автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Обеспечение работоспособности регулятора топливного насоса высокого давления путем восстановления деталей безразборным методом

I ' - ,

' СУММАНЕН АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

С

I

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕГУЛЯТОРА

ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ПУТЕМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ БЕЗРАЗБОРНЫМ МЕТОДОМ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - Пушкин 2005 г.

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет»

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор

Тишкин Леонид Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Аллилуев Валерий Александрович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Андреев Василий Алексеевич

Ведущая организация: ОАО ЦНИТА «Центральный

научно-исследовательский и конструкторский институт топливной аппаратуры автотракторных и стационарных двигателей»

Защита диссертации состоится в 13 часов 30 минут,

на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 в ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет» по адресу: 196601, г. Санкт-Петербург - Пушкин, Академический пр., 23, СПбГАУ, ауд. 2.719, тел. 470-04-22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет».

Автореферат разослан 2005г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Сковородин В.Я.

15380

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: При эксплуатации трактора отказы регуляторов топливных насосов высокого давления (ТНВД) составляют около 30% общего числа отказов топливной аппаратуры.

В результате возникает необходимость в восстановлении регулятора. Существующие методы восстановления в основном используют механическую обработку, трудоемки и требуют разборки самого регулятора. В данное время для снижения износа и восстановления деталей применяются добавки в масло.

Добавки — вещества, способные изменить физические свойства трущихся поверхностей. В настоящее время на рынке автохимии и смазочных материалов представлен широкий выбор добавок, но вместе с тем нет информации о целесообразности применения той или иной добавки к регуляторам ТНВД. Предлагается применять безразборный метод восстановления сопряжений регулятора с помощью ремонтно-восстановительных добавок в масло при регулировке и ремонте ТНВД.

Цель исследования: Исследовать предлагаемый метод восстановления сопряжений регулятора. Восстановить работоспособность регулятора путем обработки добавкой. Определить на какие параметры регулятора повлияет обработка восстанавливающей добавкой.

Для поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Провести анализ методов восстановления. На основе анализа добавок к маслам определить возможность восстановления сопряжений регулятора безразборным методом.

2. Обосновать выбор свойств добавок к маслам при восстановлении регулятора.

3. Теоретически обосновать влияние добавки на интенсивность изнашивания рабочих поверхностей регулятора.

4. Разработать методики восстановления сопряжений и оценки параметров регулятора.

5. Исследовать влияние добавок на параметры регулятора.

6. Разработать рекомендации по восстановлению сопряжений регу-

Объект исследования: Объектом исследования выбран регулятор ТНВД 4УТНМ, так как этот тип регулятора устанавливается как на автомобили семейства ЗИЛ «Бычок» так и на трактора семейства МТЗ, ЮМЗ, экскаваторы, погрузчики. В настоящее время данный тип ТНВД стали использовать на двигателях А-41, СМД-14.

лятора.

Предмет исследования: Закономерность, связывающая интенсивность изнашивания с конструктивно-технологическими параметрами регулятора. Зависимость фактора торможения регулятора от времени обработки, восстанавливающей добавкой.

Научная новизна:

- Теоретическая модель и алгоритм позволяют рассчитать интенсивность изнашивания сопряжений регулятора, при нанесении добавок на трущиеся поверхности.

- Методика для определения фактора торможения регулятора базирующаяся на современных информационных технологиях.

- Методика для обработки сопряжений регулятора добавками.

Практическая значимость: Метод определения фактора торможения регулятора и установка используются для диагностики регулятора ТНВД на кафедре «Надежность и технический сервис машин» в учебной лаборатории. Результаты исследований, методики и рекомендации внедрены в: ООО «ПИОТР», НПФ ООО «ТРИБО», фирме «ЫЕ\УМЕ№>.

Апробация работы: Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых Северо-Западного Федерального округа (Санкт-Петербург - Пушкин, СПбГАУ 18-21 ноября 2003 г.), на Научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ с 2002 - 2005 г.

Публикации: Материалы, отражающие основное содержание диссертационной работы, опубликованы в 5 печатных работах.

Объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит страниц машинописного текста 127, таблиц 37, рисунков 81 и приложений 5. Список использованной литературы включает 121 наименование отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе дан анализ дефектов и повреждений деталей регулятора. При эксплуатации трактора отказы регуляторов топливных насосов составляют около 30% общего числа отказов топливной аппаратуры. Увеличенные зазоры и сила трения в сопряжениях приводят к тому, что регулятор не успевает реагировать на изменение нагрузки и частоты вращения коленчатого вала, в результате чего двигатель работает неустойчиво, а диапазон изменения частоты вращения коленчатого вала увеличивается.

Анализ методов восстановления показал, что существующие методы восстановления в основном используют механическую обработку, трудоемки и требуют разборки самого регулятора.

В данное время для снижения износа и восстановления деталей применяются добавки в масло. Данный метод позволяет без разборки восстановить сопряжения.

Предлагается применять безразборный метод восстановления сопряжений регулятора с помощью ремонтно-восстановительных добавок в масло при регулировке и ремонте ТНВД.

Дан анализ конструктивно-технологических показателей регулятора, а именно: сопряжений; материалов; твердости; шероховатости; зазоров в сопряжениях.

Добавки лучше осаждаются при определенных нагрузках, для этого определена нагрузка в сопряжениях регулятора. Силы в сопряжениях регулятора колеблется от 1 - 384 Н, что соответствует нагрузке 0,05 - 4 МПа.

Свойства добавки определены на основе анализа конструктивно-технологические показатели сопряжений регулятора и должны обеспечивать: проникновение в зазор 0,01-0,3 мм; шероховатость 0,8-3,2 Яа мкм и твердость в пределах 28-65 НЯС; действовать при нагрузке 0,05 - 4 МПа; обрабатывать сочетания материалов деталей: сталь - сталь, сталь - бронза, сталь - латунь, сталь - алюминиевый сплав.

Для определения возможности восстановления износа или снижения интенсивности изнашивания сопряжений регулятора с помощью добавок, дан их анализ. В результате анализа определено, что применение добавок позволяет образовывать в сопряжении пленку до 100 мкм. Полученная пленка обладает низким трением и заменяет трение и изнашивание самой детали на трение, и изнашивание покрытия. Таким образом, можно применять добавки для восстановления сопряжений регулятора.

Во втором разделе по критериям, определенным на основе конструктивно - технологических показателей и расчета действующих сил в регуляторе, осуществлен выбор добавок для исследования применительно к регулятору ТНВД 4УТНМ. Для оценки воздействия добавки на работу регулятора определены параметры, которые изменятся после обработки.

Предположительно, обработка регулятора добавкой должна восстанавливать износ в сопряжениях, путем образования пленки, позволить снизить параметры микрогеометрии сопряжений. Определены параметры регулятора, которые зависят от износа, силы трения и параметров микрогеометрии в сопряжениях (рисунок 1,2).

Для оценки интенсивности изнашивания разработана теоретическая модель, учитывающая конструктивно-технологические показатели сопряжений регулятора.

Сопряжения регулятора износ, которых влияет на начало действия регулятора 1,2,3,4, 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,17,19,20,21,22,28

Сопряжения регулятора износ, которых влияет на межцикловую неравномерность подачи топлива

1ДМ.

Сопряжения регулятора износ, которых влияет на подачу топлива на номинальном режиме 1,2,3,4, 7,8,9,16,22.

Сопряжения регулятора износ, которых влияет на неравномерность подачи топлива по секциям и,3,4.

Сопряжения регулятора износ, которых влияет на начало действия корректора 26,27.

Сопряжения регулятора износ, которых влияет на величину подачи топлива на режиме перегрузки 1,2,3,4,16.

Сопряжения регулятора износ, которых влияет на величину подачи топлива на режиме пуска 1,2,3,4,15.

Сопряжения регулятора износ, которых влияет на степень неравномерности регулятора 1,2,3,4,5,6,7,8,17,19,20,21,22.

Рисунок 1. - Связь износов сопряжений с параметрами регулятора

Рисунок 2. - Связь параметров и конструктивно-технологических показателей регулятора ТНВД.

На основе методики ГОСНИИМАШа и теории Крагельского И.В. разработана модель интенсивности изнашивания I сопряжений регулятора:

СИ-Ь

2

Ш

уИ

'Ник

Д9

Ы¥

2

Ш

ТЩГ

К'Нта

ЬДу+1) ^

2

да

где Я - средний радиус кривизны неровностей;

Кшах максимальная высота неровностей поверхности; Ь, V - параметры степенной аппроксимации начального участка опорной кривой поверхности трения; / - коэффициент трения; Г(...) — гамма функция.

Выявлены параметры, от которых зависит интенсивность изнашивания и параметры, изменяемые после обработки добавкой. Теоретически изучено влияние параметров, на интенсивность изнашивания. Определено, что на интенсивность изнашивания наибольшее влияние оказывает максимальная высота неровностей поверхности трения Яшах (рисунок 3).

Для выявления наиболее существенных параметров регулятора изучено их влияние на работу двигателя. Все замеряемые параметры существенно влияют на динамические и мощностные показатели двигателя.

Определены следующие параметры регулятора, которые контролируются до и после обработки добавками: фактор торможения, время регулирования и заброс частоты вращения двигателя, параметры микрогеометрии сопряжений (Яа, Яг, Лтах), интенсивность изнашивания сопряжений, цикловая подача топлива, отключение подачи топлива, начало действия корректора, неравномерность подачи топлива ТНВД, начало действия регулятора, степень неравномерности регулятора.

Существует несколько методов определения параметров: степени неравномерности регулятора и начала действия регулятора. С помощью дисперсионного анализа выбраны наиболее точные и подходящие методы определения параметров (рисунок 4).

Самые точные показания частоты вращения соответствующей началу действия регулятора показал метод, предложенный Каргиевым Б.Ш. и стандартный метод, который предложен для регулировки топливного насоса.

Ё в

0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0

] г~

! /

1 / 1 /

-- /

/1

-1-1-

Максимальная высота мнкроиеровностей Птах, мкм

150 250 350 450

Средний радиус кривизны неровностей К, мкм

Параметр степенной аппроксимации начального участка опорной кривой поверхности трения Ь.

Параметр степенной анпроксимции начального участка опорной кртвой поверхности трения \

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Коэффициент трения Г,

£ й 1 5 I Ъ « Ё

0,005 0,004 0,003 I 0,002

"I 0,001

1 о

! И 1*1113x7 92 - 2 6 □ Г0 1-0005 ■ V 1.85-1 8

■ Я 180-370 □ Ь 0 95-1 6

Рисунок 3. - Теоретические зависимости интенсивности изнашивания от конструктивно-технологических показателей сопряжений регулятора.

Для определения начала действия регулятора на лабораторной установке использован метод, предложенный Каргиевым Б.Ш.. Для ТНВД на которых нет такого датчика, использован стандартный метод по определению начала действия регулятора.

Дисперсионный анализ методов определения начала действия регулятора

1160 1170 1180 1190 Частота вращения, об/мин.

1200

"ре!уляторная харакгиристнка стандартный метод метод Каргиева! метод Каргиева 2 метод Бельских 1 метод Бельских 2 метод Бельских 1 пол 2 метод Бельских 2 пол 2

Проверка

одно-

Параметры родности Критерий Кох-рена Ср ( 0,87) Критерий Фишера Рр (5,14) 1 критерий (табличное значение 2,45)

п от n min 0,85 37 1-2 = -5,8 2-3 = -1,6

до п шах 1-3 = -4,1

1-2 = -5,8

05 21,1 2-4 = 9,8 1-4 = 6,5

п 1-2--2,24

от п шах 0,95 1,85 2-3 = -1

до n min 1-3 = -2,52

1-2 = 4,57

061 7 22 2-3 = 1,59

1-3 = 5,63

nmax 0,69 8,4 1-2 = 4,57 2-4 =-10 1-4 = -1,26

G 1-2 = 8,37

от n max 0,8 3,83 2-3 =- -0,94

до n mm 1-3 = 3,05

---мин

- - - ■ мах

Методы определения начала действия регулятора

1 При жестком упоре и датчик в корпусе (метод Каргиева Б Ш),

2 Под пружиненный рычаг и датчик на рыча-ге(поз 1)(мегод Бельских В И ),

3 Под пружиненный рычаг и датчик на рыча-ге(поз 2) (метод Бельских В И ),

4 Стандартный метод

Рисунок 4. - Выбор метода определения начала действия регулятора

На основе анализа параметров регулятора для оценки времени обработки восстановительной добавкой выбран параметр: фактор торможения регулятора. Так как данный параметр не требует разборки регулятора и он не трудоемок, по сравнению с другими параметрами.

В третьем разделе изложены методики экспериментальных исследований, при проведении которых необходимо было решить следующие задачи: исследовать влияние применения добавок на параметры регулятора; создать установку, позволяющую обработать регулятор добавками; разработать установку, позволяющую на безмоторном стенде определять фак-

тор торможения регулятора, с помощью применения современных информационных компьютерных технологий.

Для решения поставленных задач была создана экспериментальная установка для определения фактора торможения регулятора (смотри рисунок 5).

Рисунок 5. - Структурная схема экспериментальной установки для определения фактора торможения регулятора.

Установка, смонтированная на стенд, где проводиться обработка регулятора. Это позволят не снимать агрегат и устройство для обработки, что сэкономить время и трудоемкость эксперимента. Установка состоит: кри-вошипно-шатунного механизма, электродвигателя, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), компьютера, программного обеспечения созданного в Ма&аЬ 6.5.

Определение фактора торможения регулятора осуществляется по замеру потребляемой электрической мощности электродвигателя расходуемой на передвижение деталей регулятора. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) установки замеряет в режиме реального времени: частоту вращения, напряжение, силу тока. С помощью алгоритма созданной в Ма1:ЬаЬ 6.5, обрабатываются данные поступающие с АЦП в компьютер. Разработанный алгоритм позволяет перевести данные потребляемой электрической мощности в механическую мощность и рассчитать средний фактор торможения регулятора.

Для обработки регулятора разработана установка и методика на основе рекомендаций производителей добавок. Установка смонтирована на стенд СТДТА-2 (рисунок 6). Стенд нужен для установки необходимой частоты вращения и подачи топлива в насос. Но кроме создания усилий в регуляторе, для срабатывания добавки нужно создать трение. Где трение, там и происходит осаждение добавки. Для этого создано устройство для передвижения деталей, состоящего из кривошипно-шатунного механизма и электродвигателя.________________________

Рисунок 6. - Установка для обработки регулятора добавкой.

Обработка результатов исследований проводилась по известным методикам в Microsoft Excel, MatLab 6.5.

В четвертом разделе приводятся результаты экспериментальных исследований. Применение добавок позволяет снизить фактор торможения регулятора. Получены следующие зависимости фактора торможения регулятора от времени обработки (Рисунок 7.).

Установлено время обработки регулятора добавками по полученным зависимостям. Время обработки определялось до стабилизации фактора торможения.

Изменение фактора торможения регулятора до и после обработки добавками представлено на рисунке 8. Снижение фактора торможения регулятора позволило снизить время регулирования и заброс частоты вращения двигателя. Определение времени регулирования и заброса частоты двигателя осуществлялось по теоретической модели Н.Ю. Сережко. Динамические параметры до и после обработки представлены на рисунке 9.

Устройство для передвижения деталей регулятора

15

30

45 60 75

Время обработки, мин

90

105

120

♦ - СУРМ №3 -Л—ФОРС АН №6 -Ж—ФОРСАН№1

I — '1СК №2

1 — ФОРС АН Зх №4 I

ФОРС АН Зх новый агрегат

Рисунок 7. - Зависимости фактора торможения от времени обработки.

5000

СУРМ №3 ФОРСАН ФОРСАН Зх ТСК№2 ФОРСАН ФОРСАНЗх СУРМ №5

№6 №4 №1 новый

___ | агрегат

|_ ■ До обработки_Я После обработки_;

Рисунок 8. - Фактор торможения регулятора до и после обработки добавками.

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

2690 Н*м/с после обработки ФОРСАН №6

•4549 Н*м/с М10Г2

Рисунок 9. — Влияние фактора торможения регулятора на переходный процесс при сбросе 100% нагрузки до и после обработки добавками по теоретической модели Н.Ю.Сережко.

С помощью дисперсионного анализа проводилось сравнение действия добавок, по изменению фактора торможения регулятора. Результаты расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Дисперсионный анализ изменения фактора торможения после

№ Добавка № агрегата Сравнение Критерий Стьюдента (1таб = 2,18)

1 СУРМ 3 1 и2 -6,33

2 ФОРСАН 6 2 и 3 16,64

3 ФОРСАН ЗХ 4 1 иЗ 45,62

4 тек 2 1 и 4 19,08

5 ФОРСАН 1 2 и 4 15,98

6 ФОРСАН ЗХ Новый 3 и4 3,25

1 и 5 15,74

Критерий Кохрена Сг 1 иб 29,32

Расчетный (} Табличный 2 и 5 12,85

и 2 и 6 14,23

0,61 0,62 3 и 5 -6,38

Критерий Фишера Р 3 иб -13,11

Расчетный р Табличный 4 и 5 -6,38

?т 4и6 -6,77

12,4 3,11 5 и 6 1,04

Вывод: Расчетный критерий Кохрена меньше табличного, следовательно, дисперсии однородны. Расчетный критерий Фишера больше табличного, следовательно, изменение фактора торможения существенно. У добавок наблюдаемое расхождение изменения фактора торможения регулятора значимо, у добавок ФОРСАН и ФОРСАН ЗХ наблюдаемое расхождение незначимо.

Установлено, что в результате обработки добавками изменились параметры микрогеометрии и профиль поверхности трения сопряжений ре-

1) Яа =0,82; Иг =5,34; Яшах =7,22

2) Яа =0,21; Яг =1,72; Яшах =2,6

_3) Яа =1,36; Яг =7,6; Яшах =9,39_

| " „/ - ' - ----- --4) Яа =0,259; Яг =1,93; Яшах =2,89 Рисунок 10. - Профильные диаграммы и параметры шероховатости муфты грузов работающей: 1) на базовом масле М10Г2 (Агрегат №5), 2) на базовом масле М10Г2 с добавкой СУРМ (Агрегат №5), 3) на базовом масле М10Г2 (Агрегат №6), 4 ) на базовом масле М10Г2 с добавкой ФОРСАН (Агрегат №6).

Результаты исследования воздействия добавок на параметры регулятора сведены в показатели эффективности (смотри таблицу 2).

В пятом разделе разработаны рекомендации по применению добавок для обработки регулятора, которые внедрены в: ООО «ПИОТР», НПФ ООО «ТРИБО» и фирме «№\УМЕ№>.

Таблица 2 - Показатели эффективности.

Агрегат Новый агрегат Агрегаты бывшие в эксплуатации

Добавка ФОРСАН СУРМ ФОРСАН тек

Показатели эффективности Фактор торможения Уменьшение на 52% Уменьшение на 61-64% Уменьшение на 41-54% Уменьшение на 14%

Динамические характеристики Заброс частоты вращения Уменьшение на 74% Уменьшение на 73-80% Уменьшение на 43-74% Уменьшение на 14%

Время регулирования Уменьшение на 55% Уменьшение на 54-63% Уменьшение на 33-55% Уменьшение на 10%

Параметры микрогеометрии поверхности трения Максимальная высота неровностей Уменьшение на 52% Уменьшение на 14-67% Уменьшение на 29-69% Увеличение на 9%

Среднее арифметическое отклонение профиля Уменьшение на 31% Уменьшение на 48-75% Уменьшение на 13-88% Увеличение на 12%

Высота неровностей профиля по десяти точкам Уменьшение на 45% Уменьшение на 25-68% Уменьшение на 18-75% Увеличение на 12%

Интенсивность изнашивания Уменьшение на 90% Уменьшение на 43-96% Уменьшение на 23-97% Увеличение на 32%

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Увеличенные зазоры и сила трения в сопряжениях приводят к тому, что регулятор не успевает реагировать на изменение нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. В результате двигатель работает неустойчиво, а диапазон изменения частоты вращения коленчатого вала увеличивается, поэтому восстановление износа и уменьшение силы трения в сопряжениях регулятора являются актуальной задачей.

2. Анализ методов восстановления показал, что существующие методы восстановления в основном используют механическую обработку, трудоемки и требуют разборки самого регулятора, поэтому при ремонте они практически не применяются. Предлагается применять безразборный метод восстановления сопряжений регулятора с помощью ремонтно-восстановительных добавок в масло.

3. Свойства добавок определены на основе анализа конструктивно-технологических показателей сопряжений регулятора и должны обеспечивать: проникновение в зазор 0,01-0,3 мм; шероховатость 0,8-3,2 Яа мкм и твердость в пределах 28-65 НИС; действовать при нагрузке 0,05 - 4 МПа; обрабатывать сочетания материалов деталей: сталь - сталь, сталь - бронза, сталь - латунь, сталь - алюминиевый сплав. В качестве добавок для восстановления регулятора выбраны добавки: СУРМ, ФОРСАН, ФОРСАН ЗХ, ТСК. Добавки для исследования предоставлены производителями: ООО «ПИОТР», НПФ ООО «ТРИБО» и фирмой «МЕ\УМЕ1Ч».

4. Для оценки качества восстановления предлагаются следующие параметры регулятора: фактор торможения, время регулирования и заброс частоты вращения двигателя, параметры микрогеометрии сопряжений (Яа, Яг, Яшах), интенсивность изнашивания сопряжений, цикловая подача топлива, отключение подачи топлива, начало действия корректора, неравномерность подачи топлива ТНВД, начало действия регулятора, степень неравномерности регулятора.

5. Теоретическая модель процесса изнашивания рабочих поверхностей деталей регулятора, позволяет учитывать конструктивно-технологические показатели его сопряжений. Теоретически определено, что на интенсивность изнашивания наибольшее влияние оказывает максимальная высота неровностей Яшах рабочих поверхностей трения.

6. Метод определения фактора торможения регулятора позволяет на безмоторном стенде с достоверностью 0,95 имитировать переходный процесс двигателя внутреннего сгорания.

Определение фактора торможения регулятора осуществляется в режиме реального времени, это обеспечивается аналого-цифровым преобразователем и алгоритмом, созданным на основе МаЛаЬ 6.5.

7. Определено время стабилизации фактора торможения регулятора для добавок: ТСК - 15мин, ФОРСАН ЗХ - ЗОмин, СУРМ - 45 мин, ФОРСАН-30-60 мин.

Значение фактора торможения регулятора колеблется от 1421 до 4549 Н*с/м как у новых, так и бывших в эксплуатации топливных насосов высокого давления.

Фактор торможения снижается при внесении добавок: СУРМ на 6164%, ФОРСАН ЗХ на 49-52%, ФОРСАН 41-54%, ТСК на 14%, при этом уменьшается время регулирования: СУРМ на 54-63%, ФОРСАН ЗХ на 5055%, ФОРСАН 33-55%, ТСК на 10%, а также уменьшается заброс частоты вращения двигателя: СУРМ на 73-80%, ФОРСАН ЗХ на 72-74%, ФОРСАН 43-74%, ТСК на 14%.

8. Установлено, что применение добавок позволяет снизить максимальную высоту неровностей рабочих поверхностей трения: ФОРСАН на 69%, СУРМ на 14-67%, ФОРСАН ЗХ на 29-52%. Применение добавок ТСК увеличивает максимальную высоту неровностей поверхности трения на 9%.

Снижение максимальной высоты микронеровностей позволяет снизить интенсивность изнашивания сопряжений регулятора: ФОРСАН на 97%, СУРМ на 43-96%, ФОРСАН ЗХ на 65-90%. Снижение интенсивности изнашивания сопряжений регулятора позволяет сохранить стабильность регулировок.

9. Параметры: цикловая подача топлива, частота вращения соответствующая началу действия регулятора, частота вращения соответствующая отключению подачи топлива, частота вращения соответствующая началу действия корректора, неравномерность подачи топлива изменяются незначительно после обработки добавками.

10. Разработаны рекомендации по применению добавок для обработки регулятора, которые внедрены в: ООО «ПИОТР», НПФ ООО «ТРИ-БО» и фирме «NEWMEN».

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сумманен A.B. Совершенствование технологии регулирования топливных насосов УТН-5 // Сборник научных трудов СПбГАУ «Надежность и ремонт транспортных и технологических машин в сельском хозяйстве». - СПб. - 2002. -ВыпускЗ. -с.78-81

2. Сумманен A.B. Анализ пар трения деталей регулятора УТН-5 для безразборного метода восстановления // Сборник научных трудов СПбГАУ по материалам всероссийской научно-практической конференции молодых ученых Северо-Западного Федерального округа «Молодые ученые в научном обеспечении сельского хозяйства на современном этапе». - СПб. - 2004. - Часть 1. - с. 197-203.

3. Тишкин JT.B., Сумманен A.B. Разработка методики определения коэффициента вязкого трения сопряжений регулятора УТН-5 // Сборник научных трудов СПбГАУ «Аграрная наука на современном этапе». - СПб. -2005. - с.151-158.

4. Никулин С.А., Сумманен A.B., Суслов Ю.П. Восстановление работоспособного состояния путем обработки добавкой СВА-М регулятора топливного насоса УТН-5 // Сборник научных трудов СПбГАУ «Аграрная наука на современном этапе». - СПб. - 2005. - с.113-118.

5. Тишкин JT.B., Сумманен A.B., Ильин М.А., Иванов Д.Н. Методы оценки технического состояния сопряжений ТНВД дизелей // Сборник «Ресурсосбережение 21 век». - Орел. - 2005.

Подписано в печать 27.10.200S Бумага офсетная. Формат 60X90 1/16 Печать трафаретная. Усл. леч. л. 1,0 Тираж 100 мо. Заказ 492

Отпечатано с оригинал макета заказчика в копировально-множительном центре "АРГУС. Санкт-Петербург—Пушкин, ул Пушкинская, д 28/21 Per №233909 от 07 02 2001

»18278

РНБ Русский фонд

2006-4 15380

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. 1.1. Анализ дефектов и повреждений деталей регулятора.

4 1.2. Анализ методов восстановления регулятора.

1.3. Анализ конструктивно-технологических показателей сопряжений регулятора.

1.4. Анализ применения добавок к маслам.

1.5. Выводы и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ДОБАВОК НА РАБОТУ РЕГУЛЯТОРА.

2.1. Выбор добавок для обработки регулятора.

2.2. Определение параметров характеризующих техническое состояние регулятора.

2.3. Теоретические исследования воздействия добавки на интенсивность изнашивания.

2.4. Влияние параметров регулятора на работу двигателя. ф 2.5. Выбор методов определения параметров регулятора.

2.6. Обоснование выбора параметра для определения времени обработки

3. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Методика снятия параметров шероховатости на приборе М1.

3.2. Методика замены плунжерных пар.

3.3. Методика регулировки ТНВ Д.

3.4. Методика снятия регуляторной характеристики. 3.5. Методика определения фактора торможения регулятора.

3.6. Методика обработки сопряжений регулятора добавками.

3.7. Методика обработки экспериментальных данных.

3.8. Методика расчета интенсивности изнашивания.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДОБАВОК НА ПАРАМЕТРЫ РЕГУЛЯТОРА.

4.1. Плана эксперимента.

4.2. Исследования воздействия добавок на параметры регулятора.

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБРАБОТКЕ РЕГУЛЯТОРА ДОБАВКАМИ.

При эксплуатации трактора отказы регуляторов топливных насосов высокого давления (ТНВД) составляют около 30% общего числа отказов топливной аппаратуры [78].

В результате возникает необходимость в восстановлении регулятора.

Существующие методов восстановления в основном используют механическую обработку, трудоемки и требуют разборки самого регулятора. В данное время для снижения износа и восстановления деталей применяются добавки в масло.

Добавки - вещества, способные изменить физические свойства трущихся поверхностей [115]. В настоящее время на рынке автохимии и смазочных материалов представлен широкий выбор добавок, но вместе с тем нет информации о целесообразности применения той или иной добавки к регуляторам ТНВД. Предлагается применять безразборный метод восстановления сопряжений регулятора с помощью ремонтно-восстановительных добавок в масло при регулировке и ремонте ТНВД.

Объектом исследования выбран регулятор ТНВД 4УТНМ, так как этот тип регулятора устанавливается как на автомобили семейства ЗИЛ «Бычок» так и на трактора семейства МТЗ, ЮМЗ, экскаваторы, погрузчики. В настоящее время данный тип ТНВД стали использовать на двигателях А-41, СМД-14 [22].

1. Увеличенные зазоры и сила трения в сопряжениях приводят к тому,

что регулятор не успевает реагировать на изменение нагрузки и частоты

вращения коленчатого вала. В результате двигатель работает неустойчиво, а

диапазон изменения частоты вращения коленчатого вала увеличивается,

поэтому восстановление износа и уменьщение силы трения в сопряжениях

регулятора являются актуальной задачей. 2. Анализ методов восстановления показал, что существующие методы

восстановления в основном используют механическую обработку, трудоемки

и требуют разборки самого регулятора, поэтому при ремонте они практически

не применяются. Предлагается применять безразборный метод восстановления

сопряжений регулятора с помощью ремонтно-восстановительных добавок в

масло. 3. Свойства добавок определены на основе анализа конструктивно технологических показателей сопряжений регулятора и должны обеспечивать:

проникновение в зазор 0,01-0,3 мм; шероховатость 0,8-3,2 Ra мкм и твердость

в пределах 28-65 HRC; действовать при нагрузке 0,05 - 4 МПа; обрабатывать

сочетания материалов деталей: сталь - сталь, сталь - бронза, сталь - латунь,

сталь - алюминиевый сплав. В качестве добавок для восстановления

регулятора выбраны добавки: СУРМ, ФОРСАН, ФОРСАН ЗХ, ТСК. Добавки

для исследования предоставлены производителями: ООО «ПИОТР», НПФ

0 0 0 «ТРИБО» и фирмой «NEWMEN». 4. Для оценки качества восстановления предлагаются следующие

параметры регулятора: фактор торможения, время регулирования и заброс

частоты вращения двигателя, параметры микрогеометрии сопряжений (Ra, Rz,

Rmax), интенсивность изнашивания сопряжений, цикловая подача топлива,

отключение подачи топлива, начало действия корректора, неравномерность

подачи топлива ТПВД, начало действия регулятора, степень неравномерности

регулятора. 5. Теоретическая модель процесса изнашивания рабочих поверхностей

деталей регулятора, позволяет учитывать конструктивно-технологи-ческие по казатели его сопряжений. Теоретически определено, что на интенсивность из нашивания наибольшее влияние оказывает максимальная высота неровностей

Rmax рабочих поверхностей трения. 6. Метод определения фактора торможения регулятора позволяет на

безмоторном стенде с достоверностью 0,95 имитировать переходный процесс

двигателя внутреннего сгорания. Определение фактора торможения регулятора осуш;ествляется в режиме

реального времени, это обеспечивается аналого-цифровым преобразователем и

алгоритмом, созданным на основе MatLab 6.5. 7. Определено время стабилизации фактора торможения регулятора для

добавок: ТСК - 15мин, ФОРСАН ЗХ - ЗОмин, СУРМ - 45 мин, ФОРСАН - 30-

60 мин. Значение фактора торможения регулятора колеблется от 1421 до 4549

Н*с/м как у новых, так и бывших в эксплуатации топливных насосов высокого

давления. Фактор торможения снижается при внесении добавок: СУРМ на 61-64%,

ФОРСАН ЗХ на 49-52%, ФОРСАН 41-54%, ТСК на 14%, при этом уменьшает ся время регулирования: СУРМ на 54-63%, ФОРСАН ЗХ на 50-55%, ФОРСАН

33-55%, ТСК на 10%, а также уменьшается заброс частоты врап];ения двигате ля: СУРМ на 73-80%, ФОРСАН ЗХ на 72-74%, ФОРСАН 43-74%, ТСК на 14%. 8. Установлено, что применение добавок позволяет снизить максималь ную высоту неровностей рабочих поверхностей трения: ФОРСАН на 69%,

СУРМ на 14-67%, ФОРСАН ЗХ на 29-52%. Нрименение добавок ТСК увели чивает максимальную высоту неровностей поверхности трения на 9%. Снижение максимальной высоты микронеровностей позволяет снизить

интенсивность изнашивания сопряжений регулятора: ФОРСАН на 97%, СУРМ

на 43-96%, ФОРСАН ЗХ на 65-90%. Снижение интенсивности изнашивания

сопряжений регулятора позволяет сохранить стабильность регулировок. 9. Параметры: цикловая подача топлива, частота вращения соответст вующая началу действия регулятора, частота вращения соответствующая от ключению подачи топлива, частота вращения соответствующая началу дейст вия корректора, неравномерность подачи топлива изменяются незначительно

после обработки добавками. 10. Разработаны рекомендации по применению добавок для обработки

регулятора, которые внедрены в: ООО «ПИОТР», ППФ 0 0 0 «ТРИБО» и фир ме «NEWMEN».