авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ

-- [ Страница 3 ] --

за период работы автора диссерта-ции с 1992 г. по н/в. Из таблицы 1 видно, что основная часть деталей подвижных сопряжений элементов кинематической цепи привода ТНВД при первом же техническом обслуживании требует восстанов-ления геометрических размеров. Расчеты по кинематической цепи привода ТНВД показывают, что при нахождении размеров деталей в пределах допусков максимальная радиальная составляющая усилия кулачка на плунжер не более 0,35% от общего усилия, тогда как реально она более 20%. Это наглядно видно по следу износа торца ремонтного плунжера. Из соотношения цифр следует, что при нарушении требований к сопрягаемым деталям по точности их изготовления продолжение эксплуатации ТНВД приведет к резкому росту радиального давления на плунжер и оно фактически превысит максимально допустимое значение более чем в 50 раз! Это означает многократное увеличение интенсивности изнашивания поверхностей плунжера и отверстия гильзы в местах их контакта, а износ прямо пропорционален удельной нагрузке. Поэтому простая замена изношенной плунжерной пары на годную будет являться самообманом и приведет к быстрому превращению ТНВД снова в ремфонд. На рисунке 6 приведено распределение отказов подвижных сопряжений элементов кинематической цепи привода ТНВД. Из рисунка видно, что большинство подвижных сопряжений при первом же техническом обслуживании ТНВД требуют восстановления своих геометрических размеров. Оказывается, это касается не только плунжерной пары. Лишь часть подвижных сопряжений (поз. 5,6,8-11) могут находиться в пределах своих допустимых значений

  Распределение отказов-119

Рисунок 6 – Распределение отказов параметров до следующего техничес-

подвижных сопряжений элементов кого обслуживания. Следовательно,

кинематической цепи привода ТНВД при ремонте ТНВД возникает необхо-

димость восстановления не только

плунжерных пар, но и всех деталей его кинематической цепи.

Новые технологии восстановления плунжерных пар ТНВД. Предлагаемые технологии позволяют восстановление изношенных плунжерных пар с любой степенью износа и обеспечение их ресурса работы не ниже ресурса работы новых плунжерных пар. На рисунке 7 представлена структурная схема такого технологического процесса.

Для плунжеров с никелевым покрытием с целью создания необходи-мой твердости покрытия после совместной доводки плунжерной пары на плунжера дополнительно напыляют нитрид титана толщиной 2 – 3 мкм и затем проводят дополнительную сов-местную доводку плунжерной пары. После плунжерную пару проверяют на качество. Качество плунжерной пары проверяют по одному из сле-дующих параметров: гидроплот-ности, развиваемому давлению, про-изводительности, зазору между гиль-зой и плунжером, подачи топлива.

Нанесение нитрида титана

на плунжера производили на разра-ботанной автором диссертации маг-нетронной установке УВН-4-2 и вне-дренной на предприятии ОАО «Чистопольский часовой завод». Фотография установки УВН-4-2



Рисунок 7 – Структурная схема нового представлена на рисунке 8.

технологического процесса восста- Были проведены экспери-новления плунжерных пар ТНВД менты определению сравнительных

характеристик износостойкости покрытий из хрома, никеля и нитрида титана. На рисунке 9 представлены графики зависимостей потери массы натурных образцов с покрытиями и без

покрытия от длительности износа. Измерения показали, что покрытия из

хрома и никеля с термозакалкой имеют твердость HRC 58, равную твердости

основного материала. Испытания на машине трения показали, что износостойкости закаленной стали ШХ-15 с твердостью HRC 58 и покрытия из химического никеля с термообработкой при 400°С в течение 10 мин находятся на одном уровне. Износостойкость покрытия из блестящего твердого хрома в 1,2 раза выше износостойкости закаленной стали ШХ-15, а нитрида титана - в 2,4 раза.

Технология восстановления упругости пружин толкателей ТНВД. В настоящее время пружины толкателей не восстанавливаются. При ремонте ТНВД не годные пружины толкателей заменяются новыми или бывшими в эксплуатации (б/у), но отвечающие техническим требованиям.

Одно из направлений решения задачи восстановления пружин связано

с использованием методов пластического деформирования путем создания на поверхности витков пружин ТНВД сжимающих напряжений за счет электро- механического воздействия. В результате проведенных теоретических исследований было разработано устройство для восстановления упругих свойств пружин толкателей ТНВД. Его фотография представлена на рисунке

10. По результатам лабораторных исследований были определены основные

Рисунок 8 – Фотография магне- Рисунок 9 - Зависимости потери массы

тронной установки УВН-4-2 натурных образцов от длительности

износа

режимы обработки поверхностей пружин, используемых в различных марках ТНВД. Разработанная технология восста-новления пружин толкателей ТНВД позволяет достичь упругости новых пружин.

Эксплуатационные исследования показали, что восстановленные с использо-ванием метода пластического деформиро-

вания пружины толкателей ТНВД сохраняют

заданную упругость в послеремонтный

Рисунок 10 – Общий вид период наработки.

устройства для восстанов-

ления пружин толкателей

ТНВД

Восстановление кулачкового вала ТНВД методом плазменного напыления. Изношенные кулачки кулачковых валов можно восстановить способом плазменного напыления твердосплавного порошка в среде инертного газа. Толщина покрытий плазменным напылением находится в пределах от 0,1 до 10мм.

Износ таких поверхностей, как поверхности шеек коленчатых валов

и кулачков распределительных валов двигателей и кулачков кулачковых валов ТНВД не превышает величин 1 – 2 мм. Поэтому указанная технология плазменного напыления может быть применена для восстановления геометрических размеров таких деталей. Автором диссертации эта технология восстановления приведенных деталей в 1998 году была внедрена в ОАО «Чистопольская сельхозтехника» Республики Татарстан. На рисунке 11 приведена фотография процесса плазменного напыления кулачков кулачковых валов ТНВД. При напылении деталь не нагревается более 200...300°С. Покрытие получается сплошным, однородного цвета, без частиц нерасплавленного металла, без трещин, отслоений (вздутий). Шероховатость покрытия не более 80 – 100 мкм. Покрытие имеет прочное сцепление с основным металлом и не отслаивается при испытании методом нанесения сетки царапин. Пористость покрытия не более 20%. Твердость покрытия HRC 58 – 62. Механическая обработка покрытия и

полировка позволяют получение поверхности 10 – 11 класса шерохова-тости.

Предприятие ООО «Техцентр СМД», руководителем которого является автор диссертации, ежегодно плазменным напылением восстанавливало более 30 кулачковых валов ТНВД. Ни одной рекламации по качеству восстановления кулачковых валов не было получено.

Рисунок 11 – Процесс плаз-

менного напыления кулачков

кулачковых валов ТНВД

.

Нанесение износостойких покрытий и упрочнение поверхностей высокочастотной индукционной плазмой низкого давления.

На основании теоретических расчетов была разработана экспериментальная установка для нанесения износостойких покрытий и упрочнения поверхностей деталей ВЧИ-плазмой низкого давления. На основе проведенных экспериментальных исследований были определены диапазоны давления, расхода газа и мощности разряда, в которых рекомендуется выбирать технологические режимы для нанесения износостойких покрытий и упрочнения поверхностей деталей. Были проведены эксперименты по испарению в ВЧИ-раряде низкого давления как металлических и так и диэлектрических материалов. Основные исследования проводились по испарению кварца, относящегося к классу алмазоподобных материалов. При распылении SiO2 происходит диссоциация его молекул. В разряде и плазменной струе вблизи разряда присутствуют атомы кремния и кислорода. С удалением от разряда в направлении движения плазмы вначале происходит образование SiO, а затем SiO2. Результаты исследований нанесенных покрытий двуокиси кремния ВЧИ-плазмой низкого давления представлены в таблице 2. Полученные покрытия твердые, однородные по микроструктуре, диэлектрические, износостойкие, равномер-

ные по толщине и пригодны для применения для высокоточных соединений

топливных насосов автотракторных дизельных двигателей.

ВЧИ-плазмой низкого давления оказалось возможным не только нанесение износостойких покрытий, но и улучшение качества поверхности

Таблица 2 – Результаты исследований самих деталей. В проводи-

нанесенных покрытий двуокиси кремния мых исследованиях плазмен-

ВЧИ-плазмой низкого давления ной обработке были подверг-

нуты образцы из титана, стали, меди, алюминия, платино-иридия и стекол различных марок.

На рисунке 12 представлены фотографии микроструктур поверхностей различных образцов до и после ВЧИ-плазменной обработки. Сопоставление

фотоснимков для одного и того образца же показывает, что существовавшие микро-дефекты поверхности после обработки плазмой исчезают и образуется совершенно новая, более сглаженная и однородная микроструктура поверхности. Анализ показал, что в процессе обработки образцов высокочастотной индукционной плазмой низкого давления происходит удаление дефектного слоя поверхности, образованного при механической

до после до после

Рисунок 12 – Фотографии микроструктур поверхностей титанового сплава ВТ6 (левая половина) и стали Ст. 45 (правая половина) до и после обработки потоком ВЧИ-плазмы низкого давления (х20 000 в формате листа А4)

полировке. При обработке плазмой сначала происходит раздробление больших микродефектов на более мелкие, а затем удаление их с поверхности потоком плазмы. Обратим внимание, что на рисунке ширина фотографий всего около 5-ти мкм и шероховатость поверхностей образцов до обработки плазмой 11-й класс. В процессе обработки плазмой происходит не только удаление дефектного слоя поверхности, но и ее полировка. При этом шероховатость поверхности повышается на 2 – 3 класса. Кроме этого, происходит увеличение

микротвердости поверхности в 1,5 – 2 раза.

В пятой главе диссертации «Экспериментальные и теоретические

исследования характеристик работы ТНВД» представлены результаты ресурсных испытаний ТНВД с заводской плунжерной парой и плунжерными парами с покрытиями, полученными по предложенным новым технологиям. На основе теоретических предпосылок главы 2 диссертации и эксперименталь-ных данных исследованы технические характеристики работы ТНВД с различными покрытиями плунжеров плунжерных пар и разработана теоретическая модель для оценки эксплуатационной надежности ТНВД.

Были проведены эксплуатационные испытания длительностью 3000 моточасов, стендовые испытания на 800 моточасов и ускоренные лабораторные испытания топливных насосов. На рисунках 13 и 14 представлены зависимости цикловой подачи топлива ТНВД марки НД-22/6 и модели 33-02 с заводской плунжерной парой и плунжерными парами с

покрытиями, полученными по предложенным новым технологиям, от длительности ускоренных лабораторных и эксплуатационных испытаний. Анализ полученных данных ускоренных лабораторных испытаний показал, что они по износостойкости согласуются с результатами испытаний износостойкости натурных образцов на машине трения. Сравнение результатов эксплуатационных испытаний топливных насосов высокого давления с результатами ускоренных лабораторных испытаний показало, что между ними есть как согласие, так и некоторое различие. Различие связано с





Рисунок 13 – Основная характерис-

Рисунок 14 – Основная характерис-

тика работы ТНВД марки НД-22/6 тика работы ТНВД модели 33-02

от длительности ускоренных от длительности эксплуатационных лабораторных испытаний испытаний

тем, что при ускоренных испытаниях всегда присутствует только абразивный износ, а эксплуатационные испытания проводятся в реальных производственных условиях. Результаты стендовых испытаний совпали с результатами производственных испытаний.

В результате математического моделирования характеристик ТНВД в зависимости от ресурса его работы и развиваемого плунжерной парой давления с различными покрытиями плунжера плунжерной пары были получены уравнения поверхности, исследование которых позволяет рекомендовать рациональные режимы работы топливного насоса.

На основании предложенной методики исследований характеристик

работы ТНВД для фиксированных значений х определяем max значение исследуемого параметра и соответствующее этому значению y. Выполненные расчеты по программе Maple для ТНВД модели 33-02 с заводской плунжерной парой и покрытием плунжера плунжерной пары из нитрида титана показали, что исследуемый технологический фактор максимальной величины достигает для плунжерной пары, имеющей начальное развиваемое давление в 110 МПа. На основании полученных данных составлены таблицы зависимости max исследуемого технологического фактора от наработки.

Ортогональные проекции кривых на поверхности Т = P(x;y), соответ-

ствующие max исследуемого технологического фактора, приведены на рисунке 15. Из него видно, что зависимости непрерывные, в них переходы

из одной точки в другую плавные, покрытие на плунжере из нитрида титана позволяет существенно увеличить ресурс работы ТНВД.

В процессе экспериментальных исследований была проведена проверка согласия в определении степени расхождения опытных и теоретических основных характеристик работы ТНВД с различными покрытиями плунжеров. Полученные сравнительные характеристики работы

ТНВД с покрытием плунжера плунжерной пары из нитрида титана от нара- ботки приведены на рисунке 16. Сравнительный анализ экспериментальных и

теоретических зависимостей показал полное их совпадение. Это связано с

 1 – с заводской плунжерной парой; -134

 1 – с заводской плунжерной парой; Рисунок-135

1 – с заводской плунжерной парой; Рисунок 16 – Кривые схождения

2 – с покрытием плунжера плунжер- теоретической и экспериментальной

ной пары из нитрида титана зависимостей цикловой подачи топ-

лива ТНВД модели 33-02 с покры-Рисунок 15 – Теоретическая зависи- тием плунжера плунжерной пары из мость цикловой подачи топлива нитрида титана от наработки

ТНВД модели 33-02 от наработки

тем, что зависимости по полиномам Лагранжа точно проходят по эксперимен- тальным точкам. Некоторое отличие кривых объясняется особенностями полинома. На некоторых участках кривых, имеющих заметное расстояние между близлежащими точками, могут быть выбросы.

Рассмотрим конкретный пример применения разработанной теоретической модели. Возьмем за базовую модель топливный насос модели 33-02 двигателя автомобиля КамАЗ 5320 с заводскими плунжерными парами. По экспериментальным данным ресурс этого ТНВД 3000 часов при исходном развиваемом плунжерной парой давлении 70 МПа. Пусть для базовой модели ТНВД коэффициент, учитывающий интенсивность изнашивания плунжерных пар равен единице, k = 1. При ресурсе ТНВД 3000 часов предельное развиваемое плунжерной парой давление равно рабочему давлению форсунки. В нашем случае рпред = 20 МПа. Тогда из формулы (16) найдем постоянную А: lq А = 2,6·10-4 или А = 100,00026. Данная постоянная А не будет менять свою величину, т.к. первоначальное значение параметра ТНВД не зависит от состояния плунжерной пары. Исходное развиваемое плунжерной парой давление будет влиять лишь на наработку. При этом закономерность изменения характеристики работы ТНВД от наработки также сохранится.

Определим вероятный ресурс работы ТНВД базовой модели при исходном развиваемом плунжерной парой давлении 110 МПа. Вычислив из формулы (17) и изменив соотношения фиксированных значений узлов интерполяции под новый ресурс в матрице полинома для у = 70 МПа построим графики зависимостей цикловой подачи топлива от наработки (Рисунок 17а).

Аналогичным образом произведем расчеты для ТНВД, имеющего другую интенсивность износа сопрягаемых поверхностей деталей плунжерной пары (Рисунок 17б). Сравнение графиков рисунков 17 а и 17б показывает, что

а) б)

1 – Экспериментальная кривая (базовая) при Р0 = 70 МПа; 2 – Кривая по полиному при Р0 = 110 МПа; 3 – Кривая по модели при Р0 = 110 МПа

Рисунок 17 –Закономерности характеристик работы ТНВД с заводской плунжерной парой (а) и плунжерной парой с покрытием плунжера из нитрида титана (б)

можно предсказать конечный ресурс работы плунжерной пары и законо-мерность характеристики работы ТНВД одинакова при всех ее состояниях. Рассмотрим применимость разработанной модели для других типов ТНВД. В качестве примера возьмем ТНВД марки НД-22/6 двигателя СМД 62 с заводскими плунжерными парами. Кинематическая схема данного ТНВД аналогична схеме ТНВД рассмотренной модели 33-02. Он конструктивно выполнен более жестко, однако его ресурс работы существенно меньше ресурса ТНВД модели 33-02 вследствие утроенного цикла работы кинематической схемы. За базовую характеристику примем ту же имеющую-ся базовую характеристику ТНВД модели 33-02 с исходным развиваемым плунжерной парой давлением Р0 = 70 МПа, но при этом учтем, что задаваемая цикловая подача топлива у насоса марки НД-22/6 в 1,55 раза больше цикловой подачи насоса модели 33-02.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.