Топливный насос высокого давления

 

 

 

Министерство образования  Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  им. Н.Э. БАУМАНА

 

Факультет «Машиностроительные  технологии»

Кафедра «Метрология  и взаимозаменяемость»

 

 

 

 

 

Расчетно-пояснительная  записка

к курсовому  проекту

 

 

 

 

 

Выполнила: Стришкова Д.И.

Группа: МТ 4 - 101

Консультант: Миронченко В.И.

 

 

Москва 2012

Содержание 

 

Задание
Объект исследование
Анализ поставленной задачи
Выбор средства контроля
Определение погрешности  прибора
Установление условий для проведения измерений
Выбор и обоснование метода и схемы измерений
Разработка схемы измерительного приспособления
Выбор датчика
Эксплуатационная погрешность
Погрешность от силовых деформаций
Погрешность отсчета
Динамическая погрешность
Результирующая погрешность измерения
Заключение
Список литературы

 

 

Задание

При выполнении курсового проекта необходимо:

• провести анализ поставленной измерительной задачи;
• определить перечень контролируемых параметров;
• оценить величину допустимой погрешности измерения;
• назначить условия проведения измерений;
• выбрать и обосновать метод измерения;
• разработать схему измерения и схему измерительного приспособления;
• рассчитать ожидаемую погрешность результата измерения.

 

 

 

Объект  исследования

ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (ТНВД)

• Назначение и устройство

 Насос (рис. 1) предназначен для подачи топлива  через форсунку в цилиндры  дизеля под высоким давлением  в определенном количестве и  в строго определенный момент.

Все детали насоса размещены в пустотелом корпусе 23, отлитом из специального магниевого чугуна. В верхней части корпуса нарезана резьба под нажимной штуцер. Ниже сделаны несколько расточек различного диаметра, образующих полость для топлива и кольцевой борт под гильзу 16. В стенке корпуса имеется отверстие «г» с резьбой под штуцер 25, а в боковом приливе просверлено горизонтальное отверстие «д» диаметром под зубчатую рейку 6. Внизу корпус имеет прямоугольный фланец «б» с четырьмя отверстиями и цилиндрический выступ «а», обеспечивающий центровку насоса с бобышкой 13 (см. рис. 2). Над фланцем «б» в корпусе насоса расположено контрольное окно «в», используемое при ремонте.

Сверху в  корпус вставляют стальную гильзу 16, уплотняя ее алюминиевым кольцом 7. От проворота гильзу фиксируют штифтом 18, запрессованным в корпус, для чего на ее наружной поверхности профрезерована канавка «р». Верхняя часть гильзы утолщена, так как в ней при работе насоса создается высокое давление топлива.

Гильза вместе с плунжером образует прецизионную пару, обработанную с высокой степенью точности. В случае неисправности гильзы или плунжера замене подлежит комплект в сборе.

Снизу в корпус насоса вставляют стальной стакан 21, передающий усилие от толкателя топливного насоса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Толкатель топливного насоса (а) и положения плунжера при различной подаче топлива (б): боковой лист блока; 2 — распределительный вал; і — топливный кулачок; 4 — угольник; 5 — фланец; б — верхний горизонтальный лист; 7 — тарелка; * — стакан; Р — плунжер; 10 — корпус топливного насоса; 11 — пружина; 12 — отражательная гайка; 13 — бобышка; 14 — сливная трубка; 15 – сальник Гуферо; 16 — регулировочный болт; 17 — контргайка; 18 — корпус толкателей; 19 — толкатель; 20 — палец; 21 — плаика; 22 — болт; 23 — стопорное кольцо; 24, 25 — наружное и внутреннее кольца ролика; 26 — гильза; а — вертикальный паз; б — шестигранник; в, г, з — канавки; д, ж, и — отверстия; е — выступ бобышки на плунжер.

Толкатель топливного насоса (рис. 2, а) передает усилие от кулачка распределительного вала на плунжер топливного насоса. Толкатель 19 изготовлен из качественной стали и имеет цилиндрическую форму. Ролик состоит из двух колец — внутреннего 25 и внешнего 24, между которыми имеется зазор. Такая конструкция ролика обеспечивает ему повышенную прочность в условиях высоких скоростей движения толкателя топливного насоса, что обусловлено геометрической формой топливного кулачка распределительного вала.

 

 

 

• Работа топливного насоса.

При набегании  топливного кулачка 3 (см. рис. 2, а) распределительного вала 2 на ролик, толкатель 19 начинает двигаться вверх и своим регулировочным болтом 16 воздействует через стакан 5 на плунжер 9 топливного насоса. Ход плунжера при любой частоте вращения коленчатого вала дизеля одинаков, так как зависит только от размеров кулачка 3. Профиль кулачка обеспечивает значительное ускорение движущегося плунжера.

При скорости 0,4 — 0,8 м/с плунжер своей торцовой кромкой перекрывает оба отверстия «с» в гильзе. Так как при дальнейшем движении плунжера объем надплунжерного пространства быстро уменьшается, то давление топлива в нем резко возрастает. Когда усилие, создаваемое давлением топлива над плунжером, становится больше усилий пружины 14 и остаточного давления в нагнетательном трубопроводе, клапан 9 открывается и топливо нагнетается в трубопровод высокого давления 13. Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока кромка «л» плунжера не откроет одно отверстие в гильзе и не сообщит тем самым надплунжерное пространство с топливным коллектором.

Давление топлива  над плунжером резко падает, несмотря на продолжающееся движение плунжера вверх. Нагнетательный клапан 9 закрывается. Как только нижняя кромка цилиндрического разгрузочного пояска «ж» клапана входит в корпус 8, прекращается сообщение трубопровода высокого давления 13 с камерой над плунжером. При дальнейшей посадке клапана до упора коническим пояском «з» в седло происходит некоторая разгрузка трубопровода 13 от высокого остаточного давления из-за освобождения небольшого объема при посадке клапана.

Количество  подаваемого насосом топлива  зависит от длительности нагнетания его плунжером, что определяется расстоянием между торцовой и спиральной кромками плунжера, измеряемым по оси отверстия «с». Регулирование подачи топлива осуществляется объединенным регулятором дизеля, который, перемещая рейки, заставляет втулки 19 поворачивать плунжеры 22 насосов высокого давления.

 

 

Постановка  задачи

Для обеспечения  качества ТНВД при массовом производстве необходимо современное контрольное  оборудование.

Практические  потребности производства ставят задачи по широкому спектру проблем контроля геометрических параметров и расположения поверхностей.

В частности, разработка средств контроля нужна для случая измерения и контроля геометрических параметров отдельной детали.

Желательно, чтобы  разработанное оборудование было выполнено на основе типовых составляющих: контроллера, датчиков, концевых выключателей для возможности унификации с другими средствами контроля.

Анализ поставленной измерительной задачи создает предпосылки  для получения измерений высокого качества, так как исключает проведение некорректных измерительных операций за счет автоматизации контроля.

Конструкция измерительного приспособления определяется рядом  факторов. Из них на первое место  следует поставить характеристики самих измеряемых величин. Так как  в машиностроении сложились определенные правила задания размеров, точности формы и взаимного расположения поверхностей, а так же других параметров, то разработка схемы и конструкции измерительного приспособления должна быть основана, в первую очередь, на решении вопроса: что измеряется? Если при измерении размеров ответ на этот вопрос, как правило, не вызывает затруднений (измеряется расстояние между двумя точками), то при измерении отклонений формы и расположения поверхностей могут возникнуть определенные сложности, связанные со спецификой нормирования допусков формы и расположения поверхностей и необходимостью их взаимного учета или исключения. Поэтому при ответе на этот вопрос следует пользоваться ГОСТ 24642-81 (СТ СЭВ 301-76) и ГОСТ 2.308-79 (СТ СЭВ 368-76), в которых приведены основные понятия, термины, определения и обозначения по видам отклонений формы и расположения поверхностей их нормированию и принципах измерения.

 

 

Объект измерения

В данном проекте  требуется улучшить устройство для  контроля отклонения от симметричности паза толкателя.

Особенностью задачи является зависимый допуск.

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Контролируемые параметры

Наружный диаметр d=25f7	∆случ=0,004мм, ∆сумм=0,006мм
Ширина паза 4,5(+0,40) мм	∆случ=0,06мм, ∆сумм=0,1мм
Допуск симметричности (зависимый) (T/2+0,05) мм	∆случ=0,006+∆з’; ∆сумм=0,1+∆з, где ∆з – часть допускаемой  основной погрешности, зависящей от диаметра и ширины паза, ∆з’=0,6∆з

 

Средство  контроля

Для толкателя  топливного насоса высокого давления рассматривается прибор для контроля симметричности паза толкателя. Данный прибор в дальнейшем можно полностью автоматизировать.

Принцип работы

Устройство позволяет с одной установки детали измерять диаметр, ширину паза в двух сечениях, его симметричность относительно оси толкателя и разбраковывать детали по каждому параметру в соответствии с допусками.

При работе с  данным прибором деталь (по пазу) устанавливается  на призму, прижимается наружным диаметром  к ней и далее досылается до упора (в виде клина), на котором она  поворачивается относительно своей  оси и ориентируется.

Затем нажимают на рычаг. При этом щупы, измеряющие ширину паза, расходятся до упора в боковые стенки паза. Измерения выполняются шестью датчиками. Процессор считывает результаты измерения и далее проводится разбраковка.

Особенности

Особенностью метрологической схемы контроля в данной задаче является то, что допуск на симметричность задан зависимым от значений использованных допусков наружного диаметра толкателя и ширины паза.

При уменьшении диаметра и увеличении ширины паза допуск на симметричность паза соответственно увеличивается.

Величина  отклонения от симметричности с учётом использованных допусков определяется по формулам для первого сечения (датчики Д1,Д2):

(|0,5(Д1-Д2)+К1|-|0,5(Д1+Д2)+0,5(0,02-Д5+Д6)|)<Т/2        

второго сечения (датчики ДЗ,Д4):

(|ДЗ-Д4+К2| - |0,5(ДЗ+Д4)+0,5(0,02-Д5+Д6) |) <Т/2 

где Д1...Д6 - показания индуктивных  датчиков ИД8-3 относительно установочной меры, Kl, К2 - коэффициенты   для приведения собственно отклонения от симметричности к крайним сечениям паза:

К1=3(0,5(Д1-Д2)-0,5(ДЗ-Д4))/9,5 

К2=3(0,5(ДЗ-Д4)-0,5(Д1-Д2))/9,5 

0,5(Д1-Д2)., 0,5(ДЗ-Д4) - собственно отклонение  от симметричности соответственно в первом и втором сечениях, Т - допуск на симметричность паза.

Рис.3  Метрологическая  схема

 

 

 

Расчет погрешности прибора

Расчет точности будет тем реальнее, чем большее  число влияющих факторов будет учтено.

Основные составляющие погрешности измерений, согласно РД 50-98-86:

• Погрешность средства измерения
• Погрешность установочной меры
• Погрешность измерительного усилия
• Погрешность температурной деформации
• Погрешность методики измерений
• Погрешность базирования
• Погрешность передаточного механизма
• Погрешность преобразователя
• Погрешность отсчета

 

Установление  условий проведения измерения

 Нормальные условия проведения измерений

Каждое измерение  выполняется в определенных условиях, которое характеризуются одной  или несколькими внешними влияющими  величинами. Эти величины часто оказывают  заметное влияние на измеряемую величину и используемое средство измерений. С целью обеспечения единства измерений к условиям их проведения предъявляются жесткие требования. Для конкретных областей измерений устанавливают единые условия, называемые нормальными. Значение влияющей величины, соответствующее нормальным условиям называют номинальным значением влияющей величины. Номинальные значения влияющих величин при выполнении линейных и угловых измерений регламентирует ГОСТ 8.050-73.