Топливный насос высокого давления (тнвд): виды, устройство, принцип работы

Принцип работы ручного гидравлического насоса

Алгоритм работы:

1. Присоединяем насос к гидравлической системе быстроразъемным соединением;
2. Закручиваем вентиль до конца по часовой стрелке.
3. Поступательными движениями качаем ручку насоса верх и вниз. В результате чего происходит закачка масла в систему из насоса. При этом в системе происходит нагнетание давления, а также происходит ход поршня гидроинструмента в который мы закачиваем масло.
4. При ситуации, когда рабочий поршень системы, в которую заливается масло достигнет конечного положения, в системе будет создано повышенное давление, в результате нагнетать масло будет невозможно. Тогда необходимо прекратить работу насоса во избежание выхода из строя устройства.
5. Для того чтобы понизить давление в системе нужно медленно повернуть вентиль до конца против часовой стрелки. Результатом чего масло из системы потечет обратно в насос. Это происходит за счет возврата поршня в исходное положение.
6. Закончив закачку масла стоит осмотреть гидравлическую систему на наличие подтеков масла, также следует осмотреть и насос. Обнаружив подтеки, следует немедленно их исправить.

Как правильно выбрать?

Машиностроительной промышленностью выпускается множество видов насосов высокого давления для воды, предназначенных для разных целей. Правильность выбора является гарантией бесперебойной работы.

Грамотный подход к приобретению аппарата позволит сделать грамотный выбор под решение конкретных задач.

Для квартиры

Для жилого помещения лучше выбирать гидронасос с автоматическим управлением, так как он не только экономичен, но и имеет функцию защиты от включения при отсутствии напора воды.

При выборе агрегата следует обращать внимание на следующие параметры прибора:

1. Мощность – для небольшой по площади квартиры аппарат с мощностью 0,25 квт будет вполне достаточен.

   Такой прибор экономичен в потреблении электроэнергии и четко выполняет свои функции.

   Если помещение большое и включает в себя несколько точек водопотребления, лучше приобрести прибор мощностью 0,5 квт.

2. Высота подъема H2O – каждый агрегат высокого давления рассчитан на подъем воды на определенное расстояние, которое указывается в техническом паспорте. Этот момент больше актуален для квартир, расположенных на верхних этажах высотного дома.
3. Уровень шума – лучшим насосом для квартиры будет модель с «мокрым» ротором, который работает практически бесшумно.
4. Габариты прибора – помещение входной водопроводной магистрали может быть малой площади, куда предполагается устанавливать насос.
5. Сечение труб – их параметры должны совпадать с входным и выходным диаметром прибора.
6. Репутация производителя – известность фирмы, положительно зарекомендовавшей себя на рынке качественной и надежной продукцией.

Тщательный выбор насоса для квартиры и учет всех его нюансов, позволит максимально правильно определиться с маркой и техническими характеристиками прибора, необходимого для жилого помещения.

Для частного дома

Если на участке дома есть источник с водой (скважина или колодец), сделать водопровод можно самостоятельно. Чтобы обеспечить хороший напор воды в доме, необходимо грамотно подойти к выбору техники с учетом сезонности эксплуатации дома.

Если он используется только в летний период, оптимальным вариантом будет установка насоса с автоматическим режимом.

При круглогодичной эксплуатации жилья лучше установить насосную станцию, обращая внимание на ее технические параметры:

• производительность агрегата, то есть объем воды, который перекачивает насос в 1 час или в 1 минуту;
• мощность двигателя;
• высота подъема водяного столба;
• объем гидроаккумулирующего бака.

При заборе воды из колодца, глубиной до 8 м, установка насосной станции для дома будет идеальным вариантом.

Она продается со всеми комплектующими элементами:

• поверхностным насосом,
• гидроаккумулятором,
• блоком автоматики,
• реле давления,
• манометром.

Дополнительно для монтажа станции потребуется всасывающий шланг с обратным клапаном и фильтр для удаления примесей из воды.

Для скважины, H2O в которой залегает на глубине больше 10 м, лучше подойдет погружной скважинный гидронасос. Он может поднимать воду с глубины 30-40 м.

Агрегат помещается в скважину, соединяясь с автоматикой и гидроаккумулятором, которые расположены в доме.

Для  производства

Основным назначением промышленных насосов является выполнение задач по перекачке воды,  нефтепродуктов, химических жидкостей, песка и грунта.

На производстве промышленные водяные насосы применяются в следующих случаях:

• для поддержания постоянного давления в водопроводной сети;
• охлаждения промышленных агрегатов;
• регулирования температурных показателей и влажности;
• в системах отопления и водяного обеспечения.

В настоящее время для производственных нужд используются многие виды насосов, которые задействованы в различных отраслях.

В отличие от бытовых приборов, промышленные насосы должны отличаться высокой производительностью, выдерживать высокие нагрузки и быть устойчивыми к поломкам.

В зависимости от сферы использования, выбор насоса зависит от конструктивных особенностей приборов.

Классифицируются промышленные гидронасосы по следующим техническим вариантам:

• моноблочные;
• консольно-моноблочные;
• вертикальные;
• горизонтальные;
• «сухие»;
• «мокрые»;
• погружные;
• «in-line» насосы.

Выбор промышленного насоса будет направлен четко на характер его применения с учетом конструктивных особенностей агрегата.

Функции гидропривода

Основная функция гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода , к гидродвигателям поворота платформы и т. д.).

В общих чертах, передача мощности в гидроприводе происходит следующим образом:

1. Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.
2. Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.
3. После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

Принцип работы насоса

Главной деталью, которая обеспечивает работу агрегата, является плунжер. Он имеет форму стержня (штока). Задача элемента заключается в осевом перемещении вокруг цилиндра. Движение начинается за счет электропривода, который раскручивает коленвал, а его рабочий орган упирается в торец плунжера. Чем точнее сходятся стержень и отверстие, тем лучше герметичность узла.

Принцип работы плунжерного прибора:

1. Сначала стержень двигается в обратном направлении от камеры. В итоге образуется разрежение и открывается впускной клапан. Но выпускной в таком случае закрытый.
2. Необходимое количество жидкости поступает из заборной трубы. Шток уже достигает крайней точки и начинает обратное движение.
3. Давление в рабочей камере нарастает и блокирует впускной клапан, открывая выпускной. Жидкость выходит из камеры. Процесс повторяется.

При работе агрегата высокого давления возникают вибрации и пульсации. А это отражается на долговечности и качестве эксплуатации насоса. Но побочные эффекты можно снизить, если задействовать сразу несколько плунжеров.

Конструкция плунжерного насоса

На кривошип могут установить 3 устройства, которые находятся на одинаковом расстоянии друг от друга. Также позитивная реакция наблюдается, если использовать 2 штока в двусторонних агрегатах.

Производительность промышленных установок намного больше. Так, приборы отличаются мощностью 800 кВт, при этом давление составляет 3500 Бар. Бытовые насосы имеют давление 3-20 Бар.

Стоит ли делать ручной гидравлический насос своими руками?

На текущий момент насосы, сделанные своими руками, почти не встречаются.  Несмотря на это можно сделать гидравлический насос своими руками. Нам понадобится бак из стали. Из него будет изготовлен корпус. Чтобы управлять давлением в баке нужен клапан. Его нужно закрепить вверху при помощи шайбы. Для управления клапана закрытия устанавливают рычаг. Труба из чугуна вполне может подойти. Чтобы контролировать давление используйте манометр. В конце концов получится устройство, которое не выдержит давление больше 4 атмосфер. При всем при этом самодельный гидронасос будет занимать большое место и неудобен в переносе. Минусом самодельных ручных насосов является низкое КПД, чтобы привести в действие насос потребуется приложить не малую силу. Также самодельные устройства весьма ненадежны. И если учесть все минусы, то тратить ресурсы на создание самодельного ручного гидронасоса очень неэффективно. Именно поэтому они и не распространены.

Диагностика и регулировка

Практически все неисправности насосов высокого давления в дизельных моделях транспортных средств диагностируются в соответствии с наличием нескольких характерных сбоев в работе:

• медленный набор скорости;
• «дымность» выхлопной трубы;
• протекание топлива;
• неровная работа силового агрегата;
• повышенный расход горючего;
• слабая оборотистость мотора.

Неисправности в работе могут быть спровоцированы завоздушиванием, попаданием воды или неправильной регулировкой, которая должна осуществляться посредством удлинения или укорачивания тяги, в строгом соответствии со следующими правилами:

• запуск двигателя;
• регулировка длины тяги;
• проверка оборотистости двигателя на холостом ходу (в пределах 1100-1300 об./ мин.);
• сверка данных с тахометром.

Обороты двигателя должны быть минимальны, но работа силового агрегата при этом всегда характеризуется устойчивостью и отсутствием сбоев. Такие требования легко соблюсти, если в процессе установки ТНВД выставить поршень на первом цилиндре в строгом соответствии с углом опережения впрыска при такте сжатия, а также установить метки насоса на ноль.

Профессиональная регулировка насоса осуществляется с использованием стендовых форсунок или форсунок, с которыми была произведена установка насоса на двигателе. Все форсунки обязательно должны быть помечены в соответствии с цилиндром. Ввиду сложности системы, регулировку ТНВД целесообразно добавить специалистам сервисного центра.

Неисправности и их устранение

• Ручной гидравлический насос не подает давление. Основными причинами такого поведения может быть отсутствие гидравлической жидкости в баке или не закрыт сливной кран. Во всяком случае стоит проверить эти версии, если все же кран закрыт и жидкость есть, то возможно причина в том что засорились всасывающий или нагнетательный клапан. Тогда вам придется разобрать и промыть клапаны гидронасоса.
• Протекает масло (гидравлическая жидкость) в зазоре который находится между корпусом и плунжером.  В этом случае с большой вероятностью можно сказать что изношены или имеют повреждения уплотнительные кольца. Рекомендуется незамедлительно заменить их, чтобы предотвратить выход из строя.
• Не выдает производительности указанной в техпаспорте. Вероятнее всего засорился фильтрующий элемент ручного гидронасоса. Рекомендуется тщательно промыть фильтрующий элемент.
• Не развивает указанного в техпаспорте давления. Нарушена регулировка предохранительного клапана. Вам нужно настроить предохранительный клапан на то давление которое указанно в техпаспорте.

Регулировка и ремонт

Любой агрегат подвергается поломкам. Причины их могут быть разными. Многие проблемы можно решить ремонтом.

Возможные причины поломок:

1. Износ агрегата. Двигатель при этом работает громко и неравномерно.
2. Использование дизеля низкого качества. Горючее доя насоса выполняет роль смазки. Но если дизельное топливо имеет в своем составе какие-то примеси, то смазывающая функция затрудняется, а это приводит к поломкам.
3. Нарушенная работа электронных устройств.

Для ремонта насоса высокого давления необходимо выполнить замену износившихся деталей. Для этого придется разобрать устройство. Сделать ремонт можно своими руками. Но потребуются необходимые инструменты и знания о строении конструкции. Впрочем, лучше всего обратиться за помощью к квалифицированным специалистам.

Плунжерный насос может быть масляный и водяной. При этом поршневой прибор предлагается и двойного действия, и даже тройного. Выбор устройств достаточно широкий, а механизм действия простой

При выборе насоса рекомендуется обратить внимание на продукцию Hawk

Общее устройство ТНВД

• Корпус.
• Крышки.
• Всережимный регулятор
• Муфта опережения впрыска.
• Подкачивающий насос.
• Кулачковый вал.
• Толкатели.
• Плунжеры с поводками или зубчатыми втулками,
• Гильзы плунжеров.
• Возвратные пружины плунжеров.
• Нагнетательные клапаны.
• Штуцеры.
• Рейка.

Принцип действия ТНВД

Движение кулачковый вал получает через муфту опережения впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке.

В момент движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса.

Изменение количества подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, то впрыснуто топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже, и впрыснуто топлива будет больше.

На некоторых ТНВД (например, ТНВД трактора Т-130) часть секций отключается на холостых оборотах, соответственно, отключается и часть цилиндров двигателя.

Дополнительные агрегаты ТНВД

Муфта опережения впрыска — служит для изменения угла опережения впрыска в зависимости от оборотов. По принципу действия является механизмом, использующим центробежную силу. Устройство:

• Ведущая полумуфта.
• Ведомая полумуфта.
• Грузы.
• Стяжные пружины грузов.
• Опорные пальцы грузов

Принцип действия муфты следующий. При минимальных оборотах грузы за счёт пружин стянуты к центру и положение между муфтами является исходным, при этом угол опережения впрыска находится в пределах отрегулированного параметра. При увеличении оборотов центробежная сила в грузах возрастает и разводит их, преодолевая сопротивление пружин. При этом муфты поворачиваются относительно друг друга и угол опережения впрыска увеличивается.

Всережимный регулятор — служит для изменения количества подачи топлива в зависимости от режимов работы двигателя: запуск двигателя, увеличение/уменьшение оборотов, увеличение/уменьшение нагрузки, остановка двигателя. Устройство:

• Корпус.
• Крышки.
• Державка.
• Грузы.
• Муфта.
• Рычаги.
• Скоба-кулисы.
• Регулировочные винты.
• Оттяжные пружины.

Принцип действия регулятора следующий:

• Запуск двигателя: перед запуском рейка за счёт пружины находится в положении максимальной подачи топлива, поэтому при запуске в двигатель подаётся максимальное количество топлива. Это способствует быстрому запуску. Как только двигатель начнёт развивать обороты, и центробежная сила в грузах начнёт расти, они, преодолевая сопротивление пружин, начнут расходиться в стороны и внутренними своими рычагами давить на муфту, которая будет воздействовать на рычаг, а рычаг будет тянуть рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты установятся в соответствии с натягом пружин.
• Увеличение оборотов: при нажатии на педаль «газа» натягивается пружина, которая действует на рычаг рейки и муфту. Муфта и рейка смещается, при этом преодолевается центробежная сила в грузах. Рейка смещается в сторону увеличения подачи топлива, и обороты растут.
• Увеличение нагрузки — при увеличении нагрузки и неизменном положении педали «газа» обороты снижаются, центробежная сила в грузах тоже. Грузы складываются и дают возможность сместиться муфте, рычагу и рейке в сторону увеличения подачи топлива. При снижении нагрузки обороты начинают увеличиваться, центробежная сила в грузах тоже, грузы начинают расходится и внутренними рычагами смещать муфту, рычаг и рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты при этом прекращают расти.
• Остановка двигателя — при остановке двигателя поворачивается скоба, кулиса скобы воздействует на рычаг, а рычаг — на рейку. Рейка перемещается настолько в сторону уменьшения подачи, что подача прекращается, и двигатель останавливается

Как сделать прибор своими руками: пошаговая инструкция

Не всегда имеется возможность для хозяйственных нужд приобрести насос заводского изготовления. Простой прибор можно сконструировать своими руками из подручных средств.

Перед началом работы необходимо собрать инструменты, которые понадобятся в процессе создания простейшего насоса для перелива воды:

• дрель;
• ножницы.

Подручным материалом для создания прибора будут служить:

• пластиковая бутылка из жесткого полиэтилена;
• клеевой пистолет;
• 2 шланга произвольной длины.

Процесс изготовления

При наличии всех предметов для конструкции будущего насоса, можно приступать к его созданию по следующим шагам:

• открутить пробку от бутылки и сделать в ней отверстие, которое соответствует диаметру шланга;
• на дне бутылки делается такое же отверстие;
• шланг вставляется в пробку и закрепляется герметичным образом с помощью клеевого пистолета;
• готовая часть насоса накручивается на горлышко бутылки;
• 2 шланг устанавливается в отверстие в дне ее и также герметизируется с помощью клеевого пистолета;
• верхний шланг опускается в емкость с водой;
• бутылка сжимается левой рукой, выдавливая из нее воздух, а правая конечность пережимает нижний шланг;
• после ослабления давления на бутылку левой рукой, она начинает восстанавливать свою форму, засасывая при этом воду из емкости;
• при опускании бутылки ниже уровня емкости с водой, она пойдет самотеком.

Такой простейший самодельный насос можно использовать при переливании воды из аквариума, на даче или для детского бассейна.

Виды ТНВД дизельного двигателя

В зависимости от устройства топливные насосы дизельного двигателя делятся на несколько видов:

1. Изделия с непосредственным впрыском;
2. Аккумуляторные устройства.

Непосредственного типа

Насосы с прямой подачей имеют механический привод и управление. Нагнетание высокого давления осуществляется поршнем плунжерного типа. Нагнетаемое давление подается сразу на распылитель необходимого цилиндра. Для каждого рабочего цилиндра в насосе предусмотрена отдельная камера.

Аккумуляторного типа

Принцип действия устройства аккумуляторного типа отличается. Нагнетание горючего осуществляется в камеру аккумулятора. Из камеры солярка под давлением подаётся к необходимому распылителю. Аккумуляторные устройства позволяют добиться высокой мощности двигателя внутреннего сгорания.

В зависимости от устройства насосы делятся на рядные, распределительные и магистральные.

Рядной конструкции

В рядных насосах для каждого рабочего цилиндра отведена отдельная секция. Секции расположены в один ряд. Каждая секция имеет один нагнетательный элемент. Подача горючего осуществляется по специализированным каналам. Каждая секция соединена с форсункой при помощи металлической трубки. Привод поршней осуществляется от распределительного вала с кулачками, смещенными по отношению к оси. Крутящий момент на устройство передаётся от коленчатого вала двигателя.

Устройство рядного ТНВД дизельного двигателя заключается в следующем. Вал со смещенными частями вращается, попеременно воздействуя на штоки поршней. При нажатии на шток поршень перемещается, вверх сжимая горючее, находящееся в камере. По достижении необходимого давления открывается выпускной механизм. Он сообщен с трубопроводом, ведущим к определённому распылителю. Солярка под высоким давлением поступает к распылителю.

В обратном направлении толкатель движется под действием силовой пружины. При этом в камере образуется вакуум, открывающий впускной механизм. При открытии впускного механизма топливо попадает в камеру. Подачу топлива из бака осуществляет подкачивающая помпа. Подкачивающий насос дизельного двигателя установлен в корпусе ТНВД и имеет привод от распределительного вала.

Распределяющей конструкции

Распределительные насосы имеют один или два нагнетающих элемента. Распределение горючего между распылителями силового агрегата осуществляется специализированной головкой. Один нагнетающий элемент отвечает за подачу горючего одновременно на несколько распылителей.

Вращение вала со смещенными частями осуществляется синхронно с вращением коленчатого вала силовой установки. При вращении смещенная часть оказывает воздействие на шток. Толкатель перемещает поршень, создавая высокое давление в камере. После сжатия открывается выпускной механизм, пропуская солярку к распределительной головке.

Головка используется для распределения подачи солярки к необходимому распылителю. После нагнетания давления  поршень возвращается в обратном направлении под действием пружины. При движении поршня в обратном направлении открывается впускной механизм и  горючее попадает в камеру. После этого цикл работы поршня повторяется.

Насосы распределительного типа имеют небольшие габариты. Недостатком устройств такого типа является небольшой срок службы. Это объясняется высокой нагрузкой на нагнетающие части.

Магистральной конструкции

Устройство магистрального насоса отличается тем, что топливо не нагнетается непосредственно в трубопровод распылителя. Перед попаданием в трубопровод солярка под высоким давлением накачивается в аккумулятор.

Привод поршней в насосе магистрального типа осуществляется валом со смещенными частями. При смещении кулачка вниз поршень под действием пружины опускается, создавая вакуум в камере. Под действием вакуума открывается впускной механизм, и камера заполняется горючим, поступающим от подкачивающей помпы.

При движении элемента нагнетания в обратном направлении впускной механизм закрывается и в камере создается высокое давление. Под действием давления открывается выпускной механизм, через который солярка поступает в аккумулятор. Определение необходимой дозы горючего для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания осуществляется электронным блоком управления.

Из аккумулятора горючее под высоким давлением поступает к распылителям силовой установки. Такая конструкция позволяет увеличить давление. Это повышает показатели мощности силовой установки при любой частоте вращения коленчатого вала.

Устройство

Как правило, дозировочный агрегат плунжерного типа относится к приборам объёмной группы. Рабочие механизмы насоса двигаются возвратно-поступательно (аксиально). Схема устройства агрегата одностороннего действия выглядит следующим образом:

• В рабочей камере НД находится напорный и всасывающий клапан, а также цилиндр с рабочим поршнем – плунжер.
• Этот поршень совершает возвратно-поступательные движения, то есть двигается аксиально.
• К рабочей камере высокого давления присоединён напорный трубопровод и всасывающий шланг.
• За один цикл, равный повороту вала с кривошипом, в полость цилиндра всасывается, а потом под давлением выталкивается определённый объём жидкости, который зависит от площади поршня и его хода.

Схема работы агрегаты высокого давления двухстороннего действия выглядит так:

1. В таком НД обе полости в цилиндре являются рабочими.
2. Благодаря этому за один ход поршневого элемента в прямом направлении осуществляется всасывание и выталкивание жидкости.
3. Такие процессы происходят и при обратном движении поршня в плунжере.