ПЗ (Разработка тестера для определения технического состояния форсунок тепловозных дизелей Д49), страница 5

1-станина; 2-рукоядка; 3-топливный насос высокого давления; 4-топливный бак; 5-манометр; 6-рукав высокого давления; 7-топливный аккумулятор; 8-датчик давления МИДА-ДИ-13П-01; 9-форсунка дизеля д49.

Рисунок 2.1- Механотестер для диагностирования системы топливоподачи высокого давления дизельных двигателей

2.2 Описание составляющих механотестера

ТНВД (С дизеля 10Д100)

На рисунке 2.2 изображен топливный насос высокого давления (ТНВД) дизеля 10д100

Рисунок 2.2- топливный насос высокого давления (ТНВД) дизеля 10д100

Служит для подачи топлива к форсункам в строго определенные моменты, в определенном количестве и под большим давлением (450Ат.).
На 10Д100 устанавливаются 20 ТНВД (по 10 с каждой стороны; по 2 на каждый цилиндр). ТНВД состоит из: чугунного корпуса, внутри которого расположена гильза с плунжером (зазор между ними, а также между гильзой и корпусом – 0,001-0,003 мм.). Гильза и плунжер не взаимозаменяемы. Гильза имеет отверстие для подвода топлива, а с другой стороны паз для стопорного винта. Отверстие в гильзе совпадает с отверстием в корпусе.

К торцу гильзы притерто седло нагнетательного клапана. В седло устанавливается нагнетательный клапан, который притерт к седлу. Нагнетательный клапан подпирается своей пружиной.

Седло с нагнетательным клапаном и пружиной через медную прокладку вставляется нажимной штуцер, а он прижимается к корпусу фланцем, при помощи 2 шпилек. К штуцеру крепится трубка высокого давления, соединенная с форсункой. Плунжер средней части имеет 3 выступа, на которые одевается съемная зубчатая шестерня. Внутри шестерня имеет 4 паза: 3 – рабочих и 1 – технологическое. Шестерня входит в зацепление с зубчатой рейкой, на которой имеются риски для установки определенного зазора; также имеется паз, в который входит стопорный винт. Он фиксирует положение зубчатой рейки. Внутри зубчатой рейки находится поводковая втулка и стяжной болт. В поводковую втулку входит поводок топливной тяги. С помощью этого поводка можно отключать ТНВД. Зубчатая рейка входит в отверстие, расположенное на корпусе ТНВД.

В верхней части плунжер имеет головку, на которую давит толкатель ТНВД. На плунжер одевается пружина. Нижней частью она опирается на шайбу, одетую на зубчатую шестерню, а верхней частью пружина упирается в тарелку, которая имеет паз, чтобы лучше устанавливать её на плунжер. Пружина с тарелкой фиксируется в корпусе с помощью стопорного кольца, который устанавливается в расточку, выполненного внутри корпуса насоса. В нижней части плунжер имеет 2 узкие расточки ( для смазки и уплотнения). Ниже имеется широкая расточка, вертикальная канавка и косой срез. Корпус насоса крепится к топливному коллектору, а также вместе с толкателями через регулировочные прокладки к горизонтальному листу блока дизеля.[13]

Датчики давления МИДА-ДИ-13П

На рисунке 2.3 представлен датчик избыточного давления МИДА-ДИ-13П-01

Рисунок 2.3- Датчик избыточного давления МИДА-ДИ-13П-01

Предназначены для непрерывного высокоточного преобразования значения избыточного (ДИ) давления жидкостей и газов, неагрессивных к материалам контактирующих деталей (титановые сплавы), в унифицированный сигнал постоянного тока или напряжения постоянного тока в системах контроля и управления давлением, использующихся, в том числе, в пищевой промышленности.[14]

Область применения – общепромышленные системы контроля и регулирования , в том числе атомная электроэнергетика; Рабочая среда - жидкости и газы; Диапазон рабочих температур, °С - Минус 40 ... плюс 80; Выходной сигнал (линия) - 4-20 мА (2-проводная); 0-5 мА (3-и4- проводная); U0-Umax В, где U0=(0...5) В, Umax=(2...10) В, (3- и 4-проводная); Напряжение питания, В -12...36 (4-20 мА в зависимости от нагрузки); 20...36 (для 0-5 мА);3,6...20; Потребляемый ток, не более, мА - 20,2 (для 4-20 мА); 10 (для 0-5 мА); 2...10 (для U₀-U_max В).

На рисунке 2.4 показана принципиальная схема датчика МИДА-ДИ-13П-01

Рисунок 2.4- Принципиальная схема датчика МИДА-ДИ-13П-01

Многоканальные блоки питания МИДА-БП-104, МИДА-БП-106 предназначены для питания датчиков и других приборов, работающих во взрывобезопасных условиях, стабилизированным напряжением постоянного тока с гальваническим разделением каналов.

На рисунке 2.5 изображен блок питания МИДА-БП-106

Рисунок 2.5-Блок питания МИДА-БП-106

Присоединение сетевого кабеля и линии связи с датчиками осуществляется либо через контактную колодку, либо через разъемы, которые рекомендуются для приборов, применяемых на объектах атомной энергетики, либо через штепсельные разъёмы с винтовыми зажимами.[15]

Крепление блоков питания и барьеров искрозащиты может осуществляться с помощью кронштейна или на DIN-рейке.

Рукав высокого давления ( 70 Мпа)

Рисунок 2.6- Рукав высокого давления

(РВД) — это гибкий трубопровод для транспортировки специальных гидравлических и моторных жидкостей на базе минерального масла, жидкого топлива, консистентных смазок, гликоля или водной эмульсии под давлением, для передачи рабочего усилия. Конструкционно представляет собой две и более резиновых трубки помещенных одна в другую армированных металлическими оплетками или навивками, оборудованные соединительными фитингами. РВД применяются в гидравлических системах различных машин и механизмов. Работоспособны при t° от -55 °С  до +100 °С.

Манометр

Рисунок 2.7- Манометр

Прибор, измеряющий давление жидкости или газа. Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим линейное перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

Топливный аккумулятор

Топливный аккумулятор высокого давления аккумуляторной системы подачи топлива дизеля, состоящий из толстостенного трубопровода, штуцера подвода топлива от топливного насоса высокого давления, штуцеров подвода топлива к электрогидравлическим форсункам, электроклапана регулирования давления топлива, датчика давления топлива, сливного трубопровода, отличающийся тем, что миниатюризация топливного аккумулятора высокого давления достигается за счет размещения в топливной полости аккумулятора стержня-вставки с центрирующими шипами из эластомер.

2.3 Возможности механотестера

Созданный механотестер позволяет:

– снизить эксплуатационные расходы за счет уменьшения трудоемкости и времени ремонта оборудования;

– предупредить аварии благодаря своевременному выявлению дефектов;

– увеличить долговечность оборудования при устранении дефектов на ранних стадиях их появления;

– уменьшить количество обслуживающего персонала;

– повысить производительность труда, оптимизировать количество запасных частей, узлов за счет прогнозирования отказов.

2.4 Описание механотестера

При приведении в возвратно-поступательное движение рукоятки 2 механотестера (рис. 2), топливо из бака 4 поступает самотеком в надплунжерную полость топливного насоса высокого давления 3. В процессе нагнетания топливо перетекает из надплунжерной полости через нагнетательный клапан в канал высокого давления, совмещенный с аккумулятором 7, а далее поступает к испытуемой форсунке 9. Для измерения давления используется датчик 8, установленный в аккумуляторе 7.

Диагностирование будем проводить следующими методами:

1. Осциллографирование процесса подачи топлива, фиксируя импульс давления в топливопроводе. Полученную диаграмму сравниваем с эталонной и определяем техническое состояние ТА.

2. Опытную диаграмму сравниваем с набором диаграмм, полученных с заведомо известными характерными неисправностями. Эффективность данного метода диагностики зависти от набора имеющихся в базе данных диаграмм с известными неисправностями. Сравнение опытной характеристики подачи топлива с расчетной характеристикой.

1. Работа механотестера

Устанавливаем стенд, крепежной частью, со стороны дизеля. Открутив трубку подачи топлива, подключаем рукав высокого давления механотестера, к испытуемой форсунке. С помощью рычага нагнетаем, топливо в аккумуляторную полость, оттуда под давление непосредственно, к форсунки. Далее, с помощью датчика давления, оцениваем техническое состояние ТА.

Предполагается, что использование данного механотестера позволит по ряду характеристик (максимальное, минимальное, остаточное давление, перепад давления в процессе впрыскивания, затяжка и жесткость пружины форсунки) оценить ТС форсунок. В случае выявления отклонений в работе, произвести их демонтаж с дизеля и продолжить процесс диагностирования в ремонтном подразделении при помощи представленного выше метода идентификации с использованием модернизированного стенда типа А106.

2.6 Оценка технического состояния форсунки

На созданном стенде можно произвести оценку ТС форсунок по следующим критериям:

-давление затяжки пружины;

- гидроплотность распылителя;

-перепад давления за период впрыскивания.

2.6.1 Оценка давления затяжки пружины

Выполнив с помощью рукоятки привода плунжера несколько плавных возвратно-поступательных движений, обеспечим в полости нагнетания давление (31,4+0,6) МПа (320+6 кгс/см2).

Затем быстро, но с применением малых усилий (во избежание падения достигнутого давления и повреждения устройства) переместите рукоятку привода плунжера до момента начала нагнетания топлива.

На оставшемся пути активного хода плунжера резко переместите рукоятку. Давление начала впрыска топлива форсункой должно соответствовать 32МПа.

2.6.2 Оценка гидроплотности распылителя (проверка герметичности (зазора) цилиндрической части иглы и корпуса распылителя)

Выполните несколько плавных возвратно-поступательных движений рукоятки, обеспечив в полости нагнетания давление. Измерить с помощью секундомера время падения давления в интервале 320…250 (кгс/см2), которое должно быть не менее 10 с.

Проверка проводится два раза. Разность двух полученных результатов не должна превышать 3 с.

При несоответствии значения параметра или качественного признака заданным условиям принимают, что сопряжение «игла – корпус распылителя» негерметично. 
Негерметичность возникает преимущественно из-за износа цилиндрической части иглы и корпуса распылителя, а также из-за наличия на сопрягаемых поверхностях грязи и частичек металла.

2.6.3 Перепад давления за период впрыскивания

Перепад должен быть (10,5±1,5)МПа (105±15)кгс/см2. При проверке производится пять впрыскиваний. Разница в падении давления между любыми двумя впрыскиваниями не должна превышать 1 МПа (10 кгс/см2 ).

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВПРЫСКА ТОПЛИВА НА ДИЗЕЛЕ ТИПА Д 49

Надежность, стабильность и четкость работы топливной аппа­ратуры имеют исключительно важное значение для нормальной эксплуатации дизельного двигателя. Обеспечение сочетания указанных свойств для каждой конкретной топливной системы до­стигается присущими только ей наивыгоднейшими соотношениями между размерами основных конструктивных элементов системы и ее кинематическими характеристиками. Чтобы определить эти наивыгоднейшие соотношения, необходим детальный и достаточно точный расчет как основных характерных размеров топливного насоса и форсунок (распылителей), так и самого процесса впрыска топлива.