轮机工程技术毕业论文-喷油泵和喷油器故障分析.doc

福建船政交通职业学院 毕 业 论 文题 目： 喷油泵和喷油器故障分析 系 部： 船 政 学 院 专 业： 轮 机 工 程 技 术 班 级： 09轮机<4>班 姓 名： _ 学 号： 指导教师（职称）： 起止时间： 20 年 月 日至20 年 月 日 船政学院轮机工程技术专业 目录摘 要-3关键词-3引言-3 1 回油孔调节式喷油泵结构特点和工作原理-32回油阀调节式喷油泵结构特点和工作原理-73 喷油器的结构特点和工作原理-84 喷油泵柱塞偶件的故障分析-95 喷油器针阀偶件的故障分析-106 总结-107参考文献-11喷油泵和喷油器故障分析09轮机4班 090453434 汤月明摘要；回油孔调节式喷油泵结构特点是拉动齿条通过齿圈使柱塞转动,它的工作原理是柱塞在套筒内由凸轮顶动上下往复运动。回油阀调节式喷油泵的结构特点是进、回油阀由柱塞通过摆杆驱动，它的工作原理是进、回油阀分列在偏心轴两侧，由柱塞通过摆杆和顶杆顶动。喷油器的工作特点和工作原理是针阀由弹簧预紧，当作用在喷油器针阀承压锥面上的油压低于针阀启阀压力时，针阀关闭。喷油泵柱塞偶件的主要故障有；过度磨损、拉毛、卡紧、咬死和穴蚀等。喷油器针阀偶件的故障有密封面磨损、针阀卡紧和咬死等。关键词：喷油泵 喷油器 燃油及各阀 供油等引言在柴油机动力装置的货船上，目前船舶柴油机使用的喷射系统大多属于柱塞泵式直接喷射系统,其主要组成部件是喷油泵与喷油器。船用柴油机的喷油泵一般为回油孔式,它是喷射系统的核心部件,其作用是产生喷射高压，并按照柴油机的工况及各缸的发火顺序，定时定量地向喷油器提供燃油。喷油器的作用是把喷油泵的高压燃油以雾状喷入气缸，以利于形成可燃混合气。回油孔式喷油泵因结构简单，工作可靠，价格低廉，广泛用于大中小型柴油机。但此种喷油泵柱塞因有斜槽、直槽，故密封性差，而且在直槽和斜槽中的压力油对柱塞产生一侧推力，使柱塞发生单面磨损。与回油孔式喷油泵相比，回油阀式喷油泵密封和耐磨性好，但是回油阀式喷油泵体积大，不适用结构紧凑的高速及中速柴油机使用，通常用于大型低速柴油机，回油阀式喷油泵的结构比较复杂，造价较贵且管理麻烦。1 回油孔调节式喷油泵结构特点和工作原理11、回油孔式喷油泵（1）、喷油泵作用：海船上采用柱塞式泵，其作用除了产生喷射高压外，还有对供油的定时与定量。其定时供油由凸轮轴上的凸轮安装位置控制，凸轮轴与柴油机曲轴的传动相位确定整机各喷油泵的供油定时。喷油泵的定量供油取决于柱塞上行时有效供油行程的大小。 油量调节有三种方式：始点调节式、终点调节式、始终点调节式一、喷油泵1、回油孔式喷油泵（1） 结构：1- 柱塞；2- 套筒；3-调节齿套；4-调节齿条；5-弹簧下座；6-弹簧；7-导筒；8- 出油阀座；9-出油管接头；10-泵本体；11-定位钉；12-进油管接头；13-出油阀；14-出油阀弹簧；15-放气螺钉；16-卡簧；18-销钉柱塞和套筒偶件，两者间隙为0.0015-0.0025mm，柱塞上有直槽和斜槽，套筒上开有进油孔和回油孔出油阀和出油阀座偶件油量调节机构 齿条和齿套传动机构 凸轮轴和凸轮 (2)工作原理1）充油：当柱塞下行至最低位置时，套筒上的油孔被打开，燃油自进油腔被吸入套筒内腔， 2）回油：当柱塞从最低位置被喷油泵凸轮顶动开始泵油行程时，部分燃油经回油孔流回进油空间，直到柱塞上部端面将回油孔关闭，燃油才开始受压缩，如图中b）所示，这就是喷油泵的“几何供油始点”。3）供油：柱塞继续上行，当柱塞斜槽打开回油孔时，柱塞上部的高压燃油即经柱塞头部的直槽和环形槽与回油孔相通而流回进油空间，如图中c）所示，这就是喷油泵的“几何供油终点”。 此后，柱塞再上行至行程最高位置，燃油则流回进油空间。柱塞的有效行程：从供油始点到供油终点柱塞上行的供油行程（从柱塞上边缘遮住回油孔开始到其斜槽的下边缘又打开回油孔为止的这一段行程）。因此柱塞的斜槽与套筒上回油孔的相对位置决定了喷油量，同时也决定了喷油时间。而柱塞每转动一个位置，就有一个有效行程，故转动柱塞可以改变喷油量。（3）供油量的调节转动柱塞，改变柱塞斜槽与回油孔的相对位置，从而改变供油量的大小。回油孔式喷油泵的供油量调节有三种不同的方式：终点调节式、始点调节式及始终点调节式。回油孔式喷油泵柱塞头部因此有不同线型， 终点调节式：喷油泵的柱塞头部结构，平顶且斜槽向下。特点是供油始点不变，终点均随负荷改变。负荷大时，供油终点滞后；负荷小时，供油终点提前。始点调节式：喷油泵的柱塞头部结构，平底且斜槽向上。特点是供油终点不变，始点随负荷改变。负荷大时，供油始点提前，负荷小时，供油始点滞后始终点调节式：喷油泵的柱塞头部结构，有向上及向下的两条斜槽。特点是供油始点与终点均随负荷改变。负荷大时，供油始点提前，供油终点滞后；负荷小时，供油始点滞后，供油终点提前。（4）出油阀出油阀的作用有蓄压、止回及减压三方面。按出油阀的卸载方式，可分为等容卸载出油阀及等压卸载出油阀两种。等容卸载出油阀：等容知载出油阀的优点是结构简单、性能稳定。其主要特点是，在任何转速工况下，卸载容积恒定，高压油管中的剩余压力随负荷的变化而变化，在低负荷时，因卸载过多，产生穴蚀。等压卸载出油阀：等压卸载出油阀没有减压环带，如图5-11b）所示，而是在阀的内部设有一个由卸载弹簧控制的锥形卸压阀。其主要特点是卸载压力恒定，高压油管中的剩余压力不随负荷的变化而变化，这样既能防止重复喷射，又能防止产生穴蚀。（5）回油孔式喷油泵特点：结构简单，工作可靠，广泛应用于大、中、小型机上，但密封性差，柱塞易产生单面磨损。 2回油阀调节式喷油泵结构特点和工作原理2、回油阀式喷油泵（1）结构特点：回油阀式喷油泵的特点是柱塞上没有斜槽，泵中设有进、回油阀，进、回油阀由柱塞通过摆杆驱动。（2）工作原理：始点调节回油阀式喷油泵的工作原理 当柱塞从最低位置上行到一定位置时，摆杆的右端和顶杆下降到刚刚脱开进油阀时，进油阀在弹簧力作用下关闭。这时柱塞上部的燃油开始被压缩，这就是喷油泵的几何供油始点。当柱塞上升到最高位置时，泵油终止。此时，摆杆右端和顶杆均处于最低位置，在进油阀和顶杆之间出现一间隙。当柱塞处于最高位置时，此间隙越大，表示柱塞有效行程越长，油泵供油量越大。 调节进油阀下方的间隙就可以调节喷油泵的供油量，一般调节供油量的方法有两个：一是转动偏心轴，即改变摆杆的偏心支点的高低位置来使摆杆右端抬高或放低，亦即将顶杆抬高或放低，因而使间隙变小或增大，这是“油量总调”。二是转动顶杆下部的调节螺钉，按逆时针方向将调节螺钉旋出，顶杆伸长，间隙减小，供油量减小，这是“单独调节”。始点调节回油阀式喷油泵的工作原理始点调节回油阀式喷油泵的工作原理（3）三种调节方法的比较与应用：始点调节：供油始点可调，终点不变。其供油始点速度可变，接近最大上升速度，而供油终点速度为零，因而供油始点的喷油压力足够高，供油终点的喷油压力低。应用于主机上。终点调节：供油始点不变，终点改变。其供油始点速度为零，而供油终点速度接近最大值，因而供油始点的喷油压力较低，而供油终点的喷油压力较高。应用于发电柴油机及高增压主机上。始终点调节：供油始点、终点均随负荷改变，其相应的柱塞速度均接近最大值，因而其喷油压力也足够高，具有最好的供油特性。应用于高增压主机上。（4）回油阀式喷油泵的优缺点与回油孔式喷油泵相比，回油阀式喷油泵有下列优点：密封性能好。由于其柱塞与套筒有较长的密封，故密封性能较好，足以保证较高的喷油压力。耐磨性好。由于柱塞上没有斜槽。不承受测推力，所以柱塞及套筒磨损比较均匀，使用寿命较长。 3 喷油器的结构特点和工作原理、喷油器1作用：把喷油泵排出的高压燃油以雾状喷入气缸并与缸内空气混合形成可燃混合气。2要求：（1）保证良好的雾化质量和合理的油束形状。（2）喷油开始和结束应干净利落，无滴漏和二次喷射现象。 3工作原理：当针阀腔内的燃油压力P达到针阀开启压力P1时，作用在针阀有效面积（D2-d2）/4上的燃油压力大于调节弹簧弹力F，此时针阀开启，由于针阀腔与油嘴的压力室相通，容积突然增大，油压瞬间有微小下降，但由于柱塞继续上升以及高压油管压力波的传递作用，使针阀腔内的燃油压力立即回升。针阀开启后整个针阀导杆截面为D2/4，承受燃油压力使针阀继续上升至顶点的限制块处。此时燃油压力继续上升到最大喷射压力P2（为P1的23倍）。当喷油泵柱塞开始泄油时，燃油压力下降到P3，针阀受力面积D2/4上小于调节弹簧弹力F时，针阀关闭，所以针阀关闭压力P3小于启阀压力P1（抬起针阀的燃油最低压力）。4结构型式：（1）按喷孔数目分单孔式：只有一个喷孔，位于喷油嘴中央，喷孔直径相对较大，启阀压力较低，雾化质量较差，油束分布不良，多用于小型高速机且对喷射质量要求不高的分隔式燃烧室。多孔式：有多个喷孔，可在喷油嘴顶端均布（用于弯流扫气）或置于喷油嘴顶端单侧（用于直流）。喷孔直径相对较小，启阀压力较高，雾化质量较好，其喷柱形状与燃烧式形状相适应，多用于中、低速机且开式燃烧室。（2）按是否采用强制冷却分： 冷却式：冷却介质为淡水或柴油，多用于中低速机上。非冷却式：多用于小型高速机上。（3）按调节弹簧的位置分：上置式：调节弹簧位于喷油器的顶端，弹簧预紧力经长顶杆作用在针阀上，因而针阀的运动惯性较大。下置式：调节弹簧位于喷油器的下端，其间无长顶杆，因而针阀的运动惯性较小。5典型喷油器（1）单孔式喷油器：主要部件：针阀与针阀体偶件、喷油嘴、针阀弹簧及喷油器本体等启阀压力由弹簧预紧力保证，由调节螺钉调节。（2）多孔式喷油器：这种喷油器的主要特点是无冷却，在柴油机运转时，燃油在喷油器体内循环，带走气缸燃气家给喷油器的热量，从而实现有效的冷却。同时循环的燃油还具有携带燃油喷射系统中的空气作用，备车期间可对喷油器进行预热。燃油由喷油器顶部进入。当燃油压力小于2MPa时，止回阀关闭，滑阀6封闭燃油下行通道，滑阀顶部将止推座7的旁通孔开启，燃油经此旁通孔在喷油器体内循环后排出。当喷油期间油压大于2MPa时，止回阀开启，旁通孔关闭，燃油向下进入针阀3的油腔内。在燃油压力达到启阀压力时，针阀开启燃油喷入气缸。喷油器启阀压力由弹簧4预紧力即有关零件尺寸预先确定，使用中不能进行调节。 4 喷油泵柱塞偶件的故障分析1柱塞与套筒偶件（1）过度磨损原因：偶件材料燃油品质，如粘度过低，柱塞润滑不良，燃油含硫量过大使柱塞加剧腐蚀。危害：会使密封性下降，造成偶件漏油、喷油压力下降、雾化不良、燃烧恶化。各缸喷油量不均匀喷油提前角会变小循环供油量降低，柴油机转速下降。（2）柱塞卡紧和咬死原因：燃油净化不良，油中仍有杂质颗粒安装不正确或间隙过小油温突变。危害：油泵不能供油而使气缸停止工作。2出油阀和阀座偶件（1）密封面磨损危害：密封性下降，使高压油管中的剩余压力下降，影响雾化质量及燃烧过程喷油压力下降喷油提前角会变小，循环供油量降低，柴油机转速下降。原因：燃油中有杂质、燃油的酸性腐蚀、撞击或阀面扭曲变形等。（2） 阀杆卡紧和咬死原因：润滑不良、受热不均，阀杆及导套变形。危害：这时将会因阀不能正确动作而发生相应的故障。例如，阀杆在阀开启位置卡死，则回油阀不能关闭，使喷油泵停止供油。 5 喷油器针阀偶件的故障分析（1）喷孔堵塞原因：结碳引起。喷孔内外结碳主要是由雾化头过热引起的。喷孔内外结碳使孔径减小，射程缩短，致使燃烧更接近雾化头，雾化头温度更高，造成恶性循环，以致喷孔堵塞。燃油中的机械杂质。危害：使燃油雾化不良，燃烧恶化严重使各缸喷油量不均，转速不稳，后燃加剧。（2）磨损原因：燃油中的杂质和酸性腐蚀 高压燃油冲刷危害：喷孔直径增加，喷柱锥角减小，雾化不良，燃烧恶化（3）裂纹 主要是由于受高温作用引起 6 总结以上我们可以看出喷油泵的柱塞偶件的主要故障有过度磨损、拉毛、卡紧、咬死及穴蚀等。主要原因是使用劣质燃油时，燃油中含杂质太多或燃油温度突变。喷油器针阀偶件的故障有密封面磨损、针阀卡紧或咬死等。主要原因是燃油中含机械杂质，油温突变，喷油器冷却不良而过热及安装不良等。在船用柴油机中，喷油设备的工作对喷油的燃烧有重要作用，因而对喷油设备的主要组成部件、喷油泵、和喷油器进行正确的故障分析，以便能更正确的维修和保养，使之在最佳状态下工作是十分必要的。参考文献1. 船舶柴油机/黄步松主编. 北京：人民交通出版社，2009.92. http:/www.docin.com/p-253671008.html3.10