CAT柴油機(jī)柱塞式噴油泵的結(jié)構(gòu)組成及工作過(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)始上升。當(dāng)出油閥上的圓柱形環(huán)帶離開(kāi)出油閥座時(shí)，高壓燃油便自泵腔通過(guò)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(zhǎng)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(guò)改變柱塞斜槽與柱塞套油孔的相對(duì)角位置來(lái)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(guò)小，則使噴油時(shí)間滯后;若過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)，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(guò)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(guò)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。可調(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(guò)改變可調(diào)齒圈和油量調(diào)節(jié)套筒的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，即松開(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)改變撥叉在供油拉桿上的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
撥叉式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lái)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(lái)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(guó)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(rùn)滑。噴油泵的潤(rùn)滑方式有兩種:一種是獨(dú)立潤(rùn)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(rùn)滑，亦即將噴油泵、調(diào)速器和柴油機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)連通起來(lái)，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(rùn)滑系統(tǒng)主油道引來(lái)，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。