Повышение долговечности распределительных топливных насосов высокого давления путем модернизации

• Автор: Иванов, Владимир Андреевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 228 с. : ил.

Введение

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Проблема недоиспользования ресурса изделий в эксплуатации

и при ремонте

1.2. Показатели технического уровня ТНВД

1.3. Сравнительный анализ конструктивного исполнения топливных насосов автотракторных дизелей

1.4. Факторы, влияющие на работоспособность плунжерных пар и

анализ причин их отказов

1.5. Анализ дефектов плунжерных пар ТНВД

1.6. Функциональные показатели плунжерных нар и анализ

способов восстановления их рабочих поверхностей

1.7. Критерии оценки показателей работоспособности и концепция
ремонта ТНВД
1.8. Краткие выводы по состоянию вопроса и задачи исследования
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ЗАПИРАНИЯ ЗОН ИЗНОСА В ПЛУНЖЕР1ЮЙ ПАРЕ
2.1. Модель по определению утечек топлива через локальные участки износа распределительной плунжерной пары в такте нагнетания
2.2. Метод теоретического определения площади микроканалов износа на деталях плунжерной пары в поперечном сечении
2.3. Определение режимов течения жидкости и величины утечки топлива
2.4. Определение координат расположения локальных участков
износа в поперечных сечениях плунжерной пары
2.5. Выводы
Глава 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Общая программа исследований
3.2. Методика определения технического состояния плунжерной пары
3.3. Методика определения величин износов плунжерных пар ТНВД распределительного типа
3.4. Методика определения форм износов плунжерных пар ТНВД НД
на кругломере типа КД
3.5. Методика исследования утечек топлива в плунжерных парах по зонам износа .
3.6. Методика проведения эксперимента по определению факторов, влияющих на цикловую подачу ТНВД
3.7. Методика проведения эксперимента по способу
восстановления работоспособности путем его модернизации
3.8. Методика оптимизации структуры привода удлинителя кулачкового вала и снятия характеристики нагнетания топлива
модернизированного ТНВД НД4М
3.9. Методика проведения стендовых ускоренных испытаний модернизированного ТНВД НД4М
3 Методика проведения эксплуатационных испытаний
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Анализ ремонтного фонда по показателям оценки работоспособности плунжерных пар
4.2. Результаты исследования площади износа и определение эмпирической зависимости
4.3. Результаты определения формы износа плунжерных пар
4.4. Определение распределения утечек топлива по зонам износа
4.5. Определение количественных показателей, влияющих на цикловую подачу топлива и давление, развиваемое плунжерной парой
4.6. Оптимизация входных параметров при модернизированнии ТНВД
4.7. Оптимизация привода удлинителя кулачкового вала и моделирование характеристики нагнетания топлива модернизированного ТНВД
4.8. Результаты сравнения характеристик работы серийного и модернизированного ТНВД
4.9. Результаты стендовых ускоренных испытаний серийного
и модернизированного ТНВД
4 Результаты эксплуатационных испытаний модернизированного
4 Краткие выводы
Глава 5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТНВД ПУТЕМ ИХ МОДЕР1ШЗАЦИИ
Общие выводы
Список литературы


Поскольку в насосах распределительного типа один плунжер, а зачастую и один нагнетательный клапан обслуживают все или группу цилиндров дизеля, в них при эксплуатации обеспечивается высокая стабильность равномерности подачи топлива. В то же время отсутствие возможности регулировки равномерности подачи топлива по цилиндрам предъявляет более жсткие требования к технологии изготовления их узлов , 0. Топливные насосы распределительного типа уступают многоплунжерным насосам по долговечности прецизионных деталей и загруженности сочленения ролик толкателя кулачковый профиль. Это особенно сказывается в дизелях с большими рабочими объемами цилиндров и повышенными давлениями впрыскивания топлива. Существуют два различных конструктивных решения в компоновке распределительных насосов. В первом случае рабочая головка размещается па одной оси с механизмом привода, во втором головка располагается под углом к валу привода. При компоновке по второй схеме кулачковый вал более нагружен. Необходимо отметить, что профиль кулачкового вала обеспечивает кинематические характеристики плунжера, при которых топливо нагнетается с заданной интенсивностью и по требуемому закону. В топливной аппаратуре применяются кулачковые механизмы с четырьмя основными типами внешних цилиндрических профилей выпуклым, тангенциальным, вогнутым и дуговым. В таблице 1. Таблица 1. Марка ТНВД Угол поворота кулачкового вала, град. УТН5 4. НД6 3,6 2,6 1. Из данных, приведенных в таблице 1. Такой же анализ можно провести и но рядным ТНВД. Следовательно, в случае замены кулачкового вала ТНВД НД на кулачковый вал с профилем НД, скорость плунжера на пусковых оборотах увеличится на. В плунжерных парах диаметром до мм зазор обычно выполняется не менее 0,6 мкм, а в парах диамечром мм не менее 1,0 мкм. Зазор ограничивается, снизу с целью исключения зависания плунжера. Несмотря на небольшие зазоры в плунжерных парах плунжер должен свободно без прихватывания перемещаться во втулке. Анализ опубликованных работ 6, , 7 позволил установить, что основным фактором, влияющим на работоспособность прецизионных деталей, является гидроабразивное изнашивание. Содержание механических примесей в дизельном топливе от момента его производства до поступления в бак трактора или автомобиля увеличивается от до раз. Особенно интенсивное загрязнение топлива наблюдается в южных районах страны, где оно достигает 0 гт в средней зоне 0 гт. При попадании в зазор между прецизионными деталями твердых частиц, величина которых несколько больше величины зазора, частицы во время движения одной из деталей заклиниваются между поверхностями и срезают микростружку или внедряются в поверхность деталей. При значительной концентрации абразива в топливе этот износ наиболее разрушителен по сравнению с тем, когда механические частицы свободно движутся в зазоре. Исследование изношенных в процессе эксплуатации плунжерных пар позволяет следующим образом классифицировать виды разрушения поверхностей абразивное разрушение, контактное схватывание с разрушением узлов сцепления, кавитационное и эрозионное разрушение. Наиболее типичный интенсивный вид разрушения, определяющий ресурс плунжерной пары, абразивный. При этом у плунжера распределительного типа наиболее интенсивно изнашивается головка, нижние кромки распределительных пазов и верхние кромки отсечных отверстий, а у втулки наибольший износ концентрируется в зонах, примыкающих к наполнительным окнам и нагнетательным окнам. В дозаторе износ сосредотачивается у верхней кромки . Д. Ф. Гуревичом установлено, что при работе прецизионных деталей доминирующим является гидроабразивный износ мелким абразивом, движущимся вместе с топливом, и эрозионнокавитационный износ кромок. В процессе износа участвуют частицы размером меньше зазора между плунжером и втулкой. По данным А. И. Селиванова 7, причиной изнашивания плунжерных пар является присутствие в топливе абразивных частиц. Величина износа зависит от количества проникших с топливом в зазор абразивных частиц, размер которых в каждый момент периода изнашивания больше радиального зазора между плунжером и втулкой.