Исследование износа плунжерных пар
28.11.2014 / 25.04.2018 • 8506 / 2636В данной статье рассматривается влияние надежности топливной системы дизельного двигателя на функциональные и эксплуатационные показатели машинно-тракторного агрегата (МТА) в зависимости от загрязненности дизельного топлива.
В настоящее время и на ближайшую перспективу дизель является самым экономичным двигателем внутреннего сгорания. Качество рабочего процесса дизеля зависит от того, как, сколько и когда подается топливо, как оно распыливается и распределяется по объёму камеры сгорания. Это определяется типом и качеством работы топливной системы дизеля, которая является наиболее сложным, дорогим и ответственным его агрегатом.
Надежность работы машинно-тракторного агрегата (МТА) зависит от надежности каждой из его подсистем, а также от способа их соединения. Так от состояния рабочих поверхностей прецизионных деталей топливного насоса высокого давления (ТНВД), основными из которых являются, плунжер-втулка, зависит работоспособность топливной системы, а также протекание процессов смесеобразования и сгорания в цилиндрах дизеля, определяющих экономические, функциональные и эксплуатационные показатели всего МТА.
Анализ последних исследований. По некоторым данным, загрязненность дизельного топлива по пути его следования к месту доставки возрастает от 0,0005% до 0,0630%, т.е. более чем в 100 раз. Твердость частиц кварца и окислов металла содержащихся в полевой пыли и проникающей в топливо составляет 6,5…9,0 единиц по шкале Мооса [1, 2]. Но даже незначительное количество механических примесей вызывает усиленный износ прецизионных деталей. Вследствие этого при эксплуатации дизелей около 50% неисправностей приходится на долю системы питания [3]. Эксплуатационная надежность узлов сель-скохозяйственной техники, работающих в среде ТСМ, рассматривалась в работах К.В. Рыбакова, М.А. Григорьева, Е.Н. Жулдыбина, А.В. Кузнецова, А.И. Селиванова, В.П. Коваленко, В.А. Дидура [4] и др.
Формулирование целей статьи. Целью статьи является обоснование влияния надежности топливной системы дизельного двигателя на функциональные и эксплуатационные характеристики работы МТА в зависимости от износа плунжерных пар ТНВД и загрязненности дизельного топлива механическими примесями и водой.
В зависимости от условий эксплуатации МТА концентрация пыли в воздухе колеблется в широких пределах и в некоторых районах юга Украины достигает 5 г/м3. Это отрицательно влияет на работоспособность систем двигателя, в том числе на работоспособность топливной аппаратуры. При работе МТА при запыленности воздуха 1,1…2,5 г/мЗ содержание загрязняющих примесей в топливе к моменту его выработки в 2-3 раза больше, чем при заправке.
Установлено, что загрязнению топлива способствует и то, что во время работы МТА в объёме бака создается разряжение и туда подсасывается пыль. То есть, в топливных баках имеет место «большое дыхание» при расходовании топлива во время работы дизеля и «малое дыхание» при температурных расширениях топлива. Вместе с тем, топливные фильтры тракторных дизелей не обеспечивают достаточной степени очистки топлива от механических примесей, которые затем проникают к прецизионным деталям топливной аппаратуры [1, 3, 4]. С целью уточнения зон износа плунжерных пар насосов распределительного типа были проведены исследования насосов НД-22/6.
Рис. 1. Схема работы плунжерной пары ТНВД распределительного типа семейства НД. а) наполнение надплунжерного пространства; б) нагнетание топлива; в) отсечка подачи. 1 — втулка; 2 — плунжер; 3 — отсечная втулка, дозатор; 4 — впускное отверстие гильзы; 5 — распределительное отверстие плунжера; 6 — отсечное отверстие плунжера.
В серийной плунжерной паре ТНВД распределительного типа величина цикловой подачи топлива регулируется изменением активного геометрического хода плунжера h г.а. т.е. ходом плунжера на нагнетании с момента закрытия торцом плунжера 2 впускного отверстия 4 до момента открытия отсечной втулкой 3 отсечного отверстия 5 плунжера (рис. 1). До момента закрытия впускного отверстия плунжер проходит свободный ход ha равный 3…3,5 мм., который позволяет разогнать плунжер до необходимой высокой скорости, до 2 м/с, обеспечивающей высокое давление, и малую продолжительность впрыска. Были проведены исследования изношенных плунжерных пар методом измерения статической гидроплотности путем их опрессовки и измерения утечек по всем зонам сопряжений на специально разработанном для этого приспособлении с использованием стенда для проверки и регулировки форсунок КИ-13940.
Pис. 2 Схема установки для определения мест локальных износов измерением утечек топлива плунжерных пар насосов типа НД: 1-гильза; 2-плунжер; 3-дозатор, отсечная муфта; 4-нагнетательные штуцера; 5-отсечное отверстие; 6-распределительный паз; 7-впускное отверстие; 8-манометр; 9-насос стенда КИ 13940; 10-трубки высокого давления 11 смежный нагнетательный штуцер; 12, 13, 14, 15-мензурки для измерения утечек топлива между плунжером и гильзой в соседние штуцера, в зоне впускного отверстия, между плунжером и гильзой, между дозатором и плунжером; 16,17-резиновые экраны для разделения утечек между отсечной муфтой, гильзой и плунжером; 18-приспособление; 19-шпильки.
По схеме плунжерная пара устанавливается в специально изготовленное приспособление 18,19. Плунжер 2 устанавливается в гильзе 3 распределительным пазом 6 против отверстия в гильзе, через которое подводится топливо под давлением 20…25 МПа от стенда КИ 13940 через штуцер 4 из которого предварительно вынимается нагнетательный клапан.
Рис. 3 Диаграмма распределения утечек топлива изношенных плунжерных пар насосов
Исследованиями установлено, что основная доля утечек 89 % от суммарной величины утечек происходит в зоне впускного отверстия 7 (рис. 2) и измеряется мензуркой 13, при этом среднее квадратичном отклонении распределения измерений равно ? = 4,085.
Вторая по величине доля утечек приходится на отсечное отверстие 5 через сопряжение плунжер 2 и отсечная муфта 3 и измеряется мензуркой 15. Эти утечки составляют 13-15 % от суммарной величины утечек. Третья по величине доля утечек приходится на соседние штуцера из распределительного паза плунжера 6 через увеличенный кольцевой зазор между плунжером и гильзой, измеряется мензуркой 12 и составляет 4 5 % от суммарной величины утечек.
Малая, оставшаяся доля утечек 1-2% приходится на сопряжение плунжер-гильза по образующей от распределительного паза 6 в полость низкого давления и измеряется мензуркой 14.
Рис. 4 Основные зоны износа плунжерараспределителя насоса НД-22/6
На рис. 4 показан изношенный плунжер-распределитель насоса НД-22/6, на котором явно видны следы абразивного износа поверхности перекрывающей всасывающие окна втулки зоны 3.
1 -у отсечного окна; 2 -у распределительного паза; 3 цилиндрическая поверхность, примыкающая к верхнему торцу плунжера и перекрывающая окно втулки плунжера на ходе нагнетания.
О характере зон износа можно также судить по полученным результатам оценки гидроплотности плунжерной пары в зависимости от положения плунжера относительно втулки. В качестве измерителя гидроплотности плунжерной пары использовалось время падения давления в надплунжерной полости от 20 до 5 МПа. На графике (рис. 5) показана зависимость величин утечек во впускные и отсечные окна от положения плунжера. На графике (рис. 6) приведена данная зависимость для новой пары, изношенной до аварийного состояния и той же изношенной, но с исключением впускных отверстий.
Очевидно, что одним из путей повышения надежности работы МТА, а вследствие и коэффициента его готовности, как комплексного показателя, может быть увеличение срока службы фильтров и повышение ресурса прецизионных пар ТНВД, за счет обеспечения требуемой чистоты дизельного топлива, используя фильтры-водоотделители дизельного топлива при заправке его в баки мобильной сельскохозяйственной техники и в системе питания дизеля [4, 5].
Рис. 5. Зависимость времени падения давления в надплунжерном пространстве (гидроплотности) от положения плунжера во втулке.
1″ новая плунжерная пара с высокой гидравлической плотностью; 1′ новая плунжерная пара с низкой гидравлической плотностью; 2 плунжерная пара, изношенная до аварийного состояния; 3 плунжерная пара, изношенная до аварийного состояния, но с заглушёнными впускными отверстиями. Точка А момент перекрытия впускных отверстий втулки, Б открытие отсечных отверстий плунжера.
Рис. 6. Зависимость доли утечек во впускные и отсечные отверстия от осевого положения плунжера изношенной до аварийного состояния плунжерной пары насоса типа НД. 1доля утечек во впускные окна втулки; 2 доля утечек по отсечной втулке.
Выводы. Основной зоной износа плунжерных пар насосов, определяющей их надежность, ресурс и работоспособность является износ гильзы и плунжера в зоне наполнительных отверстий.
Рекомендуем посетить раздел:
Вирта Ярославль — Ремонт плунжерных пар
Вирта Ярославль — Ремонт плунжерных пар
|
П.
о.
1111150-10
1111150Моделирование и анализ расхода утечки плунжерной пары плунжерного гидромотора
[1]
Р.
Ван. Анализ и устранение утечек из системы гидравлической трансмиссии [J]. Взгляд на профсоюзы, 2011, 12.
[2] Ашер.С. Гидравлика водопроводной сети — устаревшее искусство, заставляющее воду работать. Материалы о жидкостях на водной основе в гидравлических системах. Лондон (2001).
[3] Х. Чжоу, Х.Ю. Ян. Исследование аксиально-поршневого насоса для простой воды [J]. Станкостроение и гидравлика, 1999, 1 : 28–30.
[4]
С.
Л. Ни, Т.Х. Чжан, З.Ю. Ли. Разработка водно-гидравлической трансмиссии и водно-гидравлического аксиально-поршневого насоса (двигателя) [J]. Инженер-механик, 2000, 9.
[5] Диплинг Х.К. Современная водная гидравлика — ваш выбор в будущее. Материалы Международной конференции по гидроэнергетике. Гамбургер, Германия (2001).
[6] Аноним. Технология управления гидрогидравликой. Машиностроение. 1996, (6): 100.
[7]
Майк Хиггинс.
Водяная гидравлика-реальный мир. Промышленный робот, 1996, 23(4): 13-18.
[8] Ф.Ф. Хонг, З.Л. Чжун. Расчет и анализ расхода течи поршневых пар аксиально-поршневого двигателя [J]. Гидравлика, пневматика и уплотнения, 2010, 10.
[9] Х.Ю. Вэй, З.Р. Лу. Моделирование аксиально-поршневого насоса с расходными характеристиками на основе CFD[J]. Китайская гидравлика и пневматика, 2013, 9.
[10]
Тростманн.
Водопроводная вода как среда гидравлического давления (первое издание). Нью-Йорк: Марсель Деккер Inc, (2005).
[11] Г.К. Хуанг, X.Ф. Он. Оптимальный расчет зазора поршневой пары трения водяного гидронасоса [J]. Китайская гидравлика и пневматика, 2007, 6.
[12] Дж. Ке, С.Н. Лю. Материал гидравлического насоса[J]. Станкостроение и гидравлика, 2001, 3.
Плунжерный двигатель, патентная модель | Национальный музей американской истории
В четверг, 8 декабря, музей закроется в 15:30.
в связи с особым событием; Spark!Lab и Wonderplace закрываются в 15:00.
- Описание
- Эта запатентованная модель сопровождала заявку Джейкоба Экхардта на новый метод приведения в движение судов, получившую патент № 179.,407 от 4 июля 1876 года. Модель представляет собой окрашенный в черный цвет корпус, в котором находится внутренний механизм из стержней и шестерен. Дно корпуса деревянное; борта металлические. Модель представляет собой систему движения судов по воде с помощью колеблющихся плунжеров. План Экхардта состоял в том, чтобы привести пароход в движение с помощью колеблющихся плунжеров. Пары плунжеров должны были размещаться в нишах, встроенных в корпус корабля. Поместив два плунжерных ящика на каждом конце судна и сделав судно заостренным с обоих концов, Экхардт утверждал, что корабль «сможет двигаться в любом направлении, не оборачиваясь».
- Местоположение
- В настоящее время не просматривается
- Имя объекта
- Патентная модель, буксирные суда
- Тип объекта
- Патент Модель
- Дата изготовления
- 1876
- дата патента
- 1876-07-04
- патентообладатель
- Экхардт, Джейкоб
- Ассоциированное место
- США: Миссури, Сент-Луис
- Физическое описание
- дерево (общий материал)
- металл (материал детали)
- Измерения
- в целом: 12 1/8 дюйма x 5 1/8 дюйма x 4 1/2 дюйма; 30,7975 см x 13,0175 см x 11,43 см
- Идентификационный номер
- 1990. 0114.01
- каталожный номер
- 1990.0114.01
- регистрационный номер
- 1990.0114
- патент номер
- 179407
0114.01- Кредитная линия
- Дар Артура Э. Деню
- предмет
- Патентные модели
- Посмотреть больше товаров в
- Работа и промышленность: морской
- Америка в движении
- Транспорт
- Источник данных
- Национальный музей американской истории
Номинировать этот объект для фотографирования.