ПЛУНЖЕРНЫЕ НАСОСЫ

Плунжерный насос (рис. 201) имеет ротор 13, в котором равно­мерно по окружности расположены наклонные к оси вращения отвер­стия для плунжеров 6. Торец ротора прижат к распределительному зо­лотнику 1, имеющему окна всасывания и нагнетания 15 и 16, сообщаю­щиеся с соответствующими магистралями. Сферический конец плунжера упирается в наклонную шайбу 8. Наклонная шайба с помощью поршня 14 может устанавливаться под различными углами к плоскости распределительного золотника, поворачиваясь вокруг осей 7.

Плунжер а в показанном на схеме положении находится в нижней мертвой точке — на минимальном удалении от распределительного зо­лотника. Отверстие в роторе находится над перемычкой между окнами всасывания и нагнетания (на схеме золотник условно повернут). При повороте ротора от этого положения плунжер, скользя по наклонной шайбе, совершает поступательное движение, удаляясь от золотника. Отверстие в роторе сообщается со всасывающим окном золотника. Под плунжером при его движении создается разрежение и освобождающийся объем заполняется топливом из всасывающей магистрали.

Через половину оборота плунжер достигает верхней мертвой точки (на схеме плунжер б) — максимального удаления от золотника. При по­следующем повороте плунжер движется к нижней мертвой точке и вы­тесняет топливо через нагнетающее окно золотника.

За один оборот ротора насоса плунжер подает в нагнетающую ма­гистраль объем топлива, заключенный между верхней и нижней мерт­выми точками. Этот объем пропорционален ходу плунжера и его диа­метру.

Плунжеры имеют диаметр 14—15 мм. Ход плунжера зависит от угла наклона шайбы. Чем больше угол наклона шайбы к плоскости золот­ника, тем больше ход плунжера (рис. 202). В применяющихся конструк­циях насосов ход плунжера составляет 15—25 мм.

Производительность насоса определяется величиной подачи одного плунжера, числом плунжеров и числом оборотов ротора насоса. Число плунжеров обычно нечетное: 5, 7, 9 или 11. Наиболее распространены семи- и девятиплунжерные насосы.

Нечетное число плунжеров выбирается из следующих соображений. Подача топлива плунжером пропорциональна скорости его поступатель­ного движения и переменна по углу поворота ротора насоса (рис. 203). Подача плунжера минимальная при нахождении его вблизи верхней и нижней мертвых точек. Производительность насоса складывается из подач отдельных плунжеров и, как это видно на рис. 203, также переменна по углу поворота ротора. Неравномерность подачи вызывает также пульсации давления топлива на выходе из насоса, что приводит к пульсационному сгоранию топлива в камерах. Пульсации подачи тем меньше, чем больше количество плунжеров у насоса. Однако при четном числе плунжеров пульсации подачи больше, чем при нечетном, даже меньшем на единицу. Это объясняется тем, что при четном числе плунжеров два диаметрально противоположных плунжера будут одновременно иметь ми­нимум подачи (точка А на рис. 203). При нечетном же числе плунжеров в момент нулевой подачи одного плунжера подача других плунжеров, находящихся над окном нагнетания, значительно отличается от нуля.

При работе плунжерного насоса вследствие разрежения на входе в насос возможно возникновение кавитации. Кавитацией называется выделение растворенного в топливе воздуха (или паров топлива) при падении давления топлива. Вследствие кавитации не весь объем, осво­бождаемый плунжером, заполняется топ­ливом, часть объема заполняется воздухом и парами топлива, и производитель­ность насоса падает. Особенно это ска­зывается при полете на больших высотах, когда вследствие падения атмосферного давления уменьшается давление в топлив­ных баках. Для предотвращения кавита­ции прибегают к установке подкачиваю­щих насосов, которые поддерживают дав­ление от 1,5 до 5—6 кг/см² на входе в плунжерные насосы.

Плунжеры насосов представляют со­бой тонкостенные цилиндры. В централь­ной расточке плунжера помещается пружина 5 с направляющей 3 (см. рис. 201). На рис. 204 показана схема действия сил на плунжер. Сила давления топлива за время одного оборота принимает последо­вательно два постоянных значения: при сообщении плунжера со всасывающей магистралью она равна примерно 3 кг и на­правлена в сторону распределительного золотника, так как давление в корпусе насоса больше давления во всасывающей магистрали; при сообщении же с нагнетающей магистралью сила давления топлива достигает 100—180 кг и на­правлена в сторону наклонной шайбы.

При поступательном неравномерном движении плунжера возникает сила инерции величиной 5—7 кг, которая примерно на половине хода всасывания и нагнетания стремится оторвать плунжер от наклонной шайбы, а в остальное время прижимает плунжер к ней. Так как при ходе всасывания возможен отрыв плунжера от наклонной шайбы, силу пру­жины выбирают такой, чтобы она превышала силу давления топлива и силу инерции при всасывании. В применяющихся конструкциях насосов сила пружины составляет 10—15 кг.

Вследствие вращения плунжера вместе с ротором возникает центро­бежная сила, достигающая 150—200 кг. Эта сила может быть представ­лена в виде двух составляющих: одной — вдоль оси плунжера и дру­гой— перпендикулярной к оси. Сила, действующая вдоль оси плунжера, способствует прижатию плунжера к наклонной шайбе и преодолению силы трения, возникающей в основном под действием второй составляю­щей центробежной силы. Сила трения зависит от чистоты обработки тру­щихся поверхностей и их материала. Для уменьшения трения плунжеры притираются к отверстиям в роторе.

Роторы изготовляются из алюминиевой бронзы или стали. При использовании бронзы улучшается теплоотвод от ротора в топливо, а также уменьшается сила трения между плунжером и ротором. Сталь­ные роторы применяются в тех случаях, когда этого требуют условия прочности. При использовании стальных роторов в целях уменьшения трения в них запрессовывают бронзовые втулки — направляющие плун­жеров. В направляющих или в отверстиях под плунжеры делают не­сколько кольцевых канавок 4 (см. рис. 201). Канавки предназначены для отложения твердых частиц, проникающих в зазор между ротором и плунжером, а также для выравнивания давления топлива по окружности плунжера. В зазоре между ротором и плунжером имеется топливо, и если его давление не выравнено по окружности, то плунжер располо­жится в отверстии эксцентрично, прижмется к одной стороне и будет ра­ботать без смазки, что увеличит силы трения.

В промежутке между отверстиями под плунжеры в роторе сделаны наклонные сверления 12, соединяющие полость внутренней расточки ро­тора, сообщенную со всасывающей магистралью, с полостью корпуса на­соса. Эти сверления выполняют роль центробежного насоса и предна­значены для повышения давления в корпусе. Избыточное давление в корпусе по сравнению с давлением во всасывающей магистрали способствует прижатию ротора к распределительному золотнику. Благодаря этому уменьшается утечка топлива через торцовый зазор между ротором и рас­пределительным золотником.

Распределительный золотник изготовляется из стали или бронзы, причем для уменьшения трения между ротором и золотником их мате­риалы должны быть различными. Торец распределительного золотника, обращенный к ротору, служит в качестве упорного подшипника ротора. Радиальными опорами ротора являются роликовый подшипник 11 и медно-графитовый подшипник скольжения 2. В некоторых конструкциях вместо медно-графитового подшипника применяется роликовый под­шипник.

Наклонная шайба представляет собой как бы кольцо комбиниро­ванного упорно-опорного подшипника. Второе кольцо подшипника 9 за­прессовывается в корпус 10 наклонной шайбы. Таким образом, при работе насоса силами трения плунжеров наклонная шайба также увле­кается во вращение. Ввиду того что точки касания плунжеров и наклонной шайбы находятся на разных расстояниях от оси вращения рогора, а следовательно, движутся с различными окружными скоростями, а также из-за переменной (по углу поворота ротора) силы трения плун­жера о шайбу наклонная шайба вращается неравномерно и происходит проскальзывание ее относительно плунжеров. Благодаря этому в про­цессе работы насосов точки контакта плунжеров и шайбы непостоянны, что способствует равномерному износу поверхности шайбы.

Со стороны плунжеров на шайбу действуют силы, которые относи­тельно оси поворота шайбы создают момент (см. рис. 204). В применяю­щихся конструкциях насосов этот момент направлен так, что стремится повернуть наклонную шайбу на нулевой угол. Для удержания шайбы в данном положении требуется сила в 60—70 кг.