Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Общий раздел
Название:
ОБЗОР И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ АККУМУЛЯТОРНОЙ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Общий раздел

Цена:
1 грн



Подробное описание:

1 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ АККУМУЛЯТОРНОЙ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ…………… 7
1.1 Обзор и анализ существующих схем……………………… 7
1.2 Выбор схемы регулирования цикловой подачи (производительности) насоса высокого давления…………………… 22
1.3 Обоснование компоновки узлов и элементов топливного насоса высокого давления……………………………………………… 23
1.4 Обоснование параметров и расчет на прочность
элементов аккумуляторной системы топливоподачи………… 23
1.4.1 Расчет хода, диаметра плунжера и числа секций высокого давления …………………………………………………… 24
1.4.2 Расчет подкачивающего насоса………………… 27
1.4.3 Расчет на прочность промежуточного
аккумулятора давления…………………………………………… 28
1.4.4 Выбор параметров нагнетательных трубопроводов и их расчёт на прочность…………………………… 28
1.4.5 Расчет крутящего момента на валу топливного насоса высокого давления …………………………………………
29
1.4.6 Расчет эксцентрикового кулачкового вала на
усталость и статическую прочность…………………………… 30

 

1 ОБЗОР И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ АККУМУЛЯТОРНОЙ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ

1.1 Обзор и анализ существующих схем аккумуляторной системы
топливоподачи

Известно, что недостатками систем с гидроаккумуляторами малой емкости является зависимость цикловой подачи и давления впрыскивания топлива, как и в насосах непосредственного действия, от частоты вращения кулачкового вала насоса. В значительной степени от этих недостатков свободны системы с гидроаккумуляторами большей емкости, в которых аккумулятор распо-лагается автономно. Примеры таких систем приведены ниже.
Воронежским лесотехническим институтом разработана аккумуляторная система топливоподачи с применением электроуправляемой форсунки /30/ схема которой приведена на рисунке 1.1.
Система работает следующим образом.
Перед запуском двигателя электронный блок 4 в зависимости от темпера-туры окружающей среды, пусковой частоты вращения коленвала, техническо-го состояния цилиндро – поршневой группы и др. задает необходимую для качественного запуска двигателя величину давления в аккумуляторе 3 , и по-дает управляющий сигнал на исполнительный механизм муфты 7 , которая соединяет вал 14 топливного насоса высокого давления с валом 15 привода насоса 9 предпусковой прокачки масла. При включении по сигналу блока 4 привода 8 насоса 9 одновременно начинается вращаться и вал 14 топливного насоса высокого давления. После достижения заданного давления топлива в аккумуляторе 3 по сигналу датчика 12 электронный блок управления 4 с по-мощью муфты 7 разобщает вал 14 насоса с валом 15 и сообщает его с колен-валом двигателя 17.

Рисунок 1.1 Аккумуляторная система топливоподачи с электроуправляе-мыми форсунками.
1-насос высокого давления; 2- трубопровод; 3 – аккумулятор; 4 – элек-тронный блок управления; 5 – форсунки; 6 – регулятор давления; 7- муфта; 8 – привод; 9 –насос предпусковой прокачки масла; 10,11 12 – соответственно датчики частоты вращения, нагрузки и давления топлива в аккумуляторе 13 – предохранительный клапан; 14,15,16 – вал; 17 – коленвал двигателя.
После достижения заданного давления масла в системе смазки блок управления выдает сигнал на запуск двигателя, работу фрсунок 5 и включения привода 8 насоса 9 предпусковой прокачки масла.
Вращение вала 14 топливного насоса 1 высокого давления осуществляется от коленчатого вала 16 двигателя, причем благодаря связи блока 4 с регуля-тором давления 6 и аккумулятором 3, давление в последнем при изменении режима работы дизеля может изменяться по любому закону автоматически.
Недостатком данной системы является то, что при пуске двигателя необ-ходим поворот коленвала на несколько оборотов, для того, чтобы топливный насос высокого давления создал давление в гидроаккумуляторе, достаточное для впрыска топлива в цилиндр и начало работы двигателя. Это увеличивает расход пусковой энергии.
С целью повышения быстродействия систем топливоподачи иногда уста-навливают пневмогидравлические цилиндры, воздушная полость которых со-общается с источником сжатого воздуха через подключенный к блоку управ-ления электропневмоклапаном с дросселем /31/. Схема этой системы приве-дена на риснке 1.2 .
Система работает следующим образом. При пуске двигателя 14 в период предпусковой прокачки дизеля маслом, когда давление топлива в аккумуля-торе 2 отсутствует, электронный блок 13 автоматически задает требуемую на-стройку автоматического регулятора 4 поддержания давления, посредством электронного управляемого органа задания давления и включает электроп-невмоклапаном ( ЭПК 11).

Рисунок 1.2 Аккумуляторная система топливоподачи с электронной сис-темой управления впрыском.
1-топливный насос; 2 – гидроаккумулятор; 3 – предохранительный клапан; 4 – регулятор давления; 5 – шток; 6 – рейка насоса; 7 – форсунки; 8 и 10 – трубопроводы; 9 – пневмогидравлический цилиндр; 11 – ЭПК;12 – источник сжатого воздуха; 13 – управляющий блок; 15 – 16 – соответственно датчики частоты вращения и нагрузки.
При этом шток 5 перемещает рейку 6 в положение наибольшей подачи на-соса 1 , а сжатый воздух из баллона 12 через открытый ЭПК 11 поступает в воздушную полость пневмогидравлического цилиндра 9. Давление воздуха в воздушной полости передается и усиливается дифференциальным поршнем пневмогидравлического цилиндра 9, который перемещаясь в сторону гидро-полости создает в топливной системе необходимое давление к моменту дос-тижения пусковой частоты вращения в процессе раскрутки коленвала.


Количество впрыснутого топлива, угол опережения подачи и порядок ра-боты электронно-управляемых форсунок 7 определяются и регулируются электрическим блоком управления 13 . Недостатком системы является конст-руктивная сложность.
Харьковским институтом инженеров железнодорожного транспорта пред-ложена система топливоподачи с дозирующим устройством, схема которого приведена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 Система топливоподачи дизеля.
1- топливный бак;2- топливоподкачивающий насос; 3- топливный насос; 4 – гидроакккумулятор; 5 – регулятор числа оборотов; 6 – форсунки; 7 – дози-рующее устройство.
Система работает следующим образом. Топливоподкачивающий насос 2 подает топливо из топливного бака 1 к насосу 3 высокого давления, который нагнетает его в гидроаккумулятор 4, из которого топливо через дозирующее
устройство 7 передается к форсункам 6, которые впрыскивают его в цилиндр двигателя ( на рисунке не показан). При прохождении топлива через дози-рующее устройство 7 оно сначала поступает в кольцевую проточку высокого давления14 ( рисунок 1.4) через впускное отверстие 9 в корпусе 8 и объединенной с ней нагнетательный клапан 15. При вращении золотника 13 от привода происходит соединение нагнетательного клапана 15 через выпускные 10 в корпусе 8 с помощью форсунок 6, которые осуществляют впрыск. Начало впрыска относительно DVN определяется углом наклона β передней кромки нагнетательного канала 15, а конец впрыска углом наклона α задней кромки нагнетательного канала 15.

Рисунок 1.4 Дозирующее устройство: 1- корпус; 2,3,4, и 5 – соответственно впускное, выпускное, разгрузочное и сливное отверстия; 6- золотник; 7 и 9- кольцевая проточка; 8 – нагнетательный канал; 10- канал; 11,12, 13 – кромки дозатора.

Воронежским лесотехническим институтом разработана аккумуляторная система топливоподачи дизеля /33/, схема которой приведена на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 Аккумуляторная система топливоподачи для дизеля: 1- гид-роаккумулятор; 2-датчик давления; 3 – предохранительный клапан; 4- элек-тронно управляемые форсунки; 5- двухпозиционный электромагнитный кла-пан; 6- сливной трубопровод; 9- двигатель; 10,11- рабочие камеры двигателя; 12- поршень;13 – рейка; 4 14 – вспомогательный насос высокого давления; 15 – электродвигатель; 16 – двухпозиционный электромагнитный клапан; 17 - аккумулятор; 18,19,21 – трубопроводы; 20 – клапан электромагнитный; 22 – электронный блок управления;23 – подкачивающий насос; 24- фильтр.
Система работает следующим образом. На установившемся режиме элек-трический ток от блока управления периодически поступает в обмотки элек-тромагнитных клапанов 5, форсунок 4. Клапаны на время, пропорциональное продолжительности импульсов тока, разобщают гидрозапорные полости фор-сунок 4 с гидроаккумулятором 1 и сообщают со сливными трубопроводами 6. Давление над иглами падает и форсунки 4 поочередно срабатывают. Когда ток перестает поступать в электромагнитные клапаны 5, последние сообщают ту или иную гидрозапорную камеру с аккумулятором 1 и разобщают со слив-ными трубопроводами и впрыскивание прекращается.
Таким образом, из гидроаккумулятора 1 расходуется некоторое количест-во топлива, восполняемое основным топливным насосом 7 и в гидроаккуму-ляторе 1 устанавливается давление (оптимальное для данного режима), зада-ваемое блоком 22 управления и контролируемое датчиком 2.
Ток не подается в управляющие электромагнитные клапаны 16, 20 серво-двигателя 9, поэтому обе его рабочие камеры 10 и 11 разобщены со сливными трубопроводами 19 и 21, давление топлива в камерах равны и рейка чётко за-фиксирована.
При увеличении нагрузки дизеля регулятор частоты вращения, встроенный в блок 22 управления увеличивает длительность τ электрического сигнала, поступающего в электронно- управляемые форсунки 4 на величину ∆τ. Электронный блок 22 управления формирует также два сигнала, пропорцио-нальные величине ∆τ и передает их на электрический клапан 20 и двигатель 15 вспомогательного насоса 14, клапан 20 разобщает камеру 11 серводвигателя 9 с аккумулятором 17 и сообщает со сливными трубопроводами 21. Давление в камере 11 резко падает. Поршень 12 с рейкой 13 смещается вправо, уве-личивает подачу топлива насосом 7 практически одновременно с увеличением расхода из гидроаккумулятора 1, исключая тем самым провал давления в нем и ухудшения экономичности.
Вспомогательный насос 14, увеличивающий подачу топлива через акку-мулятор 17 и клапан 16 в камеру 10 серводвигателя способствует увеличению быстродействия и улучшению экономичности, т.е. в заявленной системе топ-ливоподачи сигнал на перемещение рейки 13 поступает до начала изменения давления в гидроаккумуляторе 1, в то время как у прототипа это происходит в то время как давление изменится и датчик зафиксирует это изменение. На протяжении времени блок 22 управления осуществляет сравнение заданного значения давления в гидроаккумуляторе 1 с реальным фиксируемым датчиком 2, и осуществляет коррекцию продолжительности импульса.
С целью интенсификации процесса топливоподачи, может быть использо-вана система приведенная на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6. Система топливоподачи дизеля.
1- форсунка традиционного типа; 2-линия высокого давления; 3- гидро-запорная линия; 4- секция высокого давления; 6- аккумулятор; 7- клапан об-ратный; 8- дроссель; 9- предохранительный клапан; 10- сливная емкость; 11- дополнительный клапан давления; 12- дроссель.

Система топливоподачи работает следующим образом. Секция 4 наоса высокого давления нагнетает топливо в линию 2 высокого давления, которое поступает в подигольную полость форсунки 1, а также в запорную линию 3. Из- за разности давлений в подигольной и надигольной полостях игла фор-сунки имеет возможность открываться и обеспечить подачу топлива в цилиндр дизеля.
Дроссель ограничивает величину перетечек топлива в гидрозапорную ли-нию и таким образом уровень давления в нем. Аккумулятор 6 позволяет ста-билизировать давление гидрозапирания в начале и в конце подачи, обеспечив более короткое и интенсивное впрыскивание топлива. Обратный клапан 7 ис-ключает возможность опорожнения аккумулятора 6 в период после впрыски-вания.
Вместе с тем наличие аккумулятора 6, клапана5 давления гидрозапирания обеспечивают в период между впрыскиваниями подпитку линии высокого давления через зазор между иглой и распылителями. Таким образом, система может при высоких начальных давлениях, обеспечивающих интенсивное впрыскивание, допускать низкое давление остаточное, уменьшающее вероят-ность появления подвпрыскивания.
Московским государственным автомобильно- дорожным институтом раз-работана система топливоподачи для автотракторного дизеля (рисунок 1.7.) с гидроуправляемым клапаном.
Система работает следующим образом. В исходном начальном состоянии топливной системы клапан 15 закрыт, так как сигнал от блока управления 29 не подается. При этом гидроуправляющий клапан 6 открыт и приводная по-лость 5 заполнена топливом. Под действием усилия пружины 23 управляющий клапан 15 находится в закрытом состоянии и разобщает управляющую камеру 18 с линией связи 17 и сливом 19.
При подаче электрического импульса из блока управления 29 на электро-магнитный привод 16 клапан 15, преодолевая усилие пружины 23, открывает-ся. Топливоприводной полости 15 через дроссельное отверстие 20, управ-ляющую камеру 18 и открывающий клапан 15 поступает в линию связи 17, слив 19 и бак 25. Под действием усилия, возникающего из- за разности давле-ний 8 в управляющей камере 18 и приводной полости 5 гидроуправляемый клапан 6, преодолевая усилие пружины 24, закрывается и тем самым прекра-щает поступление топлива в полость источника 1 постоянного давления на вход 12 обратного клапана 11 и далее в рабочую полость 14, плунжкр 4 и поршень 3 усилителя давления.

Рисунок 1.7 Топливная система для дизеля (патент №2059865)
1- источник постоянного давления; 2- корпус; 3- рабочий поршень; 5- приводная полость; 6- гидроуправляемый клапан; 7 –форсунка; 8- игла; 9,10- соответственно надигольная и подигольная полости; 11- обратный клапан; 12- вход клапана; 13- выход клапана; 14- рабочая полость плунжера; 15- управляющий клапан; 16- электромагнитный привод; 17- линия связи; 18- управляющая камера; 19- слив; 20- дроссельное отверстие; 21, 22- каналы; 23,24- пружины; 26- бак; 27- гидронасос; 28- напорная гидролиния; 29 – блок управления; 30- надпоршневой объем; 31- слив; 32- пружина.

Продолжительность открытия клапана 15, а следовательно длительность электрического импульса, поступающая на электромагнитный привод 16 из блока управления 29, пропорциональны высоте подъема усилителя давления, и следовательно определяют цикловую подачу. Усилие пружины 24 предот-вращает открытие иглы 8 под действием давления топлиыа поступающего из рабочей полдости 14 в подигольную камеру 10. При прекращении подачи электрического импульса из блока управления 29 на электромагнитный привод 16 управляющий клапан 15 под действием пружины 23 закрывается.
В управляющей камере 18 и приводной полости 5 происходит выравнива-ние давлений и гидроуправляемый клапан 6 под действием пружин 24 откры-вается. Установка пружины 24 способствует уменьшении периода времени, и следовательно сокращению запаздывания подачи топлива. Под действием (давлением) топлива от источника постоянного давления в приводную полость 5, поршеь3 и плунжер 4 двигаются вниз. При этом топливо из подпоршневого объема 30 вытесняется в гидролинию 31, слив 19 и бак 35. Под действием нарастающего давления в рабочей полости 14 и на выходе 13 обратного клапа-на 11 последний закрывается, а игла 8, преодолевая усилие пружины 32, открывается и происходит впрыскивание топлива в цилиндр дизеля через впрыскивающее отверстие 33. В момент перекрытия 22 и 21 топливо из рабо-чей полости 14 поступает в подигольную камеру 9, закрывается, что приводит к перекрытию распыливающих отверстий и окончанию впрыскивания.
Данная схема конструктивно сложна и трудно исполнима.

Ни рисунке 1.8 приведена схема системы топливоподачи Common-Real, разработанная фирмой L`Orange (Германия). Эта система является более эко-номичной и имеет высокий коэффициент полезного действия, что достигается регулирование производительности за счёт дросселирования.

 


Рисунок 1.8. Схема аккумуляторной системы впрыскивания Common- Rail для 8 – цилиндрового дизельного двигателя.
1- электронный блок управления; 2 – дроссельный клапан; 3- подвод топ-лива; 4 – насос высокого давления; 5 – датчик давления; 6 – общие топливо-проводы ( аккумуляторы); 7 – электромагнитные клапаны; 8 – форсунки; 9- датчик угла поворота кулачкового вала ВМТ.
Система работает следующим образом. Насос высокого давления 4 создает постоянный уровень давления, около 120 МПа, и подает топливо в общие для всех цилиндров одного блока топливопроводы - аккумуляторы 6 . Процесс впрыскивания топлива осуществляется после подачи в обмотку электро-магнитного клапана 7, расположенного непосредственно в форсунке, импуль-сы тока от электромагнитного блока 1 системы управления: при прекращении подачи тока клапаны форсунки закрываются и подача топлива прекращается. Объем цикловой подачи топлива зависит от уровня давления в аккумуляторе и длительности действия тока . С помощью датчика давления 5 электронная система управления двигателем определяет величину действительного давле-ния топлива в системе и , воздействие на дроссельный клапан 2 , регулирует подачу топлива к насосу высокого давления. Создаваемый им расход топлива управляется в соответствии запрограммированной в блоке характеристикой изменения давления топлива в системе в зависимости от нагрузки и частоты вращения. Наряду с регулируемым давлением 9 и продолжительности впры-скивания система также обеспечивает регулирование начала процесса впры-скивания. Каждая форсунка срабатывает при строго определенном угле пово-рота коленчатого вала. Давление топлива в аккумуляторах и угол начала впрыскивания могут регулироваться в зависимости от предъявляемых к ди-зельному двигателю требований по оптимизации расходов топлива или по токсичности отравляющих газов. По мнению специалистов фирмы это самая оптимальная схема подача топлива. БГАУ разработана система топливоподачи с электронно-управляемым регулятором давления приведена на рисунке 1.9. Следует отметить, что насосный элемент состоящий из втулки 4 и плунжера имеет самую простую форму. Во втулке плунжера предусмотрено одно всасывающее отверстие изменение производительности предусмотрено в на-чале нагнетания, вторец плунжера выполнен наклонно. Изменяется произво-дительность поворотом плунжера через зубчатую рейку перемещаемую тяго-вым электродвигателем. Топливо распределяется распределителем 8 .

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.9. Схема топливоподачи с электронно – управляемым регулято-ром давления.
1-бак топливный; 2- фильтр отстойник; 3 – насос топливоподкачивающий; 4 – фильтр тонкой очистки; 5 – насос ручной подкачки; 6 – насос высокого давления; 7 – аккумулятор; 8 – распределитель топлива; 9 – форсунка; 10 – датчик давления; 11 – механизм исполнительный 9 шаговой двигатель).

Недостатком системы является невозможность оптимизации работы дизе-ля.
В настоящее время в Башкирском государственном аграрном университе-те разработана и испытана электрогидроуправляемая форсунка.
Эта разработка позволяет проектировать систему, аналогичную Common- Rail применительно к автотракторным дизелям ( Д-21), в частности разрабо-тать насос высокого давления с дозатором и промежуточным гидроаккумуля-тором, с некоторыми прогнозными расчетами.


1.2 Выбор схемы регулирования цикловой
подачи ( производительности) насоса высокого давления.


Аккумуляторная система топливоподачи типа Common – Rail предпола-гает следующие способы поддержания постоянного давления в гидроаккуму-ляторе:
- изменением производительности насоса высокого давления, нагнетаю-щего топливо в гидроаккумулятор;
- стравливание топлива из гидроаккумулятора с помощью механических ,электромеханических , следящих гидравлических клапанов при постоянной производительности топливного насоса высокого давления, предусматривает наличие дополнительных обработок плунжера ( фрезерование и шлифование кромок, изготовление и подбор дозатора, дополнительные сверления), это делает указанные способы однозначно дорогостоящими. Кроме того перепус-кание сжатого топлива характеризуется низким КПД нагнетания насоса, что делает способ дроселирования топлива при нагнетании также неэффективным. В данной работе будет проектироваться насос высокого давления с регу-лированием производительности дросселированием на линии всасывания, то есть дозирование топлива электромагнитным клапанам, причем количество топлива зависит от продолжительности открытия электромагнитного клапана, и следовательно от продолжительности управляющего импульса тока, пода-ваемого на клапан от управляющего устройства.

 

 

1.3 Обоснование компоновки узлов и элементов топливного насоса высо-кого давления

Данная система разрабатывается применительно к тракторным дизелям Д – 21, и следовательно имитируются максимальные габаритные размеры насоса в пределах. По этой причине была принята рядная компоновка секций высокого давления, также как и у обычной системы питания с двумя нагнетательными секциями высокого давления.
К разработке данного насоса предъявлялись следующие требования:
- компактность;
-технологичность;
- ремонтопригодность;
- долговечность;
- простота конструкций.
Достигается значительное уменьшение длины насоса высокого давления из – за устранения всережимного регулятора. С целью обеспечения минимальные колебания давления топлива в гидроаккумуляторе и увеличения дол-говечности насоса применим эксцентриковый кулачковый вал, с целью обес-печения резкого нарастания давления топлива передаточное отношение между коленчатым валом и кулачковым валом топливного насоса принимаем 2/3. /25/. Также применяем съемную конструкцию дозатора топлива и промежу-точного гидроаккумулятора. Топливоподкачивающий насос применяем с по-воротным корпусом поршня ручной подкачки.

1.4. Обоснование параметров и расчет на прочность элементов аккумуля-торной системы топливоподачи

Современные разработанные системы Common- Rail характеризуются значениями давления в аккумуляторе Rак= 115…135 МПа /28// Для разрабаты-ваемой системы топливоподачи давление в гидроаккумуляторе принимаем Rак= 60 МПа.


1.4.1 Расчет хода, диаметра плунжера и числа секций высокого давления
Цикловая подача топлива насосом в массовых единицах /19/
, (1.1)
где Nе- эффективная мощность двигателя, кВт;
gе- удельный расход топлива, г/(кВт•ч);
к- тактность двигателя;
n- частота вращения коленвала, мин-1.
Цикловая подача в объёмных единицах /19/:
gцо= , (1.2)
где ρт- плотность дизельного топлива, кг/м3;
Согласно источнику /1/ (для двигателя Д-21):
Nе= 18,4 кВт; gе=236 г/(кВтч); n=1800мин-1; ρт=860 кг/м3.
Подставляя значения в формулу (1.1) получим:
г/цикл
gцо= =46,7 мм3/цикл.
Для получения запаса мощности, цикловая подача должна превышать на 15…20 % подачу на номинальном режиме:
gцо= =46,7 мм3/цикл
Также производительность секции высокого давления должна обеспе-чить работу гидрозапорных форсунок, обладающих боьшим количеством пе-репускаемого топлива, принимаем 200% запас.

gцо=2grц=112 мм3/цикл
Для обеспечения большого ресурса принимаем запас по производи-тельности 200% от требуемой, что составит расчетную величину цикловой подачи насоса высокого давления:
gр=2grц=2 •122=224 мм3/цикл.
Определим ход плунжера /19/:
hпл= ,мм (1.2)
где n- число плунжерных пар;
dпл- диаметр плунжера, мм.
Принимаем n=2, dпл=5,5 мм /29/.
Тогда получим:
hпл= =3,6мм.
Для определения полного хода плунжера с учетом диаметра наполнитель-ного отверстия производим расчет проходных отверстий внутреннего тракта по методике /15/.
Для этого проведено теоретическое исследование ( см. лист графического материала) зависимости изменения хода плунжера, скорости плунжера и ус-корения плунжера. Из проделанных теоретических исследований определяем продолжительность момента заполнения надплунжерного пространства топ-ливом при номинальной частоте вращения двигателя n= 1800 мин-1. Опреде-ляем время 1 полного хода плунжера. Оно составило 0,046, и т.к. наполнение происходит когда плунжер находится в нижнем положении, то время это со-ставляет 0,02 с.
Определяем проходное сечение по методике приведенной в источнике /15/:
А= , (1.2)

где mt- массовая подача топлива, кг/с;
v- удельный вес топлива, м3/кг;
u- скорость движения топлвиа, м/с.
Массовую подачу определяем из условия полного заполнения надплун-жерного пространства топливом за время равное 0,02с.
mt= ;
где Vпл.п.- объем топлива в надплунжерном пространстве, м3 (0,16 •10-6 /34/).
t- продолжительность заполнения, с.
mt= кг/с;
Определим удельный вес топлива:
v=1/ρт;
v=1/860=0,00116.
Задаемся скоростью движения потока топлива в проходном сечении с учетом неразрывности потока /15/:
Принимаем u=1,4 v/c/
Тогда площадь проходного сечения составит:
А= .
Отсюда диаметр наполнительного отверстия втулки плунжера составит:

Принимаем d=3мм, тогда ход плунжера составит:
hпл= 3,6+3=6,6мм.
Принимаем ход плунжера hпл= 7мм, из стандартного ряда размеров /29/.


Производительность насоса на номинальной частоте вращения составит:
Qн= (1.4)
Qн=
1.4.2 Расчет подкачивающего насоса

1.4.3 Расчет на прочность промежуточного аккумулятора давления

Потребная производительность насоса составит /19/:
qп.н.=к•Qн, см3/мин, (1.5)
где к- коэффициент запаса, к=1,5…2.
qп.н.=2•374,6=749,2 см3/мин.
Диаметр плунжера подкачивающего насоса:
(1.6)

Жесткость пружины насоса рассчитываем по формуле:
(1.6)
Где р- требуемое давление в полости, Па;
δ- коэффициент запаса, δ=1,2…1,3;
h- ход поршня, мм. Примем h=0,2 Мпа=0,2•106 Па.

1.4.3. Расчёт на прочность промежуточного аккумулятора давления

Оптимальный объем промежуточного аккумулятора принимаем Vак=10см3 /27/.
Определяем внутренний диаметр аккумулятора:
(1.8)
где l- длина аккумулятора, l=160мм;

Принимаем dа=10мм.
Рассчитываем толщину стенок аккумулятора как обечайку, нагружен-ную внутренним избыточным давлением /7/:
Sр= (1.9)
Где φ- коэффициент прочности сварного шва /7/.
φ=0,9.
[δ]=300МПа- Сталь 45 ГОСТ 1050-74.
Sр=
Принимаем толщину стенки Sр=5мм.

1.4.4. Выбор параметров нагнетательного трубопроводов и расчет на прочность.

Для нагнетательных трубопроводов принимаем стальные трубки ( ГОСТ 11017-64) имеющие наружный диаметр 7 мм и диаметр внутреннего канала2 мм. Материал трубки сталь 20 (σц=4,0 Мпа/мм2).

Определим давление которое могут выдерживать трубки /29/
Р= (1.10)
где δмин- минимальная толщина стенки трубки ( за вычетом минусового допуска) 8 мм.
δмин=2,5 мм.
R- допустимое напряжение в МПа/мм3;
R=40% временного сопротивления разрыву σв;
dтр=7мм.
Р=
Отсюда следует, что данные трубопроводы выдерживают давление 114,8 МПа, и вполне пригодны для использования в разработанной системе топли-воподачи с давлением 60 МПа.


1.4.5 Расчет крутящего момента на валу топливного насоса высокого
давления

Определяем крутящий момент на валу топливного насоса.
Т = F• f• rmax •к1•к2 ( 1.11)
где к1 = 1,25…1,5 – коэффициент, учитывающий трение сопротивления в опорах скольжения плунжера в других секциях;
к2 = 1,1….1,2 - коэффициент, учитывающий неравномерность
( динамичность) подачи топлива;
rmax- максимальный радиус кулачка, = 24 мм.
f - коэффициент трения скольжения, = 0,15
F - сила, действующая со стороны плунжерной пары.
Отсюда: (2.12)
где Р – максимальное давление в секции плунжерной пары, МПа
Р=60 МПа.
dпл- диаметр плунжера, мм
dпл =5,5 мм.
Отсюда:
Крутящий момент:
Т=1422•0,15•0,024•1,5•1,2=9,215 Н•м

1.4.6 Расчет эксцентрикового кулачкового вала на усталость и статическую прочность

Приведем расчетную схему вала.

Рисунок 1.10 Схема нагружения вала и эпюры моментов.

На вал топливного насоса совместно действуют изгибающий момент и крутящий момент. Строим эпюру крутящих моментов ( рисунок 2.10) с уче-том того , что:
m1=T/2,24=9,2/2,24=4,11 Нм
m2=0,57•m1=0,57 4,11=2,34 Н•м
Строим эпюру изгибающих моментов. Определяем опорные реакции.
∑mв=0

Rа=(25+32+25)-F( 32+25)+0.57F(25+0)=0
Отсюда:

∑mа=0
Rв=(25+32+25)- F•25- 0.57F(25+32)=0;

Проверка:
∑Y=0; Rв +Rа -F- 0.57F=0
Или Rв +Rа -2,22F=0
1,22+1-2,22•1,42=0
0=0
Следовательно, опорные реакции определены, верно.
Изгибающие моменты в сечениях:
Ма=о
Мс=Ra•25=1.22•25=30.5
Мd=Ra(25+32)-F•32=24,1 кН•мм
Определяем запас сопротивления усталости по формуле:

Это запас сопротивления прочности усталости по изгибу.

Запас сопротивления усталости по кручению.
Для симметричного цикла напряжений:

σm=0; σа=М/ 0,1 d2; τm=τа =0,5τ=0,5 Т/(0,2 d3)
ψσ и ψτ – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной состав-ляющей цикла напряжений на сопротивление усталости; принимаем = 0,1; =0,05 для для среднеуглеродистых сталей./7/.
σ-1 и τ-1- пределы выносливости материала. Принимаем по приближенным формулам:
σ-1= (0,4…0,5)σв; τ-1=(0,2…0,3)σв; τв=(0,55…0,65) σв;
Для стали 45 ГОСТ 1050 – 74; =750 Мпа, после обработки ТВЧ./7/.
σ-1= 0,45•750=337,5 Мпа τ-1=0,25…750=187,5 Мпа τв =0,6•750=450 Мпа
Кd и КF - соответствующие масштабный и шероховатости факторы по ис-точнику /7/. Для среднеуглеродистой стали при умеренной концентрации, по-сле тонкой шифровки Кd=0,88; КF=1.




Следовательно прочность обеспечивается. Проверку по статической проч-ности производим по формуле /7/.


Следовательно, вал удовлетворяет условиям прочности.




Комментарий:

Раздел дипломной работы полный!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы