Пристрій для управління кутовою швидкістю обертання вала приводу плунжера паливного насоса

1. Пристрій для управління кутовою швидкістю обертання вала приводу плунжера паливного насоса, що має силову передачу з жорсткими ланками, пов'язану з валом дизеля і валом приводу плунжера, який відрізняється тим, що пристрій забезпечений вузлом зміни миттєвого передавального відношення, який має один і більше перетворювачів кутової швидкості обертання з періодичним законом передавальних відношень між ведучим і веденим валами перетворювача, виконаного у вигляді важільно-кулачкового механізму, який містить кулачкову шайбу з геометричною віссю і одним і більше робочими профілями, нерухомий корпус з гніздом для установлювання кулачкової шайби і фіксатором її повороту в гнізді, ролик з віссю і плоский шарнірно-важільний ланцюг, забезпечений ведучим і веденим кривошипами, ведучим і веденим шатунами з гніздом для установлювання осі ролика і трьома циліндричними шарнірами, причому осі обертання ведучого і веденого валів перетворювача суміщені з геометричною віссю кулачкової шайби, ведучий кривошип закріплений на ведучому, а ведений кривошип - на веденому валах перетворювача, кривошипи і шатуни сполучені циліндричними шарнірами, а ролик контактує з робочим профілем кулачкової шайби. 2. Пристрій по п. 1, який відрізняється тим, що в кулачковій шайбі два робочих профілі розташовані по різні боки від їх загального центрового профілю. 3. Пристрій по п. 1, який відрізняється тим, що важільно-кулачковий механізм забезпечений дру A (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ УПРАВЛІННЯ КУТОВОЮ ШВИДКІСТЮ ОБЕРТАННЯ ВАЛА ПРИВОДУ ПЛУНЖЕРА ПАЛИВНОГО НАСОСА 39302 шиностроение, 1978. – С. 177), при якому передають обертання від вала дизеля з встановленим (рівномірним або нерівномірним) чергуванням моментів початку подачі палива в циліндри до вала приводу плунжера паливного насоса з розмежованими у часі періодами робочого ходу плунжерів, а передавальні відносини між цими валами підтримують постійним і однаковим на всіх режимах роботи дизеля; для кожного проміжку часу між двома послідовними моментами початку подачі палива середнє значення передавальних відносин між валами дизеля і приводу плунжера залишається постійним для всіх режимів роботи дизеля, що необхідно для узгодження між роботою паливного насоса і робочими процесами в циліндрах дизеля (умова синхронізації); має силову погоджуючу передачу з жорсткими ланками, пов'язану з валом дизеля і валом приводу плунжера. Величина постійного передавального відношення однозначно визначається тактністю дизеля, а для насосів розподільного типу - і схемою паливного насоса. Такий пристрій використовується у всіх відомих паливних насосах з власним кулачковим валом і жорстким механічним приводом від вала дизеля. Недоліки цього пристрою: наявність жорсткої в'язі між валом дизеля і валом приводу плунжера не дозволяє добитися істотної оптимізації значень швидкостей руху плунжера на періоді його робочого ходу і, тим самим, перешкоджає підвищенню технічного рівня паливної апаратури дизеля; зниження частоти обертання вала дизеля від її номінальної величини супроводиться пропорційним зменшенням частоти обертання вала приводу і швидкостей руху плунжера на періоді його робочого ходу, що погіршує розпилювання палива в зоні середніх і нижніх частот швидкісного діапазону дизеля. В основу винаходу поставлено задачу створення пристрою для управління кутовою швидкістю обертання вала приводу плунжера паливного насоса шляхом установки вузла зміни миттєвого передавального відношення між валом дизеля і валом приводу плунжера паливного насоса, що дасть змогу забезпечити оптимальне значення об'ємної швидкості подачі палива плунжером. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для управління кутовою швидкістю обертання вала приводу плунжера паливного насоса забезпечений вузлом зміни миттєвого передавального відношення, який має один і більше перетворювачів кутової швидкості обертання з періодичним законом передавальних відносин між ведучим і веденим валами перетворювача, виконаного у вигляді важільно-кулачкового механізму, котрий включає кулачкову шайбу з геометричною віссю і одним і більше робочим профілем, нерухомий корпус з гніздом для установки кулачкової шайби і фіксатором її повороту в гнізді, ролик з віссю і плоский шарнірно-важільний ланцюг, забезпечений ведучим і веденим кривошипами, ведучим і веденим шатунами з гніздом для установки осі ролика і трьома циліндричними шарнірами, причому осі обертання ведучого і веденого валів перетворювача суміщені з геометричною віссю кулачкової шайби, ведучий кривошип закріплений на ведучому, а ведений кривошип - на веденому валах перетворювача, кривошипи і шатуни сполучені цилі ндричними шарнірами, а ролик контактує з робочим профілем кулачкової шайби; в кулачковій шайбі два робочих профілі розташовані по різні сторони від їх загального центрового профілю; важільно-кулачковий механізм забезпечений другим роликом з віссю і другим гніздом для установки осі ролика на шатуни, причому перший і другий ролики контактують зі своїми робочими профілями кулачкової шайби; перетворювач забезпечений другим важільно-кулачковим механізмом, ідентичним першому, причому ролики першого і другого механізмів контактують з одним робочим профілем загальної кулачкової шайби, кривошипи і шатуни цих двох механізмів утворюють в площині шарнірно-важільних ланцюгів опуклий і неопуклий чотирикутники з однаковими кутами між ведучим і веденим кривошипами, а кут між ведучими кривошипами цих механізмів кратний половині кута періодичного повторення форми профілю кулачкової шайби; перетворювач включає два і більше ідентичних важільно-кулачкових механізмів із загальним профілем кулачкової шайби, причому ведучі кривошипи цих механізмів утворюють між собою однакові кути, кратні куту періодичного повторення форми профілю кулачкової шайби; механізм управління фазами періодичних законів передавального відношення забезпечений виконавчим механізмом переміщення фіксаторів повороту кулачкових шайб першого і другого перетворювачів, причому кулачкові шайби встановлені в гніздах загального нерухомого корпусу співвісно один одному, а ведений вал першого перетворювача жорстко пов'язаний з ведучим валом другого перетворювача; ведучі і ведені кривошипи виконані у вигляді дисків з циліндричними отворами для шарнірного з'єднання з шатунами, а кулачкові шайби першого і другого перетворювачів виконані з ідентичними формами профілів. Суть винаходу пояснює креслення фіг. 1-14. На фіг. 1 - перетворювач у вигляді важільнокулачкового механізму; на фіг. 2 - варіант виконання важільно-кулачкового механізму з двома робочими профілями кулачкової шайби, розташованими по різні сторони від центрового профілю; на фіг. 3 - варіант виконання важільно-кулачкового механізму з двома робочими профілями кулачкової шайби розташованими по одну сторону від центрового профілю; на фіг. 4 - варіант виконання важільно-кулачкового механізму з одним робочим профілем кулачкової шайби з загальним для двох ідентичних важільно-кулачкових механізмів, що мають різне розташування шарнірно-важільних ланцюгів; на фіг. 5 - варіант виконання перетворювача з паралельно працюючими важільнокулачковими механізмами, що мають загальну кулачкову шайбу; на фіг. 6 - зображено криву, що пояснює характер зміни передавальних відносин між валом приводу плунжера і валом дизеля з рівномірним чергуванням моментів початку подачі палива в циліндри коли період повторення закону зміни миттєвих передавальних відносин між валами дизеля і приводу плунжера насоса підтримують рівним мінімальному періоду чергування проміжків часу між послідовними моментами початку подачі палива в циліндри; на фіг. 7 зображено криву, що пояснює характер зміни передавальних відносин між валом приводу плунжера і валом дизеля з рів 2 39302 номірним чергуванням моментів початку подачі палива в циліндри коли період повторення закону зміни миттєвих передавальних відносин між валами дизеля і приводу плунжера насоса підтримують кратним мінімальному періоду чергування проміжків часу між послідовними моментами початку подачі палива в циліндри; на фіг. 8 зображено криву, що пояснює характер зміни передавальних відносин між валом приводу плунжера і валом дизеля з нерівномірним чергуванням моментів початку подачі палива в циліндри коли період повторення закону зміни миттєвих передавальних відношень між валами дизеля і приводу плунжера насоса підтримують рівним мінімальному періоду чергування проміжків часу між послідовними моментами початку подачі палива в циліндри; на фіг. 9 зображено криву, що пояснює характер зміни передавальних відносин між валом приводу плунжера і валом дизеля з нерівномірним чергуванням моментів початку подачі палива в циліндри коли період повторення закону зміни миттєвих передавальних відносин між валами дизеля і приводу плунжера насоса підтримують кратним мінімальному періоду чергування проміжків часу між послідовними моментами початку подачі палива в циліндри; на фіг. 10 - кінематична схема перетворювача кутової швидкості обертання, виконаного в вигляді важільно-кулачкового механізму; на фіг. 11 - структурна схема пристрою з регульованою мірою нерівномірності обертання вала приводу плунжера, виконаного у вигляді двох важільно-кулачкових механізмів; на фіг. 12 - варіант виконання пристрою по фіг. 11 для дизелів з рівномірним чергуванням моментів початку подачі палива в циліндри; на фіг. 13 - передавальні функції перетворювачів, виконаних у вигляді важільно-кулачкових механізмів, в пристрої по фіг. 11, призначеному для дизеля з нерівномірним чергуванням моментів початку подачі палива в циліндри; на фіг. 14 - графіки зміни функції j(j52) на інтервалі періодичності. На фіг. 1 показаний перетворювач кутової швидкості, виконаний у вигляді важільнокулачкового механізму, що включає кулачкову шайбу 7 з геометричною віссю 8 і робочим профілем 9, нерухомий корпус 10 з гніздом 11 для кулачкової шайби 7 і фіксатором 12 її повороту в гнізді 11, ролик 13 і вісь 14, і плоский шарнірноважільний ланцюг ABCD, забезпечений ведучим 15 і веденим 16 кривошипами, ведучим 17 і веденим 18 шатунами з гніздом 19 для установки осі 14 ролика 13 і трьома циліндричними шарнірами 20, 21, 22. Осі обертання валів 5 і 6 суміщені з геометричною віссю 8, кривошипи 15 і 16 закріплені на валах 5 і 6, відповідно кривошипи 15, 16 і шатуни 17, 18 сполучені шарнірами 20, 21, 22, ролик 13 контактує з профілем 9 кулачкової шайби 7. Кулачкова шайба 7 має внутрішній робочий профіль 9. Пристрій працює таким чином. Вал 5 і кривошип 15 обертаються з постійною кутовою швидкістю w5 (фіг. 1), яка пропорційна кутовій швидкості w1 обертання вала дизеля 1 (фіг. 1). Ролик 13 котиться по профілю 9 і змінює конфігурацію чотирикутника ABCD (фіг. 1), утвореного ланками шарнірно-важільного ланцюга. При цьому кривошип 16 і вал 6 обертаються з непостійною кутовою швидкістю w6. За рахунок форми профілю 9 забезпечується необхідний закон зміни миттєвого передавального відношення j(j2) (фіг. 1), де j(j2)=w2×(j2)/w1 j2 - поточне значення кута повороту вала 2 (фіг. 1). На фіг. 6, 7 представлені варіанти цих законів для дизеля з рівномірним чергуванням моментів початку подачі палива в циліндри, а на фіг. 8, 9 для дизеля з нерівномірним чергуванням цих моментів. На фіг. 6-9 - прийняті наступні позначення: Фп - мінімальний період зміни кутової швидкості обертання вала приводу w2(j2); Фв - кут повороту вала 2 приводу плунжера за мінімальний період чергування проміжків часу між послідовними моментами початку подачі палива в циліндри. Заштриховані області відповідають періодам робочого ходу плунжера паливного насоса, причому для багатосекційного насоса сусідні області на цих фігурах відповідають роботі різних секцій. На кожному режимі роботи дизеля закон зміни миттєвого передавального відношення j(j2) встановлюють ідентичним для всіх періодів робочого ходу плунжерів, що підвищує ідентичність в протіканні процесів уприскування палива в різні циліндри дизеля. Значення передавального відношення в період робочого ходу плунжера підгримують вище їх середнього значення jc за період Фп зміни кутової швидкості w2(j), що досить для забезпечення необхідної інтенсифікації процесу уприскування палива у всьому швидкісному діапазоні дизеля. Для тих дизелів, у яких для підвищення технічного рівня паливної апаратури на ряді режимів замість інтенсифікації процесу подачі палива необхідно знижувати інтенсивність цього процесу, на цих режимах використовують інші закони зміни передавального відношення j(j2), для яких в період робочого ходу плунжера виконується протилежна умова j(j2)