ПЗ (Разработка тестера для определения технического состояния форсунок тепловозных дизелей Д49), страница 4

Для оценки ТС работоспособности форсунок широкое применение нашел метод на основе опрессовки испытуемых форсунок на специальных опрессовочных стендах. Данный метод оценки ТС предназначен для форсунок ТА классического типа (топливный насос высокого давления – трубопровод высокого давления – форсунка с гидравлически управляемой иглой), и используется в локомотивных депо и ремонтных заводах ОАО «РЖД», в частности на Дальневосточной и автотранспортных предприятиях Хабаровска и Хабаровского края [8]

Стенд обеспечивает ручную прокачку топлива от секции топливного насоса Д100 по топливопроводу высокого давления к испытуемой форсунке. Между насосом и форсункой находится штуцер с вмонтированным в него контрольным манометром. Топливо к всасывающей полости топливного насоса высокого давления поступает самотеком из топливного бака проходя через отстойник и фильтр тонкой очистки. Испытуемая форсунка устанавливается в стойку, где закрепляется силовым винтом. Впрыскиваемое топливо попадает в топливосборник.

Испытуемая форсунка устанавливается и закрепляется на стенде. Путем качания рычажного привода создается давление в системе трубопровода и по достижении давления впрыскивания, которое контролируется по манометру, форсункой производится впрыск топлива в атмосферу.

Проверка и регулировка форсунок дизеля типа Д49 на стенде А 106:

а) гидроплотность распылителя проверяется по времени падения давления. Падение давления должно происходить в течении не менее 10 с при затяжке пружины на давление начала впрыскивания (31,4+0,6) МПа (320+6) кгс/ . Проверка производится два раза. Разность двух полученных значений гидроплотности не должно превышать 3 с;

б) пара регулируется на аккумуляторном стенде А 106 на давление начала впрыскивания (31,4+0,6) МПа (320+6) кгс/ и проверяется:

- перепад давления за период впрыскивания. Перепад должен быть (10,5 1,5) МПа (105 15) кгс/ . При проверке производится пять впрыскиваний. Разница в падении давления между любыми двумя впрыскиваниями не должна превышать 1 МПа (10 кгс/ );

-герметичность распылителя по запирающему конусу –созданием давления топлива от 1 до 1,5 МПа (от 10 до 15 кгс/ ) меньше, чем давление начала впрыскивания, при этом в течении 60 с. Не должно наблюдаться отрыва капли от носка соплового наконечника распылителя;

в) при проверке гидроплотности, качество распыливания и герметичности по запирающему конусу применяется дизельное топливо ГОСТ 305-82 с вязкостью от 5,6 до 6,0 /с при температуре от 18 до 22 ;

г) распыленное топлива должно иметь туманообразное состояние, равномерно распределенное по поперечному сечению струи. При проверке не должно быть заметно отдельно вылетающих капель, сплошных струй и местных сгущений;

д) начало и конец впрыска должны быть четкими и сопровождаться резким звуком. После окончания впрыска допускается увлажнение носика распылителя.[10]

Наибольший интерес для дальнейшего развития стендовых методов диагностики ТА представляют механотестеры ТА, так как их внедрение в ремонтный процесс приведет к уменьшению затрат рабочего времени на проведение испытаний. Это станет возможным только при использовании программных средств, позволяющих производить автоматизированную оценку ТС испытуемых форсунок.

В настоящей работе предлагается метод оценки ТС форсунок основанный на анализе характеристик изменения давления в процессе впрыскивания топлива.

На рисунке 1.9 представлен опрессовочный стенд типа А106 (а) и модернизированный стенд с указанием дополнительно установленного оборудования (б)

1. Назначение, устройство и принцип работы форсунок дизелей типа Д49

Форсунки предназначены для впрыскивания топлива в цилиндры в мелкораспыленном виде с обеспечением равномерного его распыливания по всему объему камеры сгорания. На отечественных дизелях применяют форсунки закрытого типа, у которых полость заполнения топливом в период между впрыскиваниями отделена от камеры сгорания иглой. Принципиально форсунки всех дизелей устроены одинаково, а различаются главным образом конструкцией распылителя, размерами проходных сечений в них, числом и размером сопловых отверстий и габаритными размерами.

Конструкция форсунки дизеля Д49 обеспечивает максимально возможное приближение пружины к игле распылителя для уменьшения массы подвижных частей. Форсунки на дизеле устанавливаются в специальную расточку в крышке цилиндра, выполненную под углом 30 к оси цилиндра, что позволяет расположить вне закрытия крышки цилиндра наружную часть форсунки и облегчить условия ее обслуживания в период эксплуатации. Форсунка крепится к крышке цилиндра двумя шпильками, гайки которых во избежание чрезмерной деформации распылителя затягивают ключом, создавая момент 0,0785 – 0,117 кН*м.

Уплотнение форсунки в крышке обеспечивается коническим соединением в нижней части и резиновым кольцом в верхней части.

К нижнему торцу корпуса форсунки колпаком крепится корпус распылителя и сопловой наконечник, торцевые поверхности которых уплотнены за счет их малой шероховатости и высокой точности обработки. Деформация распылителя ограничена фиксированным усилителем затяжки колпака.

Для равномерного распыливания топлива относительно днища крышки цилиндра при впрыскивании, ввиду наклонного положения форсунки, нижняя часть соплового наконечника имеет шаровую форму со шлифованным пояском шириной 2 – 2,3 мм в зонах распыливающих отверстий, которые сделаны под углом 30 относительно центральной оси сопла. Чтобы правильно установить сопло в форсунке, на его цилиндрической поверхности выполнена мыска, которая точно определяет положение распыливающих отверстий в форсунке. Количество и диаметр распыливающих отверстий соплавых наконечников для дизелей с различными цилиндровыми мощностями различны.

На рисунке 1.10 показанна Форсунка дизеля Д49

1-сопловой наконечник; 2-распылитель; 3-игла; 4-колпак; 5-кольцо уплотнительное; 6-штанга(толкатель); 7-корпус форсунки; 8-пружина; 9-тарелка; 10-винт регулировочный; 11-прокладка; 12-гайка; 13-прокладка; 14-штутцер; 15-корпус фильтра; 16-стержень щелевой

Рисунок 1.10 − Форсунка дизеля Д49

Так, для дизелей 204 Н 26/26 сопловые наконечники имеют десять отверстий диаметром 0,35 мм , для остальных дизелей – девять отверстий диаметром 0,4 мм. Для того, чтобы сопловые наконечники можно было различать по внешним признакам, на наружной цилиндрической поверхности распылителей для отверстий 9*0,35 выполнена одна проточка, для отверстий 10*0,4 – две проточки. Сопловые наконечники с отверстиями 9 * 0,4 не имеют проточек на наружной поверхности.

Эффективная площадь сечения распыливающих отверстий сопловых наконечников на заводе-изготовителе контролируется проливом топлива под давлением 1,0 МПа. Допускается разница пропускной способности между сопловыми наконечниками и между отдельными отверстиями одного наконечника не более 10%. В эксплуатации допускается износ распыливающих отверстий не более 0,02 мм и увеличение суммарной эффективной площади сечения не более 10%. Опыт Эксплуатации показывает, что в основном износ отверстий сопловых наконечников не превышает этих значений за 10 – 15 тысяч часов рабоы. В условиях локомотивных депо эффективная площадь сечения распыливающих отверстий сопловых наконечников проверяется на ротаметрах по истечению из них воздуха. Настройка (тарировка) ротаметров производится по эталонным сопловым наконечникам с номинальным и максимально допустимым эффективным сечением распыливающих отверстий и проверенных на заводе-изготовителе.

Чтобы не допустить накопления топлива под давлением и прорыва резинового кольца в эксплуатации при возможных нарушениях плоскостности стыковых соединений деталей, в нижней части корпуса форсунки выполнен наклонный канал, через который топливо отводится в систему слива.

1. Основные неисправности форсунок дизеля Д49

Наиболее слабым звеном топливоподающих систем дизелей являются форсунки. В период эксплуатации встречаются следующие дефекты форсунок: изменение затяжки пружины (в основном в сторону снижения против установленных норм); изменение эффективного проходного сечения распыливающих отверстий распылителя (в сторону уменьшения за счет закоксовывания и увеличения за счет изнашивания); износ запорных конусов иглы и корпуса распылителя, что приводит к увеличению подъема иглы и подтеканию топлива в период между впрыскиваниями; увеличение зазора между прецизионными поверхностями распылителя, что приводит к уменьшению цикловой подачи, давления впрыскивания и угла опережения подачи, а также к увеличению продолжительности впрыскивания. Закоксовывание сопловых поверхностей распылителя и уменьшение величины затяжки форсунки являются наиболее частыми причинами отказов форсунок. Поэтому проверка работоспособности форсунок выполняется на каждом техническом обслуживании тепловозов ТО-3.

Практика эксплуатации показывает, что работоспособность распылителя определяется величиной износа его прецизионных поверхностей, а также потерей герметичности уплотняющего конуса. В результате износа опорной торцевой поверхности иглы и просадки, вызванной износом уплотнительного конуса, величина подъема иглы в процессе эксплуатации увеличивается и может превысить допустимый предел. Ход иглы распылителя является одним из параметров, определяющих техническое состояние форсунки.

2. РАЗРАБОТКА ТЕСТЕРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ФОРСУНОК ДИЗЕЛЯ ТИПА Д49

Как любая машина, или механизм, так и тепловоз со временем теряет свои первоначальные эксплуатационные качества, становится менее надежным. Техническое обслуживание тепловоза ставит перед собой задачу профилактического характера – предупредить возникновение неисправностей, уменьшить изнашивание деталей, снизить темп ухудшения технического состояния и свойств отдельных элементов конструкции и систем тепловоза.  Одним из таких отдельных элементов является форсунка.

Мы предлагаем компактный переносной прибор, предназначенный для диагностирования системы топливоподачи высокого давления дизельных двигателей. Вся диагностика производится, не снимая форсунки с двигателя, что очень удобно. Вначале делаем экспресс диагностику всех форсунок дизеля, а потом снимаем, с двигателя только не исправные форсунки, для дальнейшего ремонта.

На рисунке 2.1 представлен механотестер для диагностирования системы топливоподачи высокого давления дизельных двигателей

1. Устройство механотестера

Механотестер состоит из станины сделанной из металлических уголков толщиной 5 мм и шириной 30 мм. На станину для меньшего веса крепятся 2 деревянных дощечки. Сверху ложем насос высокого давления дизеля 10д100 и при помощи болтов крепим его к станине. На ТНВД устанавливаем топливный бак объёмом 2 литра. К насосу подсоединяем рукав высокого давления, на конце рукава крепим топливный аккумулятор, в который встроен датчик давления МИДА-13П-01 и манометр. От аккумулятора при помощи фитинга подсоединяем форсунку.