Повышение долговечности топливных насосов высокого давления распределительного типа

Повышение долговечности топливных насосов высокого давления распределительного типа

Автор: Спиридонов, Сергей Борисович

Шифр специальности: 05.20.03

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2006

Место защиты: Омск

Количество страниц: 170 с. ил.

Артикул: 2977623

Автор: Спиридонов, Сергей Борисович

Стоимость: 250 руб.

Повышение долговечности топливных насосов высокого давления распределительного типа  Повышение долговечности топливных насосов высокого давления распределительного типа 

ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований
1.1. Анализ работ по исследованию износа плунжерных пар топливных насосов высокого давления
1.2. Анализ существующих конструкций топливных насосов
высокого давления распределительного типа
1.3. Исследования износа плунжерных пар топливных насосов
распределительного типа семейства НД
1.4. Выводы
1.5. Задачи исследований
Глава 2. Разработка математической модели работы экспериментальной системы питания
2.1. Теоретическое исследование процесса износа плунжерной
пары топливного насоса распределительного типа НД4
2.1.1 Определение износа частицами абразива, размер которых
меньше величины зазора плунжерной пары
2.1.2 Определение износа частицами абразива, размер которых
больше величины зазора плунжерной пары
2.1.3 Результаты расчета величины износа плунжерных пар се
рийного топливного насоса НД4 с впускными окнами втулки и при их отсутствии в предлагаемой конструкции топливного насоса
2.2 Определение параметров экспериментального топливного
насоса распределительного типа с впускным клапаном, обеспечивающих оптимальный закон топливоподачи
2.2.1 Гидродинамическая модель процесса топливоподачи с учетом волновых явлений в топливопроводе
2.2.2 Расчет рабочего процесса в насосе
2.2.3 Расчет рабочего процесса в форсунке
2.4. Выбор метода численного интегрирования уравнений


2.5. Выявление основных зависимостей рабочего процесса, расчет оптимальных параметров системы.
2.6. Расчет пружины наполнительного клапана
2.7. Выводы
Глава 3. Методика экспериментальных исследований
3.1. Программа исследований.
3.2. Объекты исследований.
3.3. Исследования процесса топливоподачи топливной системой с экспериментальным насосом.
3.3.1 Методика исследования процесса топливоподачи.
3.3.2 Методика определения оптимальных параметров экспериментального насоса.
3.4 Ускоренные стендовые сравнительные износные испытания.
3.4.1 Методика проведения ускоренных стендовых сравнительных износных испытаний.
3.4.2 Методика обработки результатов ускоренных стендовых сравнительных износных испытаний.
3.5 Моторные испытания топливной системы с экспериментальным насосом на двигателе Д0Л
3.5.1 Методика моторных испытаний
3.5.2 Методика обработки результатов моторных испытаний
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований
4.1 Результаты исследований параметров топливоподачи экспериментального и серийных насосов
4.2 Результаты ускоренных стендовых сравнительных износных испытаний серийного и экспериментального насосов
4.3 Результаты моторных испытаний
Глава 5. Расчет экономической эффективности переоборудования насосов серии НД4 на новый рабочий процесс.
Библиографический список использованных источников Приложения




9



8 2
Условные обозначения.
а скорость распространения волны давления в топливе
а коэффициент сжимаемости топлива пвал частота вращения кулачкового вала насоса совал угловая скорость вала насоса
Ьпл осевое положение плунжера от НМТ плунжера
, часовой и удельный расход топлива с0 ,с начальная и текущая скорость движения топлива в топливопроводе
Ро, р начальное и текущее давление в топливопроводе рт плотность топлива
число цилиндров двигателя , , диаметры плунжера, топливопровода, иглы распылителя
текущее расчетное время
х текущая координата длина нагнетательного топливопровода
к фактор гидравлического сопротивления
V кинематическая вязкость топлива
число Рейнольдса
, x прямые волны давления, сформированная у насоса и подошедшая к форсунке
x, обратные волны, сформированная у форсунки и подошедшая к штуцеру насоса
Т общее время, в течение которого производится расчет
длина топливопровода
, i эффективная мощность дизеля на номинальном режиме и мощность одного цилиндра приходящаяся на один литр рабочего объма
ЛУ, x количество интераций разбиений по времени и по длине топливопровода при численном дифференцировании
р текущее значение углового положения вала насоса
Рн, Ршт, Ра давление в полости нагнетания, штуцера, в полости отРва Рф Рц сечки, всасывания, в полости форсунки под дифференциальной площадкой иглы распылителя, в цилиндре двигателя
Рою Ронаг давление начала открытия наполнительного, прямого и Рообр Роф обратного нагнетательного клапана, иглы распылителя Ун, Ушт, Уф объм надплунжерной полости нагнетания, полости штуцера, полости распылителя форсунки
Рва Рнаг, усилие создаваемое пружиной наполнительного, прямого Робр, Рф и обратного нагнетательных клапанов, усилие пружины форсунки
вс, онаг, жесткость пружины наполнительного, прямого и обратил Оф ного нагнетательных клапанов, пружины форсунки
пл, вс, наг, площадь поперечного сечения плунжера, закрытых наобр,г, и, полнительного, прямого и обратного нагнетательных
клапанов, топливопровода, иглы распылителя форсунки Мво Мнаг, масса движущихся элементов связанных с наполнительМобр, ным, прямым и обратным нагнетательными клапанами и
иглой распылителя рвс, мнаг, величина эффективного проходного сечения через открыНобрз цф тые наполнительный, прямой и обратный нагнетательные клапана, через распыливающие отверстия форсунки при подъме иглы распылителя
Яве,Онаг, объмная скорость расхода топлива через отсечные окна Ообр.Ог.вх, плунжера, через наполнительный клапан, прямой и об
От.вых, Орасп ратный нагнетательный клапаны, во входное сечение
трубопровода у насоса и на выходе из топливопровода у форсунки, через распыливающие отверстия форсунки АплЛвс, Анаг, объмная скорость выталкивания топлива телом плунже

Аобр, А и ра, телом наполнительного, прямого и обратного нагнетательных клапанов, иглой распылителя форсунки к вс, к наг, Ьобр, высота подъма от седла наполнительного, прямого и обкиг ратного нагнетательных клапанов, иглы распылителя
Свс, Снаг, скорость наполнительного, прямого и обратного нагнетаСобр, Си тельных клапанов, иглы распылителя форсунки
Ст.вх, Ст.вьис скорость топлива на входе в топливопровод у насоса и на выходе из топливопровода у форсунки
Уц.и, Уц.млх цикловая подача номинальная, максимальная, минимальУц.ш Уц.п, пая холостого хода, пусковая, и соответствующая максиУцм. мальному крутящему моменту двигателя йт, 7 часовой и удельный расход топлива
Принятые условные сокращения.
АТД авто тракторный двигатель
АЦП аналогоцифровой преобразователь
ВМТ верхняя мертвая точка
ЛВД линия высокого давления, нагнетательный топливопровод
НМТ нижняя мертвая точка
ННД насос низкого даатения, топливоподкачивающая помпа
ПВН поворот вала насоса
ПК персональный компьютер
ПКВ поворот коленчатого вала
ТАиЭМТП кафедра тракторов, автомобилей и эксплуатации машинотракторного парка
ТНВД топливный насос высокого давления
ТНВД РТ топливный насос высокого давления распределительного типа
ТС топливная система
ЦНИТА центральный научно исследовательский институт топливной ап
паратуры, г. Санкт Петербург
ВВЕДЕНИЕ
Наджность, экономичность и устойчивость работы дизелей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин зависит от надежности и совершенства топливной аппаратуры 9,,. На работу дизелей значительно влияет состояние топливоподающей системы, особенно ее прецизионных деталей. Существующие топливные фильтры не обеспечивают достаточной степени очистки топлива от механических примесей и пропускают абразивные частицы размером до мкм ,,,,, что вызывает абразивный износ поверхностей деталей плунжерных пар, утечки топлива через увеличивающиеся в результате износа зазоры и нарушение характеристик топливоподачи системой питания дизельного двигателя. Некачественная работа топливной аппаратуры ведет к снижению ресурса дизеля, падению мощности, а порой и к его аварийной остановке. Наибольшее количество отказов дизелей, до , происходит вследствие неисправностей топливных систем 9,,.
Актуальность


Согласно ГОСТ 6 2 на фильтры тонкой очистки топлива дизеля, срок службы бумажных фильтрующих элементов моточасов. В результате повышенной загрязненности топлива в условиях сельского хозяйства, для обеспечения регламентируемой чистоты топлива данные сроки необходимо уменьшать. Однако в ряде хозяйств Омской области наблюдается превышение сроков
службы фильтрующих элементов свыше допустимых пределов, что ведет к резкому увеличению, как количества, так и размеров частиц примесей в прошедшем через фильтр топливе. Износ частицами, размер которых меньше величины зазора плунжерной пары. Проходя вместе с топливом под высоким давлением до МПа и с большой скоростью до 0 мс через малые зазоры 0, мкм, имея малую массу но большую кинетическую энергию, данные частицы снимают микростружку с поверхностей прецизионных деталей. Износ частицами, размер которых несколько больше величины зазора происходит в результате заклинивания их между поверхностями плунжера и втулки, или внедрения их в поверхность деталей. Гидроабразивный износ, при котором под действием больших скоростей протекания топлива с изменением его направления происходит гидравлический удар, вызывающий вымывание поверхностных частиц металла. Этот процесс ускоряется действием абразивных частиц, находящихся в топливе и совершающих поверхностный надрез, с последующим вымыванием поверхностных частиц металла. Коррозионный износ вследствие попадания воды. Схватывание процесс разрушения в результате взаимного сухого или полусухого трения при нарушении пленки топлива между трущимися поверхностями. Проявляется в образовании прочных связей частиц металла в местах контакта, с возникновением молекулярного сцепления между трущимися поверхностями. Кавитационное разрушение происходит за счет образования в потоке топлива парогазовых пузырьков, которые при захлопывании создают мощные местные гидравлические удары и при многократно повторяющемся процессе поверхности детали изнашиваются. Д.Ф. Гуревич считает, что при работе прецизионных деталей ведущим является гидроабразивный износ мелким абразивом, движущимся вместе с топливом, и эрозионно кавитационный износ кромок, т. Возникновение местного износа на рабочей поверхности плунжера, расположенного против впускного окна, В. В. Антипов 9 объясняет тем, что в момент, когда плунжер верхним торцом перекрывает впускное окно гильзы, в зазор вместе с топливом попадают абразивные частицы, размеры которых могут быть больше величины зазора. По мнению авторов работ , в момент нагнетания топлива в надплунжерном пространстве зазор между плунжером и втулкой увеличивается вследствие упругих деформаций втулки. Радиальная составляющая деформации втулки зависит от диаметра плунжера, толщины стенок втулки, от осевой силы при затяжке и давления в надплунжерной полости и колеблется от 0. Беспрерывная пульсация средней величины зазора повышает износ рабочих поверхностей плунжерной пары, вызываемой попаданием абразивных частиц в зазор плунжерной пары. Авторы работ , отмечают, что на прецизионных деталях топливоподающей аппаратуры часто наблюдаются кавитационные повреждения, вследствие резких колебаний давления топлива в трубопроводе, представляющие собой язвины и вырывы металла. На основании массовых измерений, установлено, что основные направляющие поверхности деталей изнашиваются незначительно и относительно равномерно в пределах мкм 9,. Но при этом большому износу подвергаются отдельные участки, составляющие от общей поверхности детали . Предельные величины этих местных износов составляют в среднем мкм, а у некоторых поверхностей сильно изношенных пар доходит до мкм. Кроме этого, на участках местного износа микрогеометрия имеет вид грубой поверхности. Средняя высота гребешков составляет мкм и предельная мкм. Исследованиями характера износа плунжерных пар рядных топливных насосов установлено, что изнашиваемыми участками являются зоны поверхности гильзы плунжера, прилегающие к наполнительным отверстиям и поверхности плунжера, перекрывающие впускные отверстия гильзы. Износ поверхностей плунжера и гильзы в районе отсечных отверстий в десятки раз меньше9,,.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.208, запросов: 227