CAT柴油機(jī)柱塞式噴油泵的結(jié)構(gòu)組成及工作過程原理圖與主要部件的構(gòu)造與檢修

CAT柴油機(jī)柱塞式噴油泵
    CAT柴油機(jī)柱塞式噴油泵是根據(jù)柴油機(jī)單缸功率范圍對(duì)噴油泵供油量的要求不同，以柱塞行程、分泵中心距和結(jié)構(gòu)形式為基礎(chǔ)，把噴油泵分為幾個(gè)系列，再分別配以不同直徑的柱塞，組成若干種在一個(gè)工作范圍內(nèi)供油量不等的噴油泵，以滿足各種柴油機(jī)的需要。噴油泵的系列化有利于制造和維修。
    CAT柴油機(jī)噴油泵分為I、II、III和A,  B,  P,  Z等系列，其中前3種的單缸每循環(huán)供油量覆蓋了60-330 ml/c(循環(huán))的范圍，后4種則覆蓋了了60-600 ml/c(循環(huán))的范圍，上述七種系列噴油泵的主要參數(shù)如表4-1所示。

   (1)CAT柴油機(jī)柱塞式噴油泵的結(jié)構(gòu)及原理
    CAT柴油機(jī)柱塞式噴油泵由分泵、油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和泵體4部分組成，如圖4-13所示。

    1)CAT柴油機(jī)分泵
    分泵是噴油泵的泵油機(jī)構(gòu)，是產(chǎn)生供油壓力和控制供油量的主要組件。每臺(tái)噴油泵都由數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)和尺完全相同的若干個(gè)分泵組成，它的數(shù)目與配套柴油機(jī)的汽缸數(shù)相等，各分泵裝在同一泵體中，由共同的凸輪軸驅(qū)動(dòng)，并對(duì)供油量進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)節(jié)。
    ①CAT柴油機(jī)分泵的結(jié)構(gòu)。分泵主要由柱塞偶件(柱塞套)、柱塞彈簧、彈簧座、出油閥偶件(出油閥和出油閥座)、出油閥彈簧等零件組成。
柱塞和柱塞套、出油閥和出油閥座是分泵中兩對(duì)重要精密偶件，它是通過精密加工和選配而成，其配合間隙嚴(yán)格控制在0. 001 5-0. 002 5 mm ,具有很好的強(qiáng)度和耐磨性。

    柱塞偶件是產(chǎn)生高壓油的壓油元件，其結(jié)構(gòu)如圖4-14所示。柱塞套裝在泵體座孔內(nèi)固定不動(dòng)，柱塞由凸輪驅(qū)動(dòng)，在柱塞套內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，可繞自身軸線在一定角度轉(zhuǎn)動(dòng)。柱塞頭部的圓柱表面銑有螺旋槽或斜槽，并利用直槽或中心孔(徑向孔和軸向孔)使槽與柱塞上方泵腔相通。柱塞套上部開有一個(gè)進(jìn)油和回油用的徑向小孔與泵體上的低壓油腔相通，有的則開有兩個(gè)徑向小孔，兩個(gè)小孔的中心線可以在一個(gè)水平線上，也可不在同一水平線上，上面的為進(jìn)油孔，下面的為回油孔。柱塞彈簧通過彈簧座將柱塞推向下方，使柱塞下端與滾輪式挺桿接觸，并使挺桿中的滾輪與下凸輪接觸。

出油閥偶件是為在噴油結(jié)束后使高壓油管卸載，以及在每個(gè)噴油循環(huán)內(nèi)把高壓及低壓油路分開而設(shè)置的，其結(jié)構(gòu)如圖4-15所示。出油閥上部的圓錐面為閥的軸向密封錐面;中部的圓柱面為減壓環(huán)帶，與閥座內(nèi)孔精密配合，是閥的徑向滑動(dòng)密封面;閥的尾部同閥座內(nèi)孔為滑動(dòng)配合，出油閥偶件位于柱塞套上面，二者接觸平面要求嚴(yán)密配合。壓緊座以規(guī)定力矩?cái)Q入后，通過高壓密封墊圈將閥座與柱塞套壓緊，同時(shí)使出油閥彈簧將出油閥壓在閥座上。

②CAT柴油機(jī)泵油原理。分泵的泵油原理如圖4-16所示。當(dāng)柱塞自上止點(diǎn)下移時(shí)，其上方泵腔容積增大，產(chǎn)生真空度;當(dāng)柱塞上端面低于柱塞套上進(jìn)油孔上緣時(shí)，燃油自低壓油腔經(jīng)油孔被吸入并充滿泵腔及柱塞頭部凹穴部分，直至下止點(diǎn)，完成進(jìn)油過程(如圖4-16  (a)所示)。
隨后柱塞自下止點(diǎn)上移，起初有一部分燃油被從泵腔擠壓至低壓油腔，直到柱塞上部的圓柱面將進(jìn)油孔完全封閉為止。此后，柱塞繼續(xù)上移，柱塞上部的燃油壓力驟然增高，直到足以克服出油閥彈簧的作用力時(shí)，出油閥即開始上升。當(dāng)出油閥上的圓柱形環(huán)帶離開出油閥座時(shí)，高壓燃油便自泵腔通過高壓油管流向噴油器(如圖4-16  (b)所示)。

    柱塞繼續(xù)上移，當(dāng)柱塞上的斜槽與油孔開始接通時(shí)，泵腔內(nèi)的燃油便經(jīng)柱塞上的直槽、斜槽和油孔流向低壓油腔。這時(shí)，泵腔中油壓迅速下降，出油閥在彈簧壓力作用下立即復(fù)位，噴油泵供油立即停止。此后柱塞仍繼續(xù)上行，直到上止點(diǎn)為止，但不再泵油(如圖4-16 (c)所示)。
由上述泵油過程可知，由驅(qū)動(dòng)凸輪輪廓曲線決定的柱塞行程h(即柱塞的上、下止點(diǎn)間的距離)是一定的，但并非在整個(gè)柱塞上移行程h內(nèi)都供油。噴油泵只是在柱塞完全封閉油孔之后到柱塞斜槽與油孔開始接通之前的這一部分柱塞行程hg內(nèi)才泵油。hg稱為柱塞有效行程(如圖4-16  (d)所示)。顯然，噴油泵每次泵出的油量取決于有效行程的長短，因此欲使噴油泵能隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況不同而改變供油量，只需改變有效行程，一般通過改變柱塞斜槽與柱塞套油孔的相對(duì)角位置來實(shí)現(xiàn)。    ③出油閥的作用。出油閥的作用分以下三個(gè)方面。

    a.防止燃油倒流，使高壓油管內(nèi)保持一定的殘余壓力。由于出油閥在停止供油時(shí)即起止回閥的作用，可防止燃油從高壓油管回流，并使高壓油管中有一定的殘余壓力。高壓油管內(nèi)保持一定的殘余油壓是必要的，可使每次供油迅速建立起噴油壓力。殘余壓力的大小因泵而異，一般不大于7-8 MPa。若過小，則使噴油時(shí)間滯后;若過大，則使噴油停止不干脆。殘余油壓的大小與油閥彈簧預(yù)緊有關(guān)，預(yù)緊力過大，出油閥關(guān)閉速度加快，則油管中燃油回流量減少，殘余油壓較高;反之則較低。如果各分泵出油閥彈簧的預(yù)緊度不均，則會(huì)引起各缸高壓油管中殘余壓力的不同，從而使噴油的間隙時(shí)間和供油量不均。
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b.防止噴油滴油。在壓油時(shí)存在著“管脹油縮”現(xiàn)象，當(dāng)突然停止供油時(shí)，泵油室內(nèi)的油壓即下降，此時(shí)，在原來高壓油作用下迅速回位，一旦減壓環(huán)帶接觸閥座孔，便立即隔斷高壓油路，此時(shí)，原來在高油壓作用下有微量膨脹的高壓油管會(huì)收縮，使噴油器內(nèi)油閥回位時(shí)，要等減壓環(huán)帶完全進(jìn)入出油閥座導(dǎo)向孔，密封錐面落座后才回位完畢。從減壓環(huán)帶一進(jìn)入導(dǎo)向孔，泵腔出口被切斷而停止出油到密封錐面落座止，出油閥本身讓開的容積，正好彌補(bǔ)高壓管微量收縮對(duì)管內(nèi)燃油的擠壓作用，使高壓管路中壓力迅速降低，立刻停止噴油，防止了噴油器的噴后滴漏現(xiàn)象。
c.防止噴油前滴油。噴油泵供油時(shí)，泵油室內(nèi)的油壓升高，必須超過出油閥彈簧的預(yù)緊力和高壓油管內(nèi)的殘余壓力后，出油閥才能升起，使其密封錐面離開閥座，但此時(shí)還不能立即向高壓油管供油，必須等到出油閥上的減壓帶完全離開閥座的導(dǎo)向孔時(shí)，泵油室的燃油才能進(jìn)入高壓油管。出油閥從落座位置上升到開始向高壓油管供油時(shí)所移動(dòng)的距離為h。這樣一旦供油的通路打開，油壓和噴射速度即達(dá)到理想的數(shù)值，防止了油管的油壓逐漸升高而產(chǎn)生噴油前滴油。
    2)CAT柴油機(jī)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
    油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用是執(zhí)行駕駛員或調(diào)速器的指令，改變分泵供油量以滿足柴油機(jī)使用工況的要求。柱塞式噴油泵一般通過轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞，即改變其柱塞的有效行程達(dá)到改變供油量的目的。在維修時(shí)，通過它可以調(diào)整各缸供油的均勻性。
    CAT柴油機(jī)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有齒桿式、球銷式、撥叉式等幾種基本形式。

    ①CAT柴油機(jī)齒桿式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如圖4-17所示。油量調(diào)節(jié)套筒松套在柱塞套上?？烧{(diào)齒圈與調(diào)節(jié)齒桿嚙合，柱塞下端的十字形凸緣嵌入油量調(diào)節(jié)套筒的切槽中。調(diào)節(jié)齒桿的軸向位置由入工或調(diào)速器控制。移動(dòng)齒桿時(shí)，齒圈連同油量調(diào)節(jié)套筒帶動(dòng)柱塞相對(duì)于柱塞套轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)供油量。
各缸供油均勻性的調(diào)整，可通過改變可調(diào)齒圈和油量調(diào)節(jié)套筒的相對(duì)位置來實(shí)現(xiàn)，即松開可調(diào)齒圈，按調(diào)整的需要使套筒與柱塞一起相對(duì)于可調(diào)齒圈轉(zhuǎn)過某一角度，再將可調(diào)齒圈鎖緊在套筒上。

②球銷式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如圖4-18所示。其工作原理與齒桿式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)比較相似。油量調(diào)節(jié)套筒松套在柱塞套上，在下面缺口中嵌入十字形凸緣，其上部鑲嵌一個(gè)鋼球。在油量調(diào)節(jié)拉桿水平的直角邊上開有小槽，工作時(shí)槽口和油量調(diào)節(jié)套筒上的鋼球嚙合。當(dāng)移動(dòng)油量調(diào)節(jié)拉桿時(shí)，槽口帶動(dòng)鋼球使調(diào)節(jié)套與柱塞一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)供油量的目的。

③撥叉式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如圖4-19所示。柱塞的下端壓入調(diào)節(jié)臂，臂的球頭端插入撥叉的槽內(nèi)，撥叉用緊固螺栓夾緊在調(diào)節(jié)拉桿上。調(diào)節(jié)拉桿裝在油泵下體孔內(nèi)的油量調(diào)節(jié)套筒中，其軸向位置由入工和調(diào)速器控制。拉動(dòng)調(diào)節(jié)拉桿時(shí)，撥叉帶動(dòng)調(diào)節(jié)臂及柱塞相對(duì)于柱塞套轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)了供油量。在移動(dòng)調(diào)節(jié)拉桿時(shí)各分泵柱塞旋轉(zhuǎn)角度相同，所以各缸供油量的變化也相同。
各缸供油均勻性的調(diào)整，可通過改變撥叉在供油拉桿上的位置來實(shí)現(xiàn)。
撥叉式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，易于維修。
3)CAT柴油機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
    傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是為噴油泵的運(yùn)行提供動(dòng)力并控制其運(yùn)動(dòng)，保證供油準(zhǔn)時(shí)。它主要由滾動(dòng)式挺桿和噴CAT柴油機(jī)油泵凸輪軸組成。
    CAT柴油機(jī)凸輪傳送推力使柱塞運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生高油壓，同時(shí)還保證分泵按柴油機(jī)的工作順序和一定的規(guī)律供油。凸輪軸上的凸輪數(shù)目與缸數(shù)相同，排列順序與柴油機(jī)的工作順序相同。相鄰工作兩缸凸輪間的夾角叫供油間隔角，角度的大小同配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸同名凸輪的排列，四缸柴油機(jī)為90°，六缸柴油機(jī)為60°。四沖程柴油機(jī)噴油泵的凸輪軸轉(zhuǎn)速和配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸轉(zhuǎn)速一樣，都等于曲軸轉(zhuǎn)速1/2。
滾輪式挺桿的功用是變凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為自身的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)柱塞上行供油。此外，改變滾輪式挺桿的工作高度即改變了柱塞封閉柱塞套進(jìn)油孔的時(shí)刻，因此可用來調(diào)整各分泵的供油提前角和供油間隔角。
     滾輪式挺桿有3種形式:調(diào)整墊塊式、調(diào)整螺釘式、不可調(diào)整式，如圖4-20所示。

 調(diào)整墊塊式滾輪式挺桿，如圖4-20  ( a)所示。帶有滑動(dòng)配合襯套的滾輪松套在滾輪軸上，軸也松套在挺桿體的座孔中，因此相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生在3處，相對(duì)滑動(dòng)的速度相應(yīng)降低，減輕了磨損，且磨損均勻。挺桿體在殼體導(dǎo)孔中只能往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整墊塊安裝在挺桿體的座孔中，它的上端面到滾輪下沿的距離y稱為滾輪式挺桿體的工作高度。墊塊加厚時(shí)，h值隨之增大，供油提前角也增大。

 調(diào)整螺釘式滾輪式挺桿，如圖4-20 ( b)所示。它的特點(diǎn)是在挺桿體上端裝有工作高度可調(diào)節(jié)的調(diào)整螺釘。若擰出螺釘，則h值增大，供油提前角即增大;若擰入螺釘，則h值減小，供油提前角即減小。調(diào)整時(shí)要注意螺釘?shù)淖畲蟾叨炔⒓皶r(shí)鎖緊，以防柱塞到上止點(diǎn)時(shí)頂撞出油閥引起損壞。
 不可調(diào)整式滾輪式挺桿，如圖4-20 (c)所示。由于其工作高度不可調(diào)整，故供油提前角的調(diào)整采用其他方式進(jìn)行，如P型泵采用軸向移動(dòng)柱塞套來調(diào)整供油時(shí)刻。
    4)CAT柴油機(jī)泵體
    CAT柴油機(jī)泵體是支承和安裝噴油泵所有零件的基礎(chǔ)。泵體在工作中還承受很大的載荷，因此要求泵體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。泵體分組合式和整體式兩種。整體式泵體剛度好，密封性強(qiáng)，是目前國內(nèi)外新型泵體的主要形式。
    CAT柴油機(jī)泵體下端的凸輪室有機(jī)油，以保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤滑。噴油泵的潤滑方式有兩種:一種是獨(dú)立潤滑，即單獨(dú)向噴油泵殼體及調(diào)速器殼體中加注機(jī)油，此種方式需經(jīng)常檢查和加換機(jī)油。另一種是壓力潤滑，亦即將噴油泵、調(diào)速器和柴油機(jī)的潤滑系統(tǒng)連通起來，并使機(jī)油不斷循環(huán)。泵體中的機(jī)油用油管從柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)主油道引來，并經(jīng)回油管回流到油底殼。
    圖4 -21所示為A型泵的結(jié)構(gòu)和外形圖。