автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение надежности топливной аппаратуры тракторных и комбайновых дизелей путем совершенствования методов контроля и стабилизации размеров прецизионных деталей

санкт-петербургский государс'гвишй аггоушберситет

повышение надежности

топливной аппаратуры тракторных и комбайновых дизеш пути»! совенлекствовашм методов

контроля и стабилизации

разикроз прецизионных детш\

Специальность 05,20.03 - Эксплуатация,восстановление я ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технически паук

На правах рукояяси

загогодских борис павлович

УДК 621.7.031 631,372

С - Петербург - Пушкин 1991

Работа выполнена в Саратовском ордена "Знак Почета" институте механизации сельского хозяйства им. М.И.Калинина

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А.Д. Белов, доктор технических наук, профессор В.Н. Еугаев, доктор технических наук, профессор Р.Ь. Русинов.

Ведущее предприятие:

Государственный Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени няучко-исследрьательский технологический институт ремонтч и эксплуатации машинно-тракторного парка (Г'ОСНИТИ)

Защита диссертации состоится "24 " января 1992 г.

в Iи часов 30 минут на заседании специализированного совета Д 120,37,04 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Ленинградском ордена Трудового Красного Знамени государственном аграрном университета по адресу: 189620, • Ленинград - Пушкин, Академический проспект, д. 23, ауд. 719.

С диссертацией можно ознакомился в библиотеке Ленинградского государственного агроуниверситета.

Автореферат разослан «2%« Х99Х ^

Ученый секретарь специализированного соэетр

канд.техн.наук, доцент

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее сроня в страло, насчитывается более 3,5 миллионов тракторов и комбайнов,оснащенных ди-эел ьными двигателями, большая часть ко тори:: эксплуатируется после капитального ремонта. Топливная аппаратура, язляяоь важнейшей я наиболее сложной частью дизеля,во многом обуславливает его мощностные и экономические показатели. Однако фактическое положение таково,что из су),-л у всех отказов дизелей от 20 до 50 процентов приходится на топливную аппаратуру. Естественно,это приводит к иодоиспользозанип мощностей, порорасходу топлива,загрчз-ненига округ.оюцей среды и,главное,Еынуэденннм простоям.

Б этой связи проблема повышения надежности топливной аппаратуры (ТА).особенно капптачьно отремонтированных длзелой.явтя-ется весьма верной,своевременной и актуальной.

Цель работ» - повышение безотказности и Долговечности топливной аппаратуры тракторных и комбайновых дизелей путем разработки новых методой контроля технического состояния и комплектации прецизионных деталой при ремонте,а также обоснования и обеспечения их размерной стабилизации в эксплуатации,

3 результате выполненных в работе исследований определены и выносятся на защиту следующие научные положения:.

- экспорт,!«нтачыше и теоретически обоснованные расчетные новые способы оценки технического состояния плунжерных пар, нагнетательных клапанов объемного действия и распылителей форсунок;

- математическая модель процесса впрыскивания топлива в цилиндр дизеля,позволяющая аналитически определять на различных нагрузочных и скоростных режимах работы двигателя зависимость цикловой подачи и разгружающего хода пояска нагнетательного клапана от величин иэносов плунжерной пары и прецизионных сопря -жений элементов клапана;

- математическая модель для аналитической качественной опенки технического состояния иглы и распылителя форсунки по подвижности иглы (колебатошюо движение) и дробящему впрыс- -киванию;

.- конструкции и технологии использования новых ородств /приборов/ для определения технического состояния прецизионных деталей топливной системы высокого давления дизелей (ТСВДД).

На основании выполненных исследований и разработок осуществлено решение научной проблемы,заключающейся в теорети -ческой обосновании и разработке новых критериев,споообов ц средств оцонки техш'ческого состояния и физико-механических свойств прецизионных деталей при комплектовании в ремонтном производстве, а также в обеспечении их размерной стабилиза - ■ цин путем обоснования эксплуатационно-технологических требований и оптимизации регулировочных параметров топливной сио-'теми высокого давления отремонтированных дизелей.

Решение указанной проблемы,проверенное в производственных условиях,позволяет снизить расход топлива тракторными и комбайновыми дизелями в эксплуатации, улучшить техническое обслуживание и использование кашшшо-трактэрного парка, разработать стандарты и технические условия на ремонт и изготовление топливной аппаратуры,ориентируя их на высшие мирсвые достижения.

Работа выполнялась в 1971...1930гг. в Саратовском ордена "опак Почета" института механизации сельского хозяйства в соответствии с планы/л КИР института (тема 0), в рамках отдельных заданий Всесоюзного координационного плана научно-исследовательских работ по технологии.организации и экономике ремонта каска в сельском хозяйстве (1976-1980гг,тема 24 ;1981-1990г, тома С,6.) и координационного плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Всвсоюзно1'о производственного объединения "Оошдизельмш'Чтема 406.3020081.853.-017).

Решение отдельных частных задач по теме и внедрение ре -зультатов в производство выполнено автором совместно с аспи -рантами Илышцким и.А. .Маркиным В,у?, .Шитовым а. .Сатаровым X., НоЕофастовским д.в..Васильевым а.н., Волковым В.В..Федоровичем ii.ll.

Научная новизна.- Комплексный подход к решению проблемы повышения надежности топливной системы высокого давления да -золой путем совершенствования способов оценки технического состояния прецизионных деталей в динамика, их комплектации . разработки эксплуатационно-технологических требований к из -готовленшо к ремонту,обеспочиваюищх размерную стабилизацию деталей в эксплуатации, и обоснования регулировочных парапет-ров для капитально отрзмонтнгованчых двигателей;

- экспериментальные и аналитические зависимости ыозду

величинами износа прецизионных деталей п их работоспособностью, позволившие усовершенствовать критерии оценки их технического состояли при ремонте,отличающееся контролем,проводимом в динамике : плунжерных пар рдпеых яасосов - как по цикловой подаче на пусковой частоте вращения, так к по величцно минимального активного кода, необходимого для подъема клапана на- величину разгру-лсатацвго хода$нргчетатвлы>мх клапанов о разгру^а-шм пояском - . по высоте подъема клапана; распылителей Форсунок - по дробящему впрыскивания топлива;

- математические модели процесса впрыскивания топлива в цилиндр дизеля, позволяющие исследовать влияние на выходные показатели работы ТСВДЦ величин« износа плунжерных-пар, нагнетательных нлгланов объемного действия я распылителей форсунок. Алгоритм решения этих математических моделей п программа реализации его на ЭШ КС-1022 л аналоговой вычислительной машине Ш1-1И.1;

- закономерности изнашивания прецизионных деталей в зависимости от величин монтажных усилий,структурных превращений,релаксация остаточных напряжений с обоснованием их оптимальных- значв-ний.позволягнлх повысить безотказность ТА и уссвеппеиствовать способ восстановления герметичности с'ес^ткфтовых распылителей, заклкгчашщикся в выполнении проточки на несущей части иглы;

- аналитические зависимости, поэволлшшз определять количественные показатели безотказности дизолей при различных установочных значениях основных регулировочных параметров 1'СД.

Практическая ценность. Усовершенствована технология л разработаны новые способы и средства для определения технического состояния и комплектации плунжерных пэр, нагнетательных клапанов и распылителей форсунок в ремонтном производстве и техническом обслуживании (Л.С.1' 1335661; П.Р.по затоке 4421922/25-06 от 20.12.69, по заявке,4826756125. 06/065641 от 02.91 г.), что улучшает стабильность работы ТСД и повышает ее ресурс.

Результаты этих' исследований использованы в нормативно-технической документации "Топливная аппаратура автотракторных и комбайновых дизелей" - технические требования на капитальны;'! ремонт (ТК 10.16.0С01,003-87), Москва,'1099 ( ГОСКИТИ ), •

Созданы и внедрены структуроскопи для коьтроля и комплектования деталей по физико-механическим свойствам, позволяющие повысить наработку на отказ ТА до 20%.

По предлагаемому в диссертации способу усовершенствована технология восстановления герметичнооти беоштифтовых многодырчатых распылителей тракторных и комбайновых форсунок, обеспечивающая их ресурс до 2700 ч.

Результаты исследований по определению оптимальных значений монтажных деформаций, количеотва остаточного аустенита, остаточных напряжений в прецизионных деталях позволяют обоонозать эксплуатационно-технологические требования к их изготовлению и ремонту л повысить наработку на отказ на 30..,70$.

йнедренио и производственная проверка результатов работы осуществлены на заводах-лзготовителяу топливной аппаратуры и ремонтных предприятиях:

- Ногинском заводе топливной аппаратуры им.50-летия Октября, Марксовском заводе "Коммунист" дизельной топливной аппаратуры, иигельсском головном и "Хопероком", "ПугачоЕском", "Ртицевскол" ремонтных заводах Саратовагропрома, в районных мастерских агропро-г>ипонных объединений Саратовской области; Нешровоком РГП (Вин -ы:цкой области), Ерюховецком Р'Ш (Краснодарского края)*

Апробатыя работы. Результаты исследований докладываллоь на скогодных научно-технических конференциях СК.;СХ /1371., .1991гг./ паучнкх конференц;шх Ленинградского СХИ /1979, 1581 гг./, темати-чос;:ой научной конференции по вопросам конструирования, исследования и эксплуатации типллвоподающих сиотем автотракторных дизелей в Уфимском /1975 г./, Всесоюзной научно-технической кон/-ференции "Создание техники для агропромышленного комплекса с обеспечением требований технического обстукивания и ремонта" в г.Минске /1Я64 г./, Всесоюзной межотраслевой научно-технической конференции в Ленинградском СХИ /1985 г./, научных семинарах "Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей" в ЛСХИ /1586-1988; 1991 гг./, Всесоюзной научной конференции "Проблемы совершенствования рабочих процессов в двигателях вну ренаего сгорания" в Московском АДИ /1986 г./, Всесоюзном семинаро "Эталонирование и погышение качества ремонта дизельной топливной аппаратуры", Москва, ВДНХ /1987 г./, Расширенном заседании лаборатории Й 18 "Исследования изнооов и технологии технического об-слумвашя и ремонта топливной аппаратуры", ГОСНИТИ, Москва, /1988: Всесоюзной научно-технической конференции "Пути повышения уровня эксплуатации и эксплуатационной технологичности машин в новых условиях экономического развития Агропромышленного комплекса? ларькоБ, Д920 г./.

Структура я объем диссертации. Диссертация состоит из -введения,шести разделов и выводов,

Общий объем 390 страниц,гклмчая 30 таблиц и III рисунков.

Список литературы содерглт 275 наименований. В прило.тсипи представлены документы о внедрении и производственной проверке . результатов работы.

Экономический эффект от тшодронля,иодтсорздешшЯ актами,. только по Саратовской области составил 1,7 мпллионоз рублей.

Публикация. По тема исследования опубликовано 73 работы, в тог.: числе 2 книги (в соавторство),на изобретения получено 2 авторских свидетельства и одно положительное решение.

соаЕРТАшя работы

Постановка проблем и задачи исследований

Эффективность работы автотрокториых дизелей,их мощностные, • и окопомпческио показатели,уровень надежности,шумность работы и токсичность отработанных газов в значительно;! степени яаьисят . от состояния топливной систсми.

Анализ выполненных раоот г. области оксллуат;щип и ремонта ТА и пактичзский уровень пцдо:,:постл показивядт.что конструкция, технология изготоглеыт и ремонта,а такжо технический контроль и комплектование топливной аппаратуры не соответствуют критериям эффективности эксплуатации.

Б ремонтном производстве при сольном дефиците прецизионных деталей имеет место недоиспользовапко их ресурса из-за отсутствия точных средств дефектами и комплектации.

При ремонте ва"но не только оценить состояние прецизионных деталей с точки зрения пригодности к эксплуатации,но и подобрать их в комплект с одинаковыми рабочими характеристиками. Эта за -дача не мо:;сст бить выполнена при оценке технического состояния существуй:«™ способом - по гидравлической плотности,так как при этом условия испытания значительно отличаются от действительного характера раооты прецизионных деталей.

К одному из существуй: их противоречий след.уот отнести та -коо слолшвиоеся лоло.ч;оино,прп котором, с одной стороны.конт -роль качества свойств металла прецизионных деталой при изготовлении производится выборочно,л в ремонтном производстве вообще но производится,с другой стороны,отсутствий контроля оеуславли-

вает комплектование топливных насосов 'деталями с разныш свой-ствами.что приводит к неравномерному их изнашиванию и нестабильной работе тракторных и комбайновых дизелей,

К противоречия!« относится и несоответствие технических условий на изготовление прецизионных деталей условиям их сборки и эксплуатации. Детали посла изготовления отвечают требованиям ГОСТа, а посла шнтач:а в насос и начального периода работы их геометрические размеры и физико-механические свойства изменяются из-за монтажных деформаций,структурных преврацений.релакса -циошшх процессов и износа.

В соответствии с поставленной проблемой сформированы еле -дующие задачи исследования:

- теоретически и эксперта/витально обосновать новыо способы оценки технического состояния прецизионных элементов в динамике и создать средотва для контроля и комплектации при ремонте плунжерных пар,нагнетательных клапанов и распылителей форсунок;

- уточнить математическую модель процосса впрыскивания топлива и разработать алгоритм ее решения,позволяющие определить зависимость цикловой подачи топлива и разгружающего хода пояска нагнетательного' клапана от износа деталей плункорной пары и нагнетательного клапана;

-разработать математичоокую модель для аналитической качественной оценки технического состояния распылителей форсунок по подвийсности иглы и дробящему впрыскиванию;

- усовершенствовать споооб вихретоковой дефектоскопии для контроля качества физико-механических свойств прецизионных до-талой ;

- исследовать влияние монтажных деформаций,остаточных напряжений, оотаточного аустенита на работоспособность прецизионных деталей,установить их допустив значения и разработать способы достижения последних при изготовлении и ремонте,обеспечивающие повышение безотказности топливной аппаратуры;

- разработать методику определения регулировочных параметров топливной аппаратуры отремонтированных дизелей,повышающую их безотказность;

V- г провести производственную проверку и экономическую оценку предлагаемых разработок... .

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ

Для теоретического обоснования новых рекомендузиых способов оценки технического состояния прецизионных деталей ТСДДЦ была уточнена математическая модель процесса впрыскивания топлива в цилиндр дизеля. Саш модель базируется на апробированном методе гидродинамического расчета выходных показателей процесса впрыскивания топлива в цилиндр дизеля, получившм практическое завершение и освещение в известных работах профессора И.В.Астахова.

Математическая модель представляет собой систему обыкновенных нелинейных дилеренцированшх уравнений, позволяющую расчетным путем устаноччть, какая часть топлива, подошедшей к входному или выходному сечениям нагнетательного топливопровода, поступает к распиливающим отверстиям форсунки и какая часть остается или перетекает в другие места из-за влияния конструкторско-рег^лпровочннх параметров я величин износа прецизионных деталей ТСВДД.

В последняя года наиболее существенное развитие и совершенствования яолучил метод гидродинамического расчета ТСВДД в трудах Ю.ЯД'окипа, Л.Н.Голубкова, Е.Н.Файнлейба, Б.А.Крука и ряда других. *

На изменяя физического смысла разработанной И.В.Астаховым принципиальной математической модели, было предложено учитывать гидравлическое сопротивление топливопроводов, разрывы сплошности потока топлива и остаточные свободные объемы, а тазе;;о влияние на выходные показатели работы ТСВДЦ утечек топлива в связи с износом со прецизионных сопряжений. В подавляющем большинстве подобных работ учитывались утечки топлива только через олушернум пару и- зазор юзяду корпусом распылителя и иглой, В работах Б.Н. Файплейба сделано указание на необходимость учета для нодплушшрного пространства в обобщенном уравнении неразрывности потока утечек топлива чорез прецизионный поясок Клапана. Однако в любом случае количоотвенные значения таких утечек рекомендуется определять в зависимости от величины так называемого среднего эквивалентного зазера в прецизионном сопряжении, получаемого при статическом испытании, и оценки ■ самих сопряжений.

Предлагаемое в настоящей работе уточнение принципиальной математической мололи процесса впрыскивания топлива в цилиндр дизеля направлено пре.чедо всего на то,, чтобы члены уравнений модели, опро-

доляюшде количественные значения утечек топлива через изноконные зазоры прецизионных деталей, были бы представлены в таком виде, который давал бы бозмо::шость при численном рошении уравнений модели определять количественные значения уточек в динамике, в условиях, близких к реальной работе ТСБДЦ, Учет количественных значоний тагах утечек,а, следовательно, и их влияния на выходные показатели работы ТСВДЦ, проводился в зависимости от измзпяюцепся величины хазшшшав -га зазора, обусловленной износом детадзй, который в свою очередь за кисел от относительного перемещения сопрягаемых прецизионных поверх постой с\ характерными, присущими им, скоростями.

На основа изучения мохакизна изнашивания деталей плунжерных пар получена аналитическая зависимость »езду величинами износа дета леи и утечками топлива в процессе работы.

• Известно, что в основном местный износ определяет работоспособ нисть и ресурс плунжерной пари. Объем изношенных поверхностей, пред еуияявгяй сложную фигуру (рис.1), апрокслмировался с учотоы дефор-я;:ц1ш от давления и монтажных усилий с объемом фигуры, у которой ос ;.ог.с.шя - прямоугольники, расположенные в параллельных плоскостях, ;j. противоположные боковые грани одинаково наклонены к основания!.!.

Ьыбор такой фигуры обоснован исследованием характера и величин г.ыюса плунжерных пар в процессе эксплуатации. Износ в зоне впускного окна происходит в следующей последовательности.

Вначале формируется сторона основания до значения Qh - const. При этем t растет, затем,при достижении 8и и 8mitt . , величины Си и t становятся постоянными, а растет лиаь в ели-чина б и . Для практических целей рассчитан основной поток утечек топлива через локальный участок износа б зоне впускного окна втулки:

Рис.. 1. Агфоксимкроганкин участок местного износа

rrnvvrefme

п 1 Ь 4 5н (Рн-Рилп) ,

гдз

I Ы -Ои)

(бнОи - бкО

*_/л /бц'О.Л (бн-бк)'(бнОм -6«аЛ

и)» Г \би'Ъ*Г 2555: (Оц-а«)*

* [б«ан * 55нбл (ом - а«)]^

А

В результате износа разгружающего пояска л отверстия седла клапана, который происходит неравномерно (рис.2), увеличивается зазор и топливо начинает поротекать в полость над клапаном, как только он начнет свое перемещение, Пренебрегать отим колотсством топллза нельзя, так как оно обуславливает уменьшение ускорения клапана при его перемещении, что уменьшит величину эффективного разгру;:;ат;его хода клапана, повысит остаточноо давление з линии нагнетания л тем -самым увеличит производительность систош.

Для определения зависимости воличинц перемещошш клапана от зазора мезду разгружающим пояском и клапаном седла, движение топллза в зазоре данного прецизионного сопряжения можно рассматривать как течение жидкости в кольцевом зазора мевду соосными цилиндрически:,с! поверхностями с радиусами Я« и > (рис.З),

Тогда объом топлива От» » протекающий в единицу времопл сквозь произвольное попореч!юе сечение трубы, определяется по формуле Пуазойна:

П ОТ Г г,* (йЦ-Я*)' 1 / п □ \

Лз аюрггули видно, что определенно Отк будет более

точным, если учитывать изменение зазора Ян в динамике,

в связи с величиной перемещения клапана относительно длины калкла-

ю

-X

р » р

о\ ч I» ~ ^

Рис.2 Характер износа даталай нагнетательного клапана

Рио.З Схема движения жидкости в зазоре между разгружающим поском и оедлом клапана

-6ппв £-«г|м

----бп» НО • 10"* м

Бпп ■ 2540"' и

№■10

Рис.4 Зависимость перемещения нагнетательного клапана п« от величины зазора в плунжерной пара

8 ил, И

г5 10_|

Рио.б Зависимость характеристики впрыскивания а<3» и цикловой подачи от величины зазора б плунжерной паре

«•«г

И<1тс»2.1,10"*

НОГ* (ЛО * ).

Рис,6 Зависимость пе-гел! от

в плунжерной паре

2 - в сопряжении разгружающий поясок -седло клапана ^-К*

ремещения нагнетательного клапана п* |еличин ааэоров:

седла. Возможность такого учета предусмотрена разработкой соответствующего алгоритма решения уравнений математической модели.

Мл численного решения математической модели был разработал алгоритм и составлена на "ФОРТРАН" программа вычислений для ЭЦН.1 ЕС-1841 и ЕС-1022.

Дийференцкальншз уравнения процесса впрыекквашгя, составленные для соответствующих характерных этапов, решались приближенно методом конечных разностей.

Принятый метод решения позволяет о достаточно;! для практики точностью определять величину и,пульса волны, идущей от входного сечения топливопоовода высокого давления к объзму кармана корпуса рас- .. пылителл форсунки, я учитывать лишние величин изношенных зазоров-прецизионных деталей ТСВДЦ на исследуемые выходные показатели ее работы.

В результате проведенного по разработанному алгоритму и про-, граммам вычислительного эксперимента были установлены зависимости перемещения нагнетательного клапана объемного действия и изменения цикловой подачи от величины зазора в плунжерной паре и в прецизионном сопряжонии разгружающий поясок нагнетательного клапана - канал ого седла.

Анализ крашх, изображенных на рис, 4,5,6,показывает, что все гаходнна параметры работы ТСВДЦ зависят от величины зазора в плунжерной паре, особенно зависимость перемещения нагнетательного клапана от паличпш зазора в плунжерной паре выражается четко и стабильно .

Таким образом, наряду с известными способами, можно рекомендовать сюшй, достаточно надежный и стабильный критерий оценки работоспособности плунжерных пар в динамшее - величину перемещения нагнетательного клапана в процессе впрыскивания.

Величина глжеиь-алыюго перемещения нагнетательного клапана уменьшается по одной из ветвей кубической параболы ( рис. б ) обратно • пропорционально кубу величины зазора сопряжения разгружающий поясок клапана - отверстие содаа и определяется формулой:

, У бпп) .

к--(«/-Ян)1

где И к - величина перемещения нагнетательного клапана;

V - символ, отображающий функциональную зависимость; Нога -•геометрически активный ход плунжера; -частота вращения

кулачкового вала топливного наооса высокого давления; В ц - диаметр плунжера насоса; Ми - масса нагнетательного клапана и движущихся с ним деталей; 6к - жесткость пружины нагнетательного клапана: с1к - диаметр нагнетательного клапана по разгружающему

г I .гн

пояску; 7к , Зк - площадь сечения нагнетательного клапана соответственно по направляющим перьям и вредному диаметру запорного конуса;1. Иетс - разгружающий ход нагнетательного клапана; блп ■ величина зазора в плунжерной пара; Я» - Ям - величина зазора в-сопряжении разгружающий поясок нагнетательного клапана - канал его седаа,

■ При сопоставлении значений зазоров и величины перемещения как новых,- так и изношенных клапанов установлено, что зазор в сопряжении разгружающий поясок - отверстие седаа клапана главным образом г. характеризует работоспособность нагнетательных клапанов объемного действия.

Существующие методы прогноза режима работы дизельных форсунок шш трудоемки, или связаны со сложным процессом построения анализа характеристик форсунок ( по Калкшу Г.Г.). Кромо того, указанные методы дают лишь качественную оценку режима работы форсунки ( устойчивость либо неустойчивость) и не определяют характера этих состояний в их количественных показателях (частоты колебаний, степени затухания). Поэтому для объективной оценки технического соотояния форсунок на стенде, имеющем гидравлический аккумулятор, соединенный коротки.! топливопроводом с форсункой, разработан метод расчета, позволяющий определять ( прогнозировать реаим работы фороунки, характер движения иглы распылителя и изменения давления топлива в полости корпуса распылителя (апериодичность, колебательность), их количественных показателей в зависимости от конструктивно-регулировочных параметров форсунки и износа ее элементов.

При разработке алгоритма прогноза режима работы форсунки были сделаны допущения: давление в гидроаккумуляторе постоянно, объем .кармана корпуса распылителя и длина.топливопровода малы.

Предложено аналитическое представление нелинейной функции эффективного проходного сечения бесштифтового распылителя р целом в зависимости от подъема иглы распылителя.

Это аналитическое виражедне позволяет проводить теоретический анализ математической модели.

Математическая модель в данном случае представляется системой из пяти обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений, записанных относительно пяти функций, зависящих от времени: давления топлива (технологической жидкости) б гидравлическом аккумулятора, в полости корпуса распылителя, з кармане корпуса распылителя, а такие смещения и скорости движения иглы распылителя. В качестве внешних воздействии на исследуемую систему служат: объемная скорость подачи топлива в гидравлический аккумулятор, атмосферное давление и давле-' шю среды, в которую осуществляется впрыскивало. -

В результате проведенного вычислительного эксперимента с помокши разработанной программы на ЭВМ ЕС-1022 исследовано влияние технического состояния распылителей на склонность форсунки к дробя-лей работе. ( Табл.1 )

Табляпл I.

Влияния параметров системы "стенд-форсунка" на показатели дробящего впрыскивания

J-!--t Символ "+" ( ) в таблл-

Параметры ,Частота Устойчивость ! цо показывает, что увеличение

j А1 ! + f + ; параметра системы ведет к уво-

i Q i + - ! ЛИЧ01ШЮ (уменьшению) показателя

1 я ! + t - ре:шма работы.

i d ! ! - - J^icfc - эффективное проходное

I i _ I + сечение отверстий распылителя.

v 1 i - Я - сила трошгя мод.чу иглой и

м ! -« 0 корпусом распылителя. 1 и

Рфз I i + - f,],f -площади поперечного

6 i + сочсния иглы.

f t i + + р - коэффициент расхода в за- .

Г i + I •- лорных конусах.

Г I i + + М - масса подвижных деталей

Рит j _ + форсунки.

Рч ! i - + $ - яесткость пружины форсунки.

R j _ t- у - параметр,зависящий от гео-

Г ! i - ^ метрии иглы,задирающих конусов-

F i _ н иглы и корпуса распылителя.

jMcfc i i + -

ЭКСПЕРКсЕИТ/ЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ОЦЕНКИ ТЕШЖСКОГО СОСТОЯЛИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛИ

Результаты теоретических исследований,характеризуйте влияние износов прецизионных деталей ТСЗДЦ на ее выходные показатели, были проверены и подтверждены эксперимент атьно,

Установлено, что износ деталей плунжерной пары оказывает значительное влияиие на высоту подъема нагнетательного клапана, С уменьшением частоты вращения вала насоса и активного хода плунжора на-•ступаот;момент, при котором высота подъема клапана буяет меньше величины его разгругхшощего хода, при этом топливная система начинает работать неустойчиво. То есть, для плунжерных пар рдцных топливных насосов, быт:х в эксплуатации и имеющих изкоо деталей, величина ми-ымального активного хода плунжера, при котором клапан начинает подниматься на высоту, равную разгружающему ходу клапана при пусковой частоте вращения,/ может служить критерием, характеризующим работоспособность плунжерной пары. Чем больше будут изношены плунжер и втулка, тем больший активный ход потребуется для подъема клапана на высоту, равную разгружающему ходу клапана.

Помимо этого, принимая за критерий оценки технического состояния плунжерных пар цикловую подучу топлива, определены предельные и допустимые величины цикловой подачи дая дефектащш плунжерных пар, установлены их значения при комплектовании насосов УТН-5 и ТНВД-240,

Производственная проверка разработанных приборов, основанных на использовании выше указанных критериев, в условиях ремонтных заводов к результаты сравнительных и эксплуатационных испытаний показали, что ресурс насосов повышается на 18,,.23% за сче.т увеличения наработки до отказов, вызванных неравномерностью подачи топлива.

• Зависимость высоты подъема клапана от величины зазора между разгружающим пояском и отверстием седла доказывает возможность испо; зования этого параметра в качестве критерия оценки технического состояния нагнетательных клапанов.

Для использования обоснованного критерия разработан ноеый спо-

об оценки технического состояния и комплектования нагнетатольннх лапанов секционного плунжерного топливного насоса высокого давления дзсльного двигателя ( П.Р. по заявка 4390824/25-06 от 27.09.09/, Нагнетательный клапан устанавливают непосредственно з секция насоса, одают под него топливо и, задавая ему перемещение, определяют пара-©тр, хррг-лтеризутелй величину разгружающего объема, в качестве ко-орого борется фактическая высота подъема клапана. Полученную вели-ипу высоты подъема клапана сравнивают с эталонной и по результатам удят о техническом состоянии клапана и его принадлежности к опреде-о'нкому комплекту.

На основании предложенного способа разработана модель прибора, роизводствспная проверка которого на ремонтном заводе и результаты кеплуатеционпых испытаний дали возможнисть установить группы комп-ектеции нагнетательных клапанов по высоте подъема клапана: группа - более 2,2 мм; 2 группа - 1,4,,,2,2 мм; 3 группа - менее ,4

Сравнение кривых изменения неравномерности подачи топлива рис.7), получонккх при комплектовании насоса таланами с использова-

•х-прибор ПНК

о— прибор СИМСХ

нпем штатного прибора К-1086 и предлагаемого, свидетельствует о преимуществе последнего, таг: как неравно-

мирность подачи практичесгл на всех режимах уменьшилась в несколько раз.

Рис.7 Неравномерность подачи топлива при комплектовании насоса нагнетательными клапанами с использованием штатного и предло- • денного приборов

Мб 6,35 9,17 15,83

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЙ

При ремонто топливных насосов на комплектацию поступают детали разными износами и если найтл оптимальные варианты комплектования

нагнетательных клапанов и плунжерных пэр, то можно значительно увеличить безотказность ТСД за счет уменьшения неравномерности подачи топлива по секциям.

В качество параметра оптимизации выбрана цикловая подача плунжерной пары на номинальном режиме, а в качестве факторов - техническое состояние нагнетательного клапана, характеризующееся высотой его подъема ( Xj), и плунжерной пары, определяемое величиной минимального активного хода плунжера, необходимого для подъема клапана на величину разгружающего хода ( Xg).

В основу составления факторного эксперимента положено ортогонал! ное плакирование на трех уровнях по каждому из факторов. Результатом решения явилось определение оптимальных вариантов комплектования топливных насосов указанными деталями.

■ Ускоренные износныо к эксплуатационные испытания показали, что комплектование топливных насосов при ремонте идентичными плунжерными параш и нагнетательными клапанами увеличивает их наработку на отказ на 35. ..40;i.

Использование предлагаемого расчетного метода оценки технического состояния распылителей по дробящему впрыскиванию топлива позволило разработать прибор (устройство для диагностики форсунок; П.Р. к ' заявке 4626756/25-06/06 5484), заменяющий субъективную оценку качества впрыскивания топлива ( по звуку ) объективной - по частоте дробящего впрыскивания.

Экспериментально выявлено, что спектры сигналов перемещения иглы распылителя и издаваемого им звука близки по частоте.

Сравнительная проотота анализа звукового сигнала обусловила конструкцию прибора. Установлено, что уровни первой и второй гармони! с точки зрения качества форсунки являются наиболее информативными параметрами и для каждого распылителя в зависимости от его технического состояния их соотношения разные, Принцип прибора основан на измерении соотношении первой и второй гармонических составляющих в спектра и сравнении их с установленным эталонным значением.

Обоснован критерий годности форсунок по параметру "подвижность иглы" - наличию дробящего впрыскивания с частотой колебаний иглы от 780 до 1140 Гц, что сгидетельствует о соответствии распылителя . техническим требованиям.

Способ вихретоковой дефектоскопии для определения физико-механических свойств прецизионных деталей.

Одной из основных причин постепенных отказов прецизионных детален в процессе эксплуатации является абразивное изнашшанио, интенсивность которого зависит от твердости поверхностей сопряжений.

Б последнее время развиваются и внедряются в промышленность ачектромагнптпые мг-тоды контроля стали, которые позволяют оценить ее химический состав, твердость, результаты термической обработки. Опыт использования серийно выпускаемых.дефектоскопов для контроля прецизионных деталей не дал положительных результатов из-за недостаточной чувствительности и избирательности датчиков, а также несовершенства методики эталонирования. Нами разработаны вихретоковые дефектоскопы, позволяющие определять твердость методом сравнения с образцом-эталоном и обеспечивающие 100-процентный контроль деталой как при изготовлении, так и при ремонте. Установлены зависимости мевду показания!,м прибора и твердостью прецизионных деталой, глубиной цементация, количеством остаточного аустенита, величиной остаточных напряжений, остаточной магнитной индукцией, коэрцитивной силой.

Усовершенствование методики эталонирования состоит в том, что с целью получения наименьшего разброса контролируемых параметров эталоны подвергали дополнительному отпуску. Он заключался в недлои-ном нагреве деталей в масле до 448 К и выдержке при этой температуре SO ч., в результате чего уменьшалась твердость и снижались остаточные напряжения (разброс которых приводил к колебаниям магнитных свойств), что, в свою очередь, определяет стабильность показаний дефектоскопа.

Для повышения точности контроля значений твердости, структуры и остаточных напряжений в прецизионных деталях разработан новый способ вихретоковой дефектоскопии (A.C. I33586I), заключающийся в том, что на изделие воздействуют полом двух низких частот и проводят амплитудно-фазовый анализ быходного сигнала преобразователя на комбинационных частотах. От существующих,этот способ отличается том, что • с целью повышения информативности контроля величину второй низкой частоты БЫбирстат из условия равенства глубины проникновения поля, вихрееих токов для первой частоты.

Внедрение разработанных приборов в ремонтное производство дало возможность организовать сплошной контроль распылителей, поступаю-.

щих на завод> что позволило отбраковать 15...30^ деталей с занияен-ной твердостью, а такие трестами,мнкротрещинами и другими нарушениями оплошности металла. Одновременно прибор использовался для комплектования деталей по группам с равной твердостью, тем самым позволял получать экономический эффект в процессе эксплуатации.

Результаты износных. сравнительных ускореишх и эксплуатационных испытаний форсунок, укомплектованных распылителями с разной поверхностной твердостью, показали, что при уменьшении твердости с 57.,. , 58 НЯС до 53...54 НЕС износостойкость уменьшается в 1,7...2 раза.

Для определения зависимости цикловой подачи топлива от разброса твердости плунжерных пар проводили измерения регулировочных параметров 56 топливных касооов 4ТН9Х10; 6ТН9Х10 после их наработки 1400... 1600 мототч. Установлено, что до 90£ плунжерных пар по гидравлотоским характеристикам соответствуют техническим условиям; вместе с тем, 59>2 насосов имеют отказы иэ-за норавномерности подачи топлива по секциям. Это объясняется тем, что дата в плунжерных парах одной группы гидроплотности, поступивших как запасные части, твердость втулки имеет разброо от 56 до 66 НйС, а плугекеров - от 54 до 63 НЯС, Использовшше дефектоокопов позволяет подбирать в комплект насосов пары с одинаковой твердостью, что повышает наработку на отказ по неравномерности подачи топлива до 30>».

Использоваше в течение тринадцати лет на Ыарксовском заводе "Коммунист" разработанных вихретоковых дефектоскопов, в том числе работающих на автоматическом ретлме, для МО-процэн'тного контроля термообработки прецизионных деталей позволяет выявлять до Л% брака и сократить время контроля в пять раз по сравнению с существующим: методами.

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ПУТИ СТАБИЛИЗАЦИИ РАЕлЕРОВ ПРЕЦИЗИОННЫХ • ДЕТАЛЕЙ.

Обоснование эксплуатационно-технологичесюос требований к изготовлению прецизионных деталей

Изменение зазоров в прецизионных парах происходит още до эксплуатации г в процессе сборки топливных насосов и форсунок, от монтажных деформаций, структурных превращений и релаксации остаточных

внутренних напряжений.

Оценка характера монтажных деформаций необходима для изучения их влияния на работоспособность, безотказность и долговечность как прецизионных деталей, так и топливной системы в целом.

Полученио минимальных деформаций достигалось мотодом перераспределения монтажных усилий. Предлагаемые в нашел работе конструкции плунжерных пар и распылителей названы беэдеформационными. Оценка соответствия бездеформационных конструкций требованиям опти-мачьных значений монтажных деформаций проводилась путем определо1шя показателей безотказности и долговечности ТА как при эксплуатационных, так и ускоренных износных испытаниях.

Для измерения упругих деформаций использовался npi6op „ Tafcyrottd-2 , который позволяет производить запись образующих поверхностей втулки, нагруженной любыми осевыми усилиями. В результате деформации зазор э одних сечениях плунжерной пари уменьшается, в других увеличивается, а величина деформации прямо пропорциональна приложенной осевой силе и появляется ужо при момонте затяжки штуцера, равном 30 Им. При моменте 120 Ем зазор в сечении окон уменьшается до 1,5 шал, a na участке, расположенном на 10.,,' 15 мм шив окон, увеличивается до 3 мкм. При эксплуатации из-за износа и пластической деформации опорной поверхности корпуса насоса под втулки упругая деформация увеличивается в 1,5,,,2 раза, ото объясняется появляющейся неперпендииулярноотью между опорной поверхностью корпуса и резьбой под штуцер.

Результаты ускоренных износных и эксалуатационных испытаний показали, что величина и характер упругой деформации оказывают существенное влияние на износостойкость плунжерных пар при абразивно!,, изнашивании. Установлено, что уменьшение упругих деформаций до .0,3 ...0,5мкм на 30/2 увеличивает износостоГшость прецизионных деталей и полностью исключает внезапные отказы, вызванные изнашиванием при заедании.

Эксперименты проводились с опытной конструкцией, у которой на торце корпуса нагнетательного клапана сделана кольцевая выточка так, чтобы опорная поверхность клапана была равной опорной площадке втулки плунжера и располагалась на одной с ной оси. Опорная поверхность штуцера также должна быть равна опорным площадкам клапана втулки.

Для достижения минимальных деформаций корпуса распылителя, по-

Ешающих надежность форсунок, использовалась конструкция, у которой опорная поверхность гайки форсунки изготовлена конусом, а опорная поверхность корпуса распылителя - сферой.

Установлено, что герметичность распылителя по запирающему ко-пусу у сорийшх деталей, отвечающих требованиям ГОСТа в свободном состоянии, нарушается при моменте затяжки гапкп, равном 100 ш, а при иепараллельнооти опорного и уплотнительного торцов корпуса, превышающей 0,1 мл, - при моменте 40 Км и 70 Км. У опытных распылителей нарушений гормотичности при указанных моментах затяжки не наблюдалось.

Таким образом, имеется противоречие, заключающееся в несоответствии технических требований на изготовление плунжерных пар и распылителей условиям их оборки.

С целью повышения уровня надежности топливной аппаратуры технические уробования Государственного стандарта на распылители форсунок диэьлей а плунжерные пары слздуот разрабатывать применительно к деталям, находящимся в рабочем состоянии, т.о., после их монтажа в насос и фюрсунку. Достижение минимальных значений монтажных деформаций позволяет, как показали проведенные исследования, повысить ресурс топливной аппаратуры на 30,,,40$.

Самопроизвольное изменение геометрической формы и размеров деталей в эксплуатации происходит от структурных превращений и релаксации внутренних остаточных напряжений» Для оценки изменений как при изготовлении деталей, так и в эксплуатации, использовались дилатометрический, рентгенографический, рентгеиоструктурный методы исследования. '

В деталях плунжерных пар, изготовленных из стали ХВГ и 111X15, и иглах распылителей (сталь Р16) после термической обработки ( закалка-холод-отпуск-старение) сохраняется 5... 1055 остаточного аустенита (ОА), что обуславливает размерную стабилизацию этих прецизионных деталей в процессе эксплуатацией• Указанное количество ОА в этих сталях фиксируется только .при условии, что выдержка деталей перед низкотемпературной обработкой не превышает 15,,,18 ч при комнатной температуре. Выдержка до 20...24 ч увеличивает количество ОА до 12...15%.

В корпусах распылителей, изготовленных из стали 10X2НЧВ(Ы)А и прошедших полный цикл термической обработки по схеме: цементация ( 1223 К) + холод (203 К) + отпуск (453 К) + старение (413 К), фик-

сцруатся от V до 17,а остаточного аустенита, неравномерно распределенного по глубине цементованного слоя, и появлонио остаточних внутронних напряжений, достигающих 700 Ша. При термической обработке наибольшее количество ОА (до 60$) сохраняется посла цемонта-цпи на глубшт 0,2 пл от поверхности. При этой операции имеет место значительный разброс количества ОА в деталях (от 40 до 65$).

Последующая обработка холодом резко снижает количество ОА до 10...25$. Безусловно, в корпусах распылителей, которые имели после цементации максимальное количество ОА (до 65$) и снизили ого до 15$ после обработки холодом, должны появиться значительные фазовые остаточные напряжения, обусловленные Ц* - А превращением. Отпуск и старошю незначительно снижает количество ОА.

п V кГ

й

и- г» ¡2 --1

X 25 >

3»

0а

-Л. (

! 1

1 ^ 1

{

1 ! '

, I

1 * 1 ¿¿к

&У, Р

1 1

1

571

575 «,73 температур* , К Рис.8 Далатограмш непрерывного нагрева образцов,

<10

30*? о

гот 10 й О «

50 |

го | о й

х 50 0

го |

10 I

о

Расширение образца в результате превращения ОА в отпущенный мартенсит наблюдается в интервале температур 483.,.643 К ( рис.8 ). При нагреве распылителей до 453 К около 65$ деталей повысили гидроолотность, а 50$ увеличили ее более чем в два раза. Количество ОА уменьшилось на 3,,,5$. Но основной причиной уменьшения зазора является релаксация остаточных напряжений, которые уменьшились на 95..,35 Ша. '

Дополнительно проведенные опыты на специально изготовленных образцах, имеющих разное количество 0А ( от 6 до 20$ ), показали, что снижение внутренних напряжений вызывает размерный эффект, про- • вышающий по иеличине таковой аустенитный ( от превращения остаточного аустенита в отпущенный мартенсит).

На рис. 9 представлено распределение напряжений по спорному торцу полностью изготовленных корпусов, распылителей форсунок дизелей Я,»3-240. Фиксируется разброс показаний в образцах как по величине.

так и по расположению максимальных значений напряжений, но после нагрева и выдержки б ч при температуре 453 и 463 К происходит значительное уменьшение величин напряжений.

Рис.9, Распределение остаточных напряжений в корпусах распылителей.

В целях стабилизации количества остаточного оустешта, снижения остаточных напряжений, влияния этих двух факторов на размсркуа стабилизацию корпусов распылителей предлагается использовать тер-моцикляческую обработку' деталей по схемам: цешнгация-холод-отуск-холод-отпуск} цементация-холод-отпуск-холод-отпуск-холод-отпуск.

ОА в деталях после повторной обработка! холодом и отпуском снижается до 1%, а после старения - до Ъ%. Кроме того, происходит ого стабилизация и уменьшается размерные изменения деталей, остаточ шо напряжения уменьшаются до 200...350 Ша.

Следует отметить,что после такой обработки точка начала превращения аустенита в отпущенный мартенсит смещается в сторону увеличения температур и приближается к 573 К, что значительно выше температуры эксплуатации.

Термообработка с тремя циклами смен холода и отпуска полностью обеспечивает размерную стабилизацию деталей в диапазоне температур до 563 К ( рло^В ) и повышает микротвердость, что способствует по-

«

>690

• -ЮОМПа

вышению их износостойкости.

Проведанные стендовыо и эксплуатационные испытания распылителей форсунок дизелей тракторов П..З и Т-150, изготовлоншх по опытной технологии термической обработки, подтвердили повышение ресурса в 1,3...1,4 раза и снижение коксования распиливающих отворс-тий.

Восстановлелшо бесштифтовых распылителей.

Исследование характера монтажных деформаций позволило усовершенствовать технологию восстановления распылителей. Методы ремонта закрытых длиннокорпусных распылителей, применяемые на вомонтних предприятиях, позволяют восстанавливать конусные и цилиндрические поверхности, но не всегда устраняют биение запирающего конуса относительно рабочей цилиндрической поверхности корпуса, обусловленное деформацией деталей.

В результате несоосности игла распылителя не может обеспечить герметичность по задирающему конусу корпуса, что приводит к отказу форсунки.

Предложен способ компенсации несоосности, заключающийся в том, что с нерабочей поверхности иглы между цилиндрической рабочей поверхностью и запирающим конусом снимается слой металла. Уменьшение диаметра ведет к уменьшению поперечной жесткости. Такая игМ под ' действием пружины форсунки, опускаясь в запирающий конус корпуса распылителя, изгибается и обеспечивает необходимую герметичность.

Разработанный способ восстановления прошел производственную проверку на ремонтных предприятиях Агропрома Саратовской области и, как установлено, позволяет восстанавливать до 70$ ремонтного . фонда распылителей.

МЕТОДИКА ОПРЩШНИЯ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ -ПАРАМЕТРОВ ТОШШВНОЛ АППАРАТУРЫ КАПИТАЛЬНО ОТРЕМОНТИРОВАННЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Анализ ремонтного фонда на заводах Саратовской области показал, что около 50/о двигателей ШЗ-240Е, лМЗ-238, СМД-62 не вырабатывают установленного межремонтного ресурса. Главная причина такого положения - преждевременное снижение мощности двигателя,обусловленное износом цилиндро-поршневой группы ( ШГ ) и разрегулированием топливной аппаратуры.

С помощью коэффициентов корреляции установлена связь между регулировочными значениями ТА и износом ДПГ, а таете отрицательное влияние разрегулирования ТА на использование росурса отремонтированных дизелей.

Разработаны и построены размеченные графы состояний выходных параметров двигателя как для эффективной мощности Р» , так и часового расхода топлива & , Но так как мы рассматриваем ДЕа выходных параметра Р» , В , а вероятность безотказной работы двигателя зависит от того, какой из параметров первым доотигнет предельного значения, то путем наложения размеченных графов друг на друга и отметки состояний, принадлежащих обоим графам, получен размеченный граф состояний для обоих выходных параметров двигателя (рис.10)

о

Рассматривая данную систему £ тлеющую И возможных состояний 5», 5<..., 5п ,назовем вероятностью С - го состояния вероятность Р1 ^ ) того, что в момент времени t система будет находиться в ооотояшш . Например, вероятность состояния 5« I Рр£ Ви (к) это вероятность того, что в момент времени Ь выходные параметры двигателя Ре и Б будут соответствовать начальным значениям.

Рис. 10 Размеченный граф оостояний эффективной мощност и часового расхода топлива

Вероятность состояний £ < | Р Ре В <0 - вероятность того, что в момент времени t параметры двигателя Р< и Ь будут находиться в допустимых пределах:

Таким образом, полученные аналитические зависимости позволяют определить колпчествешше показатели безотказности двигателя по основным выходным параметрам при различных установочных значениях регулировочных параметров ТА,

Определенно регулировочных параметров ТА капитально отремонтированных дизелей Я.;3-240Б (124-13/14) проводилось с применением методики планирования многифакторного эксперимента по специально составленной программе.

В результате поиска оптимума получены слоду;о:;;ио устаповочиыо значения: угол опережения впрыскивания топлива - 21 - 0,5 град ПОД; цикловая подача топлива секпией^гопливного насоса при частота вращения кулачкового вала 550 мин""1 6ц -105 1 2,1 ш3/цикл; неравномерность подачи топлива на отом же рожиме 6м — но болоо 6 £ 0,5$ ; давление начала впрыскивания топлива Р« -18,0 - 0,25 Ь'Ла.

В соответствии о разработанной согласно ГОСТу методикой, были проведены эксплуатационные испытания капитально отремонтированных двигателей ЙлЗ-240Б.

Результаты эксплуатационных испытаний подтвердил!! правильность разработанных аналитических зависимостей я иоказалл, что при использовании оптимальных регулировочных параметров ТА наработка до первого отказа увеличилась на 30...33$,.а ресурс между капитальными ремонтами - на 12.,,15$.

ощие выводу

I. Предложено ко(.ялексноо решение проблем; пог.гшеншя нддожносги прецизионных деталей! топливной .аппаратуры тракторных и комбайновых дизелей, заключающееся в теоретическом обоснования и разработке новых способов и средств оценки их технического состояния, определении физико-механических свойств ч комплектации в ремонтном производстве, а также в обеспечении размерной стабилизации в з.чсплуатщии, что позволяет увеличить долговечность этих деталей более чем ь 1,5 раза.

'2. Совершенствование математической модели процесса вирыекмве,- ' ния топлива в цилиндр дизеля путем учета износа прецизионных деталей плунжерной пары и нагнетательного кл^пэна объемного действия и разработка алгоритма ее решения позвонкам теоретически обосновать новые способы оценки технического состояния прецизионных алементоя рядных топливных насосов дизелей, отличающиеся контролем, лревевд.м,/:-.

в динамике;. плунжерных пар-, помимо цикловой подачи на пусковой частоте ьрощения, - по величине минимального активного хода клапана, необходимого для его подъема на величину разгружающего хода; на' гнетатоль'ных клапанов с разгружающим пояском - по высоте подъома клапана; распылителей форсунок - по дробящему впрысшвшшю топлива.

3, Аналитически обоснованный критерий оценки технического состоятся нагнетательных клапанов о разгружающим пояском рядных топливных насосов - по высоте подьама клапана при малых скоростях перемещения плунжера - позволил разработать новый способ комплектования ' нагнетательных клапанов и создать прибор, использование которого в ремонтном производстве снижает неравномерность подачи топлива более чем в 2 раза по сравнению с существующим способом

( по гидроплотнооти ),

4. Расчетный метод оценки технического состояния распылителей и разработанный на его основе критерий годности форсунок по параметру дробящего впрыскивания топлива с частотой колебания иглы от 780 до 1140 Гц, а также созданная модель прибора, принцип действия которого основан на измерении отношений амплитуд первой и второй гармонических составляющих з спектре акустических аффектов, сопровождающих впрыскивание, улучшают качество технического обслуживания форсунок путем замены субъективной оценки качества впрыскивания топлива (по звуку) объективной (по показанию прибора).

Б. Разработанные способы вихретоковой дофектоскопии и методика эталонирования позволяют выявлять ь ремонтном производстве до 30$ расшлитолей и 20% плунжерных пер, не соответствующих по твердости технологическим требованиям, а комплектование деталей с одинаковыми физико-механическими характеристиками, как показали ускоренные износные и эксплуатационные испытания, повышает наработку • топливной аппаратуры на отказ до 30$.

Контроль качества термообработки в автоматическом режиме на заводе-изготовителе позволил снизить брак на 4 - 5% и увеличить производительность при контроле в 5 раз.'

6. Зазор в сопряжении плунжер-втулка рядных топливных насосов изменяется еще до эксплуатации от монтажных усилий. Величина де-формацми прямо пропорциональна приложенной осевой силе и появляется ужо при моменте затяжки штуцера, равном 30 Нм. При моменте 120 11м зазор б сочении окон уменьшается до 1,5 мкм, а на участке, распо -ложенном на 10...15 мм ниже окон, увеличивается до 3 мкм. При экс-

плуатации лз-за износа и пластической деформации опорной поверхности корпуса насоса под втулкой упругая деформация уволичивается в 1,5,..2 раза.

При сборке форсунок фиксируется появление бочкообразпсстп внутренней щишндричсскол рабочей поверхности корпуса распылителя'. до 4 мкм, а конусообразность и непрямолигсйность образующих достигает 3 мкм, биение эалирожего конуса относительно рабочон цилилдри-ческой поверхности - 4 мкм; происходящее при эксплуатации нарушение непараллсльности опорного и уплотнител^них • торцов корпуса распылителя приводит к увеличению деформации рабочих поверхностей в несколько раз.

Снижение упругих монтажных деформаций втулок гаукхеров до О,Б...0,5 мкм соответствует минимальному износу процизионных деталей. '

Получение минимальных деформаций достигнуто перераспределением монтаж'шх усилий, что позволило повысить износостойкость и исключить внезапные отказы, вызванные изнашиванием при заедании, и на этой основе увеличить ресуро прецизионных деталей на 30...40$. ■

7. Восстановление герметичности бесштифтовых распылителей достигается путем выполнения проточки на несущей (нерабочей) части иглы, что позволяет ей изгибаться и самоустанавливаться своим запирающим конусом в корпусе распылителя. Тем самым устраняется имеющая место несоосность цилиндрической рабочей поверхности и запирающей части» Предлагаемый способ в совокупности о применяемой в ремонтном производстве технологией дает возможность восстанавливать до 70 % поступивших в ремонт распылителей,

8. Для повышения ресурса форсунок дизелей остаточные внутренние напряжения и количество остаточного аустзнита в корпусах распылителей при изготовлении должны быть уменьшены соответственно с 450... 650 до 250...350 Ша и с 10^.15 до 5...7$.

Для достижения этих значений предлагается применять технологический процесс с циклической обработкой холодом (193 К) и отпуском (450 К), обуславливающий полную стабилизацию размеров прецизионных поверхностей корпусов в процессе эксплуатации,

9. Разработана методика и установлены значения регулировочных показателей топливной аппаратуры капитально отремонтированных дагзо-лей, позволяющие увеличить наработку до первого отказа па 30...33$.

10. Обида ( народпохозяЦс-гвепаый)экономический эффект, получаемый ремонтными завода4.:;:, ремоптно-тешшчеепшл предприятиями, заводами-изготовителями и эксплуатационный! организация?.®, составил по Саратовской области 1,7 млн.руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в слсдулщ:х работах

1. Загородских Б.П. Остаточные напряжения в деталях плунжерных пар при низкотемпературной обработке // Вестник машиностроения.- 1971,- JC3.- С.63-65.

2. Антипов В.В., Загородских Б.П., Фаостов В.К., Фетисов U.A. Комплектование плунжерчых пар душ ускоренных иепкташш // Техника в сельском хозяйство,- 1971,- J.I.- С.35-86.

3. Загородских Б.П. Стабилизация зазора ь плунжерной паре

// Организация ремонта сельскохозяйственных машин и восстановление деталей.- Саратов, ЦКТИ.- 1371,- С,159-166,

4. Антипов В.В. .Загородских Б.П.,Илькицкий H.A. От чего зависит износостойкость плунжорных пар // Стопные просторы,- 1972,-

П2.- С.35-36.

5. Загородских Б.П. Исследование стабилизации размеров плун-кпрных пар // Удушение конструкций тракторов и сельскохозяйственных малин и методы их ремонта / Сб.науч.тр. / Сарат.СХИ,- 1972. Т.Ш.- С.76-81.

6. Антипов В.В.Ступишина 0.3., Загородских Б.П. Ремонтопригодность плунжерных пар топливного насоса УТН-5 при термическом способо обработки // Улучшение конструкции тракторов и сельскохозяйственных машин и методы их ремонта / Сб.науч.тр./ Сарат.СХИ. -1972,- Т.З.- С.62-64,

7. Антипов В.В., сагоридских Б.П., Сгунишина О.В. Влияние термической обработки на работоспособность плунжерных пар топливного яасоса // Тракторы и-сельхозмашины,- 1973.- И 4,- С,38-40.

6. Гоголев Б.А., Загородских Б.П., дубекпй Ю.В. Регулировка топливного насоса трактора T-I50 // Степные просторы.- 1973,- ЯП. - С. 38-39.

. 9. Загородских Б.П. О деформации плунжерных втулок топливных насосов тракторных дизелей // Топливная аппаратура диззлей.-Ярославль,- 1973.- С.60-63.

10. Загородских Б,П. Влияние стабилизации зазора на работоспособность плунжерных пар // Совершенствование конструкции тракторов, сельскохозяйственных машин и методы их ремонта / Сб.науч.тр. / Сарат.СХИ.- 1973.- Т.115,- С,£0-98.

11. Загородоких Б.П, К вопросу термической обработки деталей плунжерных пар // Совершенствование конструкции тракторов, сельскохозяйственных машин и методы их ремонта / Сб.науч.тр, /Сарат.СХИ,

- 1973, Т.116,- С.152-156,

12. Загородских Б.П. Исследование факторов, влияющих на долговечность прецизионных деталей топливной аппаратуры // Совершенствование топливоподагащиг. систем дизелей,- Уфа,- 1975,— С,68—69,

13. Загородских Б.П., Ильницкий H.A. Влияние упругой деформации втулки плунжера на изнашивание насосных элементов тракторных дизелей // Тракторы и сельхозмашины,- 1975, - йб,- С.17-18,

14. Загородских Б.П. Анализ некоторых показателей термической обработки прецизионных деталей топливной аппаратуры дизелей // Повышение надежности и долговечности деталей трактороз, автомобилей, с-х машин и методы их ремонта / Сб.науч.тр./ Сарат. СХИ,- 1976,- Т.53,- С,64-72.

15. Загородских Б.П., Рудик Ф.Я., Петров.М,Н. Анализ качества плунжерных пар // Степные просторы,- 1976,- М2,- С.38-39.

16. Загородских Б.П,, Ступишина G.B., Антипоэ В,В. Причины заклинивания плунжерных пар тракторных дизелей // Ремонт с-х техники и ее надежность / Сб.науч.тр. / Сарат.СХИ.~ 1976,- Т.76.-C.I3I-I38,

17. Загородских Б.П., Ильницкий H.A. Исследование способов устранения монтажных деформаций втулок плунжеров топливных насосов дизелей // Конструирование, исследование и эксплуатация топ-ливоподающих систем автотракторных дизелей / Тр.науч.конференции.

- Ульяновск.- 1976.- C.II8-Ï23,

18. Загородских Б.П, Бесконтактный метод контроля твердости корпусов распылителей дизельных форсунок // Повышение надежности дизельной топливной аппаратуры / Сб.науч.тр./ Сарат.СХИ. - 1977.-Т.89,- С.13-20.

19. Загородских Б.П., Маркин В.Ф, Исследование размерной стабилизации корпусов распылителзй форсунок дизельных двигателей // Повышение надежности дизельной топливной аппаратуры / Сб.науч.

тр./ Сарат,СХИ,~ 1973,- Т.89,- С.7-13.

. 20, Антипов В,В,, Гоголев Б.Л., Загородоких Б,П. Ремонт и регулирование топливной аппаратуры двигателей тракторов и комбайнов,- Ш Росоельхозиздат,- 1978,- 127 с,

21, Загородских Б,П,, Маркин В,Ф, Прибор неразрушающего контроля твердости корпуоов распылителей // Техника в сельском хозяйстве,- 1979,- £3,- 0,65-60,

22, Загородских Б,П., Маркин В.Ф., Шкляр Л,С, Контроль качества термообработки корпусов распылителей дизельных форсунок // Дефектоскопия,- 1979,- КЗ,- С,32-36,

23, Загородских Б,П., Петров М,Н, Установка душ комплектования плунжорных насосов в сельском хозяйстве // Техника в сельском хозяйстве, - 1980,- С. 55-57,

24, Загородоких Б.П,,Кремнова Р,Л, Определение предельно допустимых регулировочных параметров топлива насосов 4ТН9ХМТ методом диагностирования в условиях рядовой эксплуатации. // Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка / Тр.Новосибирского ИМ,- 1981,- С.97-100,

25, Загородских Б.П,, Петров Ы,Н,, Пантелеев Ю.Г. Аналитическое обоснование критерия оценки технического состояния плунжерных пар топливной аппаратуры дизелей // Повышение долговечности сельскохозяйственной техники / Сб.науч.тр. / Сарат.СХИ,- 1981,-

С.46-52,

26, Загородских Б.П,, Маркин В.Ф,, Шкляр Л,С, Электромагнитный метод контроля прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры //Двигателестроение,- 1982.- Ы,- С,47-48,

27, Загородских Б.П., Шишов А.В. Причины низкого ресурса отремонтированного двигателя №3-2405 // Механизация и электрификация сельского хозяйства,- 1983,- /£12,- С.8-Ю,

28, Загородских Б.П,, Сафаров X, Работоспособность муфты впрыска топлива // Степные просторы,- 1984,- ИО,- С,44-45.

29, Загородских Б.П,, Петров М,Н,, Пантелеев Ю.П. Расчет утечек топлива от величины и характера износа плунжерных пар топливных насосов дизелей.- Саратов.- 1984,- 12 с,- Рукопись представлена Саратовским ШСХ. Деп.ЦНИИТЭИ Госкомсельхозтехника СССР, 24 апреля 1984, й 261.

30, Загородских Б.П., Маркин В.Ф., Медников Г.Теоретические .предпосылки монтажных деформаций длиннокорпусных распылителей .//Повышение долговечности с-х машин /Сб.науч.тр. /Сарат.СХИ,-

1984,- С.26-31.

31. Загородских Б.П, Конструктивные и технологические мероприятия повышения надежности дизельной топливной аппаратуры //Проблемы совершенствования рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания / Тезисы докладов всеооюзн.науч.конф,- Ы.- 1966.-G.I74.

32. Загородских Б.П,, Хатько В.В, Ремонт и регулирование топливной аппаратуры автотракторных и комбайновых двигателей.

-Iws Россельхозиздат.- 1986,- 141 с,

33. Волков В,В,, Загородских Б.П, Прибор для сценки технического состояния нагнетательных клапанов // Техника в сельском хозяйстве,- 1986,- J'ô.- С.ЗЭ.

34. Загородских Б.П., Новофаотовскнй Д.В, Восстановление ■ герметичности распылителей форсунок автотракторных двигателей // Межвузовский науч.об./ Сарат.СПИ,- IS86.- С.64-68.

35. Загородских Б.П., Шишов A.B. Методика определения регулировочных параметров топливной аппаратуры отремонтированных дизелей //Двигателестроени'е.- IS86.- J.'12. — С.40-41.

36. Загородских Б.П., Новофастовский Д.В., Ковырягин I.'.A. Восстановление распылителей форсунок проточкой // Степные просторы,- 1987.- И,- С.42,

37. Загородских Б.П, Для повышения качества топливной аппаратуры дизелей // Автомобильная промышленность,- 1987,- JS3.- С,6-7.

38. Загородских Б.П,,Васильев А.Н. Влияние твердости плунжерных пар на безотказность топливных насосов дизелей // Двига-телестроение.- 1987,- И1,- С. 47-у 51.

39. A.C. I33586I, 1ЖИ 601 il 27/90. Способ вихретоковой дефок-тоскошш изделий / Загородских Б.П., Васильев А.Н., Сидоров C.B. (СССР).- 396 7257/25-28; Заявлено 29.07.85; Опубл.03.09.87.

Бкш. J.'33 // Открытия, изобретения,- 1967,- J'33.

40. Загородских Б.П. Совершенствование дефектации и комплектации прецизионных деталей топливной аппаратуры дизелей.// Труды ГОСНИТИ - 1989.- Т.86. - С.37-46.