147401 (594351), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Недостатки:

– по ходу проведении проверки нет возможности регулировок, т. к. у оператора заняты обе руки;

– материалоемкость;

3.3 Описание и принцип действия разработки

Основной задачей настоящего изобретения является создание устройства для бесстендового диагностирования ТАВД, которое имело бы меньшую материалоемкость и обеспечило бы снижение трудоемкости диагностирования, а также приемлемую точность и достоверность результатов диагностики путем получения достаточной повторяемости тестового воздействия на диагностируемый орган.

Дополнительные задачи настоящего изобретения заключаются в повышении безопасности работ при проверке плунжерных пар и расширении функциональных возможностей устройства путем обеспечения, в частности, возможности экспресс – оценки производительности плунжерной пары.

Заявленное устройство содержит корпус 2 с резьбовым наконечником 6, в котором выполнен канал высокого давления для подачи испытательной жидкости, в качестве которой используют, как правило, дизельное топливо, к диагностируемому органу. Внутри корпуса 1 расположен плунжерный насос с плунжером 8 для подачи топлива в канал наконечника 6. Привод насоса 8 выполнен в виде рычага 3, который для обеспечения возможности воздействия на плунжер шарнирно соединен с корпусом 2, для чего к последнему жестко прикреплен промежуточный кронштейн, с которым посредством шарнирного соединения соединен рычаг 3. Воздействие рычага 3 на плунжер обеспечено через шарнирное соединение с толкателем 4 и воздействия на него. Толкатель 4 установлен с возможностью осевого перемещения в корпусе 2 в контакте с хвостовиком плунжера, обратный ход которого обеспечен пружиной 11, воздействующей на тарелку 14, которая контактирует с хвостовиком плунжера со стороны, противоположной толкателю 4.

Резервуар для топлива установлен в рычаге 3 и имеет отвинчивающуюся крышку 7. Полость резервуара подключена к кольцевой полости питания насоса 8 посредством гибкого трубопровода 15.

В корпусе 2 между надплунжерным пространством и каналом высокого давления установлен также нагнетательный клапан 5 для создания высокого давления испытательной жидкости в канале. Манометр 19 установлен на корпусе 2 и подключен к каналу через полость, в которой расположена возвратная пружина 12 клапана 5.

В качестве плунжера в заявленном устройстве использован плунжер серийной конструкции, применяемой в существующих ТНВД. На цилиндрической поверхности плунжера такой конструкции имеется винтовая канавка, сообщенная с Г-образным каналом, выходящим на торец плунжера, где установлена заглушка.

В зоне полости питания в корпусе 2 выполнено сообщенное с этой полостью резьбовое отверстие, в которое ввернута резьбовая пробка 10, выполненная с каналом, один конец которого выходит на поверхность внутреннего торца пробки 10, а другой – на ее резьбовую поверхность, на участке, смежном с головкой пробки.

Для фиксации рычага 3 с резервуаром относительно корпуса 2 в целях транспортировки предусмотрен элемент крепления, выполненный, например, в виде шплинта 20, вставляемого в соответствующие отверстия кронштейна и рычага 3.

Устройство работает следующим образом.

Вывернув крышку 7, в резервуар заливают топливо. Крышку 7 вворачивают обратно не полностью. Для удаления воздуха из полости питания и гибкого трубопровода 15 частично откручивают пробку 10 на некоторое время до истечения топлива без пузырьков. Заполняют полость питания топливом, произведя несколько перемещений рычага 3 до наступления полнопоточного истечения топлива из наконечника 6 и штуцера. Полностью закручивают пробку 10 и рукояткой 13 закрывают вентиль дросселя 1.

Для проверки форсунки или плунжерной пары ТНВД двигателя устройство подключают к штуцеру форсунки или ТНВД соответственно, для чего используют переходник 9, наворачиваемый одновременно (за счет противоположных направлений навивки ее резьбовых участков) на наконечник 6 и на штуцер диагностируемого органа. При этом конец наконечника 6 плотно сопрягается с отверстием штуцера. Если штуцер диагностируемого органа расположен в неудобном или труднодоступном месте, используют необходимые переходники и удлинители.

Диагностику проводят, создавая в диагностируемом органе заданное давление топлива путем плавных качательных перемещений рычага 3, дросселируя при необходимости рукояткой 13 выход топлива. Создаваемое давление топлива контролируют манометром 19. При этом топливо самотеком поступает из резервуара по трубопроводу 15 в полость питания, откуда плунжер, преодолевая сопротивление пружины 12 клапана 5, подает топливо в полость, сообщенную с каналом высокого давления. Из этого канала топливо поступает в диагностируемый орган. Вытекающее из дросселя 1 через штуцер топливо может быть аккуратно собрано в отдельную емкость.

3.4 Расчет конструкторской разработки

Рассчитываем на прочность наиболее нагруженные части и соединения, для определения надежности и работоспособности конструкции в целом. Расчет производим при максимальном давлении 40 МПа.

3.4.1 Расчет объема бачка

Для проведения испытаний используется дизельное топливо, которое заливаем в бачок, объем которого находим по формуле:

V = πR²H (3.1)

где R – внутренний радиус, мм²;

Н – высота цилиндра которая заполняется испытательной жидкостью.

V = 3,14×15²×196,5 = 138827 (мм²) = 0,14 (л.)

Этого объема достаточно для проведения испытаний.

3.4.2 Расчет усилия на рукоятке

Рассчитываем усилие [15] необходимое для создания заявленного давления в рабочей полости, в размере 40 МПа, которое действует на клапан диаметром 6 мм. Для этого рассмотрим рукоятку как нагруженный стержень.

Рис. 3.1 – Схема действия сил, эпюры моментов и усилий

Найдем усилие действующее в точке А по формуле:

Р_А = (3.2)

где Р – давление, Па;

d – диаметр клапана, м.

Р_А = = 1130 (Н)

Для нахождении усилия руки Р_С составляем уравнение моментов относительно точки В.

Σ М_В = 0 (3.3)

Р_С (l₁+l₂) – P_Al₂ = 0 (3.4)

Р_С = Р_Аl₂/(l₁+l₂) (3.5)

где l₁ – расстояние между точками А и С, м;

l₂ – расстояние между точками А и В, м.

Р_С = 1130×0,032/0,244 = 148,2 (Н)

По результатам расчета видим, что усилие на рукоятке составляет приблизительно 15 кг, это в пределах допустимой нормы от 15 до 20 кг.

3.4.3 Расчет на прочность сварных швов

В первом случае рассчитываем, сварной шов [15] между корпусом и кронштейном, он испытывает растягивающее усилие и при этом работает на срез.

Для определения прочности нам необходимо знать реакцию в точке В, которую мы находим по выше приведенной схеме на рис. 3.1. Составим уравнение моментов относительно точки А.

Р_Сl₁ – R_Bl₂ = 0 (3.6)

R_B = Р_Сl₁/l₂ (3.7)

где R_В – реакция в точке В, Н.

R_B = 148,2×0,212/0,032 = 981,8 (Н)

Условие прочности на срез имеет вид:

(3.8)

где F_шва – площадь шва, м;

τ – касательное напряжение, которое материал способен выдерживать длительное время, МПа.

Касательное напряжение находим по формуле:

(3.9)

где σ – допустимое нормальное напряжение, МПа.

Находим допустимое нормальное напряжение по формуле:

(3.10)

где σ_Т – предел текучести материала, МПа, для стали 45 σ_Т = 340 МПа;

n – коэффициент запаса, принимаем 2,125

σ = 340/2,125 = 160 (МПа)

τ = 160/2 = 80 (МПа)

Площадь сварного шва находим по следующей формуле:

F_шва = 2×a×β×h_шва + 2×b×β×h_шва (3.11)

где а – ширина провариваемого элемента, м;

b – длина провариваемого элемента, м;

β – коэффициент зависящий от способа сварки, для ручной однопроходной сварки β = 0,8;

h_шва – высота катета углового шва, м.

F_шва = 2×10^-4×0,8×4×10^-3+ 2×37×10^-3×0,8×4×10^-3 = 300,8×10^-6

Проводим проверку на прочность

τ_ср = 981,8/ 0,0003 = 3,27 ≤ 80 (МПа)

Условие прочности выполняется, значит, данный шов выдержит нагрузки.

Расчет шва толкателя на разрыв производим, прибегнув к некоторым упрощения, будем считать, что толкатель жестко закреплен и на него действует сила Р_А.

Используем формулы (3.8) и (3.11), но при этом вместо R_B подставляем Р_А и получаем:

F_шва = 2×11,5×10^-3×0,8×4×10^-3+ 2×10×10^-3×0,8×4×10^-3 = 137,6×10^-6

τ_ср = 1130/ 0,0001378 = 8,21 ≤ 80 (МПа)

Условие прочности выполняется.

Расчет сварных швов рычага выполняем по той же методике, но для этого необходимо найти реакцию в точке сварки К.

Находим значение реакции по пропорции:

R_K= R_Al₁/ l₃ (3.12)

где l₃ – расстояние от точки В до точки К, м.

R_K= 1130×0,032/0,044 = 822 (Н)

F_шва = 2×18×10^-3×0,8×3×10^-3+ 2×5×10^-3×0,8×3×10^-3 = 110,4×10^-6

В условие прочности подставляем удвоенную площадь шва, т. к. на рычаг приварены две пластины, нагрузка между которыми поделена поровну.

τ_ср = 822/ 0,00022 = 3,7 ≤ 80 (МПа)

Условие прочности выполняется с большим запасом, что гарантирует надежность и работоспособность разработки.

3.4.4 Расчет оси шарнира на срез

Ось шарнира, крепящая рычаг к корпусу имеет две перерезывающие плоскости. Необходимо выполнение условия прочности на срез:

(3.13)

где F₁ – площадь перерезывающей плоскости, м².

Площадь находим по формуле:

(3.14)

где d – диаметр перерезывающей плоскости, м².

F₁ = 3,14×8²×10^-3/4 = 10^-4

Проверяем по условию прочности (3.13):

Условие прочности выполняется.

3.4.5 Расчет усилия затяжки

Наиболее ответственные резьбовые соединения необходимо рассчитывать. Для нахождения момента затяжки [27] необходимо найти силу затяжки.

Расчет момента затяжки резьбового наконечника.

Усилие затяжки находим по формуле:

F_зат = ν (1 – χ) F_вн (3.15)

где ν – коэффициент затяжки, для герметичных соединений с мягкими прокладками [27], принимаем ν = 1,9;

χ – коэффициент внешней нагрузки [27], принимаем χ = 0,25;

F_вн – внешняя нагрузка, в нашем случае таковой является давление жидкости.

Переводим давление в силу:

F = (3.16)

где Р – давление, Па;

d – диаметр на который оказывается давление, м.

Характеристики

Список файлов ВКР