовке к зимней эксплуатации промывают топливные баки.
2.2 Ремонт узлов и приборов систем питания
.2.1 Ремонт топливных баков и топливопроводов
Топливные баки изготавливают из стали 08. Основными дефектами топливных
баков являются пробоины или сквозная коррозия стенок, разрушение сварного шва в
месте приварки наливной трубы, вмятины стенок и наливной трубы, нарушение
соединения перегородок со стенкой, нарушение герметичности в местах сварки и
пайки, повреждение резьбы.
При общей площади пробоин и сквозных коррозионных разрушений более 600 см2
топливный бак бракуют. При меньшей площади повреждений бак ремонтируют
постановкой заплат с последующей их приваркой или припайкой высокотемпературным
припоем. При ремонте баков сваркой их обязательно выпаривают в течение 3 ч до
полного удаления паров топлива.
Незначительные вмятины на стенках бака устраняют правкой. Для этого к
центру вмятины приваривают стальной пруток, на другом конце которого имеется
кольцо. Через кольцо пропускают рычаг и с его помощью выправляют вмятину. Затем
прут отрезают, а место заварки зачищают.
При значительных вмятинах на
противоположной стенке бака против вмятины вырезают прямоугольное окно с трех
сторон, и вырезанную часть отгибают так, чтобы обеспечить доступ инструмента к
дефекту. Затем в образованное окно вводят оправку и при помощи молотка
выправляют вмятину, после чего металл отгибают на место и по периметру с трех
сторон заваривают.
Нарушение соединения перегородок со стенками заваривают сплошным швом
проволокой Св-08 или Св-08ГС диаметром 2 мм. Небольшие трещины, а также
нарушение герметичности устраняют пайкой низкотемпературным припоем.
Значительные трещины устраняют пайкой высокотемпературным припоем, а в
некоторых случаях и постановкой ремонтных накладок из листовой стали толщиной
0,5…
1 мм, перекрывающих места повреждений на 10… 15 мм. Накладки
приваривают проволокой Св-08 или Св-08ГС диаметром 2 мм сплошным швом по
периметру. После ремонта сварные швы зачищают от брызг и окалины, а баки
испытывают на герметичность путем опрессовки в водяной ванне под давлением
0,3…0,35 кгс/см2 в течение 5 мин.
Топливопроводы низкого давления изготавливают из медных или латунных
трубок или из стальных трубок с противокоррозийным покрытием. Трубопроводы
высокого давления изготавливают из толстостенных стальных трубок.
Техническое состояние топливопроводов характеризуется их пропускной
способностью. Основные дефекты трубопроводов: вмятины на стенках, трещины,
переломы или истирания, повреждения развальцованных концов трубок в месте
нахождения ниппеля. Перед ремонтом трубопроводы промывают дизельным топливом
или горячим раствором каустической соды и продувают сжатым воздухом.
Топливопроводы, имеющие трещины и вмятины глубиной более 3 мм, истирания
глубиной до 2 мм, радиус изгиба менее 30 мм и смятый конусный наконечник,
подлежат замене или ремонту. Накидные гайки, имеющие срыв резьбы более одного
витка; а также смятие граней под ключ, подлежат выбраковке.
Вмятины на трубопроводах устраняют правкой (прогонкой шарика). При
наличии трещин или переломов, а также истирания трубок дефектные места либо
заваривают латунью Л63 с последующей зачисткой, либо вырезают, а затем
соединяют топливопроводы низкого давления при помощи соединительных трубок, а
высокого давления – сваркой встык. Если при этом длина трубопровода
уменьшилась, то вставляют дополнительный кусок трубки.
Изношенные соединительные поверхности топливопроводов низкого давления
восстанавливают с помощью развальцовочного приспособления ПТ-265.10Б (рис. 24).
Для этого отрезают неисправный конец трубки с изношенной поверхностью, отжигают
трубку, надевают на нее ниппель с гайкой, вставляют трубку 4 в отверстие
зажимного устройства 2, соответствующее ее диаметру, так, чтобы торец трубки
выступал примерно на 2…
Рис. 24. Приспособление ПТ-265.10Б для развальцовки трубопроводов низкого
давления: 1-боёк; 2-зажимное устройство; 3-тиски; 4-трубка
Для высадки уплотняющего конуса на топливопроводах высокого давления
используют приспособление ПТ-265.00А (рис. 25). Перед высадкой уплотняющего
конуса неисправный конец топливопровода отрезают и отгибают на длину 15 мм.
Надев на топливопровод накидную гайку, устанавливают сухарики и кольцо.
Топливопровод с сухариками устанавливают в стяжную гильзу 4, при этом торец
пуансона должен упираться в упорное кольцо, а топливопровод в пуансон 2.
Приспособление устанавливают на пресс и производят высадку конусной головки. По
окончании высадки внутренний канал топливопровода рассверливают сверлом
соответствующего диаметра на глубину 20 мм и снимают заусенцы на наружной поверхности
топливопровода в месте разъема сухариков. Топливопровод промывают дизельным
топливом и продувают сжатым воздухом. В накидные гайки ввертывают защитные
пробки.
Отремонтированные топливопроводы проверяют на герметичность, а
трубопроводы высокого давления и на пропускную способность путем пролива на
стенде с контрольной секцией топливного насоса и эталонной форсункой. При этом
замеряют количество топлива, которое перетекает через топливопровод в течение
1…2 мин.
По результатам полученных значений производят комплектование
топливопроводов на группы по пропускной способности. Различие в пропускной
способности топливопроводов одного комплекта не должно превышать 0,5% от
средней величины пропускной способности топливопроводов, входящих в комплект.
.3 Ремонт топливного и топливоподкачивающего насосов
Основные детали топливного насоса: корпус, головка, крышка-демпфер и
коромысло. Корпус, головка, крышка-демпфер изготавливаются из цинкового сплава;
коромысло – из стали 45Л с последующей закалкой опорных поверхностей до HRC
52…62; валик ручного привода – из стали А12, рычаг – из стали 08.
Дефекты корпуса и способы их устранения: износы отверстий под валик
ручного привода и под ось коромысла устраняют постановкой ДРД с последующим
развертыванием.
Такие дефекты головки, как обломы, трещины и износ отверстия под обоймы
клапанов более допустимого, являются выбраковочными признаками. Забоины, риски,
раковины, следы коррозии на рабочих поверхностях, под клапаны и поверхностях
прилегания крышки-демпфера и корпуса топливного насоса устраняют припиливанием.
Дефекты крышки-демпфера устраняют так же.
Такие дефекты коромысла, как обломы и трещины, являются выбраковочными
признаками. Погнутость коромысла устраняют правкой его в холодном состоянии.
Износ отверстия под ось устраняют постановкой ДРД с последующим развертыванием.
Местный износ поверхности под штангу толкателя устраняют обработкой до
исчезновения просвета между ними.
После сборки топливный насос должен быть испытан на установке с
механическим приводом и обеспечивать при этом:
подачу топлива не более чем через 10 с после включения привода при
частоте вращения 45…50 мин. кулачкового вала (перед испытанием полость над
диафрагмой и клапаны должны быть сухими);
производительность не менее 180 л/ч при частоте вращения кулачкового вала
1300… 1400 мин;
давление, развиваемое насосом на выходе при закрытом нагнетательном
патрубке, должно быть не более 225 мм рт. ст. при частоте вращения кулачкового
вала 1300… 1400 мин-1; падение давления в течение 10 с при
включенном приводе не допускается, как и подтекание топлива в местах
соединений.
Испытание топливного насоса производится на бензине при высоте всасывания
0,5 м и подаче бензина на эту высоту по трубопроводу с внутренним диаметром 6
мм.
При низкой производительности топливоподкачивающего насоса (ТПН)
закрепляют его корпус в слесарных тисках, вывертывают пробку пружины и вынимают
из корпуса пружину и поршень. Затем вывертывают из корпуса ТПН ручной насос в
сборе, пробку клапана и вынимают из корпуса ТПН пружины и клапаны.
Снимают ТПН
с приспособления, предохранив от выпадения штока из втулки. Пара «шток-втулка»
является прецизионной, в которой замена одной детали какой-либо деталью из
другой пары не допускается! Сняв стопорное кольцо толкателя, вынимают толкатель
в сборе.
С поверхностей деталей, используя щетки и чистики, удаляют смолистые
отложения и продукты коррозии, препятствующие свободному перемещению толкателя
в корпусе ТПН. Детали промывают в щелочном растворе.
При наличии задиров на цилиндрической поверхности толкателя ее зачищают
шлифовальной Шкуркой. При необходимости заменяют угоготнительные шайбы.
Корпус топливоподкачивающего насоса низкого давления изготавливают из
серого чугуна СЧ 15-32. Обломы или трещины, проходящие через резьбовые
отверстия, являются выбраковочными признаками. Обломы и трещины на фланце
корпуса устраняют заваркой или наплавкой, если они захватывают не более 1/2
длины окружности отверстия.
Износ отверстия под поршень устраняют обработкой
под ремонтный размер, при размере более допустимого деталь бракуется. Выработку
или коррозию рабочей поверхности седел клапанов устраняют обработкой до размера
«как чисто». Ослабление посадки седла клапана устраняют обработкой под
ремонтный размер с последующей запрессовкой ремонтного седла. Диаметр отверстия
под седло более допустимого является выбраковочным признаком.
Для восстановления герметичности корпуса топливоподкачивающего насоса в
резьбовом соединении «втулка штока – корпус» выполняют следующие операции:
нагревают корпус топливоподкачивающего насоса до температуры 120°С;
вывертывают пару «шток-втулка» из корпуса насоса;
очищают от остатков клея и обезжиривают резьбовые поверхности втулки и
корпуса насоса;
наносят кисточкой на резьбу втулки клей, приготовленный на основе
эпоксидной смолы марки ЭД-20, ЭД-16, и ввертывают втулку в корпус до упора;
проверяют подвижность штока, при его затрудненном перемещении ослабляют
затяжку втулки;
просушивают корпус насоса в течение 3 ч при температуре 100 “С (или
не менее 24 ч при температуре 20 °С).
При необходимости восстанавливают герметичность прилегания клапанов
насоса к седлам притиркой сопрягаемых поверхностей с использованием пасты АСМ
2/1 НОМ. Притирку проводят вручную петлеобразными движениями. По окончании
притирки промывают детали в моющем растворе до полного удаления остатков
доводочной пасты и обдувают их ежатам воздухом.
После сборки ТПН проверяют плавность хода поршня и толкателя под
действием пружины, нажав рукой на ролик толкателя и переместив толкатель до
упора. Рука должна встретить упругое сопротивление. После снятия усилия поршень
должен легко возвращаться в исходное положение. Заедания и прихватывания не
допускаются.
Испытание ТПН на максимальное развиваемое давление и производительность
проводят на стенде КИ-921МТ. Для этого подключают ТПН к стенду по схеме:
топливный бак – фильтр грубой очистки топлива – вакуумметр –
топливоподкачивающий насос – манометр – мерный резервуар.
По манометру стенда фиксируют наибольшее развиваемое насосом давление, а
по количеству топлива, собранного в мерном цилиндре, – его производительность.
Результаты измерения производительности и максимального давления должны
соответствовать техническим условиям.
При отсутствии стенда КИ-921МТ проверку работоспособности ТПН проводят
вручную. Для этого закрывают большим и указательным пальцем одной руки
всасывающее и нагнетательное отверстия и нажимают другой рукой на толкатель
ТПН. При этом палец на всасывающем отверстии должен втягиваться внутрь, а на
нагнетательном – отжиматься.
.4 Ремонт топливного насоса высокого давления и форсунок
Прецизионные детали (корпус распылителя с иглой, гильза с плунжером, нагнетательный
клапан с седлом и шток со втулкой) не разукомплектовывают. Детали моют в
керосине (прецизионные детали отдельно). Нагар с поверхности форсунок удаляют в
моечных ультразвуковых установках.
Корпус топливного насоса высокого давления (ТНВД) изготавливают из сплава
алюминия АЛ9. Обломы и трещины, захватывающие отверстия под штуцера и
подшипники и находящиеся в труднодоступных местах, являются выбраковочными
признаками. Все остальные трещины и обломы устраняют наплавкой или заваркой в
среде аргона.
Износ отверстий под толкатели плунжеров устраняют обработкой под
ремонтный размер. При размере этого отверстия более допустимого корпус бракуют.
Износ отверстия под подшипники державки грузиков устраняют гальваническим
натиранием или постановкой ДРД.
Рис. 26. Основные дефекты корпуса распылителя и иглы форсунки двигателя
ЯМЗ: 1 – игла; 2 – корпус распылителя; 3 – распылитель;
4- направляющая; 5- конусные
поверхности; 6 – сопловые
отверстия
Детали плунжерной пары изготавливают из стали 25Х5МА. Такой дефект, как
заедание плунжера во втулке, является выбраковочным признаком. Заедание отсутствует,
если плунжер будет свободно опускаться в разных положениях по углу поворота во
втулке при установке пары под углом 45°.
Для этого сам плунжер и его втулку притирают и доводят до шероховатости Rzoi
мкм при допустимой овальности 0,2 мкм и конусности 0,4 мкм. Затем плунжеры
разбивают на размерные группы (интервал 4 мкм) и подбирают по соответствующим
втулкам.
Нагнетательный клапан в сборе с седлом изготавливают из стали ШХ-15, HRC
58…64. Основные дефекты показаны на рис. 22.4. Риски, задиры, следы износа и
коррозия на конусных поверхностях 2, на направляющей поверхности 3 и на торце
седла 4, на разгрузочном пояске клапана 1 устраняют притиркой на плите
притирочными пастами.
При этом седло клапана крепят в цанговой державке за
резьбовую поверхность. Шероховатость торцовой поверхности седла должна
соответствовать Ra 0,16 мкм, а направляющего отверстия и уплотняющего конуса Ra
0,08 мкм. После подбора и притирки клапанную пару не обезличивают.
Риски и следы износа на торцевой поверхности корпуса распылителя
устраняют путем притирки и доводки до зеркального блеска на плите, применяя
соответствующие притирочные пасты в зависимости от глубины рисок. Риски и следы
износа на направляющей и конусной поверхности отверстий в корпусе удаляют при
помощи притиров, доводя поверхность до требуемой геометрической формы и
шероховатости и затем сортируют по диаметру на группы.
Рис. 27 Основные дефекты нагнетательного клапана в сборе: 1-
поясок клапана; 2, 3- поверхности соответственно конусная и направляющая;
4 – торец седла
Иглу 1обрабатывают на соответствующем притире, закрепляя ее через
обойму в патроне токарного станка, а притир при помощи оправки держат в руках.
При обработке корпуса притир закрепляют в патроне станка, а корпус держат в
руках (частота вращения шпинделя 200…
350 мин-1, притирку
заканчивают при появлении на корпусе притира пояска шириной до- 0,5 мм). Иглы
сортируют на группы по диаметру направляющей поверхности, подбирают по
соответствующим группам корпусов распылителей и доводят притиркой сопряженных
деталей после нанесения тонкого слоя пасты сначала на цилиндрическую
поверхность иглы, затем на конусную (предварительно промыв и смазав дизельным
топливом цилиндрическую поверхность).
Притирку и доводку производят тремя пастами: притирку – пастой 28 мкм
(светло-зеленого цвета), доводку – пастой 7 мкм (темно-зеленого цвета),
освежение – пастой 1 мкм (черного цвета с зеленым оттенком). После каждого
процесса притирки и доводки детали необходимо тщательно промывать в чистом
дизельном топливе.
Сопряжение корпус распылителя – игла после ремонта должно соответствовать
следующим техническим требованиям:
расстояние между торцом иглы и корпуса должно быть в пределах,
определяемых техническими условиями; этот размер обеспечивается доводкой торца;
игла после тщательной ее промывки и смазки дизельным топливом, выдвинутая
на 1/3 длины из корпуса, наклоненного на угол 45°, должна плавно без задержек
опускаться до упора под действием собственной массы (проверка плотности,
качества распыливания и герметичности запорного конуса производится при
испытании форсунки в сборе).
Все непрецизионные детали восстанавливают ранее рассмотренными способами:
трещины на корпусе – заваркой по технологии, применяемой при сварке деталей из
алюминиевого сплава; резьбу с повреждениями более двух ниток – заваркой и
нарезанием резьбы по рабочему чертежу, а также нарезанием ремонтной резьбы или
постановкой ввертышей; изношенные опорные шейки вала – шлифованием под
ремонтный размер или хромированием с последующим шлифованием под размер
рабочего чертежа.
После сборки приборы системы питания высокого давления прирабатываются,
регулируются и испытываются на стендах СДТА-1, СДТА-2. Форсунки испытывают на
герметичность, на начало впрыскивания и качество распыливания, на пропускную
способность, по которой форсунки разбиваются на четыре группы (0, 1, 2, 3) с
клеймением их по наружной поверхности соединения со штуцером.
ТНВД испытывают на начало подачи топлива секциями, на герметичность, на
производительность и равномерность подачи топлива. Насосы испытывают и
регулируют на определенных режимах.
Номинальный режим: начало действия регулятора; цикловая подача топлива
или производительность секции (насоса) при номинальной частоте вращения
кулачкового вала; неравномерность подачи топлива между секциями насоса; угол
начала нагнетания топлива и чередование подачи по секциям насоса; угол начала
впрыскивания топлива и чередование его подачи по секциям насоса.
Режим перегрузки (максимального крутящего момента): цикловая подача топлива
или производительность секции (насоса) при частоте вращения кулачкового вала,
соответствующей максимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу
двигателя; частота вращения кулачкового вала в момент полного автоматического
выключения регулятором подачи топлива секциями насоса.
Пусковой режим: цикловая подача топлива или производительность секции
(насоса) при пусковой частоте вращения; частота вращения кулачкового вала
насоса в момент автоматического выключения обогатителя.
В топливных насосах отдельных марок дополнительно контролируют цикловую
подачу на частоте вращения кулачкового вала, соответствующей минимальной
частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу двигателя.
Испытание и регулирование топливного насоса проводят на стенде КИ-921 МТ,
укомплектованном набором стендовых форсунок. Перед испытанием подключают насос
к системе топливоподачи стенда и заливают свежее масло в корпус насоса и
регулятора до верхних меток указателей уровня.
Если проводилась замена плунжерных пар или восстанавливалось какое-либо
соединение в насосе или регуляторе, то перед регулировкой насос обкатывают на
стенде с полной подачей топлива в течение 10… 15 мин без форсунок, а затем
20…30 мин с форсунками при частоте вращения кулачкового вала 800…850 мин-1.
В процессе обкатки следят за возможным появлением стуков, местных
нагревов, подтеканий топлива, масла и других неисправностей. Устранив
обнаруженные неисправности, приступают к регулировке насоса.
2.5 Диагностирование систем питания дизельных двигателей
Диагностирование систем питания дизельных двигателей включает в себя
проверку герметичности системы и состояния топливных и воздушных фильтров,
проверку топливоподкачивающего насоса, а также насоса высокого давления и
форсунок.
Герметичность системы питания дизельного двигателя имеет особое значение.
Так, подсос воздуха во впускной части системы (от бака до топливоподкачивающего
насоса) приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, а
негерметичность части системы, находящейся под давлением (от
топливоподкачивающего насоса до форсунок), вызывает подтекание и перерасход
топлива.
Впускную часть топливной магистрали проверяют на герметичность с помощью
специального прибора-бачка. Часть магистрали, находящуюся под давлением, можнопроверять опрессовкой ручным топливоподкачивающим насосом или визуально при
работе двигателя на частоте вращения холостого хода.
Состояние топливных и воздушных фильтров проверяют визуально.
Топливоподкачивающий насос и насос высокого давления проверяют на стенде
дизельной топливоподающей аппаратуры СДТА (рис. 28). При испытаниях и
регулировке на стенде исправный топливоподкачивающий насос должен иметь
определенную производительность при заданном противодавлении и давление при
полностью перекрытом топливном канале (для двигателя ЯМЗ-236 при 1050 об/мин
валика стенда производительность должна быть не менее 2,2 л/мин при
противодавлении 150-170 кПа и давлении при полностью перекрытом канале 380
кПа).
Рис. 28. Стенд диагностирования топливных насосов дизельных двигателей: 1
– ТНВД, закрепленный на стенде; 2 – место для установки форсунок; 3-
контрольные колбы
Топливный насос высокого давления проверяют на начало, равномерность и
величину подачи топлива в цилиндры двигателя. Для определения начала подачи
топлива применяют моментоскопы – стеклянные трубки с внутренним диаметром
1,5-2,0 мм, устанавливаемые на выходном штуцере насоса, и градуированный диск
(лимб), который крепится к валу насоса.
При проворачивании вала секции насоса
подают топливо в трубки моментоскопов. Момент начала движения топлива в трубке
первого цилиндра фиксируют по градуированному диску. Это положение принимают за
0° – начало отсчета. Подача топлива в последующие цилиндры должна происходить
через определенные углы поворота вала в соответствии с порядком работы
цилиндров двигателя.
Для двигателя 740 автомобиля КамАЗ порядок работы
цилиндров 1-5-4- 2-6-3-7-8, подача топлива в пятый цилиндр (секцией насоса 8)
должна происходить через 45°, в четвертый (секцией 4) – 90°, во второй (секцией
5) – 135°, в шестой (секцией 7) – 180°, в третий (секцией 3)
В табл. 1 представлена последовательность проверки секций ТНВД и
нормативный угол поворота для моментов начала подачи топлива.
Таблица 1
Последовательность проверки секции ТНВД и нормативный угол поворота для
моментов начала подачи топлива
Модель двигателя | Шестисекционный ТНВД ЯМЗ-236 | Восьмисекционный ТНВД КаМАЗ-740 | ||||||||||||
№ регулируемой секции | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1 | 8 | 4 | 5 | 7 | 3 | 6 | 2 |
-«- | 0 | 45 | 120 | 165 | 240 | 285 | 0 | 45 | 90 | 135 | 180 | 225 | 270 | 315 |
Рис. 29. Расположение установочных меток двигателей ЯМЗ-236, -238:
а – вид на муфту опережения впрыска и полумуфту привода ТНВД; б – вид на
шкив KB и крышку распределительных шестерен; в – вид на маховик и указатель на картере
маховика; 1 -муфта опережения впрыска; 2 – болты крепления ведущей полумуфты; 3
– метка на муфте;
Момент начала подачи топлива секциями ТНВД зависит от правильности
установки муфты опережения впрыска (MOB) относительно привода, т. е. совпадения
контрольных меток с соответствующими делениями на шкалах, градуированных в
градусах по углу поворота коленчатого вала (рис. 29).
В двигателях автомобилей
КамАЗ имеется дополнительное устройство в виде фиксатора маховика для установки
KB двигателя (следовательно, и привода MOB) в положение, соответствующее началу
подачи топлива первой секцией ТНВД в первый цилиндр двигателя (рис. 30).
Рис. 30. Установка коленчатого вала двигателя в положение,
соответствующее началу подачи топлива в первом цилиндре автомобилей КамАЗ:
а – положение ручки фиксатора маховика в эксплуатационном режиме; б –
фиксация штырем маховика при диагностике.
Угол начала подачи топлива в дизелях (по углу поворота KB в градусах)
имеет еще большее значение, чем угол опережения зажигания в карбюраторных
двигателях, так как и при слишком ранней подаче, и при слишком поздней, впрыск
топлива форсункой в камеру сгорания будет происходить при пониженной
компрессии, что нарушит процесс нормального смесеобразования.
При проверке правильности установки момента начала подачи топлива, а
соответственно и подсоединения ТНВД с MOB к приводу, помимо контроля совпадения
различных меток и указателей с нужным градусом на шкалах необходимо вместо
трубопровода высокого давления подсоединить к первой секции ТНВД моментоскоп
(рис. 31) и медленно поворачивать рычагом специального приспособления KB вместе
с приводом ТНВД, подсоединяемого обычно с помощью болтов к MOB, пока топливо не
начнет подниматься в стеклянной трубке моментоскопа, что и будет означать
момент начала подачи топлива первой секцией.
Рис. 31. Моментоскоп: 1- стеклянная трубка; 2 – переходная
трубка; 3 – трубка от топливопровода высокого давления; 4- шайба; 5 –
накидная гайка
Если он будет слишком ранним или поздним – необходимо отвернуть болты
крепления или, поворачивая корпус MOB, изменить ее положение в соответствующую
сторону относительно привода. После этого следует завернуть болты и произвести
проверку еще раз. В большинстве моделей дизелей угол момента начала подачи
топлива составляет 17-20° (до ВМТ, по углу поворота KB).
При низких температурах
угол опережения увеличивают на 3 – 5°. Уже начат выпуск новой модели
моментоскопа КИ-4941 (рис.32),который не надо поддерживать
рукой в ходе проверки; он также предотвращает разбрызгивание топлива по
поверхности двигателя.
Для диагностирования подкачивающего насоса ТНВД, ФТО и перепускного
клапана используют прибор мод. КИ-4801 (рис. 33).
Рис. 32. Моментоскоп мод. КИ-4941:
а – общий вид моментоскопа; б – установка моментоскопа на ТНВД; 1 –
штуцер; 2 – уплотнение; 3 – топливоподающая трубка; 4 – соединительная трубка;
5 – контрольная стеклянная трубка; 6 – жесткий корпус; 7 – пружина
Один из наконечников прибора подсоединяют к нагнетательной магистрали
подкачивающего насоса перед ФТО, а другой – между ФТО и ТНВД. Пускают двигатель
и при максимальной подаче топлива замеряют давление до и после ФТО – если
давление за фильтром ниже 0,6 кгс/см2 (при нормальном давлении перед
фильтром, развиваемым подкачивающим насосом -1,4- 1,6 кгс/см2) это
свидетельствует о засорении ФТО.
Рис. 33. Прибор КИ-4801 для замера давления в системе топливо-подачи
низкого давления перед ТНВД: 1 – манометр; 2 – переходник; 3 – кран; 4 –
топливопровод; 5 – сединительный штуцер; б – шарик; 7 – винт.
Количество топлива, подаваемого в цилиндр каждой из секций насоса при испытании
на стенде, определяют с помощью мерных мензурок. Для этого насос устанавливают
на стенд и вал насоса приводится во вращение электродвигателем стенда.
Испытание проводится совместно с комплектом исправных и отрегулированных
форсунок, которые соединяются с секциями насоса трубопроводами высокого
давления одинаковой длины (600 ± 2 мм).
Где иш – цикловая подача секции с максимальной
производительностью, мм3; umin – цикловая подача секции с
минимальной производительностью, мм3.
Еще одним важным фактором, влияющим на качество смесеобразования в камере
сгорания дизеля, а следовательно, и на процесс сгорания, является давление
впрыска (давление начала подъема запорной иглы) форсунок. Оно должно составлять
для двигателей ЯМЗ – 16,5-17 МПа (165-170 кгс/см2); для двигателей
КамАЗ – 18,5 МПа (185 кгс/см2) и столько же для ЗИЛ-4331.
В процессе
эксплуатации жесткость рабочей пружины форсунки снижается, а, следовательно,
снижается и давление впрыска. Кроме того, и момент впрыска топлива будет
происходить при этом чуть раньше, что тоже нарушит нормальную работу двигателя.
Поэтому в ходе диагностических работ проверка давления впрыска форсунок
обязательна.
Форсунки дизельного двигателя проверяют на стенде КП-1609 (рис.34) на
герметичность, давление начала подъема иглы и качество распыливания топлива.
Стенд состоит из топливного бачка, секции топливного насоса высокого давления и
манометра с пределами измерения до 40 МПа.
Плунжер секции насоса приводится в
движение вручную с помощью рычага. Для проверки форсунки на герметичность
затягивают ее регулировочный винт, после чего с помощью секции насоса стенда
создают в ней давление до 30 МПа и определяют время падения давления от 30,0 до
23,0 МПа.
Рис. 34. Прибор КП-1609А для проверки и регулировки форсунок
Время падения давления для изношенных форсунок не должно быть менее 5 с.
Для форсунок с новым распылителем они составляет не менее 20 с. На том же
приборе проверяют давление начала подъема иглы форсунки. Для этого в
установленной на стенд форсунке с помощью секции насоса прибора повышают
давление и определяют величину его, соответствующую началу впрыска топлива.
По аналогичному принципу работают приборы, представленные на рис. 35.
Рис. 85. Приборы для испытания и регулировки форсунок: а – КИ-ЗЗЗЗА; б –
КИ-562; в- КИ-1404
На работающем двигателе давление начала подъема иглы можно определить с
помощью максиметра, который по принципу действия аналогичен форсунке, но
регулировочная гайка имеет микрометрическое устройство с нониусной шкалой,
позволяющее точно фиксировать давление начала подъема иглы.
Этот прибор
устанавливают между секцией топливного насоса высокого давления и проверяемой
форсункой. Добившись одновременности впрыска топлива форсункой и максиметром,
по положению микрометрического устройства определяют, при каком давлении он
происходит.
Средства проверки токсичности отработавших газов (ОГ). Для определения
токсичности ОГ применяются специальные газоанализаторы для карбюраторных
двигателей и дымомеры для дизельных.
Газоанализаторы представляют собой как автономные, так и встроенные в
некоторые модели мотор-тестеров приборы.
В настоящее время используются два типа газоанализаторов – инфракрасные и
каталитические.
Принцип действия первых основан на поглощении газовыми компонентами
инфракрасных лучей с различной длиной волны. Принцип действия вторых основан на
каталитическом дожигании содержащегося в выхлопных газах оксида углерода СО и,
вследствие этого, фиксации повышения температуры при помощи электрического
моста.
При этом газоанализаторы классифицируются по числу анализируемых
компонентов.
На рис. 36 представлен внешний вид стенда «Элкон Ш-100А», который
позволяет определять количество оксида углерода в ОГ двигателей автомобилей.
Дымомеры работают по принципу поглощения светового потока, проходящего
через ОГ.
Дымность отработавших газов у двигателей автомобилей МАЗ, КамАЗ, ЗИЛ-4331
не должна превышать 40% в режиме свободного ускорения и 15 % при максимальной
частоте вращения. Превышение указанных нормативов свидетельствует о неисправной
работе топливной системы и требует принятия соответствующих мер путем
проведения регулировочных работ или текущего ремонта, так как подобная
неисправность может снизить мощность двигателя, привести к перерасходу топлива,
а высокое содержание аэрозолей, определяющих процент дымности и состоящих из
частиц сажи, золы, несгоревшего топлива, масла и т. д., оказывает вредное
воздействие на экологию и здоровье человека.
Рис. 36. Внешний вид стенда «Элкон
Ш-100А»:
1 – осциллограф; 2 – прибор для измерения углов опережения зажигания и
замкнутого состояния контактов прерывателя; 3 – прибор для измерения частоты
вращения тахометра; 4 – газоанализатор; 5- автометр; б- стробоскоп; 7 –
мановакуумметр; К4, К6, К13 – переключатели
режимов работы;
Регулировочные работы по системам питания карбюраторного и дизельного
двигателей. Перёд началом регулировочных работ необходимо устранить выявленные
при проверке систем неисправности. Наиболее характерными и для карбюраторного и
для дизельного двигателей являются устранение негерметичности в топливопроводах
и агрегатах, промывка и очистка топливных и воздушных фильтров.
В карбюраторном двигателе регулируют уровень топлива в поплавковой
камере, для чего изменяют число прокладок под гнездом игольчатого клапана или
изгибают рычажок поплавка, упирающийся в иглу. Жиклеры, не соответствующие по
пропускной способности, заменяют.
Регулировку карбюраторов проводят на
минимальную частоту вращения холостого хода при прогретом двигателе. До ее
начала необходимо убедиться в отсутствии подсосов во впускном трубопроводе.
Минимальной частоты добиваются поочередным вывертыванием и завертыванием винта
качества смеси и упорного винта дросселя; подбирая наиболее выгодное их
положение, соответствующее наименьшей устойчивой частоте. При правильной
регулировке карбюраторный двигатель должен устойчиво работать при 400- 600
об/мин коленчатого вала.
При необходимости регулируют момент открытия клапана экономайзера, ход
насоса ускорителя, датчик ограничителя максимальной частоты вращения.
У дизельного двигателя проводят регулировку топливного насоса высокого
давления и форсунок. Количество топлива, подаваемого секцией, регулируют,
вращая плунжер вместе с поворотной втулкой относительно зубчатого венца и
изменяя тем самым активный ход плунжера.
Момент начала подачи топлива секцией
регулируют, ввертывая или завертывая регулировочные болты толкателя. Давление
впрыска форсунки регулируют путем изменения толщины регулировочных шайб,
установленных под пружину (у двигателей 740 КамАЗ), или с помощью
регулировочной гайки (у двигателей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238).
Глава 3. Техническое
обслуживание и устранение простейших неисправностей системы питания двигателя
.1 Устранение простейших неисправностей
системы питания дизеля
3.1.1 Неисправности системы питания дизельного двигателя
Уменьшение подачи топлива и снижение давления при впрыске – основные
неисправности системы питания дизельного двигателя.
Признаками неисправностей являются невозможность пуска или затрудненный
пуск двигателя, падение мощности, дымление, стуки, неустойчивая работа или «разнос»
его, т. е. когда двигатель трудно остановить.
Причинами уменьшения подачи топлива, снижения давления при впрыске и
невозможности вследствие этого пустить двигатель являются засорение
топливопроводов, заборника в топливном баке или фильтрующих элементов топливных
фильтров, замерзание воды или загустение топлива в топливопроводах, наличие
воздуха в топливной системе, нарушение угла опережения впрыска топлива,
неисправности топливных насосов низкого и высокого давления.
Уменьшение подачи топлива и снижение давления при впрыске, приводящие к
падению мощности, дымлению и стукам двигателя, возникают при: засорении системы
выпуска газов; неисправности привода рычага регулятора (при полном нажатии на
педаль подачи топлива частота вращения коленчатого вала двигателя не
увеличивается); наличии воздуха в топливной системе; нарушении угла опережения
впрыска топлива (стуки или дымление); попадании воды в топливную систему (дым
белого цвета); избытке топлива, подаваемого в цилиндры (дым черного или серого
цвета); нарушении регулировки или засорении форсунок; износе плунжерной пары и
отверстий распылителя форсунки; загрязнении воздушного фильтра.
Равномерность работы двигателя нарушается в силу следующих причин:
ослабло крепление или лопнула трубка высокого давления, неудовлетворительно
работают отдельные форсунки, нарушена равномерность подачи топлива секциями
ТНВД, неисправен регулятор частоты вращения.
.1.2 Способы выявления неисправностей системы питания
дизельного двигателя
При поиске неисправностей системы питания следует иметь в виду, что их
признаки характерны и для неисправностей других систем и механизмов. Например,
причиной снижения мощности двигателя может быть нарушение регулировки зазоров в
газораспределительном механизме.
Рис. 28. Устройство КИ-4801: 1 –
манометр; 2- корпус; 3 – трехходовой кран; 4- шланг; 5 –
пустотелый болт (штуцер); 6- клапан; 7- винт
После отсоединения топливопроводов штуцера форсунок; топливных насосов,
фильтров и отверстия топливопроводов должны быть защищены от попадания грязи
колпачками, заглушками или замотаны чистой изоляционной лентой. Перед сборкой
все детали необходимо тщательно очистить и промыть в дизельном топливе.
Давление в системе топливоподачи низкого давления может быть измерено
устройством КИ-4801 (рис. 28). Один из наконечников устройства присоединяют к
нагнетательной магистрали подмачивающего насоса перед фильтром тонкой очистки
топлива, другой – между фильтром и топливным насосом.
Перед проверкой давления
из системы удаляют воздух, открыв запорный клапан 6 и прокачав систему ручным
топливоподкачивающим насосом. Давление измеряют при работающем двигателе.
Установив частоту вращения коленчатого вала, равную 2100 об/мин (максимальная
подача топлива), и пользуясь краном 3, по манометру / определяют давление
топлива до и после фильтра тонкой очистки топли-, ва.
Давление перед фильтром
должно быть 0,12… 0,15 МПа, а за фильтром – не менее 0,06 МПа. Если давление
перед фильтром, развиваемое подкачивающим насосом, менее 0,08 МПа, насос
подлежит замене. При давлении за фильтром менее 0,06 МПа следует проверить
состояние перепускного клапана.
Остановив двигатель, устанавливают на место
рабочего клапана контрольный и, пустив двигатель, вновь измеряют давление за
фильтром при максимальной подаче^топлива. Если давление увеличилось, снятый
клапан регулируют или заменяют. Если давление осталось прежним, это
свидетельствует о засорении фильтрующих элементов тонкой очистки топлива.
При попадании воздуха в топливную систему проверяют ее герметичность. Для
проверки герметичности системы до топливного фильтра вывертывают пробку на
фильтре для сообщения внутренней полостифильтрас атмосферойи
подтягиваютвсе соединениядо топливногофильтра.
Отвернув
рукоятку ручноготопливоподкачивающего насоса, прокачивают топливнуюсистему
до тех пор, покаиз топливного фильтра непойдет чистое топливо
без примеси воздуха, после чего пробку фильтра заворачивают.
Если после
этой проверки мощность двигателя неповысится, проверяют топливную
системуот топливногофильтрадо ТНВД. Отвернув пробку для
удаления воздуха на топливномнасосе изатянув все соединения до
насоса, прокачивают ручнымтопливоподкачивающимнасосом топливную
систему дотех пор, пока из отверстияв насосе не пойдет чистое
топливобез пузырьков воздуха.После этогопробку в насосе
завертывают.
Моментначала нагнетания топлива секциямитопливного насоса
может быть определен при помощимоментоскопа КИ-4941 (рис. 29). Для
этого отсоединяют отпроверяемой секции топливного насоса топливопровод
высокого давления.
Вывернувштуцер 5 изголовки топливного
насоса, вынимают пружину нагнетательного клапана иустанавливают вместо
нее технологическую пружину, входящую вкомплект моментоскопа. Ввернув
штуцер 5на место, навинчивают на негонакидную гайку 4 моментоскопа.
Прокачавтопливную систему ручным подкачивающим насосом дополного
удаления пузырьков воздуха, включают полную подачу топлива. Затемвручную
прокручивают коленчатый валдвигателя дозаполнения стеклянной
трубки / моментоскопа топливом.
Сдавливая соединительную трубку 2, удаляют часть топлива и, продолжая
прокручивать коленчатый вал, следят за уровнем топлива в стеклянной трубке 1.
Начало повышения уровня топлива в трубке является моментом начала нагнетания
топлива секцией топливного насоса.
Этот момент должен наступить за 20° до
в.м.т. В момент начала нагнетания топлива первой секцией метки на муфте
опережения впрыска и корпусе насоса должны совпасть. Если при этом угол
поворота кулачкового вала насоса принять за 0°; то остальные секции должны
начинать подачу топлива в следующем порядке:
секция № 2 при 45°; секция № 8 при
90°; секция № 4 при 135°; секция №3 при 180°; секция №6 при 225°; секция № 5
при 270°; секция № 7 при 315°. Неточность интервала между началом нагнетания
топлива любой секцией насоса относительно первой должна быть не более
±30′.
Форсунки проверяют на качество распыливания топлива, герметичность и
давление начала впрыска (подъема иглы распылителя). Для нахождения
неисправностей форсунки прекращают подачу топлива к проверяемой форсунке,
ослабляя затяжку накидной гайки, соединяющей штуцер секции насоса с
топливопроводом Высокогодавления.
Форсунку можно проверить также с помощью максиметра (рис. 30). Штуцером 3
максиметр присоединяют к штуцеру секции ТНВД, а к штуцеру / присоединяют через
короткий топливопровод проверяемую форсунку. Микрометрической головкой 2
устанавливают на шкале максиметра требуемое давление подъема иглы 4 распылителя
(для двигателя ЗИЛ-645 это давление равно 18,5 МПа).
Затем ослабляют затяжку
накидных гаек всех топливопроводов высокого давления и проворачивают коленчатый
вал двигателя стартером. Если моменты начала впрыска топлива через максиметр и
форсунки совпадают, форсунка исправна. Если впрыск топлива через форсунку
начинается раньше, чем через максиметр,
то давление начала подъема иглы распылителя форсунки ниже, чем
максиметра, и наоборот.
Для проверки форсунок и прецизионных пар топливного насоса служит
приспособление КИ-16301А (рис. 31). При проверке форсунок переходник 4
присоединяют к штуцеру форсунки. Приводной ручкой / нагнетают топливо в форсунку,
совершая 30…40 качков в минуту.
Давление начала впрыска топлива определяют по
манометру 3. Герметичность форсунки проверяют при давлении на 0,1… 0,15 МПа
меньшем давления начала подъема иглы. В течение 15 с не должно быть пропуска
топлива через запорный конус распылителя и места уплотнений. Допускается
увлажнение носка распылителя без каплепадения.
Рис. 30.
Максиметр
Для проверки прецизионных пар топливного насоса ручку-резервуар 2
приспособления соединяют с топливопроводом высокого давления, идущим от
проверяемой секции насоса. При полной подаче топлива проворачивают стартером
коленчатый вал двигателя и по манометру определяют давление, создаваемое
плунжерной парой топливного насоса.
Рис. 31. Приспособление КИ-16301А для проверки форсунок и прецизионных
пар топливного насоса
Рис. 32. Индикатор
засоренности воздушного фильтра
Герметичность нагнетательных клапанов проверяют при неработающем насосе и
включенной подаче топлива. Под давлением 0,15… 0,20 МПа клапаны в течение 30
с не должны пропускать топливо. Состояние воздушного фильтра определяют
индикатором засоренности (рис. 4.32).
Индикатор соединяют с контрольным
отверстием на впускном коллекторе при помощи резинового наконечника 2. Степень
засоренности воздушного фильтра определяют при работе двигателя на максимальной
частоте вращения холостого хода. Индикатор включают нажатием на колпачок 5,
открывающий клапан 7 и соединяющий камеру 3 с впускным трубопроводом.
Камера 4
сообщается с атмосферой, поэтому положение поршня 6 относительно смотрового
окна корпуса характеризует сопротивление воздушного фильтра. Полное перекрытие’
окна поршнем происходит при разрежении во впускном трубопроводе более 70 кПа и
сигнализирует о предельной засоренности воздушного фильтра.
.1.3 Способы устранения неисправностей дизельного двигателя
При засорении топливопроводов и заборника в топливном баке их промывают и
продувают сжатым воздухом. Засоренные фильтрующие элементы топливных фильтров
заменяют. При замерзании воды в топливопроводах или сетке заборника топливного
бака осторожно прогревают топливные трубки, фильтры и бак с горячей водой: При
загустении топлива в топливопроводах его заменяют топливом, соответствующим
сезону, и прокачивают топливную систему.
Для регулировки угла опережения впрыска топлива, подачи топлива секциями
ТНВД, а также при заедании рейки и других неисправностях насос снимают с
автомобиля и направляют в мастерскую, оборудованную специальным стендом.
При попадании воды в топливную систему сливают отстой из топливных
фильтров и топливного бака и промывают их.
Неисправные форсунки снимают с двигателя, разбирают и очищают от нагара.
Для размягчения нагара распылители погружают в ванночку с бензином. Очищают
распылители при помощи деревянного бруска, пропитанного дизельным маслом, а
внутренние полости промывают профильтрованным дизельным топливом.
Сопловые
отверстия прочищают стальной проволокой диаметром 0,40 мм. Нельзя применять для
очистки распылителей острые и твердые предметы или наждачную бумагу. Перед
сборкой распылитель и иглу тщательно промывают в чистом бензине и смазывают
профильтрованным дизельным топливом.
После этого игла, выдвинутая из корпуса
распылителя на ‘/з длины направляющей поверхности, при наклоне распылителя под
углом 45° должна полностью опуститься под действием собственной массы. При
сборке форсунки поджимают распылитель до упора его в проставку, а затем
затягивают гайку распылителя с моментом 70…80 Н- м.
Собранную форсунку устанавливают на прибор КИ-652 (рис! 4.33) и рычагом /
нагнетают в нее топливо при включенной полости манометра 6 прибора, для чего
предварительно открывают вентиль 5. В момент начала впрыска топлива определяют
по манометру давление начала подъема иглы распылителя, которое должно быть 18,5
МПа.
При несоответствии давления указанному форсунку регулируют при помощи
регулировочных шайб или регулировочного винта (в зависимости от модели
форсунки). При регулировке шайбами отвертывают гайку распылителя, предварительно
поджав распылитель к форсунке, и снимают распылитель, проставку и штангу.
С
увеличением толщины регулировочных шайб давление подъема иглы повышается, с
уменьшением – понижается. При регулировке винтом отвертывают гайку пружины
форсунки и, вращая винт отверткой, добиваются требуемого давления начала
подъема иглы распылителя.
Качество распыливания топлива определяют визуально. Для этого отключают
полость манометра 6, перекрыв вентиль 5, и, нагнетая топливо рычагом с
интенсивностью 70…80 качаний в минуту, наблюдают за впрыскиваемой струей
топлива. Качество распыливания считается удовлетворительным, если топливо
впрыскивается в туманообразном состоянии и равномерно распределяется по
поперечному сечению образовавшегося конуса без заметных капелек и струй.
При загрязнении воздушного фильтра снимают крышку, вывертывают винт
крепления и вынимают фильтрующий элемент из корпуса фильтра. При наличии на
картоне только налета пыли серого цвета его продувают струей сжатого воздуха,
направленной под углом к поверхности фильтрующего элемента, под давлением не
более 0,3 МПа.
Уменьшения давления воздуха достигают, удаляя фильтрующий
элемент от наконечника шланга. При загрязнении картона копотью, маслом,
топливом фильтрующий элемент промывают раствором моющего вещества ОП-7 или
ОП-10 в нагретой до 40…50°С воде, погружая его на 0,5 ч в раствор с
последующим интенсивным вращением.
Для” обслуживания первой ступени воздушного фильтра от него
отсоединяют магистраль отсоса пыли, пластину кронштейна крепления фильтра и
воздухосборник, снимают крышку, вывертывают винт крепления и вынимают бумажный
фильтрующий элемент. Корпус с инерционной решеткой промывают в дизельном
топливе или в горячей воде, продувают сжатым воздухом и тщательно просушивают.
Рис. 33. Проверка и регулировка форсунки на приборе КИ-652:
– рычаг; 2 – корпус; 3 – маховичок; 4 – распределитель;
5 – запорный вентилятор карбюратор; 6 – манометр; 7- топливный
бачок; 8 – отвертка; 9 – испытуемая форсунка; 10 – защитный
прозрачный колпак
Глава 4. Общие вопросы охраны труда
4.1 Основные вопросы трудового законодательства и органы
надзора за охраной труда
4.1.1 Основные законодательные акты об охране труда
Статья 21 Конституции определяет заботу государства об улучшении условий
и охраны труда, его научной организации, о сокращении, а в дальнейшем и полном
вытеснении тяжелого физического труда на основе комплексной механизации и
автоматизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства.
Согласно Конституции, все граждане имеют право на труд, отдых и
материальное обеспечение в старости или в случае болезни и потери
трудоспособности. Право на труд обеспечивается социалистической организацией
народного хозяйства, неуклонным ростом производительных сил советского
общества, устранением возможности экономических кризисов и ликвидацией
безработицы.
Право на отдых обеспечивается установлением для рабочих и служащих
41-часовой рабочей недели, а для рабочих и служащих, занятых на работах с вредными
условиями труда, и для рабочих и служащих в возрасте 16-18 лет устанавливается
сокращенная продолжительность рабочего времени – не более 36 ч в неделю.
Нормирование продолжительности рабочего времени всех рабочих и служащих,
в том числе и водителей, осуществляется государством с участием профсоюзов.
Нормы не могут быть изменены ни по соглашению между администрацией предприятия,
организации и комитетом профсоюза, ни с самими работниками, если иное не
предусмотрено в законе.
Учет рабочего времени по дням преобладает во всех отраслях народного
хозяйства, в том числе и на автомобильном транспорте. При этом подсчет времени,
отработанного водителями в автохозяйстве и на линии, ведется ежедневно.
Переработка сверх установленной нормы рабочих часов в период одного рабочего
дня не может компенсироваться недоработкой в другие дни. Такая переработка
считается сверхурочной и может применяться в установленном порядке лишь в
исключительных случаях.
На тех работах, где это необходимо вследствие особого характера труда,
рабочий день может быть в порядке, предусмотренном законодательством, разделен
на две части с тем, чтобы общая продолжительность рабочего времени не превышала
установленной продолжительности ежедневной работы.
На автомобильном транспорте
такой порядок установлен для водителей и кондукторов автобусов. Руководителям
предприятий и организаций предоставлено право по согласованию с комитетом
профсоюза разделять для этих категорий работников рабочий день на две смены с
двумя выходами на работу с доплатой за отработанное в каждой смене время до 30%
тарифной ставки. Перевод на такой режим работы может производиться только с
согласия работника.
Для водителей, работающих на легковых автомобилях (кроме
автомобилей-такси), и автомобилях экспедиций и изыскательских партий, занятых в
геологоразведочных, топографо-геодезических и изыскательских работах в полевых
условиях, может быть установлен ненормированный рабочий день с доплатой в
размере 15-25% соответствующей части месячной тарифной ставки за отработанное
время.
На водителей с ненормированным рабочим днем распространяются действующие
на предприятии, в организации правила внутреннего трудового распорядка.
Администрация обязана предоставлять им установленные перерывы в работе,
ежедневный и еженедельный отдых, освобождение от работы в праздничные дни и т.
д.
Действующим законодательством допускается в отдельных производствах и на
некоторых видах работ, где по условиям производства (работы) не может быть
соблюдена установленная для данной категории рабочих и служащих ежедневная и
еженедельная продолжительность рабочего времени, вводить по согласованию с
комитетом профсоюза суммированный учет рабочего времени с тем, чтобы
продолжительность работы за учетный период не превышала нормального числа
рабочих часов.
При таком учете рабочего времени переработка в одни дни учетного
периода может быть компенсирована недоработкой в другие дни того же учетного периода.
Суммированный учет рабочего времени допускается при оплате труда водителей,
работающих на перевозке грузов и пассажиров в междугородном сообщении.
Право граждан на материальное обеспечение в старости, в случае болезни и
потери трудоспособности обеспечивается Законом о пенсиях, широким развитием
социального страхования, предоставлением бесплатной медицинской помощи и т. д.
Обеспечение безопасных условий труда
Охрана труда регулируется как общесоюзным, так и республиканским
законодательством о труде. Согласно законодательству, на всех предприятиях, в
учреждениях, организациях создаются здоровые и безопасные условия труда,
обеспечение которых возлагается на администрацию этих предприятий, учреждений,
организаций.
Основы законодательства о труде обязывают соблюдать правила и нормы по
охране труда не только при эксплуатации производственных зданий и сооружений,
но также при их проектировании и строительстве. Производственные здания,
сооружения, оборудование, технологические процессы должны отвечать требованиям,
обеспечивающим здоровые и безопасные условия труда.
Эти требования включают
рациональное использование территории и производственных помещений, правильную
эксплуатацию оборудования и организацию технологических процессов, защиту
работающих от воздействия вредных условий труда, содержание производственных
помещений и рабочих мест в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами и
правилами, устройство санитарно-бытовых помещений.
Запрещается принимать и вводить в эксплуатацию предприятия, цехи,
участки, производства, если на них не обеспечены здоровые и безопасные условия
труда. Ввод в эксплуатацию новых и реконструированных объектов
производственного назначения не допускается без разрешения органов,
осуществляющих государственный санитарный и технический надзор, технической
инспекции профсоюзов и комитета профсоюзов того предприятия, учреждения,
организации, которые вводят объект в эксплуатацию.
В Основах предусмотрено, что на всех особо вредных работах, связанных с
пребыванием в условиях с ненормальной температурой, сырости или с загрязнением
тела, а равно в случаях, вызываемых соображениями общественной гигиены, рабочим
выдают за счет предприятия спецодежду и предохранительные приспособления (очки,
маски, респираторы и т. п.), а на производствах, связанных с опасностью
профессионального отравления, – жиры или нейтрализующие вещества в качестве
противоядия.
Продолжительность работы в ночное время и перерывы для приема пищи
установлены правилами внутреннего распорядка автотранспортных предприятий.
Сверхурочные работы, согласно КЗоТу РФ, запрещены и могут быть допущены
только в исключительных случаях при производстве работ, необходимых для обороны
страны и для предотвращения общественных бедствий и опасностей; при
производстве общественно необходимых работ по водоснабжению, освещению,
канализации, транспорту и почтово-телеграфной и телефонной связи – для
устранения случайных или неожиданных обстоятельств; при производстве временных
ра^ бот по ремонту и восстановлению механизмов или сооружений в тех случаях,
когда их неисправность вызывает прекращение работы значительного числа
трудящихся и др.
Сверхурочные работы допускаются только по разрешению комитета профсоюза
организации. Общая их продолжительность не должна превышать 120 ч в год на 1
чел. и не более 4 ч за два рабочих дня. Сверхурочные работы оплачиваются
следующим образом: за первые 2 ч в полуторном размере, а начиная с 3-го часа –
в двойном из расчета тарифной ставки повременщика соответствующего разряда.
Советское законодательство установило ряд правил по охране труда женщин и
несовершеннолетних с учетом физических особенностей женского организма и
здоровья матерей, а также охраны здоровья молодежи.
Согласно КЗоТу РФ, труд женщин на вредных и тяжелых работах запрещен
(изготовление и пайка свинцовых аккумуляторов, ручное дробление карбида,
заливка подшипников, плавка и разливка жидкого металла и работы,
непосредственно связанные с этими процессами, работа водителем на грузовых
автомобилях грузоподъемностью, превышающей 2,5 т, и автобусах с числом мест
свыше 14).
Беременные женщины и кормящие матери не допускаются: к работе с
этилированным бензином и маслами, карбюраторно-регулировочным работам, разборке
двигателей, мойке деталей двигателей, заправке автомобилей, работе на
испытательной станции и топливном складе.
Для беременных женщин и матерей,
кормящих грудью, а также женщин, имеющих детей в возрасте до одного года,
предоставляются дополнительные льготы. Не допускается их привлечение к работам
в ночное время, сверхурочным, в выходные дни и направление в командировку.
Им
предоставляются, помимо общего перерыва для отдыха и питания, дополнительные
перерывы для кормления ребенка не реже чем через 3 ч на 30 мин. Такие перерывы
включаются в рабочее время и оплачиваются по среднему заработку. Женщинам
предоставляются отпуска по беременности и родам с выплатой пособий по
государственному социальному страхованию.
Прием на работу лиц моложе 16 лет, как правило, запрещен, но в
исключительных случаях по согласованию с комитетом профсоюза могут приниматься
на работу лица, достигшие 15 лет. Для рабочих и служащих в возрасте 15-16 лет
продолжительность рабочего времени устанавливается 24 ч в неделю.
Несовершеннолетние зачисляются в штат без какого-либо испытательного
срока. Запрещается использовать их на тяжелых и подземных работах, а также на
работах, связанных с вредными или опасными условиями труда. Не разрешается
привлекать несовершеннолетних к ночным и сверхурочным работам и к работе в
выходные дни.
Ежегодные отпуска должны предоставляться им в летнее время или,
по их желанию, в любое другое время года сроком на 1 мес. Увольнение
несовершеннолетних производится только с согласия профсоюзной организации и
комиссии по делам несовершеннолетних при райисполкоме с последующим
трудоустройством.
4.1.2 Государственный общественный надзор и контроль за
соблюдением законов по охране труда
Согласно Основам законодательства о труде, надзор и контроль за
соблюдением законов по охране труда осуществляют:
специально уполномоченные на то государственные органы и инспекции, не
зависящие в своей деятельности от администрации предприятий, учреждений,
организаций и их вышестоящих органов; профессиональные союзы, а также состоящие
в их ведении техническая и правовая инспекции труда.
Советы депутатов
трудящихся и их исполнительные и распорядительные органы осуществляют контроль
за соблюдением законодательства о труде в порядке, предусмотренном
законодательством Союза ССР и союзных республик. Министерства и ведомства
осуществляют внутриведомственный контроль за соблюдением законодательства о
труде в отношении подчиненных им предприятий, учреждений, организаций.
Техническая инспекция профсоюза рабочих автомобильного транспорта и
шоссейных дорог, работающая 12 под руководством центрального, республиканского,
краевого, областного (городского) комитетов профсоюза, осуществляет
государственный надзор за безопасностью работ, состоянием производственной
санитарии, участвует в приемке нового оборудования и объектов.•
Правовые инспекции труда создаются в республиканских, краевых, областных
(Московском и Киевском) городских советах профсоюзов и в центральных комитетах
профсоюзов для осуществления надзора и контроля за соблюдением на предприятиях,
в учреждениях и организациях законодательства о труде и проводят свою работу
под руководством президиумов соответствующих советов и центральных комитетов
профсоюзов.
Государственный санитарный надзор за соблюдением автотранспортными предприятиями,
учреждениями, организациями гигиенических норм, санитарно-гигиенических и
санитарно-противоэпидемических правил осуществляют органы и учреждения
санитарно-эпидемиологических служб министерств здравоохранения СССР и РСФСР, а
по некоторым объектам – медицинскими службами соответствующих министерств и
ведомств.
Надзор за безопасным ведением работ в промышленности возложен на
Государственный комитет по надзору за безопасным ведением работ в
промышленности и горному надзору при Совете Министров СССР (Госгортехнадзор
СССР).
Государственный энергетический надзор за техническим состоянием
электростанций, технической эксплуатацией и техникой безопасности электрических
и тепловых установок возложен на органы Министерства энергетики и
электрификации СССР (Госэнергонадзор СССР).
Государственный надзор за охраной водных ресурсов, выбросом сточных вод,
их очисткой осуществляют бассейновые инспекции Министерства мелиорации и
водного хозяйства СССР.
Государственный пожарный надзор (Госпожарнадзор) возложен на Главное
управление пожарной охраны Министерства внутренних дел СССР и союзных республик
и их местные органы, находящиеся в системе Советов народных депутатов.
4.1.3 Роль профсоюзных организаций в общественном контроле за
охраной труда
Важнейшими обязанностями профсоюза являются политическое воспитание
трудящихся, улучшение организации и оплаты труда, повышение квалификации
рабочих, забота о санитарно-гигиенических условиях и об охране труда.
Комитеты профсоюзов пользуются правом принимать участие в регулировании
охраны труда на предприятиях (в учреждениях), осуществлять контроль за
выполнением администрацией предприятия, организации, учреждения
законодательства о труде, правил и норм по технике безопасности и
производственной санитарии.
Общественный контроль за соблюдением законодательства о труде проводится
всеми звеньями профсоюзных организаций через общественных инспекторов и
комиссии по охране труда комитета профсоюзов. В улучшении условий труда и
устранении причин производственного травматизма важнейшее значение принадлежит
комиссиям и общественным инспекторам.
Президиумом ВЦСПС 4 октября 1963 г. утверждено Положение о комиссии по
охране труда комитета профсоюза, в котором указано, что комиссия охраны труда
создается для оказания помощи местному (цеховому) комитету в осуществлении
контроля за соблюдением трудового законодательства, правил и норм по технике
безопасности и производственной санитарии.
Комиссии являются массовыми
организациями и в своей деятельности опираются на широкий профсоюзный актив рабочих
и служащих. Они образуются из числа членов профсоюза рабочих,
инженерно-технических работников и служащих. Численный состав комиссии зависит
от числа работающих на предприятии.
Председатель комиссии по охране труда автотранспортного (авторемонтного)
предприятия одновременно является старшим общественным инспектором этого
предприятия, а председатель цеховой комиссии – старшим общественным инспектором
цеха.
Комиссия участвует в подготовке и проверке выполнения соглашений по
оздоровлению условий труда и коллективных договоров; контролирует
своевременность выдачи рабочим спецодежды, молока и мыла, питьевой воды,
средств индивидуальной защиты (рукавиц, предохранительных поясов, защитных
очков и шлемов, респираторов); проверяет санитарно-бытовое обслуживание
рабочих; следит за правильным использованием душевых, гардеробов, комнат
гигиены женщин и т. и.
Кроме того, она проверяет качество инструктажа и
обучения рабочих технике безопасности, наличие предупредительных плакатов и
надписей на рабочих местах, следит за исправностью инструментов и наличием
необходимых ограждений, рассматривает мероприятия по подготовке автотранспортного
(авторемонтного) предприятия к работам в зимних условиях и проверяет их
выполнение.
Комиссия дает заключение о степени вины потерпевшего при смешанной
ответственности для определения размера возмещения ущерба, причиненного увечьем
либо иным повреждением здоровья, связанного с работой.
В соответствии с санитарными нормами комиссия требует бесперебойной
работы вентиляционных установок, нормальной освещенности рабочих мест и
производственных помещений, наведения чистоты, образцового порядка на рабочих
местах, а также проведения необходимых мероприятий по устранению запыленности,
загазованности и снижению высоких температур в производственных помещениях.
Заседания комиссии проводят по мере необходимости, но не реже 1 раза в
месяц. Выработанные ею предложения передают для выполнения администрации
автотранспортного (авторемонтного) предприятия. В случае разногласий между
комиссией и администрацией вопрос выносят на заседание комитета профсоюза
предприятия, цеха.
Комиссия должна оказывать помощь общественным инспекторам в организации
контроля за состоянием охраны труда, проводить семинары и совещания но обмену
опытом, систематически отчитываться перед профсоюзным комитетом, а в цехах –
перед цеховым комитетом.
Список литературы
1. Устройство
и эксплуатация автотранспортных средств: Учебник водителя/ В.Л. Роговцев,
2. А.Г.
Пузанков, В.Д. Олдфильд. 2-е издание, стереотипное.- М.: Транспорт, 1994. 103
с.
. Бернадский
В.В. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей.- Ростов-на- Дону.:
. Феникс,
2005. 5 с.
. Вахламов
В.К. Автомобили основы конструкции.-М.: Издательский центр «Академия» 2004. 86
с.
. Устройство
автомобиля/ Е.В. Михайловский, К.Б. Серебряков, Е.Я. Тур – 5-е издание и
дополненое. М.: Машиностроение, 1985. 140 с.
. Автомобили
КамАЗ: Техническое обслуживание и ремонт/ В.Н. Барун, Р.А. Азаматов, В.А.
Трынов, Р.М. Ахтареев. М.: Транспорт, 1984. 19 с.
. В.
И. Карагордин, Н. Н. Митрохин. Ремонт автомобилей и двигателей. Москва.:
Издательство «Мастерство» 2001. 324 с.
. Устройство
и техническое обслуживание грузовых автомобилей: Учебное пособие водителя/ В.И.
Карагордин, С.К. Шестопалов. 2-е издание, стереотипное. М.: Транспорт, 1994. 58
с.
. Топливная
аппаратура двигателей ЯМЗ типа ч 13/14 и их наддувных модификаций.
Эксплуатация, техническое обслуживание и текущий ремонт/ А.Н. Истомин, Н.С.
Кукушкин, А.А. Синицын. Ярославль.: Центр НТТМ «УПНТЦ», 1989. 14 с.
Характеристика
топливной аппаратуры
Топливный насос высокого давления | мод. 334 |
Порядок работы секции. | 8-4-5-7-3-6-2-1 |
Направление вращения кулачкового вала (со стороны привода) | правое |
Диаметр плунжера, мм | 9 |
Ход плунжера, мм | 10 |
Цикловая подача при (1300±10) об/мин кулачкового вала, мм3/цикл | 96 |
Частота вращения кулачкового вала насоса при упоре рычага | 1300 |
при полном выключении регулятором подачи топлива через | 1480¸1555 |
в начале выключения | 1335¸1355 |
Угол начала подачи топлива восьмой секцией насоса до оси | 42°¸43° |
Чередование начала подачи топлива по углу поворота | (0-45-90-135-180-270-315)° |
Максимальное усилие на рычаге управления регулятором при | 127,5 (13) |
Топливоподкачивающий насос низкого давления | |
Диаметр поршня, мм | 22 |
Ход поршня, мм | 8 |
Номинальная производительность. л/мин, не менее | 2,5 |
Давление, создаваемое топливоподкачивающим насосом при | 392 (4) |
Форсунка | мод. 271 |
Число распыливающих отверстий | 4 |
Диаметр распыливающих отверстий, мм | 0,32 |
Давление начала подъема иглы, МПа (кгс/см2) | |
при эксплуатации | ³21,5 (215) |
первоначальное при заводском регулировании | 23,5¸24,2 (235¸242) |
Система питания работает следующим образом. Топливо из бака через фильтр
грубой очистки засасывается топливоподкачивающим насосом и через фильтр тонкой
очистки по топливопроводам низкого давления подается к топливному насосу
высокого давления; согласно порядку работы цилиндров двигателя насос распределяет
топливо по трубопроводам высокого давления к форсункам.
Форсунки распыляют и
впрыскивают топливо в камеры сгорания. Избыточное топливо, а вместе с ним и
попавший в систему воздух через перепускной клапан топливного насоса высокого
давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки по дренажным топливопроводам и
отводится в топливный бак. Топливо, просочившееся через зазор между корпусом
распылителя и иглой, сливается в бак через сливные топливопроводы.
Рис. 1. Схемы питания дизелей:
а – ЯМЗ-236; б – КамАЗ-740; /, 4, 6, 33,35,38, 39, 44- сливные
топливопроводы; 7, 8, 13, 28, 31, 37, 41, 45- топливопроводы низкого давления;
9, 25- топливопроводы высокого давления; 2- муфта опережения впрыскивания
топлива; 3, 36- фильтры тонкой очистки;
5, 30- форсунки; 10, 29- насосы
высокого давления; // – крышка всережимного регулятора; 12, 27 –
топливоподкачивающие насосы;/4 – перепускной клапан;/5 – вал; 16 – крышка
подшипников;/7, 40 – топливные баки; 18 – штуцер; 19 – крышка фильтра; 20, 43 –
фильтры грубой очистки;
.1.2 Механизмы и узлы магистрали низкого давления
Топливный бак. У автомобилей МАЗ-5335 и МАЗ-500А топливный бак изготовлен из
листовой стали, установлен на кронштейнах рамы с правой стороны и закреплён
хомутами. Заправочный объём бака 200 литров. Бак имеет выдвижную заливную
горловину с фильтрующей сеткой и герметичной пробкой, а также имеет внутренние
перегородки.
Фильтр грубой очистки топлива. Фильтр грубой очистки (отстойник)
(рис. 2) предварительно очищает топливо, поступающее в топливоподкачивающий
насос низкого давления. Он установлен на всасывающей магистрали системы питания
с левой стороны автомобиля на раме.
Рис. 2. Фильтр грубой очистки топлива: 1 – сливная пробка; 2 – стакан; 3
– успокоитель; 4 – фильтрующая сетка; 5 – отражатель; 6 – распределитель; 7 –
болт; 8 – фланец; 9 – уплотнительное кольцо; 10 – корпус.
Стакан 2 фильтра соединен с корпусом 10 четырьмя болтами 7 и уплотнен
кольцом 9. Снизу в бобышку колпака ввернута сливная пробка 1. Топливо,
поступающее из топливного бака через подводящий штуцер, стекает в стакан.
Крупные частицы и вода собираются в нижней части стакана.
Из верхней части
через фильтрующую сетку 4 по отводящему штуцеру и топливопроводам топливо
подается к топливоподкачивающему насосу. Топливный фильтр грубой очистки
дизелей КамАЗ-740 и ЗИЛ-645 имеет следующие конструктивные особенности. Фильтр
грубой очистки не имеет специального (хлопчатоматерчатого) фильтрующего
элемента, а очистка топлива происходит при помощи фильтрующей сетки со
специальным успокоителем масла, установленных в корпусе-стакане, прикреплённых
у автомобилей КамАЗ к лонжерону рамы, а у автомобилей ЗИЛ-4331 – к кронштейну
топливного бака.
А в автомобилях семейства МАЗ фильтр размещается в топливном
баке и состоит из корпуса с топливозаборной трубкой, крышки и фильтрующего
элемента, представляющего собой металлический каркас с отверстиями, на который
навит хлопчатобумажный шнур. Насосом низкого давления топливо из
топливозаборной трубки подаётся к фильтрующему элементу и, пройдя его, через
штуцер поступает в топливопровод низкого давления.
Фильтр тонкой очистки топлива. Фильтр тонкой очистки (рис.3) служит
для окончательной очистки топлива перед поступлением его в топливный насос
высокого давления. Он состоит из корпуса 8, крышки 4 и фильтрующего элемента 3.
Крышка с корпусом соединена болтом 5, который ввёртывается в стержень 9.
Герметичность соединения обеспечивается уплотнительной прокладкой.
Рис. 3.
Фильтр тонкой очистки топлива
На входе в фильтр имеется жиклёр 6, через который часть (избыток) топлива
отводится по сливному топливопроводу, помимо фильтрующего элемента, что
предотвращает излишнее загрязнение фильтра и способствует непрерывной
циркуляции топлива в магистрали низкого давления; последнее исключает попадание
воздуха в систему высокого давления.
Фильтр тонкой очистки, окончательно очищающий топливо перед поступлением
в топливный насос высокого давления, установлен в самой высокой точке системы
питания для сбора и удаления в бак проникшего в систему питания воздуха вместе
с частью топлива через клапан-жиклер, закреплённый в корпусе 1.
Начало сдвига
клапана-жиклёра (рис. 4) происходит при давлении в полости 24,5¸44,1 кПа (0,25¸0,45 кгс/см2), а начало
перепуска топлива из полости А в Б – при давлении в полости А 196,2¸235,3 кПа (2,0¸2,4 кгс/см2). Регулируется
клапан подбором регулировочных шайб 1 внутри пробки клапана.
Рис. 4. Клапан-жиклер фильтра тонкой очистки топлива: 1 – регулировочные
шайбы; 2 – пробка клапана; 3 – пружина; 4 – клапан-жиклер; А – полость
нагнетания; Б – полость к топливному баку.
Сменный фильтрующий элемент выполнен в виде стального каркаса, имеющего
большое число отверстий. Каркас обмотан слоем ткани, поверх которой
располагается слой фильтрующей массы, пропитанной специальным связывающим
веществом. Наружная поверхность фильтрующего элемента обмотана марлевой лентой.
К крышке фильтрующий элемент поджимается пружиной. При работе насоса низкого
давления топливо через жиклёр подаётся к фильтрующему элементу, проходит через
него и попадает в полость между каркасом и стержнем, откуда оно, поднимаясь
вверх через канал в крышке, по топливопроводу поступает к насосу высокого
давления.
Топливный фильтр тонкой очистки дизелей КамАЗ-740 и ЗИЛ-645 имеет
следующие особенности. Фильтр тонкой очистки расположен выше других приборов
системы питания, что способствует концентрации в нём воздуха, проникающего в
фильтр при циркуляции топлива, и облегчает сбрасывание топлива в бак по
сливному топливопроводу через жиклёр с дополнительно установленным в нём
клапаном, открывающимся при избыточном давлении 0,15-0,17 МПа.
Для повышения качества очистки топлива фильтр тонкой очистки снабжён
двумя параллельно работающими сменными фильтрующими элементами, изготовленными
из пакета специальной бумаги и установленными в одном сдвоенном корпусе.
Топливоподкачивающий насос низкого давления. Насос предназначен для подачи топлива
из топливного бака к насосу высокого давления. Топливоподкачивающий насос
поршневого типа приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала насоса
высокого давления.
На входе, и выходе топлива в корпусе насоса установлены
впускной 13 и выпускной 15 клапаны с пружинами 14 и 16. Поршень 19 приводится в
движение через роликовый толкатель 3, состоящий из ролика 2, штока 5 и пружины
4, которая прижимает толкатель к эксцентрику 21 (рис. 6, б).
При движении поршня 19 вверх под давлением предварительно поступившего в
насос топлива впускной клапан 13 закрывается, выпускной 15 открывается. При
этом топливо из полости А через перепускной канал 22 поступает в полость Б,
объем которой вследствие перемещения поршня вверх увеличивается.
Рис. 5. Схема работы
топливоподкачивающего насоса дизеля КамАЗ-740
Рис. 6. Топливоподкачивающий насос низкого давления дизелей семейства
ЯМЗ: а- устройство; б – перепусктоплива; в – всасывание
и нагнетание
При движении поршня 19 вниз (рис. 6, в) выпускной клапан 15 закрывается,
и топливо из полости Б нагнетается к выходному отверстию насоса, откуда через
выпускной штуцер 17 (см. рис. 8.4, а) поступает в фильтр тонкой очистки и далее
к насосу высокого давления.
При этом из-за увеличения объема в полости А возникает разрежение, под
действием которого открывается впускной клапан 13 (см. рис. 6, б) и в эту
полость через отверстие впускного штуцера 7 (см. рис. 6, а) поступает новая
порция топлива, и цикл работы насоса повторяется.
При различных режимах работы дизеля постоянное давление в перепускном
канале 22 (см. рис. 6, б) достигается переменным ходом поршня 19,
обеспечиваемым специально подобранной пружиной 18. На режимах частичных
нагрузок дизеля при малых расходах топлива в полости Б возникает давление и
поршень 19 не совершает своего полного хода, поэтому шток 5 (см. рис. 6, а)
толкателя частично перемещается вхолостую, вследствие чего подача топлива
уменьшается.
Для предотвращения разжижения масла в картере насоса высокого давления
топливо, просочившееся между штоком 5 и стенками отверстия его направляющей
втулки 20, поступает обратно в полость впускного клапана 13 через дренажный
канал 6.
На корпусе насоса низкого давления установлен насос ручной подкачки
топлива, который служит для заполнения системы питания топливом и удаления из
нее воздуха после проведения ремонтно-профилактических работ или длительной
стоянки автомобиля. Насос состоит из цилиндра //, поршня 8 со штоком 9 и
рукоятки 10.
Для ручной подкачки топлива отвертывают рукоятку 10 с резьбового
хвостовика 23 (см. рис. 6, в) и, действуя ею, как штоком в обычном поршневом
насосе, нагнетают в магистраль топливо или удаляют из нее воздух. После
окончания ручной подкачки рукоятку 10 навертывают на хвостовик 23 до плотного
прилегания поршня: к прокладке 12 (см. рис. 6, а), чтобы не допустить подсоса
воздуха в систему питания через насос ручной подкачки.
По сравнению с дизелями ЯМЗ-236 и -238 в дизелях КамАЗ-740 и ЗИЛ-645
топливный насос низкого давления при наличии конструктивных изменений в
устройстве отдельных узлов не имеет существенных различий по принципу действия.
Насос низкого давления дизеля КамАЗ-740 работает следующим образом. При
опускании толкателя / поршень 2 под действием пружины 3 движется вниз. При этом
в полости А создается разрежение и впускной клапан 4, сжимая пружину,
перепускает топливо в эту полость по топливопроводу от фильтра грубой очистки.
Одновременно топливо, находящееся в нагнетательной полости Б, вытесняется к
топливному насосу высокого давления (ТНВД).
При движении поршня 2 вверх под давлением предварительно поступившего
топлива закрывается впускной клапан 4 и открывается выпускной клапан 6. В этом
случае топливо из полости А через перепускной канал поступает в полость Б и при
последующем перемещении поршня 2 вниз вышеописанный цикл работы насоса
повторяется.
К фланцу насоса низкого давления крепится насос 5 ручной подкачки
топлива. В системе питания дизелей КамАЗ установлен второй насос ручной
подкачки топлива аналогичного типа, который крепится через кронштейн к картеру)
сцепления. Этот насос позволяет подкачивать топливо без опрокидывания кабины,
что создает значительные удобства при пуске двигателя в условиях эксплуатации
автомобилей.
Рис. 7. Схема работы топливного насоса низкого давления и ручного
топливоподкачивающего насоса:
– нагнетательный клапан; 2, 5, 7, 8 – пружины; 3 – поршень; 4 – поршень
ручного топливоподкачивающего насоса; 6 – впускной клапан; 9 – толкатель, 10 –
эксцентрик; А – полость всасывания; Б – подача от фильтра грубой очистки
топлива; В – нагнетательная полость; Г – подача к топливному насосу высокого
давления.
.1.3 Механизмы и узлы магистрали высокого давления
Топливный насос высокого давления. Для точного дозирования топлива и
подачи его в определенный момент под высоким давлением к форсункам применяется
топливный насос высокого давления. Наибольшее распространение на автомобильных
дизелях получили многосекционные насосы с постоянным ходом плунжера и
регулировкой конца подачи топлива.
По расположению секций насосы делятся на рядные и V-образные. Каждая
секция топливного насоса обеспечивает работу одного из цилиндров дизеля,
поэтому число секций топливного насоса определяется числом его цилиндров.
Топливный насос дизеля ЯМЗ-236 шестисекционный, дизелей ЯМЗ-238 и ЗИЛ-645-
рядный восьмисекционный, дизеля КамАЗ-740 V-образный восьмисекционный.
Конструктивно топливные секции рядных насосов дизелей ЯМЗ-236, -238 и ЗИЛ-645
существенных различий не имеют. Типичным примером конструкции рядного
топливного насоса высокого давления является насос дизеля ЯМЗ-236 (рис. 8),
состоящий из шести одинаковых секций.
На кулачковом валу имеются профилированные кулачки 19 для каждой насосной
секции и эксцентрик 14 для приведения в движение насоса низкого давления,
который крепится к привалочной плоскости 13 насоса высокого давления.
В перегородке корпуса против каждого кулачка установлены роликовые
толкатели 18. Оси роликов 15своими концами входят в пазы корпуса насоса,
предотвращая проворачивание толкателей.
Рис. 8. Топливный насос высокого давления дизеля ЯМЗ-236
Насосные секции установлены в верхней части корпуса и крепятся винтами
29. Основной частью каждой насосной секции является плунжерная пара, состоящая
из плунжера 6 и гильзы 35. Плунжерную пару изготовляют из хромомолибденовой
стали и подвергают закалке до высокой твердости.
После окончательной обработки
подбором производят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в соединении
зазор, равный 0,0015-^0,0020 мм. Этим достигается максимальная плотность
сопряжения взаимодействующих деталей, обеспечивающих давление впрыскивания
топлива до 16 МПа.
Топливо к плунжерным парам подводится по каналу 36, а отводится по каналу
30, в переднем конце которого под колпаком установлен перепускной клапан 5.
Если давление в каналах превышает 0,16-0,17 МПа, клапан открывается и
перепускает часть топлива в бак.
Попавший в каналы насоса воздух выпускается
через отверстие, закрываемое пробкой 8. На торец гильзы 35 притертой торцовой
поверхностью опирается седло 34 нагнетательного клапана 33. Седло прижато к
гильзе плунжера штуцером 7 через уплотнительную прокладку.
Нагнетательный клапан 33 состоит из головки с запорной конической фаской,
разгрузочного пояска и хвостовика с прорезями для прохода топлива. Сверху на
клапан установлена пружина 32, которая прижимает его к седлу. Верхний конец
пружины упирается в выступ упора 31.
При вращении кулачкового вала 12 насоса выступ кулачка 19 набегает на
роликовый толкатель 18, который через болт 40 воздействует на плунжер 6 и
перемещает его вверх. Когда выступ кулачка выходит из-под ролика толкателя,
пружина 38, упирающаяся в тарелки 39 и 28, возвращает плунжер в первоначальное
положение.
При перемещении рейки 3 вдоль ее оси втулка 16 поворачивается на гильзе
и, действуя на выступы 17 плунжера, поворачивает его, в результате чего
изменяется количество топлива, подаваемого к форсункам. Ход рейки
ограничивается стопорным винтом 37, входящим в ее продольный паз. Задний конец
рейки соединен с тягой 10 регулятора частоты вращения коленчатого вала,
установленного в корпусе 9.
Выступающий из насоса передний конец рейки закрыт запломбированным
колпачком, в который ввернут винт 2 ограничения мощности двигателя при обкатке
автомобиля
Для опережения впрыскивания топлива в цилиндры дизеля в зависимости от
частоты вращения его коленчатого вала в передней части насоса установлена
центробежная муфта. Она состоит из ведущей 23 и ведомой 26 полумуфт. На ведомой
полумуфте закреплены две оси 27 с установленными на них центробежными грузами
25, в вырезах которых размещены пружины 22, опирающиеся с одной стороны на оси
27, а с другой – на опорные пальцы 21 ведущей полумуфты 23. Механизм муфты в
сборе закрыт крышкой 24, которая навернута на резьбу ведомой муфты.
На дизеле ЗИЛ-645 топливный насос высокого давления рядный
восьмисекционный, создающий давление впрыскивания до 18,5 МПа, установлен в
развале блока цилиндров. Привод насоса осуществляется от коленчатого вала через
две пары зубчатых колес, упругую муфту привода и автоматическую муфту
опережения впрыскивания.
Насосные секции топливного насоса так же, как у насоса дизелей ЯМЗ,
плунжерного (золотникового) типа с постоянным ходом плунжера. Наряду с
отдельными конструктивными отличиями насоса работа его секций принципиально не
отличается от работы секций насоса дизелей ЯМЗ-236, -238.
На дизелях семейства КамАЗ устанавливают V-o бразные насосы высокого
давления. Они располагаются в развале блока цилиндров и приводятся в действие
от шестерен газораспределения через шестерню привода. В корпусе / насоса (рис.
9) установлен механизм 20 поворота плунжеров, соединенный с правой и левой
рейками, которые действуют на плунжеры нагнетательных секций, расположенных в
два ряда.
В каждом ряду расположено по четыре нагнетательных секции, давление
впрыскивания которых по сравнению с давлением впрыскивания дизелей ЯМЗ-236,
-238 увеличено и составляет 18 МПа. Секции насоса расположены под углом 75°,
что повышает прочность кулачкового вала за счет уменьшения его длины, позволяет
увеличить давление впрыскивания и повысить работоспособность плунжерных пар.
Рис. 9.Насос высокого давления с V-образным расположением насосных секций
Каждая секция насоса состоит из корпуса 15, гильзы 14 с плунжером 9,
поворотной втулки 6, нагнетательного клапана 17, прижатого штуцером к гильзе
плунжера через уплотнительную прокладку 16. Положение гильзы 14 относительно
корпуса 15 фиксируется штифтом 12. В нижней части гильза и корпус уплотняются
прокладками 10 и 11.
Так же как и у дизелей ЯМЗ, топливные секции насоса плунжерного типа с
постоянным ходом плунжера. Плунжер приводится в движение от кулачкового вала
насоса, через ролик 2 толкателя, ось которого крепится в сухаре 3. Пружина 7
толкателя в верхней части упирается в шайбу 8, а через тарелку 5 постоянно
прижимает ролик 2 к кулачку. Толкатель от поворота фиксируется сухарем 3,
выступ которого входит в паз корпуса насоса.
Начало подачи топлива регулируется установкой пяты 4 определенной
толщины. При установке пяты большей толщины топливо будет подаваться раньше,
меньшей толщины – позднее. Чтобы изменить количество подаваемого топлива
плунжер 9 поворачивается относительно гильзы 14 при помощи рейки 13 насоса,
которая связана с поворотной втулкой 6.
Управление подачей топлива осуществляется из кабины водителя педалью,
воздействующей с помощью трех тяг и рычага 18 на всережимный регулятор 19
частоты вращения коленчатого вала, расположенный в развале топливного насоса.
На крышке регулятора 19 закреплен топливный насос 22 низкого давления и насос
21 ручной подкачки топлива.
Рис. 10. Схема работы секции насоса
высокого давления: а – впуск (всасывание); 6 – начало подачи; в
– конец подачи
Работа насоса высокого давления плунжерного типа, установленного на
дизелях ЯМЗ-236, -238, КамАЗ-740 и ЗИЛ-645, состоит из наполнения
надплунжерного пространства топливом с частичным его перепуском, подачи топлива
под высоким давлением к форсункам, отсечки и перепуска его в сливной
топливопровод.
В виду того что все секции работают одинаково, рассмотрим работу насоса
на примере одной из секций дизеля ЯМЗ-236 (рис. 10). При движении плунжера 1
вниз (рис. 10, а) внутреннее пространство гильзы 12 наполняется топливом, и
одновременно оно подается насосом низкого давления в подводящий канал 10
корпуса 11 насоса.
При этом открывается впускное отверстие 9, и топливо
поступает в надплунжерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер
начинает подниматься вверх (рис. 10, б), перепуская топливо обратно в
подводящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 1 не перекроет
впускное отверстие 9 гильзы.
Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления до 16,5 0,5
МПа, превышающее давление, создаваемое пружиной форсунки, в результате чего
игла форсунки приподнимается и происходит впрыскивание топлива в камеру
сгорания. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка 13 (рис.
10, в) плунжера не откроет выпускное отверстие 3 в гильзе, в результате чего
давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан 6 под действием
пружины закрывается и надплунжерное пространство разъединяется с
топливопроводом высокого давления.
Нагнетательный клапан 6 разгружает топливопровод высокого давления, так
как он снабжен цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке
клапана на седло обеспечивает увеличение объема топливопровода примерно на
70-80 мм3. Этим достигается резкое прекращение впрыскивания топлива
и устраняется возможность его подтекания через распылитель форсунки, что
улучшает процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси, а также повышает
надежность работы форсунки.
Перемещение плунжера во втулке с момента закрытия впускного отверстия до
момента открытия выпускного отверстия называется активным ходом плунжера,
который в основном и определяет количество подаваемого топлива за цикл работы
топливной секции.
Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл,
происходит в результате поворота плунжера / зубчатой рейкой. При различных
углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смещаются моменты открытия
выпускного отверстия. При этом чем позднее открывается выпускное отверстие, тем
большее количество топлива может быть подано к форсункам.
Рис. 11. Схема
изменения подачи топлива
На рис. 11 показаны следующие положения винтовой кромки плунжера за цикл
работы топливной секции:
положение А – максимальная подача топлива и наибольший активный ход
плунжера /. В этом случае расстояние h от винтовой кромки 5 плунжера до
выпускного отверстия 2 будет наибольшим;
положение Б – промежуточная подача, так как при повороте плунжера по
часовой стрелке расстояние h уменьшается и выпускное отверстие открывается
раньше;
положение В – нулевая подача топлива. Плунжер повернут так, что его
продольный паз 3 расположен против выпускного отверстия 2 (/г=0), в результате
чего при перемещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, подача
топлива прекращается и двигатель останавливается.
Момент начала подачи топлива каждой секцией по углу поворота коленчатого
вала изменяют регулировочным болтом 40 (см. рис. 8) с контргайкой, ввернутым в
толкатель. При вывертывании болта верхний торец плунжера раньше перекрывает
входное отверстие 4 гильзы и топливо раньше подается к форсунке, т. е. угол
начала подачи топлива увеличивается. При ввертывании болта в толкатель этот
угол уменьшается и топливо к форсунке подается с запаздыванием.
Муфта опережения впрыскивания
За два оборота коленчатого вала кулачковый вал насоса делает один оборот,
и топливо из секций топливного насоса высокого давления подаётся с порядком
работы двигателя. Для изменения момента начала подачи топлива в цилиндры дизеля
в зависимости от частоты вращения коленчатого вала служит муфта (рис. 12, а)
опережения впрыскивания топлива, которая дополнительно поворачивает кулачковый
вал относительно вала привода топливного насоса высокого давления.
Механизм опережения впрыскивания дизелей ЯМЗ имеет две полумуфты,
установленные в корпусе 5: ведущую 6 и ведомую 10. Ведущая полумуфта надета на
ступицу ведомой полумуфты и может на ней поворачиваться, а ведомая жестко
закреплена на кулачковом валу И насоса.
Ведущая полу муфта через промежуточные
детали 2,3 и 4 соединена с валом 1 привода. Между полумуфтами расположены 2
одинаковых груза 7, установленные на осях 8 ведомой полумуфты, а своим
криволинейным вырезом грузы охватывают опорные пальцы 12 ведущей полумуфты.
Между осями 8 и опорными пальцами 12 враспор установлены пружины 9, которые,
стремясь увеличить расстояние между ними, поворачивают одну яолумуфту
относительно другой. В этом случае (рис. 12, б, 1) грузы 7 смещаются к центру
механизма, а ведомая полумуфта занимает исходное положение относительно
ведущей.
В основу работы муфты положен принцип использования центробежных сил
грузов. При вращении ведущей полумуфты ее опорные пальцы 12 давят на
криволинейные вырезы грузов 7, а последние передают усилие осям 8 ведомой
полумуфты, и образуется пара сил, вращающая кулачковый вал // насоса высокого
давления.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала дизеля возрастают
центробежные силы, действующие на грузы. Под действием этих сил преодолевается
противодействие пружин 9 и грузы 7 расходятся (см. рис. 12, б, II).
Рис 12. Муфта опережения впрыска топлива и схема её работы: а –
устройство; б – схема работы; в – детали муфты.
При этом грузы, скользя криволинейными вырезами по опорным пальцам
ведущей полумуфты, подтягивают к ним оси ведомой полумуфты и, таким образом,
происходит угловое смещение кулачкового вала насоса (по направлению вращения)
относительно
При снижении частоты вращения коленчатого вала центробежная сила грузов
уменьшается и под действием пружин ведомая полумуфта поворачивается
относительно ведущей в сторону, противоположную вращению кулачкового вала
насоса, в результате чего угол опережения впрыскивания топлива уменьшается.
Максимальный угол опережения 118 впрыскивания, который обеспечивается муфтой,
составляет 6-8° по углу поворота кулачкового вала насоса относительно угла
поворота приводного вала и 10-14° по углу поворота кулачкового вала
относительно угла поворота коленчатого вала.
Муфты опережения впрыскивания топлива дизелей КамАЗ-740 и ЗИЛ-645 так же,
как и муфты опережения впрыскивания топлива дизелей ЯМЗ-236, -238,
автоматические, с центробежными механизмами. Они состоят из ведущих и ведомых
полумуфт, связанных друг с другом через подвижные детали с упругими элементами.
Форсунки. Для впрыскивания и распыливания топлива, а также для
распределения его частиц по объему камеры сгорания служит форсунка. Основным
конструктивным элементом форсунки является распылитель, имеющий одно или
несколько выходных (сопловых) отверстий, формирующих факел впрыскиваемого
топлива.
Существуют форсунки закрытого и открытого типов. В четырехтактных
дизелях применяют форсунки закрытого типа -, сопловые (распыливающие) отверстия
которых закрываются запорной иглой, поэтому внутренняя полость в корпусе
распылителей форсунок сообщается с камерой сгорания только в период
впрыскивания топлива.
Форсунки закрытого типа по конструкции запорного устройства распылителей
делятся на бесштифтовые и штифтовые.
Рис. 13 Форсунка двигателя ЯМЗ (а), типы распылителей (б и в) и схемы
работы (г) форсунки
У бесштифтовых форсунок (рис. 13, а) конец запорной иглы 2 представляет собой
конус, отделяющий сопловые отверстия от топливопровода высокого давления.
Распылители / таких форсунок обычно имеют несколько сопловых отверстий,
расположение которых зависит от формы камеры сгорания.
У штифтовых форсунок (рис. 13, б) на конце запорной иглы 2 имеется
фасонный штифт, входящий в сопловое отверстие распылителя /, что придает струе
распыленного топлива конусообразность и строго определенную направленность.
Такие форсунки чаще всего применяют в дизелях с разделенными камерами сгорания.
На дизелях ЯМЗ-236, -238, КамАЗ-740 и ЗИЛ-645 применяются форсунки
закрытого типа с гидравлическим подъемом иглы и фиксированным распылителем.
У дизелей семейства ЯМЗ к корпусу 6 форсунки (см. рис. 13, а) гайкой 4
крепится многодырчатый распылитель 1 с установленной в нем иглой 2. Игла и
распылитель представляют собой особо точную (прецизионную) пару, заменять их
следует только комплектно.
Подъем иглы в распылителе /, равный 0,28-0,38 мм, ограничивается упором
ее в торцовую поверхность корпуса 6 форсунки. В нижней части распылителя
имеются четыре отверстия диаметром 0,34 мм, доступ топлива к ним перекрывается
при посадке запорного конуса иглы на конус седла распылителя, сопряжение
которых герметично.
Положение распылителя относительно корпуса форсунки фиксируется двумя
штифтами 5, благодаря чему струи топлива в камере сгорания имеют определенное
направление. Игла 2 прижимается к седлу распылителя 1 пружиной 7, которая
установлена внутри фасонной гайки 9, нижней частью ввернутой в корпус 6
форсунки.
Верхний конец пружины упирается в заплечики регулировочного винта 12,
ввернутого в фасонную гайку 9. Нижний конец пружины передает усилие хвостовику
запорной иглы через штангу 21 с напресованной на нее тарелкой 16 и шарик 23,
запрессованный в отверстие нижнего торца штанги.
Необходимый натяг пружины до 15-15,5 МПа, определяющий давление
впрыскивания топлива, устанавливается регулировочным винтом 12, фиксируемым
контргайкой 13. Увеличение натяга пружины приводит к запаздыванию впрыскивания,
уменьшение – к опережению впрыскивания.
Сверху форсунка закрыта колпаком 14, навернутым на верхнюю часть гайки 9
до упора в верхний торец корпуса 6 форсунки через прокладку 8. В днище колпака
имеется резьбовое отверстие для полого болта 15 крепления сливного
топливопровода. Для подвода топлива служит штуцер 19 с втулкой 17, в котором
расположен сетчатый фильтр 18.
При помощи резинового уплотнителя 20 штуцер 19 выводится на боковую
сторону головки цилиндров, где к нему присоединяется топливопровод от насоса
высокого давления.
В головке цилиндров форсунка устанавливается в латунном стакане 3, а ее
сопловые отверстия выходят в полость камеры сгорания. Сверху форсунка
закреплена шпилькой 10 с помощью скобы 11с лапками, опирающимися на буртик
колпака 14 форсунки.
Работа форсунки. Из насоса высокого давления топливо подается к штуцеру 19
(см. рис. 13, а) форсунки. Пройдя сетчатый фильтр 18, топливо по наклонному
каналу 22 в корпусе 6 поступает в кольцевую выточку, выполненную на торце
распылителя.
Сопловые отверстия распылителя открываются (рис. 13, г) в тот момент,
когда давление топлива под пояском утолщенной части и запорного конуса иглы 2
превышает давление пружины 7. При этом игла перемещается вверх и происходит
впрыскивание топлива. В момент, когда в секции насоса происходит отсечка подачи
топлива, давление в топливопроводе падает и игла под действием пружины резко
закрывает сопловые отверстия, что предотвращает подтекание топлива после
завершения процесса впрыскивания.
Под действием высокого давления часть топлива через плунжерную пару
распылителя просачивается в верхнюю часть форсунки, откуда оно отводится в бак
через полый болт 15 и сливной топливопровод.
На дизеле ЗИЛ-645 (рис. 14) установлена форсунка, распылитель которой
имеет два сопловых отверстия диаметром 0,45 мм. При установке форсунки в
головке блока эти отверстия строго фиксируются относительно камеры сгорания.
Форсунка состоит из корпуса 1 с щелевидным фильтром 2, проставки 6 с
наклонными отверстиями, корпуса 7 распылителя с иглой 10, гайки 8, штанги 12 с
тарелкой 4 и пружиной 5, регулировочного винта 13. Относительное положение
корпуса / форсунки, проставки и корпуса распылителя фиксируется установочными
штифтами //. Щелевой фильтр представляет собой металлический стержень, по
образующей которого нанесены углубления до 2-3 мкм.
Рис. 14. Форсунка дизеля
ЗИЛ-645
При работе форсунки топливо от насоса высокого давления подается к
щелевидному фильтру 2, откуда оно по каналам в корпусе /, проставки 6 и в
корпусе 7 распылителя поступает под иглу 10. В результате наличия кольцевой
полости 9 давление топлива, нагнетаемое в форсунку, действует на запорную иглу.
Давление начала впрыскивания регулируется винтом 13, изменяющим
предварительную затяжку пружины. При этом подъем иглы 10 составляет 0,25 мм и
ограничивается штангой 12. Некоторое количество топлива, неизбежно
просачивающееся вверх между иглой и распылителем, поступает в пространство над штангой
12, а затем через отверстие в регулировочном винте 13 поступает к штуцеру
сливного топливопровода.
На головке цилиндров форсунка устанавливается в специальном стакане и
закрепляется скобой. Ее уплотнение в стакане от попадания воды и грязи
осуществляется при помощи кольца 3.
На дизелях семейства КамАЗ-740 установлена форсунка закрытого типа с
гидравлическим подъемом иглы и многодырчатым распылителем. Давление начала
подъема иглы составляет 18- 18,5 МПа. По принципу действия она не отличается от
вышеописанных форсунок дизелей ЯМЗ-238 и ЗИЛ-645, но имеет некоторые
конструктивные отличия в устройстве отдельных узлов.
Среди этих отличий
существенным является то, что регулировка форсунки на давление впрыскивания
осуществляется не регулировочным винтом, а шайбами, установленными под пружину.
При увеличении общей толщины регулировочных шайб давление повышается, при
уменьшении понижается. Изменение толщины шайб на 0,05мм приводит к изменению
давления начала подъема иглы на 0,3-0,4 МПа.
Форсунки открытого типа отличаются от вышеописанных тем, что у них нет
запорного устройства между топливопроводом высокого давления и сопловыми
отверстиями распылителя (рис. 13, в). Они постоянно соединены между собой, в
результате чего топливо подтекает через форсунку в камеру сгорания, что
приводит к нагарообразованию и снижению мощности двигателя.
Отмеченные
недостатки открытой форсунки устранены в системах питания нераздельного типа, в
которых насос высокого давления и форсунка конструктивно объединены в один
общий узел, носящий название насос-форсунки и применяемый в основном в
двухтактных дизелях.
.1.4 Регуляторы частоты вращения коленчатого вала
Автомобильные дизели работают при переменных нагрузках и частотах
вращения коленчатого вала. Нагрузка и частота вращения коленчатого, вала дизеля
зависят от скорости движения автомобиля, массы перевозимого им груза и
сопротивления дороги. Частота вращения коленчатого вала не должна превышать
допустимую, так как это может привести к перегрузке подвижных деталей
механизмов дизеля, и, кроме того, коленчатый вал дизеля не должен
останавливаться, работая с малой частотой вращения на холостом ходу во время
кратковременных стоянок автомобиля.
С этой целью на дизелях устанавливают
регуляторы частоты вращения коленчатого вала, которые позволяют автоматически
поддерживать заданную скорость движения автомобиля, облегчают управление
автомобилем и повышают эффективность использования дизелей.
В автомобильных дизелях, как правило, применяют центробежные регуляторы,
которые подразделяют на двух- и всережимные. Первые обеспечивают устойчивую
работу дизеля на всех задаваемых скоростных режимах, включая минимальную
частоту вращения коленчатого вала дизеля на холостом ходу, и ограничивают
максимальную частоту вращения коленчатого вала; вторые поддерживают минимально
устойчивое вращение коленчатого вала на холостом ходу и ограничивают его максимальную
частоту вращения, т. е. действуют на двух предельных скоростных режимах работы
двигателя.
Всережимные регуляторы
На автомобильных четырехтактных дизелях ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 (рис. 15), а
также на дизеле КамАЗ-740 устанавливают всережимные регуляторы, которые в
зависимости от нагрузки двигателя автоматически изменяют количество подаваемого
топлива и поддерживают частоту вращения коленчатого вала, заданную положением
рычага управления или степенью нажатия на педаль подачи топлива.
В корпусе регулятора / (рис. 15, а) на шарикоподшипниках 2 установлен вал
16 регулятора, приводимый во вращение от кулачкового вала 18 топливного насоса
при помощи повышающей передачи, состоящей из ведущего 17 и ведомого 15 зубчатых
колес. На валу 16 при помощи державки установлены центробежные грузы 14,
которые системой рычагов связаны с рейкой 19 насоса (рис. 15, б) и рычагом 8
управления подачей топлива.
Рис 15. Всережимный центробежный регулятор двигателей ЯМЗ:
А- устройство; б, в- схемы работы регулятора соответственно при малой
частоте вращения коленчатого вала и при частичных и полной нагрузках.
При вращении вала грузы 14 расходятся и своими роликами давят на торец
муфты 13. Усилие, воспринимаемое муфтой, передается через упорную пяту 12
рычагу 7, соединенному тягой 3 с рейкой 19.
Торец пяты 12 через корректор 26 воздействует на силовой рычаг 27,
который сидит на общей оси 21 с двуплечим рычагом 6 и находится под действием
усилия пружины 9. Одним концом пружина закреплена на рычаге 10, жестко
соединенном с рычагом* 8 управления подачей топлива, с другим – на двуплечем
рычаге 6, в наружное плечо которого ввернут регулировочный винт 23, упирающийся
в силовой рычаг 27 и позволяющий изменять предварительное натяжение пружины.
В нижней части регулятора размещен кулисный механизм, служащий для
остановки двигателя. Кулиса 28 этого механизма приводится в действие скобой
(см. рис. 15, а).
Работа регулятора заключается в следующем. Всережимный центробежный
регулятор устанавливают на определенный режим рычагом 8 посредством тяги,
соединяющей его с педалью управления в кабине водителя. Перед пуском двигателя
скобу кулисы 28 (см. рис. 15, б) выключения подачи топлива фиксируют в
положение «Работа», при этом рычаг 8 управления подачей топлива упирается в
болт 22.
В этом случае под действием стартовой пружины 4 верхнее плечо рычага
7, перемещаясь против часовой стрелки, вдвигает рейку 19 в корпус насоса. При
пуске двигателя цикловая подача топлива должна быть сравнительно большой,
поэтому рейку насоса устанавливают в положение пусковой (увеличенной) подачи
топлива.
После пуска двигателя, когда частота вращения коленчатого вала начинает
увеличиваться под действием центробежной силы, грузы 14 расходятся и,
преодолевая сопротивление стартовой пружины 4, переме-124 щают вправо подвижную
муфту 13 и рычаг 7 до упора пяты 12 в корректор 26 силового рычага. При этом
рейка 19 выдвигается из корпуса насоса и подача топлива уменьшается.
В дальнейшем по мере повышения частоты вращения коленчатого вала на
режиме холостого хода до 450-500 об/мин рычаг 7 продолжает выдвигать рейку 19
вправо. При этом силовой 27 и двуплечий 6 рычаги поворачиваются против часовой
стрелки, преодолевая сопротивление пружины 9.
Минимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу регулируют
болтом 22 и поджатием буферной пружины пробкой 24.
При переходе на нагрузочные режимы работы двигателя “необходимая
частота вращения коленчатого вала устанавливается нажатием на педаль управления
подачей топлива. В этом случае рычаг 8 (рис. 15, в), поворачиваясь совместно с
валом 5 на некоторый угол, воздействует на рычаг 10, который растягивает
пружину 9.
Под действием усилия пружины на двуплечий рычаг 6 рейка 19
перемещается в сторону увеличения подачи топлива и частота вращения коленчатого
вала двигателя возрастает до тех пор, пока центробежная сила грузов 14 не
уравновесит силу натяжения пружины 9.
Установившаяся частота вращения коленчатого вала двигателя поддерживается
регулятором автоматически следующим образом. При уменьшении нагрузки на
двигатель топливо продолжает поступать в цилиндры в том же количестве, в
результате чего частота вращения коленчатого вала и центробежная сила грузов 14
увеличиваются.
Грузы расходятся на больший угол и, действуя через рычажную
систему, перемещают рейку 19 в сторону уменьшения подачи топлива. До момента
равенства усилия пружины 9 и центробежной силы грузов 14, при этом
восстанавливается заданный скоростной режим.
При увеличении нагрузки и прежнем количестве подаваемого топлива частота
вращения коленчатого вала понижается, в результате чего центробежная сила
грузов 14 уменьшается, и они сходятся, при этом пружина 9, воздействуя через
рычажную систему, перемещает рейку 19 в сторону увеличения подачи топлива до
момента восстановления заданного скоростного режима.
В реальных условиях эксплуатации возможны также перегрузки двигателя, в
этом случае поддерживание заданного скоростного режима без переключения передач
будет происходить до тех пор, пока головка болта 25 не упрется в вал 5 рычагов
8 и 10. При дальнейшем возрастании нагрузки частота вращения коленчатого вала
будет уменьшаться.
Двигатель останавливают из кабины водителя при помощи кнопки «Стоп»,
которая тросом соединяется со скобой И (см. рис. 15, а). При этом скоба и связанная
с ней кулиса 28 (см. рис. 15, б) выключения подачи топлива перемещаются в
нижнее крайнее положение, а рычаг 7 поворачивается относительно пальца,
установленного в упорной пяте 12, по часовой стрелке и своим верхним плечом
выдвигает рейку 19 до упора вправо, подача топлива прекращается.
При эксплуатации двигателей максимальную частоту вращения коленчатого
вала ограничивают винтом 20, а ход кулисы – винтом 29 (см. рис. 15, в).
Номинальную (часовую) подачу топлива насосом регулируют болтом 25. Эту регулировку
выполняют на специальном стенде.
На дизелях семейства КамАЗ всережимный регулятор частоты вращения
коленчатого вала установлен в развале насоса высокого давления. К корпусу
регулятора крепится крышка, на которой смонтированы регулировочные устройства,
рычаги управления 18 (см. рис. 9) подачей топлива и остановки двигателя.
Необходимая частота вращения коленчатого вала двигателя задается
натяжением пружины регулятора при помощи рычага, соединенного с педалью подачи
топлива. Для каждого натяжения пружины при заданной частоте вращения
коленчатого вала устанавливается равновесие между центробежной силой грузов и
приведенной к оси регулятора силой натяжения пружины.
Двухрежимные регуляторы. Центробежные двухрежимные регуляторы, устанавливаемые
на дизелях автомобилей ЗИЛ-4331 и их модификациях, представляют собой систему,
состоящую из грузов, пружин и рычагов, связанных с рейкой топливного насоса
высокого давления.
Рис 16. Схема работы двухрежимного регулятора
Схема механизма двухрежимного регулятора дизеля ЗИЛ-645 показана на рис.
16. Регулятор включает две последовательно действующие системы, одна из которых
регулирует режим минимальной частоты, обеспечивая устойчивую работу двигателя
на холостом ходу, а другая ограничивает в заданных пределах максимальную
частоту вращения коленчатого вала дизеля.
На кулачковом валу 11 насоса высокого давления при помощи гайки закреплен
корпус 9 центробежного механизма. На наружной поверхности корпуса 9 установлена
крестовина, на осях 14 которой свободно посажены два цилиндрических пустотелых
груза 10, связанных с рычагами 19.
Внутри каждого груза размещены слабая
наружная пружина 13 холостого хода, две внутренние сравнительно жесткие пружины
16 ограничения максимальной частоты вращения, пружина 17, размещенная в стакане
18, и регулировочная гайка 15. Грузы с пружинами называются чувствительным
элементом регулятора, который через систему рычагов и муфту 7 передает усилие на
рейку 2 насоса.
Работа регулятора заключается в следующем. В дизелях типа ЗИЛ-645
двухрежимный регулятор автоматически обеспечивает устойчивую работу двигателя
на холостом ходу в пределах 600-650 об/мин и ограничивает максимальную частоту
вращения коленчатого вала в диапазоне 2800-2950 об/мин.
Перед пуском дизеля двуплечий рычаг 6 подачи топлива устанавливают на
максимальную подачу /, при этом кулиса 5 опускается вниз, а рейка 2 насоса
регулировочным винтом 1 соприкасается с упором. При помощи этого винта
регулируется пусковая подача топлива, которая примерно в 1,5-2 раза больше, чем
максимальная цикловая подача топлива.
Во время пуска дизеля грузы 10 под действием центробежных сил расходятся,
сжимая пружину 13. При этом рычаги 19 по направляющей 8 перемещают муфту 7
влево, которая через двуплечий рычаг 4 выдвигает рейку 2 насоса вправо,
уменьшая подачу топлива и снижая частоту вращения коленчатого вала.
При этом
сжатая пружина 3 обеспечивает обратное перемещение кулисы 5 в рычаге 4.
Ограничение частоты вращения достигается в результате того, что центробежные
силы грузов оказываются недостаточными, чтобы преодолеть дополнительное усилие
трех внутренних жестких пружин 16 и 17.
При уменьшении частоты вращения усилие
пружины 13 становится больше центробежных сил, грузы 10 опускаются и муфта 7
через двуплечий рычаг 4 перемещает рейку в направлении увеличения подачи
топлива. Следовательно, первая система двухрежимного регулятора обеспечивает
устойчивую работу дизеля при частотах вращения коленчатого вала на холостом
ходу.
При этом массы грузов и затяжку гайкой 15 слабой пружины 13 подбирают
так, чтобы равновесие системы, характеризующееся равенством приведенной к муфте
центробежной силы и силы затяжки пружины, имело место в указанных пределах
частоты вращения коленчатого вала.
При переходе на нагрузочные режимы дизеля регулятор практически
отключается, а необходимая частота вращения коленчатого вала обеспечивается
рычагом 6, связанным с педалью подачи топлива. Максимальная цикловая подача
топлива ограничивается упорным винтом, ввернутым в корпус регулятора.
Доходя до упора в тарелку 12 жесткой пружины 17 дальнейшее перемещение
грузов прекращается. Это связано с тем, что центробежной силы грузов будет
недостаточно для дополнительного преодоления силы предварительной затяжки
пружин 16 и 17. В результате этого регулятор выключается и режим работы дизеля
регулируется только педалью подачи топлива.
Наряду с этим для корректировки подачи топлива на переходных режимах
работы дизеля в регуляторах используют пружинные корректоры подачи топлива,
состоящие из стакана 18, жесткой пружины 17 и тарелки 12.
Принцип работы корректора заключается в следующем. При уменьшении
нагрузки на дизель центробежные силы грузов преодолевают силы затяжки жестких
пружин 16 и 17, а также слабой пружины 13 и тарелка 12 садится на стакан 18. В
результате этого рычаги 19 перемещаются на небольшую величину Н, отклоняя при
этом через муфту 7 двуплечий рычаг 4 с рейкой 2 в сторону уменьшения подачи
топлива.
.2 Турбонаддув в дизелях
Для повышения мощности дизеля используют наддув, т. е. подачу заряда
воздуха в цилиндр под давлением.
Для наддува дизель оборудуют турбокомпрессором, использующим энергию
отработавших газов. Увеличивая наполнение цилиндров воздухом, турбокомпрессор
повышает эффективность сгорания одновременно увеличенной дозы
впрыскиваемого топлива. Это дает возможность повысить эффективную мощность
дизеля на 20-30%.
Рис. 17. Схема
турбокомпрессора
Турбокомпрессор дизелей ЯМЗ-238НБ, -240Н, -240П представляет собой объединение
газовой турбины, приводимой во вращение потоком отработавших газов, и
центробежного компрессора, обеспечивающего создание избыточного давления
воздуха. Оба агрегата имеют один общий роторный вал, установленный в бронзовых
подшипниках. Во время такта впуска дизеля сжатый компрессором воздух
нагнетается в его цилиндры под давлением 0,15- 0,20 МПа.
Турбокомпрессор (рис. 17) состоит из газовой турбины 6 и центробежного
компрессора 4. На роторном валу 7 с одной стороны закреплено рабочее колесо 9
турбины 6, а с другой – рабочее колесо 5 компрессора 4.
Отработавшие газы, движущиеся по выпускному трубопроводу 2, вращают
рабочее колесо 9 турбины с большой частотой (35-40 тыс. об/мин), а затем они
отводятся по газопроводу 3 в трубу глушителя.
Одновременно с колесом 9 турбины, вращается рабочее колесо 5 компрессора,
которое через воздухоочиститель засасывает воздух, сжимает его и под давлением
нагнетает через впускной газопровод / в цилиндры 8 дизеля.
По степени повышения давления наддув разделяют на низкий с давлением
воздуха на впуске до 0,15 МПа, средний – до 0,2 МПа и высокий – при давлении
свыше 0,2 МПа.
Система газотурбинного наддува состоит из двух взаимозаменяемых
турбокомпрессоров, компрессоров, впускных и выпускных коллекторов и патрубков.
Турбокомпрессоры установлены на выпускных коллекторах по одному на каждый ряд
цилиндров. Уплотнение газовых стыков между установочными фланцами
турбокомпрессоров и коллекторами осуществляется прокладками из жаропрочной
стали.
Труба выпуска отработавших газов крепится к турбокомпрессорам с помощью
натяжных фланцев, а герметичность соединений обеспечивается асбостальной
прокладкой.
Подшипники турбокомпрессора смазываются от системы смазки двигателя.
Турбокомпрессор ТКР7Н – агрегат, объединяющий центростремительную турбину
и центробежный компрессор. Турбина преобразовывает энергию газов в работу
сжатия воздуха компрессором.
Вращающаяся часть турбокомпрессора – ротор – состоит из колеса турбины с
валом, колеса компрессора и маслоотражателя, закрепляемых на валу гайкой.
Ротор вращается в подшипнике, представляющем собой плавающую
невращающуюся моновтулку, удерживается от осевого и радиального перемещений
фиксатором, который вместе с переходником является маслоподводящим каналом. В
корпусе подшипника устанавливаются стальные крышки и маслосбрасывающий экран,
который вместе с невращающимися упругими разрезными уплотнительными кольцами
предотвращает течь масла из полости корпуса подшипник.
Корпуса турбины и компрессора крепятся к корпусу подшипник с помощью
болтов и планок. Для уменьшения теплопередачи от корпуса турбины к корпусу
подшипника, между ними установлен чугунный экран турбины и асбостальная
прокладка. Диффузор и экран образуют канал, по которому воздух после сжатия в
колесе подаётся во внутреннюю полость корпуса.
