Меню раздела

Расчет форсунок дизелей


Число распыливающих отверстий, их диаметр и скорость истечения топлива могут быть оценены исходя из условий смесеобразования. Например, для неразделенной камеры сгорания при отсутствии тангенциального вихря могут быть использованы критериальные соотношения, где с1к, х и у-соответственно средний диаметр капель, длина и угол рассеивания струи топлива;  - средняя скорость истечения из отверстий; т*-время задержки воспламенения; рх, цт, сгт-соответственно плотность, динамическая вязкость и коэффициент поверхностного натяжения топлива.
Число распыливающих отверстий определяют из условия неналожения распыленных струй топлива. При этом должно соблюдаться соотношение.
В дизелях малой мощности гс = 1 4- 6, в крупных двигателях с неразделенными камерами сгорания /с = 6 -I- 16. В выполненных конструкциях, по данным статистической обработки, диаметры (в мм) распыливающих отверстий составляют: (1С = = 0,25 при 1)^100; ^с = 0,3 при В= 105 4- 200; ^с = 0,35 при Э = 205 4- 250; с/с = 0,4 + 0,00136 (й — 250) при И > 250 мм для среднеоборотных дизелей и 4 = 0,4 + 0,0012(й - 450)-для малооборотных дизелей с одной форсункой. Приближенно соблюдается также соотношение /с = 0,00267^пл-
Качественное смесеобразование в неразделенных камерах обеспечивается при средних скоростях истечения 150 4- 250 м/с. При этом из условия ограничения нагрузок в приводе ТНВД контролируют.
Длина распыливающих отверстий увеличивает размеры носика распылителя, поэтому ее надо выбирать минимальной с учетом требований технологии, а также уменьшения длины и увеличения угла рассеивания топливной струи и мелкости распыливания при уменьшении /с. В выполненных распылителях 1с/йс = 1,8 — 8,0.
В штифтовых форсунках диаметр штифта равен 1-2,5 мм, диаметральный зазор 0,006-0,024 мм, хитах = 0,4 4- 0,8 мм.
Площадь проходного сечения в запирающих конусах пред-соплового канала выбирают из условия превышения /С2 в 1,5-3 раза. В этом случае упор иглы располагают в зоне III гидравлической характеристики (см. рис. 152), а величина хитах может быть уменьшена в результате увеличения угла конуса 2а. Однако из соображений наилучшей герметичности из трех встречающихся значений 2а:60, 90 и 180°-наиболее часто используют первое. Для увеличения площади сечения /А применяют конические пояски в пред-сопловом канале или, напротив, дополнительные конусы на игле (рис. 169). Уточнение Хцтах производят после построения гидравлической характеристики форсунки. Обычно подъем иглы составляет 0,2-1,2 мм.
Диаметр иглы определяется диаметром пред-соплового канала, а также площадью посадочного конуса, которая, с одной стороны, должна быть достаточной для обеспечения допустимой скорости изнашивания, с другой-должна обеспечивать минимальное закоксовывание распылителя путем увеличения удельного давления. Диаметр иглы Л0 согласно статистическим данным: (10 = 6 мм при </Пл^13мм и (10~ 6 + + 0,25 (^пл - 13) мм при <*пл > 13 мм.
При этом и <1Х связаны через размер дифференциальной площадки /диф [(см. выражение (44)]. Если относительный размер дифференциальной площадки 5диф = /диф/Ги = 1 - (^/^о)2 мал, то уменьшаются нагрузки на пружину, однако растет, что очень нежелательно, разность давлений конца и начала впрыскивания (первое меньше второго). В выполненных конструкциях. 5диф = 0,3 Ч- 0,85, однако рекомендуется 5диф~0,65 Ч- 0,75.
Внешний диаметр корпуса распылителя Г>р = (2 ч- 3) с10 (рис. 170). Длина направляющей иглы /и = (3 Ч- 6)*/0, длина корпуса распылителя Ьр = (5 Ч- 6) ^0, диаметр бурта крепления распылителя 1>б.р = (2,8 ч- 3,5) (10. Эти и остальные размеры уточняют в соответствии с ГОСТами. Широкая унификация форсунок в нашей стране и за рубежом обусловлена специализацией их производства и частичной или полной взаимозаменяемостью. В частности, для двигателей с различными степенью форсирования, способом смесеобразования и т.п. корпусы форсунок могут быть одинаковыми, а распылители подбирают для конкретного двигателя. Поэтому стремятся сделать так, чтобы в пределах одного размерного ряда любой распылитель можно было установить в любом корпусе.
Исполнение форсунок, обозначаемое в России буквами русского алфавита от «А» до «Я», определяет диаметр форсунки. Ее установочная длина ЬуСГ, определяемая длиной утопленной части форсунки, может быть различной для нескольких моделей одной форсунки в зависимости от условий компоновки в двигателе. В автотракторных двигателях обычно используют форсунки исполнения А (5-по классификации фирмы Бош) с 1>р = = 17 мм, Тщах ^ 1,0 см3, /)усх = 24; 25 мм. На рис. 170 представлена малогабаритная бесштанговая форсунка ОУ-ЮШ6 фирмы Бош, выполненная по нормам наименьшего класса. Она имеет массу подвижных деталей, в 4 раза меньшую, чем у аналогичных бесштанговых форсунок типа А (5), размеры: й0 = — 3,5 мм, /)р = 13 мм, Г)уСТ = 16 мм.
Средний диаметр пружины 1>пр зависит от размеров корпуса форсунки (распылителя) и диаметра проволоки йпр, который равен 3,5^4 мм при с10 = 6 мм, 4-6 мм при = 6 Ч- 10 мм, 6-8 мм при й0 = 10 Ч- 14 мм; Эпр = (2,5 Ч- 3,5)<2Пр• Жесткость пружины с = 100 Ч- 400 Н/мм. Поверочный расчет пружины проводят на максимальное напряжение и сопротивление усталости по известным соотношениям. Для пружинных сталей т340 МПа, тж530 МПа, запас прочности пх = 1,2 Ч-1,8. Максимальное усилие нагружения пружины
где Ахдин-дополнительное динамическое перемещение нижнего торца пружины, определяемое из баланса энергии при ударе.
Исходя из заданной жесткости пружины, определяют число рабочих витков
1р = С (I п р/( 8 с тт р) 1
где С -модуль сдвига материала пружины, О #(8 4- 8,3) 104 МПа.
Расчет пружины завершают проверкой на резонанс. Собственная круговая частота колебаний пружины. Значение юр должно не менее чем в 10 раз превышать ю. Кроме того, производят поверочные расчеты на смятие посадочного конуса распылителя. Удельное давление на поверхности контакта составляет обычно 100-150 МПа.
Штангу проверяют на напряжение сжатия асж и запас устойчивости пэ по формуле Эйлера от нагрузки.
На смятие проверяют хвостовик иглы, соприкасающийся с торцом штанги. Если сопряжение выполнено радиусами г1 и г2, то напряжение смятия стсм = 0,388 |/^штшах^2(1/г1 — ^г)2-
Для топливных систем быстроходных дизелей стсм < < 2000 МПа, тихоходных стсм < 1000 МПа.