автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности топливных насосов высокого давления распределительного типа

На правах рукописи

СПИРИДОНОВ Сергей Борисович

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ТИПА

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 2006

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет».

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Ковалев Леонид Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Лившиц Владимир Моисеевич

кандидат технических наук, Долгушин Алексей Александрович

Ведущая организация - ЗАО «Алтайский завод прецизионных

изделий» (АЗПИ)

Защита состоится 30 июня 2006 г., в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.048.01 в ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.

Отзывы на автореферат просим направлять в адрес диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан 30 мая

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Надёжность, экономичность и устойчивость работы дизелей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин зависит от надежности и совершенства топливной аппаратуры. 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 10 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 40 %, происходит вследствие неисправностей топливных систем.

Основными элементами, определяющими долговечность топливной аппаратуры дизелей, являются прецизионные детали, в частности, плунжерные пары. 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 значительно меньше. Это объясняется тем, что в начале подачи, по мере перекрытия плунжером впускного отверстия, происходит гидроудар и защемление абразивных частиц, содержащихся в топливе, между кромками наполнительных отверстий втулки и торца плунжера. Из этого следует, что долговечность плунжерной пары определяется интенсивностью износа плунжера и гильзы в зоне наполнительных отверстий.

Плунжерные пары топливных насосов высокого давления распределительного типа в сравнении с парами рядных насосов имеют большую цикличность работы и как следствие большую скорость изнашивания, определяющую ресурс топливных насосов данного вида, равный 2300-2800 моточасам. В связи с этим повышение долговечности топливных насосов распределительного типа имеет большое научно-практическое значение.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет» в рамках государственной темы № 0120.0 601331 «Совершенствование топливных систем автотракторных дизелей».

Цель исследования - повышение надежности топливных насосов высокого давления рас пре делитель но го типа путем увеличения ресурса плунжерных пар.

Объект исследования - процессы изнашивания и топливоподачи плунжерной парой топливного насоса высокого давления распределительного типа.

Предмет исследования - закономерности влияния организации процесса наполнения надплунжерного пространства на скорость износа плунжерной па-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург __

ры и характеристику впрыска топливным насосом высокого давления распределительного типа.

Научная новизна:

- разработано приспособление для определения гидравлической плотности плунжерных пар насосов высокого давления распределительного типа семейства НД, новизна устройства защищена свидетельством на интеллектуальный продукт № 73200600010, зарегистрирована ФГУП "ВНТИЦ" 17 янв. 2006 г.;

- разработаны программа расчета процесса изнашивания плунжерной пары на различных участках ее прецизионной поверхности и программа расчета процесса топливоподачи насосом высокого давления распределительного типа;

- предложена конструкция топливного насоса высокого давления распределительного типа с новым способом организации рабочего процесса. Определены рациональные конструктивные и регулировочные параметры предлагаемого насоса, исследована износостойкость плунжерной пары. Новизна защищена патентом на полезную модель № 50608 Ш.

На защиту выносятся:

- зависимость скорости и характера абразивного изнашивания плунжерных пар топливных насосов распределительного типа от способа организации рабочего процесса насоса и параметров загрязнителя;

- зависимость влияния основных параметров переоборудованного топливного насоса на характеристику топливоподачи.

Практическая значимость. Применение нового рабочего процесса в топливном насосе распределительного типа позволяет в несколько раз уменьшить локальный износ прецизионных поверхностей плунжерной пары и тем самым увеличить ее ресурс.

Реализация работы. Опытные образцы усовершенствованного топливного насоса установлены на тракторы МТЗ-80, работающие в Сибирской МИС. Устройство для определения гидроплотности плунжерных пар насосов распределительного типа используется на предприятиях, занимающихся поставкой запасных частей к данным насосам, среди которых база снабжения «Омск-Дизель». Программы расчетов процесса изнашивания плунжерной пары и процесса топливоподачи насосом высокого давления распределительного типа, а также установка для осциллографирования параметров топливоподачи системой питания включены в учебный процесс факультета технического сервиса в АПК ОмГАУ.

Апробация работы. Основные положения отдельных вопросов и результаты работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГОУ ВПО ОмГАУ (Омск, 2003-2006 гг.); на региональной научной конференции молодых ученых аграрных вузов Сибирского федерального округа «Аграрная наука России в новом тысячелетии» (Омск, 2003 г); на научно-технической конференции, посвященной 55-летию факультета технического сервиса в АПК ФГОУ ВПО ОмГАУ (Омск, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе патент на полезную модель, свидетельство о регистрации интеллектуального продукта.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем составляют 168 страниц основного текста, 51 рисунок, 6 таблиц, 5 приложений. Библиографический список включает 101 источник.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненной работы, дано ее краткое содержание, сформулирована цель исследования, научная новизна, практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан анализ работ по изучению процесса изнашивания применительно к прецизионным деталям топливоподающей аппаратуры. Охарактеризованы основные виды износов прецизионных поверхностей плунжерных пар, а также их влияние на процесс топливоподачи насосом высокого давления.

Изучению процесса изнашивания деталей машин в общем и применительно к плунжерным парам топливных насосов высокого давления посвящены работы В.В. Антипова, М.А. Бабичева, Д.Ф. Гуревича, A.B. Евсикова, Б.И. Костецкого, И.В. Крагельского, П М. Кривенко, В.Я. Попова, А.КСеливанова, Г.А. Ташкино-ва, М.М. Ташпулатова, Ь.Н. Файнлейба и других авторов.

Анализ литературных источников показал, что долговечность топливных насосов высокого давления определяется ресурсом прецизионных деталей, главными из которых являются плунжерные пары. Одним из основных факторов, влияющих на износ прецизионных деталей, является загрязненность топлива абразивными частицами. Исследованиями установлено, что в условиях повышенной запыленности сельскохозяйственного производства топливные фильтры после определенного периода эксплуатации не обеспечивают достаточной степени очистки топлива от механических примесей и пропускают в топливную систему высокого давления абразивные частицы размером до 10 мкм. Поэтому основным видом износа прецизионной поверхности плунжерных пар является абразивный, который многие исследователи предлагают разделять: на износ абразивными частицами, размер которых в каждый период наработки меньше зазора плунжерной пары и износ частицами больше зазора пары вследствие их защемления, причем второй вид износа признается более разрушительным.

На основании многочисленных измерений установлено, что износ прецизионной поверхности плунжерных пар рядных насосов имеет локальный характер. Основные направляющие поверхности деталей изнашиваются незначительно и относительно равномерно (в пределах 2-4 мкм). Но при этом большему износу подвергаются отдельные участки, примыкающие к впускному окну и составляющие от всей поверхности детали 2-5%. Предельные величины местных износов достигают 20-30 мкм. Микрогеометрия этих участков имеет вид грубой поверхности. Такой характер износа В.В. Антипов объясняет тем, что в момент, когда плунжер верхним торцом перекрывает впускное окно гильзы, в зазор вме-

сте с топливом попадают абразивные частицы, размеры которых могут быть больше зазора плунжерной пары При движении плунжера защемленные частицы деформируют, царапают и срезают металл с поверхности втулки и плунжера. Износ плунжера и втулки на участке отсечных отверстий в несколько раз меньше, чем в зоне впускных отверстий. Из этого следует, что долговечность плунжерной пары определяется интенсивностью износа плунжера и гильзы в зоне наполнительных отверстий.

Исследованию влияния состояния деталей топливной аппаратуры на характеристики дизеля посвящены работы P.M. Баширова, Д.М. Воронина, И.П. Добролюбова, A.A. Долгушина, В.Г. Кислова, В.М. Лившица, Б.Н. Файнлейба и других авторов. Отмечено, что увеличение зазоров плунжерных пар вследствие износа их прецизионной поверхности ведет к увеличению утечек топлива из надплунжерной полости в момент нагнетания топлива, в результате чего искажается характеристика топливоподачи, ухудшаются мощностные и экономические показатели дизельного двигателя.

Насосы распределительного типа имеют ряд преимуществ по сравнению с рядными насосами, среди которых меньшие размеры и масса, меньшее количество деталей, прежде всего дорогих прецизионных, что определяет почти в два раза меньшую их стоимость. Однако плунжерные пары топливных насосов высокого давления распределительного типа в сравнении с парами рядных насосов имеют большую цикличность работы и как следствие большую скорость изнашивания, определяющую ресурс топливных насосов данного вида, равный 2300-2800 моточасам.

С целью уточнения зон износа плунжерных пар насосов распределительного типа семейства НД нами были проведены исследования изношенных плунжерных пар насосов НД методом измерения их статической гидроплотности

путем их опрес-совки и измерения утечек по всем зонам сопряжений на специально разработанном для этого приспособлении с использованием стенда для проверки и регулировки форсунок КИ-13940, общий вид которого приведен на рис. 1.

□HUJi^^^iL

Рис 1. Схема установки для определения мест локальных износов прецизионной поверхности измерением утечек топлива опрессовкой плунжерных пар насосов семейства НД: 1 - сгенд КИ - 13940; 2 - нлунжер; 3 - втулка, 4 - дозатор; 5 - приспособление для фиксации плунжера; 6 - мензурки для измерения утечек

В соеедни! штуивре,

В сопряжении плунжер-гильза, 2%

в сопряжении __На рис. 2 показана

плунжер - __—" -----

виегор.в* ^^^ диаграмма распределения

ч утечек по участкам прецизионной поверхности плунжерных пар насосов НД, из анализа которой следует, что основной зоной утечек является участок у впускного окна.

Анализ исследований, а также изучение величины и характера локальных износов

плунжерных пар насосов распределительного типа дают основание выдвинуть рабочую гипотезу: исключение перепуска топлива во впускные окна втулки на ходе нагнетания плунжера позволит увеличить ресурс плунжерной пары насосов распределительного типа, не ухудшая при этом характеристику процесса топливоподачи.

Для достижения поставленной цели исследования предложено наполнение надплунжерного пространства топливного насоса распределительного типа осуществлять с помощью наполнительного клапана грибкового типа, исключив при этом впускные отверстия. Схема предлагаемой конструкции приведена на рис. 3.

Рис 2 Распределение утечек топлива изношенных плунжерных пар топливных насосов распределительного типа семейства НД

А-А

Рис 3 Схемы секций высокого давления- а- серийный насос НД21/4; б - предлагаемая конструкция насоса.

1 - плунжер; 2 - втулка; 3 - впускное окно втулки; 4 - впускной клапан

Необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать процесс абразивного изнашивания на различных участках прецизионной поверхности плунжерной пары топливного насоса распределительного типа семейства НД.

2. Определить рациональные конструктивные и регулировочные параметры предлагаемой конструкции топливного насоса на основе изучения их влияния на наполнение надплунжерной полости и процесс топливоподачи.

3. Определить износостойкость плунжерных пар топливных насосов высокого давления распределительного типа серийной и предлагаемой конструкции насоса методом стендовых ускоренных сравнительных износных испытаний.

4. Определить экономическую эффективность переоборудования серийного топливного насоса НД-21/4 на новый способ организации рабочего процесса.

Во второй главе с учетом существующих расчетных методов определения величины износа прецизионных деталей топливоподающей аппаратуры создана программа расчета, позволяющая в процессе наработки насоса НД21/4 проанализировать развитие абразивного износа в определенных зонах прецизионной поверхности его плунжерной пары: на участке впускных окон гильзы и плунжера, на участке дозатора и отсечных окон плунжера, а также на основном цилиндрическом сопряжении плунжера и втулки.

Процесс абразивного изнашивания при этом условно разделен на изнашивание абразивными частицами, размер которых в каждый момент наработки меньше зазора плунжерной пары, и изнашивание частицами, большими чем величина зазора плунжерной пары.

Величина объёмного износа в результате действия абразивных частиц меньших по размеру зазора плунжерной пары (7/ определяется по формуле

0,=агаг-агЫ-(\-И1Ус1а6-8-дут-Куа(^-, (1)

Кб н

где а/, а2, а3 — коэффициенты, учитывающие форму абразивных частиц, их качение, а также коэффициент пропорциональности;

N- количество подач топлива за время работы плунжерной пары;

ц - коэффициент Пуассона;

- размер абразивной частицы, м;

Е - модуль упругости материала абразивной частицы, Па;

5- путь трения, м;

{Эут ~ величина объёма утечек, м3/с;

КУаб — количество абразивных частиц данной размерной группы в 1 м3 топлива определяется по значениям концентрации и размера абразива;

а„Раб — предел прочности абразивной частицы, Па;

Я-твердость металла плунжера;

В формуле 1 величина объёма утечек определяется по выражению д = я Л», АР-/3 а 12 - Ь рш 360

где - диаметр плунжера, м;

АР - средняя величина разницы высокого и низкого давлений, МПа;

/ - текущий радиальный зазор плунжерной пары, по мере износа зазор увеличивается в соответствии с определенным значением линейного износа на данном участке, м;

Ит - кинематическая вязкость дизельного топлива, Ст;

I - длина уплотняющей поверхности, м;

Рдт - плотность дизельного топлива, кг/м3;

а - угол дуги поверхности плунжера (втулки), по которой происходит утечка топлива,

Износ С/ характерен для всей прецизионной поверхности плунжерной пары (1) и прямо пропорционален объёму утечек топлива <2ут, а значит (2), обратно пропорционален длине уплотняющей поверхности Ь. Эта зависимость определяет наклонный характер изношенных поверхностей по отношению к оси плунжера (на рис. 4. углы у„„ и уап,). В результате этого при нагнетательном перемещении плунжера А зазор пары в районе впускных отверстий уменьшается (рис. 4.), а на участке отсечных, наоборот, увеличивается.

Уменьшающийся зазор в районе впускных отверстий приводит к защемлению в нем абразивных частиц, находящихся в топливе.

Схема защемления в зоне впускного окна абразивных частиц, больших по размеру зазора плунжерной пары, показана на рис. 4, а на рис. 5 представлена схема внедрения абразивной частицы в поверхность плунжера (втулки).

Рис. 4. Схема защемления в зазоре впускного окна плунжерной пары абразивных частиц, размер которых в каждый период наработки больше зазора пары

Рис 5. Схема внедрения абразивной частицы в поверхность плунжера (втулки) при защемлении в зазоре плунжерной пары

Общий объём металла У^ф, подвергающийся пластическому и упругому деформированию при защемлении абразивной частицы, определяется, исходя из геометрии усеченного конуса, образуемого в результате относительного скольжения и одновременного внедрения частицы в поверхность трения:

УдЬФ = ^ ' ^деф ' ^¡у , (3)

где Ьтр - путь трения абразивной частицы до начала ее дробления, м;

- площадь основания усеченного конуса, соответствующего моменту дробления частицы, м2, определяемая по формуле

^у-^А-8^)), (4)

где й„ - диаметр абразивной частицы, м;

Рор" угол сегмента сферы внедрения абразива, соответствующий моменту дробления, определяется по формуле

Рор=2-асах —-—^ ; (5)

Ка

где Яа - радиус абразивной частицы, м;

Идр - глубина внедрения абразивной частицы, соответствующая моменту ее дробления (рис. 5), м, определяется по выражению

. _ атю ' ^обрср

Н"Р ~ 2НЯС ' (6)

где <тпркв - предел прочности кварцевого абразива, МПа;

Яабр Ср ~ средняя величина радиуса частиц, участвующих в износе, м; НЯС - твердость металла.

Объём металла плунжера (втулки), разрушаемый при дроблении абразивной частицы Уар, м3, определяется по выражению

(7)

где а - длина хорды, определяемая глубиной внедрения и радиусом абразивной частицы (рис. 5), м.

Таким образом, величина объёмного износа в результате действия абразивных частиц, размер которых в каждый период наработки больше зазора плунжерной пары С2 ,м3, определяется по формуле

V.. "

■Ы

(8)

где ПаКр - количество абразивных частиц, попавших в зазор, определяется, исходя из концентрации абразива, величины объёма зазора и размера участвующих в изнашивании на данном периоде наработки абразивных частиц;

Ир — число циклов, приводящих к разрушению материала при пластических деформациях;

N — количество подач топлива плунжерной парой.

Все расчетное время работы насоса разделено на этапы продолжительностью в один час, тогда количество подач топлива N определяется из частоты вращения кулачкового вала насоса и цикличности работы плунжерной пары.

При переходе на следующий шаг расчета (на следующий час наработки насоса) величина зазора корректируется с учетом износа на предыдущем шаге расчета, следовательно, изменяются объём утечек, размер и количество абразивных частиц, попадающих в зазоры пары. Такая организация расчета позволяет проследить динамику процесса изнашивания.

Программа расчета процесса изнашивания выполнена в среде математической программы Ма1сИас1 2001 ¡, результаты расчетов приведены на рис. 6.

Рис б Зависимость зазора I на определенном участке поверхности плунжерной пары насоса от времени работы Г на загрязненном абразивом топливе с концентрацией Ваб ---1о= 1мкм,£06 = 510 5;-/„= 1мкм,£вй = 4,5-10~5; • - • -/„= 1,2мкм,еов = 510~5

Расчеты показали, что наибольшую скорость износа имеет зона впускного окна гильзы, причем увеличение зазора на этом участке вследствие износа до величины 10 мкм происходит за 35-37 ч наработки насоса на загрязненном абразивом топливе, тогда как в районе отсечных окон зазор достигает данной величины через 135-190 ч наработки, в зависимости от концентрации абразивных частиц в топливе и начального зазора плунжерной пары. Износ по основной цилиндрической поверхности имеет на порядок меньшую величину, вследствие чего зазор на этом участке за период наработки изменяется на доли микрометра. Эти результаты расчетов хорошо согласуются с данными исследований распределения долей утечек по зонам локальных износов при опрессовке изношенных плунжерных пар.

При суммировании расчетных величин утечек топлива через увеличивающиеся в результате износа зазоры плунжерной пары определено, что серийный топливный насос НД-21/4 при наличии впускных отверстий в гильзе будет иметь в 5-6 раз меньший ресурс, нежели вариант топливного насоса, выполненного на его базе с исключением впускных окон втулки плунжерной пары.

Для определения рациональных параметров предлагаемой конструкции насоса была создана математическая модель рабочего процесса топливной системы на основе гидродинамической теории впрыска, предложенной И.В. Астаховым, базирующейся на теории гидравлического удара Н.Е. Жуковского.

Основные отличия разработанной математической модели от ранее существующих заключаются в следующем:

- программа расчета создана в среде современного математического пакета МаЛсаё 20011 с использованием встроенных в него функций программирования и дифференцирования;

- в систему дифференциальных уравнений граничных условий во входном сечении трубопровода, описывающих процессы, происходящие в

насосе, добавлено дифференциальное уравнение ускорения наполнительного клапана

Рправе ^пр вс (Мвс) 1' >

Л

где йСвс/ск - ускорение наполнительного клапана, м/с;

Рдв( (Рн) - сила разности давлений за и перед клапаном определяется

РДвс{Рн) = Гвс (Рк-Р„); (10)

Рпго вс - сила пружины от ее предварительного растяжения

^ПР0ВС=^ВС Ь«СО ' (11)

Рпр вс(Ьвс) ~ сила пружины от ее растяжения в результате хода клапана

РпрвсУ,вс)-йвс*1вс ; (12)

&клвс — ступенчатая функция движения наполнительного клапана [о при V- = О И вг (Р„)~ РПР0 - Р„р (V)] 2 0

аклвс=\л > (1:>)

II во всех остальных случаях

где Рн, Рас - давление топлива в надплунжерной и наполнительной полостях, МПа; Ицс - ход наполнительного клапана, м; /вс - площадь поперечного сечения закрытого клапана, м2; (5вс - значение жесткости пружины наполнительного клапана, Н/м; МВс - масса движущихся элементов, связанных с наполнительным клапаном, кг.

Формула 13 определяет положение наполнительного клапана на седле, если результирующая всех приложенных к нему сил прижимает клапан к седлу.

Разработанная математическая модель топливоподачи топливным насосом позволила с помощью градиентного метода и планирования расчетов определить основные конструктивные параметры впускного узла, обеспечивающие закон топливоподачи, аналогичный закону подачи серийного образца, для этого исследована работа различных конструкций наполнительных клапанов, из которых найден предпочтительный вариант и определены масса клапана, величина предварительного натяжения и жесткость его пружины, и оценено влияние данных факторов на характеристики процессов наполнения и закона движения клапана.

Полученные уравнения регрессии для давления в надплунжерной полости по окончании наполнения Рн и продолжительности открытия наполнительного клапана <рн, действительные в окрестности точки с оптимальными значениями параметров, имеют вид

Рн = 0,1832325 + 0,0071125X, + 0,0002375*, - 0,0001725*3;

(рн = 0,71357 + 0,18362*, + 0,027535Х2 + 0,039085*,,

где Х1 - усилие предварительного натяжения пружины впускного клапана, Н; Х2 - жесткость пружины впускного клапана, Н/м; Х3 - масса клапана, кг.

Оптимальные значения факторов, определяющих максимальное наполнение надплунжерного пространства и обеспечивающие при этом посадку клапана на седло до начала следующего нагнетания, имеют значения: X/ = 0,8 Н,

Х2= 100 Н/м, Х3 = 0,004 кг По данным результатам расчетов подобрана пружина, выполнены рабочие чертежи и изготовлены опытные образцы.

В третьей главе описаны программа, общие и частные методики экспериментальных исследований, применяемая измерительная аппаратура и оборудование.

Экспериментальные исследования топливной системы с разработанным насосом распределительного типа проводились в три этапа- исследование характеристики процесса подачи топлива на безмоторной установке с регистрацией параметров топливоподачи осциллографированием;

- стендовые ускоренные сравнительные износные испытания экспериментального насоса и базового, серийно выпускаемого насоса НД-21/4;

- стендовые моторные испытания экспериментального насоса на двигателе Д-240.

Для исследований характеристик впрыска насосов высокого давления была

создана установка для осциллографирования на базе 12-канального усилителя, входящего в состав тензометрической станции УТС1-ВТ-12/35 на несущей частоте 35кГц и платы аналого-цифрового преобразователя Ла-2М5, устанавливаемой в ISA шину материнской платы персонального компьютера.

Для подавления гармоник несущей частоты усилителя был разработан и установлен между усилителем и аналого-цифровой регистрирующей системой электронный полосовой фильтр.

В качестве датчиков давлений и перемещений использовались тензодат-чики и индуктивные датчики конструкции ЦНИТА иОмГАУ.

Обработка осциллограмм производилась программным методом на ПК.

Для сравнения износостойкости двух конструкций топливных насосов проведены сравнительные ускоренные стендовые испытания, в соответствии с которыми на стенд устанавливаются одновременно два насоса (рис. 7). Совместный цепной привод 4

_ _ и питание из одного бака 5 rue 7 Схема стенда для ускоренных сравнительных износных испытаний топливных насосов- от о6"«™ подкачивающе-1,2- серийный и усовершенствованный топливный го насоса 6 обеспечивают насос НД 21/4; 3 - стенд КИ-921М; 4 - общий цеп- идентичность условий раной привод; 5 — бак с загрязненным абразивом топ- боты насосов 1 и 2 ливом; 6 - общий топливоподкачивающий насос

Методы ускоренных испытаний на надежность насоса высокого давления разработаны в ЦНИТА и заключены в отраслевую нормаль ОСТ 23.1-364-73, в соответствии с которой они проводятся с целью прогнозирования технического моторесурса насоса, для систематической выборочной проверки выпускаемой топливной аппаратуры, а также для оценки долговечности отдельных узлов и деталей в процессе создания и доводки новых конструкций топливной аппаратуры.

При испытаниях использовалось топливо, «запыленное» кварцевыми тонкими микропорошками зернистостью 3-14 мкм до концентрации 50 г абразива на 1 т топлива. Необходимая зернистость получена путем соединения в одинаковой массовой пропорции микропорошков М5, М7, М10 и М14 по ГОСТ 3647-80.

Испытание разбивалось на этапы продолжительностью по 10 ч, по истечении которых на чистом топливе и эталонных форсунках контролировалось состояние насосных секций, производились замеры исследуемых показателей: значения максимального давления, развиваемого плунжерной парой, и величины максимальной цикловой подачи на пусковой частоте вращения вала насоса.

В качестве наиболее объективного показателя снижения гидравлической плотности принимаем предложенный в ЦНИТА коэффициент стабильности, показывающий уменьшение цикловой подачи на пусковой частоте вращения относительно ее первоначальной величины, который определяется по выражению

А = —,

9»' (14)

где q, - пусковая подача на текущем этапе наработки, мм3/цикл; q0- начальная пусковая подача, при Т= 0, мм3/цикл.

С целью исследования работы двигателя, оснащенного системой питания с экспериментальным насосом, использовалась экспериментальная моторная установка на базе электротормозного стенда завода «Забреч», тип ОР, схема 66151, на котором установлен новый дизель Д-240Л трактора МТЗ-80, оборудованный агрегатами и системами, обеспечивающими его нормальную работу. Испытания двигателя проводились согласно ГОСТ 18509-88 «Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний» с построением внешней регуляторной характеристики работы дизеля, оснащенного серийным и экспериментальным топливным насосом высокого давления, и определения основных мощностных и экономических показателей работы дизеля Д-240.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований.

При обработке осциллограмм закона движения плунжера и наполнительного клапана, давления в полости форсунки, хода иглы распылителя и характеристики тогошвоподачи с использованием градиентного метода поиска оптимальных условий получены следующие параметры впускного узла экспериментального насоса:

- величина предварительного натяжения пружины клапана F-^ = 0,6-0,9 Н, при жесткости пружины апр = 30-50 Н/м;

- давление подкачки Рк = 0,25-0,35 МПа;

- клапан массой Мю, = 4 г, с цилиндрическим пояском, обеспечивающим при посадке освобождение объёма надплунжерной полости, равное 30 мм3.

О динамике топливоподачи можно судить по следующим показателям- угол поворота вала насоса, за который происходит подача топлива, <рш,;

- крутизна переднего фронта нарастания давления в форсунке, (ДР/Дф)11ИХ,

- максимальное давление топлива в полости распылителя, Рв тах;

- максимальная подача топлива через распыливающие отверстия форсунки за один градус порота вала насоса, 6тах.

В таблице приведены данные показатели экспериментального насоса и серийных моделей НД-21/4 и УТН-5 при настройке их на номинальный режим двигателя Д-240 (при частоте вращения вала насоса пвал = 1100 мин"', цикловой подаче Уц = 70 мм ).

Сводная таблица по параметрам процесса топливоподачи

Насос фвп, °пвн (ДР/Дср)тах, МПа/°пвн Р 1 в тахэ МПа а ^тах) мм'/°пви

Серийный насос УТН-5 13,5 8,2 24 7,5

Серийный насос НД-21/4 12,3 9,5 33 8,8

Экспериментальный насос 12,5 9,4 32 8,5

С экспериментального и серийного образцов топливных насосов распределительного типа были сняты на различном давлении подкачки скоростные без-регуляторные характеристики, определяющие зависимость цикловой подачи насосом от его скоростного режима. Орган регулировки подачи - втулка-дозатор при этом фиксировался в положении, обеспечивающем цикловую подачу топлива Уц = 70 мм3 на частоте вращения вала насоса пвш = 1100 мин-1 и давлении в полости питания Рве ~ 0,3 МПа.

На рис. 8, а показаны скоростные безрегуляторные характеристики насосов распределительного типа при давлении 0,1, 0,2 и 0,3 МПа, а на рис. 8, б - зависимости неравномерности подачи топлива от частоты вращения вала насосов.

Рис 8. Сравнительные характеристики насосов различных конструкций. а - скоростные безрегуляторные характеристики; б - зависимости неравномерности цикловой подачи по цилиндрам от частоты вращения вала насоса — • — • —Насос НД-21/4 -Экспериментальный насос

На рис. 9 приведены результаты ускоренных износных испытаний.

Е

и

£

3

•е-& :

1.....4 Г"' 1 1

Г 1 } г 4 1 1.,

К > С

— ! V 1 ^у

1 1 • \

11 1

\| ! '-.

Тш 1 1 [ 1 •

- 1 ь

ПроЗолжишвпьносшь ускоренных испытаний, Т, ч

Рис 9 Графики снижения коэффициента стабильности цикловой подачи на пусковой частоте вращения кулачкового вала экспериментального и серийного насосов в зависимости от времени работы при ускоренных износных испытаниях

—□----□— Результаты экспериментов -Кривая аппроксимации

1,2, 3,4, 5, 7 - серийный насос НД-21/4; 6, 8 - экспериментальный насос

Ускоренные стендовые сравнительные износные испытания проводились в трехкратной повторности. В результате экспоненциальной аппроксимации экспериментальных данных снижения коэффициента стабильности цикловой подачи на пусковой частоте вращения кулачкового вала плунжерной пары, работающей на серийном насосе НД, получено следующее эмпирическое выражение для определения Кщ (%):

= 100-2,278-<?°'09&г.

к,

щ

(15)

Аналогичный показатель, только для плунжерной пары, работающей на опытном насосе, описан следующим эмпирическим выражением:

коп =100-0,454-е°'027Т. (16)

Однородность дисперсий параллельных опытов испытаний определена по критерию Кохрена. Дисперсия воспроизводимости параллельных опытов равна ^(у) = 3,534. Из этого следует, что ошибка эксперимента Б(у) = 1,88.

Дисперсия адекватности аппроксимации результатов экспериментов составила для насоса НД - Б2ад.нд = 0,18, для опытного насоса ад оп = 1,326.

Критерий Фишера для адекватности аппроксимации результатов испытаний плунжерных пар на насосе НД равен РНце = 0,051, для плунжерной пары, работающей на опытном насосе, РопР = 0,375, что для обоих насосов много меньше 1. Это подтверждает адекватность уравнений аппроксимации результатов испытаний (формул 15 и 16).

В пятой главе приведен расчет технико-экономической эффективности переоборудования насоса НД-21/4 на новый способ организации рабочего процесса. Экономическая эффективность, приходящаяся на 1 моточас, составляет 0,70 руб., что при наработке дизеля 900 моточасов в год определит срок окупаемости переоборудования, равный 2,85 года.

ВЫВОДЫ

1. В результате анализа научных работ, а также проведенных исследований изношенных плунжерных пар насосов семейства НД установлено:

- долговечность топливных насосов высокого давления распределитель» ного типа определяется ресурсом плунжерной пары;

- основными местами локального износа плунжерной пары, определяющими ее ресурс, являются зоны поверхностей плунжера и втулки, прилегающие к впускным окнам втулки.

2. Предложена конструкция топливного насоса распределительного типа, в котором наполнение надплунжерного пространства осуществляется с помощью наполнительного клапана грибкового типа.

3. Разработана программа расчета динамики процесса изнашивания на определенных участках плунжерной пары, с помощью которой определено, что плунжерная пара топливного насоса НД при исключении впускных отверстий имеет в 5 раз больший ресурс, чем серийная плунжерная пара с впускными отверстиями.

4. Определены рациональные параметры экспериментального насоса, обеспечивающие необходимые показатели характеристики топливоподачи:

- величина предварительного натяжения пружины клапана Рпр0 = 0,6-0,9 Н, при жесткости пружины апр = 30-50 Н/м;

- давление подкачки Рк = 0,25-0,35 МПа;

- клапан массой Мт = 4 г с цилиндрическим пояском, обеспечивающим при посадке освобождение объёма надплунжерной полости, равное 30 мм3.

Продолжительность впрыска экспериментальным топливным насосом с данными параметрами составила 12,5° поворота вала насоса при нарастании давления в полости распылителя 9,4 МПа за один градус поворота вала насоса и максимальном давлении впрыска, равном 32 МПа. Приведенные показатели получены на частоте вращения вала топливного насоса 1100 мин и цикловой подаче, равной 70 мм3.

5. Исследована зависимость цикловой подачи топлива (скоростная безрегу-ляторная характеристика) и неравномерности подачи усовершенствованного насоса в зависимости от частоты вращения его вала и давления подкачки. Определено, что при снижении частоты вращения вала насоса с пт = 1100 мин"1 до значения пш, ~ 400 мин-' и давления в полости питания с Рх = 0,3 МПа до величины Рж = 0,2 МПа цикловая подача топлива серийным насосом уменьшается на 50% от номинальной, у экспериментального - только на 20%, при неиз-

менном положении дозатора. Неравномерность подачи при этом у серийного насоса увеличивается с 6 до 9%, у экспериментального - с 4 до 5%.

6. Сравнительными износными испытаниями установлено превышение износостойкости плунжерной пары, работающей на экспериментальном насосе, более чем в пять раз по сравнению с плунжерной парой, работающей на серийном насосе.

7. Определены показатели работы дизеля на усовершенствованном насосе по внешней регуляторной характеристике. Номинальный эффективный расход топлива двигателем Д-240Л при работе на экспериментальном насосе составил 258 г/кВт-ч, что соответствует значениям расхода топлива при работе на штатной топливной аппаратуре и данным, заявленным в паспорте двигателя.

8. Экономическая эффективность переоборудования насоса НД-21/4, приходящаяся на 1 моточас, составляет 0,70 руб., что при наработке дизеля 900 моточасов в год определит срок окупаемости, равный 2,85 года.

Основные публикации по теме диссертации

1. Ковалев Л. Г. Анализ износостойкости плунжерных пар топливных насосов распределительного типа с различными способами организации рабочего процесса / Л. Г. Ковалев, С. Б. Спиридонов // Аграрная наука России в новом тысячелетии: сб. науч. тр. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2003. - 224 с.

2. Пат. № 50608 U1 Российская Федерация МПК7 F02M 41/00 Топливный насос высокого давления / Л.Г. Ковалев, С.Б. Спиридонов ; заявитель и патентообладатель Федер. гос образоват. учреждение высш. профессион. образования «Ом. гос. аграр. ун-т». - № 2005120117/22 ; заявл. 28.06.2005; опубл. 20.01.2006, бюл. №2.-3 е.: ил.

3. Спиридонов С.Б. Экспериментальная сравнительная оценка износостойкости плунжерных пар топливных насосов высокого давления распределительного типа / С. Б. Спиридонов // Ом. науч. вестн. - 2006. - № 1(34). - С. 81-85.

4. Топливный насос высокого давления : информ. листок № 2-2006 / Ом. ЦНТИ; сост. : Л. Г.Ковалев, С. Б.Спиридонов. - Омск : 2006. - 4 с.

5. Устройство для проверки гидравлической плотности плунжерных пар топливных насосов высокого давления распределительного типа : РИП / Л.Г. Ковалев, С.Б. Спиридонов ; заявитель Федер. гос. образоват. учреждение высш. профессион. образования «Ом. гос. аграр. ун-т». - № 73200600010, зарегистрирован ФГУП «ВНТИЦ» 17 янв. 2006г. // Идеи. Гипотезы. Решения : информ. бюл. - 2006. - № 1. - С. 20-21.

6. Устройство для проверки гидравлической плотности плунжерных пар топливных насосов высокого давления распределительного типа : информ. листок № 11 -2006 / Ом. ЦНТИ; сост. : Л. Г.Ковалев, С. Б. Спиридонов - Омск : 2006. - 4 с.

&

к

Per. № 73. Сдано в набор 26.05.06. Подписано в печать 29.05.06. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Печ. л. 1,0 (0,93). Уч.-изд. л. 1,70. Тираж 110 экз. Заказ 110.

Издательство ФГОУ ВПО ОмГАУ. 644008, Омск, ул. Сибаковская, 4, тел. 65-35-18.

Отпечатано в типографии издательства ФГОУ ВПО ОмГАУ.

el OP fi А

p 15172

Условные обозначения - 4

Введение - 7

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований -11

1.1. Анализ работ по исследованию износа плунжерных пар топливных насосов высокого давления -111.2. Анализ существующих конструкций топливных насосов высокого давления распределительного типа -16

1.3. Исследования износа плунжерных пар топливных насосов распределительного типа семейства НД - 22

1.4. Выводы -29

1.5. Задачи исследований -35

Глава 2. Разработка математической модели работы экспериментальной системы питания - 36 -2.1. Теоретическое исследование процесса износа плунжерной пары топливного насоса распределительного типа НД-21/4 - 37

2.1.1 Определение износа частицами абразива, размер которых меньше величины зазора плунжерной пары - 39

2.1.2 Определение износа частицами абразива, размер которых больше величины зазора плунжерной пары - 44

2.1.3 Результаты расчета величины износа плунжерных пар серийного топливного насоса НД-21/4 с впускными окнами втулки и при их отсутствии в предлагаемой конструкции топливного насоса -512.2 Определение параметров экспериментального топливного насоса распределительного типа с впускным клапаном, обеспечивающих оптимальный закон топливоподачи - 55

2.2.1 Гидродинамическая модель процесса топливоподачи с учетом волновых явлений в топливопроводе - 56

2.2.2 Расчет рабочего процесса в насосе - 63

2.2.3 Расчет рабочего процесса в форсунке - 74 -2.4. Выбор метода численного интегрирования уравнений - 78

-32.5. Выявление основных зависимостей рабочего процесса, расчет оптимальных параметров системы. - 79

2.6. Расчет пружины наполнительного клапана - 86

2.7. Выводы -

Глава 3. Методика экспериментальных исследований - 92

3.1. Программа исследований. -923.2. Объекты исследований. - 93

3.3. Исследования процесса топливоподачи топливной системой с экспериментальным насосом. - 97

3.3.1 Методика исследования процесса топливоподачи. - 97

3.3.2 Методика определения оптимальных параметров экспериментального насоса. -107

3.4 Ускоренные стендовые сравнительные износные испытания. -109

3.4.1 Методика проведения ускоренных стендовых сравнительных износных испытаний. -109

3.4.2 Методика обработки результатов ускоренных стендовых сравнительных износных испытаний. -1143.5 Моторные испытания топливной системы с экспериментальным насосом на двигателе Д-240Л -1193.5.1 Методика моторных испытаний -1193.5.2 Методика обработки результатов моторных испытаний -124

Глава4. Результаты экспериментальных исследований -1274.1 Результаты исследований параметров топливоподачи экспериментального и серийных насосов -127

4.2 Результаты ускоренных стендовых сравнительных износных испытаний серийного и экспериментального насосов -134

4.3 Результаты моторных испытаний -

Глава 5. Расчет экономической эффективности переоборудования насосов серии НД-21/4 на новый рабочий процесс. -138

Выводы -142

Надёжность, экономичность и устойчивость работы дизелей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин зависит от надежности и совершенства топливной аппаратуры [9,11,52]. 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 10 мкм [22,24,25,66,70], 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 40 %, происходит вследствие неисправностей топливных систем [9,52,70].

Актуальность работы. Основными элементами, определяющими долговечность топливной аппаратуры дизелей, являются прецизионные детали, в частности, плунжерные пары. 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 [9,52]. Износ поверхностей плунжера и гильзы в районе отсечных отверстий значительно меньше. Это объясняется тем, что в начале подачи, по мере перекрытия плунжером впускного отверстия, происходит гидроудар и защемление абразивных частиц, содержащихся в топливе, между кромками наполнительных отверстий втулки и торца плунжера. Из этого следует, что долговечность плунжерной пары определяется интенсивностью износа плунжера и гильзы в зоне наполнительных отверстий [9 ,52,70].

Плунжерные пары топливных насосов высокого давления распределительного типа в сравнении с парами рядных насосов имеют большую цикличность работы и как следствие большую скорость изнашивания, определяющую ресурс топливных насосов данного вида, равный 2300-2800 моточасам. В связи с этим повышение долговечности топливных насосов распределительного типа имеет большое научно-практическое значение [9 ,52,70,81,84].

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет» в рамках государственной темы № 0120.0 601331 «Совершенствование топливных систем автотракторных дизелей».

Цель исследования - повышение надежности топливных насосов высокого давления распределительного типа путем увеличения ресурса плунжерных пар.

Объект исследования - процессы изнашивания и топливоподачи плунжерной парой топливного насоса высокого давления распределительного типа.

Предмет исследования - закономерности влияния организации процесса наполнения надплунжерного пространства на скорость износа плунжерной пары и характеристику впрыска топливным насосом высокого давления распределительного типа.

Рабочая гипотеза - исключение перепуска топлива во впускные окна втулки на ходе нагнетания плунжера позволит увеличить ресурс плунжерной пары насосов распределительного типа, не ухудшая при этом характеристику процесса топливоподачи.

Задачи работы:

1. Исследовать процесс абразивного изнашивания на различных участках прецизионной поверхности плунжерной пары топливного насоса распределительного типа семейства НД.

2. Определить рациональные конструктивные и регулировочные параметры предлагаемой конструкции топливного насоса на основе изучения их влияния на наполнение надплунжерной полости и процесс топливоподачи.

3. Определить износостойкость плунжерных пар топливных насосов высокого давления распределительного типа серийной и предлагаемой конструкции насоса методом стендовых ускоренных сравнительных износных испытаний.

4. Определить экономическую эффективность переоборудования серийного топливного насоса НД-21/4 на новый способ организации рабочего процесса.

Научная новизна:

- разработано приспособление для определения гидравлической плотности плунжерных пар насосов высокого давления распределительного типа семейства НД, новизна устройства защищена свидетельством на интеллектуальный продукт № 73200600010, зарегистрирована ФГУП "ВНТИЦ" 17 янв. 2006 г. [78,79];

- разработаны программа расчета процесса изнашивания плунжерной пары на различных участках ее прецизионной поверхности и программа расчета процесса топливоподачи насосом высокого давления распределительного типа;

- предложена конструкция топливного насоса высокого давления распределительного типа с новым способом организации рабочего процесса. Определены рациональные конструктивные и регулировочные параметры предлагаемого насоса, исследована износостойкость плунжерной пары. Новизна защищена патентом на полезную модель № 50608 U1 [61,75].

На защиту выносятся:

- зависимость скорости и характера абразивного изнашивания плунжерных пар топливных насосов распределительного типа от способа организации рабочего процесса насоса и параметров загрязнителя;

- зависимость влияния основных параметров переоборудованного топливного насоса на характеристику топливоподачи.

Практическая значимость. Применение нового рабочего процесса в топливном насосе распределительного типа позволяет в несколько раз уменьшить локальный износ прецизионных поверхностей плунжерной пары и тем самым увеличить ее ресурс.

Реализация работы. Опытные образцы усовершенствованного топливного насоса установлены на тракторы МТЗ-80, работающие в Сибирской МИС. Устройство для определения гидроплотности плунжерных пар насосов распределительного типа используется на предприятиях, занимающихся поставкой запасных частей к данным насосам, среди которых база снабжения «Омск-Дизель». Программы расчетов процесса изнашивания плунжерной пары и процесса топ-ливоподачи насосом высокого давления распределительного типа, а также установка для осциллографирования параметров топливоподачи системой питания включены в учебный процесс факультета технического сервиса в АПК ОмГАУ.

Апробация работы. Основные положения отдельных вопросов и результаты работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГОУ ВПО ОмГАУ (Омск, 2003-2006 гг.); на региональной научной конференции молодых ученых аграрных вузов Сибирского федерального округа «Аграрная наука России в новом тысячелетии» (Омск, 2003 г.); на научно-технической конференции, посвященной 55-летию факультета технического сервиса в АПК ФГОУ ВПО ОмГАУ (Омск, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе патент на полезную модель, свидетельство о регистрации интеллектуального продукта.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем составляют 168 страниц основного текста, 51 рисунок, 6 таблиц, 5 приложений. Библиографический список включает 101 источник.

выводы

1. В результате анализа научных работ, а также проведенных исследований изношенных плунжерных пар насосов семейства НД установлено:

- долговечность топливных насосов высокого давления распределительного типа определяется ресурсом плунжерной пары;

- основными местами локального износа плунжерной пары, определяющими ее ресурс, являются зоны поверхностей плунжера и втулки, прилегающие к впускным окнам втулки.

2. Предложена конструкция топливного насоса распределительного типа, в котором наполнение надплунжерного пространства осуществляется с помощью наполнительного клапана грибкового типа.

3. Разработана программа расчета динамики процесса изнашивания на определенных участках плунжерной пары, с помощью которой определено, что плунжерная пара топливного насоса НД при исключении впускных отверстий имеет в 5 раз больший ресурс, чем серийная плунжерная пара с впускными отверстиями.

4. Определены рациональные параметры экспериментального насоса, обеспечивающие необходимые показатели характеристики топливоподачи:

- величина предварительного натяжения пружины клапана F^ = 0,6-0,9 Н, при жесткости пружины апр = 30-50 Н/м;

- давление подкачки Рвс = 0,25-0,35 МПа;

- клапан массой Мт = 4 г, с цилиндрическим пояском, обеспечивающим при посадке освобождение объёма надплунжерной полости, равное 30 мм .

Продолжительность впрыска экспериментальным топливным насосом с данными параметрами составила 12,5° поворота вала насоса при нарастании давления в полости распылителя 9,4 МПа за один градус поворота вала насоса и максимальном давлении впрыска, равном 32 МПа. Приведенные показатели получены на частоте вращения вала топливного насоса 1100 мин А и цикловой подаче, равной 70 мм3.

5. Исследована зависимость цикловой подачи топлива (скоростная безрегу-ляторная характеристика) и неравномерности подачи усовершенствованного насоса в зависимости от частоты вращения его вала и давления подкачки. Определено, что при снижении частоты вращения вала насоса с пвал =1100 мин"1 до значения пвал = 400 мин-1 и давления в полости питания с Рвс = 0,3 МПа до величины Рвс = 0,2 МПа цикловая подача топлива серийным насосом уменьшается на 50% от номинальной, у экспериментального - только на 20%, при неизменном положении дозатора. Неравномерность подачи при этом у серийного насоса увеличивается с 6 до 9%, у экспериментального - с 4 до 5%.

6. Сравнительными износными испытаниями установлено превышение износостойкости плунжерной пары, работающей на экспериментальном насосе, более чем в пять раз по сравнению с плунжерной парой, работающей на серийном насосе.

7. Определены показатели работы дизеля на усовершенствованном насосе по внешней регуляторной характеристике. Номинальный эффективный расход топлива двигателем Д-240Л при работе на экспериментальном насосе составил 258 г/кВт-ч, что соответствует значениям расхода топлива при работе на штатной топливной аппаратуре и данным, заявленным в паспорте двигателя.

8. Экономическая эффективность переоборудования насоса НД-21/4, приходящаяся на 1 моточас, составляет 0,70 руб., что при наработке дизеля 900 моточасов в год определит срок окупаемости, равный 2,85 года.

1. ГОСТ 10578-95 Насосы топливные дизелей. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1995 62с.

2. ГОСТ 14146-88 Фильтры очистки топлива дизелей. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 15с.

3. ГОСТ 18509 88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 58с.

4. ГОСТ 20793 86. Тракторы и машины сельскохозяйственные. Техническое обслуживание. - М.: Изд-во стандартов, 1986.- 17 с.

5. ГОСТ 305-82 Топливо дизельное. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1986. - 7с

6. ГОСТ 3647-80 Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля. М. : Издательство стандартов. -1980.-22с.

7. РД 50-690-89 (взамен ГОСТ 17510-72 и ГОСТ 27.502-83) Топливная аппаратура дизелей. Методы испытаний. М. : Издательство стандартов. -1989.-25с.

8. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. М.: Наука, 1976. -280 с.

9. Антипов В. В. Износ прецизионных деталей и нарушение характеристики топливной аппаратуры дизелей / В. В. Антипов. 2-е изд. - М. : Машиностроение, 1972. - 177с.

10. Анурьев В. Н. Справочник конструктора машиностроителя / В. Н. Анурьев. М.: Машиностроение, 1992. - Т. 1. - 816 с.

11. Астахов И.В. Топливные системы и экономичность дизелей / Астахов И.В., Голубков JI.H., Трусов В.И. М.: Машиностроение - 1990. - 288с.

12. Батыров В. И. Оптимизация параметров топливоподачи с учетом характера протекания рабочего процесса дизелей сельскохозяйственного назначения : автореф. дис.канд. техн. наук/Батыров В.И.-Нальчик, 2003.-20с.

13. Бахтияров Н. И. Повышение надежности работы прецизионных пар топливной аппаратуры / Н. И. Бахтияров, В. Н. Логинов, И. И. Лихачев. М.: Машиностроение, 1972. - 200 с.

14. Безик Д. А. Применение аналого-цифрового преобразователя при лабо-раторно-полевых испытаниях трактора / Д. А. Безик, И. С. Лабузько // Вестн. Моск. гос. агроинж. ун-та. 2003. - №4. - С. 33-35.

15. Веденяпин Г. В. Общая методика экспериментальных исследований и обработки опытных данных / Г. В. Веденяпин. М.: Колос, 1973. - 199 с.

16. Вентцель Е. С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения / Е. С. Вентцель, Л. А. Овчаров. М.: Наука, 1988. - 480 с

17. Вихерт М. М. Топливная аппаратура автомобильных дизелей : конструкция и параметры / М. М.Вихерт, М. В. Мазинг. М.: Машиностроение, 1978.-176 е., ил.

18. Габитов И. И. Надежность топливной аппаратуры зарубежных дизелей / И. И. Габитов // Тракторы и с.-х. машины. 2001. - №2. - С. 41-42.

19. Гёлль П. Как превратить персональный компьютер в змерительный комплекс : пер. с фр. / П. Гёлль 2-е изд., испр. - М. : ДМК Пресс, 2001. -144с.-ISBN 5-94074-143-6.

20. Голего Н. Л. Технологические мероприятия по борьбе с износом в машинах/Н. Л. Голего. М.: Машгиз, 1961. - 193 с.

21. Голубков Л. Н. Топливные насосы распределительного типа : учеб. пособие / Л. Н. Голубков. М.: МАДИ, 2000. - 172 с.

22. Григорьев М. А. Обеспечение надежности двигателей / М. А. Григорьев, В. А. Долецкий. М.: Стандарты, 1978. - 324 с.

23. Григорьев М. А. Очистка масла и топлива в автотракторных двигателях / М. А. Григорьев. М.: Машиностроение, 1970. - 270 с.

24. Гуревич Д. Ф. Основы теории износа плунжерных пар / Д. Ф.Гуревич // Автомобил. пром-сть. 1958. - №2.- С. 20-24.

25. Гюнтер Г. Диагностика дизельных двигателей / Г. Гюнтер; пер. с нем. Ю. Г. Грудского. -М.: ЗАО «КЖИ», 2004. 176 с. - ISBN 5-85907-365-8

26. Евдокимов Ю. А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа / Ю. А.Евдокимов, В. И. Колесников, А. И. Тетерин. -М.: Наука, 1980.- 228 с.

27. Жуковский Н .Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах / Н. Е. Жуковский // Избр. соч. М., 1948. - Т. 2. - С. 3-73.

28. Загородских Б. П. Влияние твердости прецизионных деталей топливной аппаратуры на их износостойкость / Б. П. Загородских, В. Ф. Карпенков, В. В. Мруз // Ремонт, восстанов., модернизация. 2003. - №1. - С. 37-39.

29. Иванченко Н. Н. Кавитационные разрушения в дизелях / Н. Н. Иванченко, А. А. Скуридин, М.Д. Никитин. Д.: Машиностроение, 1970. - 152с.

30. Иофинов С. А. Справочник по эксплуатации машинно-тракторного парка / С. А Иофинов, Э. П. Бабенко, Ю. А. Зуев. М. : Агропромиздат, 1985.-270 с.

31. Исаев А. И. Расчет топливной аппаратуры с применением цифровых вычислительных машин / А.И. Исаев. М.: Машиностроение, 1968. - 104 с.

32. Кассандрова О. Н. Обработка результатов наблюдений / О. Н. Кассанд-рова, В. В. Лебедев. -М.: Наука, 1970. 104с.

33. Коршун В. Н. Обработка осциллограмм на ЭВМ / В.Н. Коршун // Тракторы и с.-х. машины. 2004. - №8. - С. 39-40.

34. Крагельский И.В. Основы расчета на трение и износ. / И.В.Крагельский, М.Н.Добычин, В.С.Камбалов. -М.: Машиностроение, 1977. 526с.

35. Кривенко П. М. Ремонт и техническое обслуживание системы питания автотракторных двигателей / П. Ф. Кривенко, И. М. Федосов. М.: Колос, 1980.-288 с.

36. Кругов В. И. Топливная аппаратура автотракторных двигателей : учеб. пособие / В. И. Кругов, В. Е. Горбаневский, В. Г. Кислов ; под общ. ред. В. И. Крутова. М.: Машиностроение, 1985. - 208 с.

37. Кудрявцев Е. М. Matchcad 2000 Pro / Е. М. Кудрявцев. М. : ДМК Пресс, 2001.-576с.

38. Кулаков М. М. О влиянии расположения наполнительных окон в плунжерных парах распределительного типа / М. М. Кулаков // Труды / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1997. - Вып. 89. - С.44 - 52

39. Курант Р. Курс дифференциального и интегрального исчисления / Р. Курант. М.: Наука, 1967. - Т. 1. - 704 с.

40. Курендаш Р. С. Конструирование пружин / Р. С. Курендаш. М.: Маш-гиз, 1988.- 108с.

41. Лышевский А. С. Колебательные процессы в топливных системах дизелей / А. С. Лышевский, В. И.Кравченко. Ростов-н/Д.: Изд-во Рост, ун-та, 1974.- 200 с.

42. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1998. -Ч. 2. - 252 с.

43. Мруз В. В. Влияние абразивных частиц и зазоров в плунжерных парах на их износостойкость / В. В. Мруз // Технический сервис в АПК: сб. науч. тр. / Моск. гос. агроинж. ун-т. М., - 2002. - С. 29-32.

44. Муравьев Е. В. Развитие разнообразных методов диагностирования топливной аппаратуры автотракторных двигателей / Е. В. Муравьев // Сб. науч. тр. / Сев.-Зап. науч. исслед. ин-т механизации и электрификации сел. хоз-ва. Павловск, 2004. - С. 42-47.

45. Надежность топливной аппаратуры тракторных и комбайновых дизелей / Р. М. Баширов и др.. -М.: Машиностроение, 1978. -184 с.

46. Налимов В. В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов / В. В. Налимов, Н. А. Чернова. М.: Наука, 1969. - 396 с.

47. Оборудование для очистки моторных топлив. Присадки. // Тракторы и с.-х. машины. 2001. - №8. - С. 40-41.

48. Огрызков Е. П. Основы научных исследований с обработкой результатов на ЭВМ / Е. П. Огрызков, В. Е. Огрызков ; Ом. гос. аграр. ун-т. Омск : Изд-во ОмГАУ, 1996.-124 с.

49. Одноплунжерные топливные насосы распределительного типа НД-21/2, НД-21/4 : описание конструкции, руководство по уходу и эксплуатации / под ред. гл. конструктора Р. Кайриса ; Вильнюс, з-д топлив. аппаратуры. -Вильнюс : б. и., 1972. 36 с.

50. ОСТ 23.1-364-73 Методы ускоренных испытаний топливной аппаратуры дизелей. М.: Изд-во стандартов, 1973. - 58с.

51. Пат. №2164309 Российская Федерация, МПК7 F02M41/00., Топливный насос высокого давления. / Ковалев Л.Г., Ковалёв П.Л., Дудкин А.А.; заявитель и патентообладатель Ом. гос. аграр. ун-т. № 99109312 ; заявл. 26.04.99 ; опубл. 20.03.01, Бюл. №8. - 7с.

52. Плата АЦП Ла-2М5 Электронный ресурс. М., [200-]. - Режим доступа: http://www.rudshel.ru/production/data acquisition boards/adc.low freq isa/la-2m5.html.

53. Подача и распыливание топлива в дизелях / И. В. Астахов и др.. М.: Машиностроение 1971. - 359 с.

54. Ратнер А. В. Эрозия материалов теплоэнергетического оборудования / А. В. Ратнер, В. Г.Зеленский. М.; Л.: Энергия, 1966. - 271с.

55. Саульский А. В. Повышение эксплуатационных характеристик топливных фильтров автотракторной техники за счет применения новых типов фильтроматериалов / А. В. Саульский // Привод, техн. -2003.-№6.-С. 37-40.

56. Селиванов А. И. Дизельная топливная аппаратура / А. И. Селиванов. -М.: Сельхозгиз, 1954.- 47с.

57. Смирнов Н. В. Теория вероятностей и математическая статистика в приложении к геодезии / Н. В.Смирнов, Д. А. Белугин. М.: Недра, 1969. -383 с.

58. Ташпулатов М. М. Обеспечение работоспособности топливоподающей аппаратуры дизелей / М. М. Ташпулатов. Ташкент : Фан, 1990. - 128 с.

59. Тененбаум М. М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин при абразивном изнашивании / М. М. Тененбаум. М.: Машиностроение, 1966.-331 с.

60. Топливные системы и экономичность дизелей / И. В. Астахов и др.. -М.: Машиностроение, 1990.-288 с.

61. Топливные фильтры Separ Электронный ресурс. [200-]. - Режим доступа: http://www.sibfilter.ru/separ.shtml.

62. Топливные фильтры ЭФТ-СВ Электронный ресурс. [200-]. - Режим доступа: http://www.sibfilter.ru/products top.shtml.

63. Топливный насос высокого давления : информ. листок № 2-2006 / сост.: JI. Г.Ковалев, С. Б.Спиридонов. Омск : ОмЦНТИ, 2006. - 4 с.

64. Туричин А. М. Электрические измерения неэлектрических величин / А. М. Туричин ; под общ. ред. П. В. Новицкого. Изд. 4-е перераб. - М.; Л.: Энергия, 1966.-690 с.

65. Уитсон Дж. Пятьсот практических схем на ИС / Дж. Уитсон. М. : Мир, 1992.-372 с.

66. Устройство для проверки гидравлической плотности плунжерных пар топливных насосов высокого давления распределительного типа : информ. листок № 11-2006 / сост. : Л. Г.Ковалев, С. Б. Спиридонов Омск : ОмЦНТИ, 2006. - 4 с.

67. Файнлейб Б. Н. Исследование влияния уровня давления впрыска на параметры рабочего процесса быстроходного дизеля. / Б. Н. Файнлейб, В. И. Бараев//Тракторы и сельхозмашины. 1971.- №4,- С. 10-12.

68. Файнлейб Б. Н. Исследование износостойкости плунжерных пар насосов распределительного типа с различными способами организации рабочего процесса / Б. Н. Файнлейб // Труды / Центр, науч.-исслед. ин-т топливной аппаратуры. М., 1973. - Вып. 54. - С. 3-8.

69. Файнлейб Б. Н. Методика анализа рабочего цикла дизеля в связи с экспериментальным исследованием и подбором параметров топливной аппаратуры / Б. Н. Файнлейб // Труды / Центр, науч.-исслед. ин-т топливной аппаратуры.-М., 1971.-Вып. 51. С. 18-26.

70. Файнлейб Б. Н. Методы испытаний и исследований топливной аппаратуры автотракторных дизелей. / Б. Н. Файнлейб, И. Г. Голубков, J1. А. Ключев. JT.: Машиностроение, 1965. - 175 с.

71. Файнлейб Б. Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей : справочник. JT.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

72. Фомин Ю. Я. Топливная аппаратура дизелей. / Ю. Я.Фомин, Г. В. Никонов, В. Г. Ивановский. М.: Машиностроение, 1982. - 168 с.

73. Хисметов Н.З. Поддержание машин в работоспособном состоянии путем их модернизации / Н. 3. Хисметов // Техн. и оборуд. для села. 2004. -№1.-С. 26.

74. Хрущев М. М. Абразивное изнашивание / М. М. Хрущев, М. А. Бабичев. М.: Наука, 1970.-241 с.

75. Чечет В. А. Об актуальности диагностики дизельной топливной аппаратуры / В. А. Чечет, Е. А. Пучин, Д. И. Драчев // Диагностика, надежность и ремонт машин: сб. науч. тр. / Моск. гос. агроинж. ун-т. М., - 2001.- С. 3-7.

76. Экономика технического сервиса на предприятиях АПК / Ю. А. Конкин и др.; под ред. Ю. А. Конкина. М.: Колос, 2005. - 368 с.

77. Экономичный топливный насос на "Беларусы" Электронный ресурс. -[2002]. Режим доступа: http://www.avtomash.ru/gur/2002/nasos.htm.

78. Das Common-Rail-System (CR, CRE, CRI, CRS) Электронный ресурс. -Режим доступа: http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/diese1/commonrai1.htm.

79. Diezel-Einspritzausrustung // Technische Unterrichtung / Robert Bosch GmbH. Stuttgart, 1973. - S. 12.

80. Dieseleinspritzpumpen Verteilereinspritzpumpe - Axialkolben (VE) Электронный ресурс. - [200-]. - Режим доступа: http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/diesel/pumpen/verteilerpumpe.htm.

81. Diezeleinspritztechnick im Uberblick // Technische Unterrichtung / Robert Bosch GmbH. Stuttgart, 1989. - S.20-21.

82. Oliskewych M. A method of designing the diagnostic test for a diesel engine injection system / M. Oliskewych, C. Bochenski, Z. Majewski // Ann. Warsaw Agr.Univ.Agr. 2001. - N 40. - P. 17-23.

83. Vier Ventile und Common Rail // DLZ Agrarmag.AgroBonus. 2002. -Jg.53,N 12. -S.63.

84. Vieweg F. Das Common Rail System, ein neues Kapitel der Dieseleinspritz-technik / F. Vieweg, S. Verlagsges mbH // Motortechnische Zeitschrift. Braunschweig Wiesbaden - Heft 10/97. - 1997. - S. 574-575.

85. VR-Einspritzpumpe // Technische Unterrichtung / Robert Bosch GmbH. Stuttgart, 1996. - S. 20.