Меню раздела

Топливоподкачивающие насосы


Топливоподкачивающие насосы, устанавливаемые на карбюраторных двигателях, подразделяют на насосы с механическим и электрическим приводами.
Из насосов с механическим приводом применяют только насосы диафрагменного типа, в которых автоматически регулируется подкачивание топлива в зависимости от его расхода; давление нагнетания топлива при этом остается постоянным.
Диафрагменные насосы различных типов отличаются только конструкцией отдельных элементов. Раньше с насосом объединяли фильтр-отстойник. В настоящее время в связи с созданием эффективных фильтров-отстойников тонкой очистки топлива нет необходимости устанавливать на насосе отстойник. Диафрагменные насосы снабжают механизмом для ручной подкачки топлива.
Диафрагменные насосы с механическим приводом имеют ряд недостатков, основные из которых следующие: необходимость установки насоса на двигателе, что затрудняет приведение в действие насоса и увеличивает пожарную опасность; необходимость ручной или ножной подкачки топлива в поплавковую камеру карбюратора вследствие испарения топлива во время длительной остановки двигателя.
Этих недостатков не имеют топливоподкачивающие насосы с электрическим приводом, которые могут быть установлены в любом месте.
На рис. 87 показан диафрагменный насос с электромагнитным приводом, предназначенный для автомобильных микро- и малолитражных двигателей. По принципу действия насос почти не отличается от рассмотренных выше диафрагменных насосов с механическим приводом. К диафрагме 9 на штоке прикреплен стальной диск 17. При включении обмотки электромагнита, помещенного в корпусе 13, стальной диск вместе с диафрагмой движется вниз-происходит всасывание. Нагнетание начинается после размыкания цепи электромагнита, при этом диафрагма перемещается вверх под действием пружины 16. Размыкание и замыкание цепи осуществляется контактом, находящимся под крышкой 15 корпуса 13. Контакт управляется штоком 12. Частота колебаний диафрагмы зависит от расхода топлива двигателем.
Диафрагменные насосы как с механическим, так и с электромагнитным приводом подают топливо в поплавковую камеру карбюратора неравномерно.
Такой характер подачи может привести к переполнению поплавковой камеры, а следовательно, к неравномерной работе двигателя и к перерасходу топлива. Непостоянство давления приводит или к понижению уровня топлива в поплавковой камере, или к ее переполнению. Для обеспечения постоянного давления нагнетания и равномерной подачи топлива в поплавковую камеру карбюратора целесообразно использовать специальные регуляторы, размещаемые между насосом и карбюратором. Для сглаживания пульсаций давления топлива над нагнетательным клапаном или на линии нагнетания устанавливают специальный воздушный колпак.
Центробежные насосы с электрическим приводом не имеют недостатков диафрагменных насосов. Топливо через сетчатые фильтры 7 и 13 грубой очистки поступает в центральную часть крыльчатки 9. При вращении крыльчатки электродвигателем (через магнитную муфту) топливо из спиральной камеры через отводящую трубку 5 и фильтр тонкой очистки направляется в поплавковые камеры карбюратора. Вал 11 крыльчатки вращается в двух графитовых подшипниках скольжения. Крыльчатка имеет радиальные лопатки.
Общим недостатком центробежных насосов с электрическим приводом является их сравнительно большая масса и относительно высокая стоимость изготовления электрической части.
На некоторых автомобилях для обеспечения высокой надежности подачи топлива устанавливают одновременно топливные насосы с механическим и электрическим приводами.
Топливоподкачивающие насосы должны отвечать следующим требованиям:
1)            быть само-наполняющимися и подавать топливо через минимально возможный промежуток времени после начала работы двигателя;
2) подавать топливо к игольчатому клапану карбюратора под необходимым практически постоянным давлением;
3) обеспечивать в любых условиях работы двигателя подачу необходимого количества топлива;
4) подавать топливо в количестве, не превышающем его расход из карбюратора, а после закрытия игольчатого клапана карбюратора прекращать подачу топлива;
5) иметь малые размеры и массу, длительный срок службы деталей и узлов, быть удобными для обслуживания.
На карбюраторных двигателях наиболее широко применяют диафрагменные насосы. Размеры и масса этих насосов в основном определяются диаметром корпуса, а насосов с электромагнитным приводом-также размерами и массой электромагнита.
Подача диафрагменного насоса зависит главным образом от диаметра корпуса, площади поверхности касания верхнего и нижнего обжимных дисков диафрагмы, полного хода штока диафрагмы, степени провисания диафрагмы при крайних положениях ее штока, сопротивления при всасывании и нагнетании и давления нагнетания.
Теоретическая подача насоса (в л/ч), где Кн.т- теоретическая объемная подача топлива за один цикл, равная объемам двух усеченных конусов, образующихся при крайних нижнем и верхнем положениях штока диафрагмы (рис. 89), мм3, Кн.т = л/*пФк +^2 + Ас^2)Д2; пц-число циклов насоса в минуту, равное частоте вращения вала привода при механическом приводе.
Теоретическая подача Унл характеризует размеры и массу насоса и косвенно срок службы деталей привода диафрагмы. Подача Кнт примерно в 20 раз и более превосходит максимальный расход топлива двигателем. Благодаря такому запасу даже при значительном износе деталей привода насос подает необходимое количество топлива.
Фактическая подача Кн.ф насоса меньше теоретической; ее определяют на специальной установке в условиях, аналогичных условиям работы насоса на двигателе, но без противодавления, создаваемого проходным сечением корпуса запирающего клапана поплавковой камеры карбюратора.
Рабочую подачу 7Н.Р определяют так же, как и фактическую, но с противодавлением, создаваемым проходным сечением корпуса запирающего клапана при полном открытии последнего. По величине Кн.р можно судить о способности насоса подавать в двигатель необходимое количество топлива на всех скоростных и нагрузочных режимах двигателя. Подача Кн.р должна быть примерно в 2-3 раза больше максимального расхода топлива двигателем, чтобы не возникали паровые и воздушные пробки в топливной системе.
Основные параметры диафрагменного насоса можно выбрать по методике, разработанной в Центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте (НАМИ). Согласно этой методике проектирование насоса необходимо начинать с выбора полного хода кп штока диафрагмы. Величина кп должна быть максимально возможной, так как от ее увеличения размеры и масса насоса возрастают значительно меньше, чем от увеличения диаметров , Ог или йк. При теоретической подаче насоса Унл = сотХ и большем кп срок службы насоса до ремонта или замены изношенных деталей привода диафрагмы увеличивается.
У большинства современных диафрагменных насосов расчетный ход диафрагмы равен 4-6 мм. Увеличение хода ки более 6 мм для насосов, у которых = 50 мм, приводит к увеличению складок диафрагмы, что затрудняет сборку насоса и создание необходимого уплотнения в плоскости ее зажима. По мере изнашивания деталей привода штока диафрагмы рабочий ход кр уменьшается по сравнению с кп. Выбирать ход штока диафрагмы необходимо так, чтобы она не подвергалась натяжению при ходе вниз, что вызывает быстрое нарастание давления топлива. После выбора кп определяют диаметры О А, И 2 и Як. При определении диаметра В2 (поверхности касания нижнего отжимного диска диафрагмы) нужно исходить из того, что насос должен обеспечивать подачу необходимого количества топлива до того момента, пока в результате изнашивания деталей привода диафрагмы рабочий ход кр штока не станет равным 0,\кп.
Подача Нн'.т при ОДкп должна быть равна цикловой объемной подаче Кдшах (в мм3), соответствующей максимальному часовому расходу От шах топлива двигателем:
Уд шах ~ Ю6С/Т тах /п / (60прТ ), тле /п-отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения вала привода топливоподкачивающего насоса с механическим приводом или к числу ходов диафрагмы насоса с электромагнитным приводом; п-частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.
Радиус г так же, как и радиус Я, должен составлять не менее 0,5/1п. Для надежной работы диафрагмы необходимо, чтобы радиус К был не менее 7-8 мм, а г-не менее чем в 4-5 раз больше толщины обжимных дисков.
В выполненных конструкциях. Чем меньше диаметр 0К9 тем меньше размеры и масса насоса при одном и том же сроке службы деталей привода. Однако чрезмерное приближение />к к и Г>2 может привести к зажиму диафрагмы между корпусом насоса и обжимным диском, а также к резким изгибам диафрагмы, что отрицательно влияет на срок ее службы.
От жесткости пружины диафрагмы в значительной степени зависит работа насоса. Жесткость пружины подбирают так, чтобы, с одной стороны, была обеспечена подача топлива в количестве, необходимом для питания двигателя на всех режимах работы, даже при максимально допустимом износе деталей привода диафрагмы, а с другой-давление топлива в топливопроводе после насоса было меньше давления запирающей иглы при нормальном уровне топлива в поплавковой камере карбюратора. Необходимо учитывать, что рабочая подача насоса Сн.р должна значительно превосходить Сттах, так как только в этом случае будут обеспечены нормальная работа двигателя и достаточный срок службы насоса.
Давление Арн нагнетания зависит от сопротивления линии нагнетания, которое определяется сопротивлением нагнетательного клапана и канала насоса, топливо-проводов и запирающего клапана поплавковой камеры карбюратора. Сопротивление нагнетательного клапана зависит от площади проходного сечения и жесткости его пружины. Максимальное давление нагнетания насоса при отсутствии расхода топлива Арн = = 164-30 кПа. Оно определяется жесткостью пружины диафрагмы. Жесткость пружины диафрагмы отечественных насосов равна 12-35 Н/см.
Самым ответственным узлом в насосе является диафраг ма. Ее изготовляют из нескольких слоев специальной лакоткани, обладающей большой прочностью и упругостью. Срок службы диафрагмы в основном зависит от сопротивления на всасывании, давления при нагнетании, площади кольца 1>3, радиусов К и г, частоты колебаний и ускорений движения диафрагмы. Чем больше сопротивление при всасывании, создаваемое трубопроводом, каналом в корпусе насоса, фильтром и впускным клапаном, тем больше напряжение на разрыв в диафрагме, так как всасывание происходит принудительно. Уменьшение давления вследствие сопротивления на всасывании может достигать 0,05 МПа.
Срок службы диафрагмы зависит также от выбранных диаметров О 2 и . Если Л1 и 02 приближаются к 03, то при Vн.г = сопя! не только уменьшаются размеры, но и увеличивается стойкость диафрагмы, так как с сокращением площади кольца диафрагмы уменьшается сила, действующая на нее.
Для снижения сопротивления при всасывании необходимо увеличивать площадь проходного сечения клапанов. Однако при размещении клапанов большого диаметра возникают трудности, кроме того, такие клапаны недостаточно надежны. Поэтому лучше использовать несколько впускных клапанов. Например, в насосах Б-9 устанавливают два клапана, в насосах Б-10Б-три. Ход клапанов составляет 1,5-2,5 мм. Диаметр отверстий впускного и нагнетательного клапанов можно выбирать в пределах (0,12-0,16) Г)к.
Частота колебаний диафрагмы зависит от привода насоса. Насосы с механическим приводом обычно приводятся в движение от эксцентрика на распределительном валу. Диаметр эксцентрика составляет 35-42 мм, а эксцентриситет 3-4 мм. При таком приводе минимальны ускорения движения диафрагмы.
Корпусные детали топливоподкачивающих насосов изготовляют из легкоплавких цинковых и алюминиевых сплавов литьем под давлением. У цинковых сплавов коэффициент теплопроводности меньше, чем у алюминиевых. Поэтому при работе топливо в насосе с корпусными деталями из цинкового сплава нагревается меньше, чем в насосе с корпусными деталями из алюминиевого сплава. Вследствие этого улучшается пуск двигателя при высокой температуре окружающей среды.
Клапаны делают обычно из бензо-маслостойкой резины и устанавливают вместе с седлом и пружиной в латунном корпусе или без седла в корпусе из цинкового сплава.
Пружины впускного и нагнетательного клапанов оказывают большое влияние на подачу насоса, давление нагнетания и разрежение при всасывании. При слабой пружине впускного клапана уменьшается не только сопротивление, но также и скорость посадки клапана. Последнее приводит к обратному перетеканию части топлива из полости диафрагмы во всасывающую линию в начальный период нагнетания. При чрезмерно жесткой пружине происходит резкая посадка клапана, но значительно увеличивается гидравлическое сопротивление.
Центробежный насос с электрическим приводом рассчитывают по обычной методике расчета центробежного насоса.