Информационно-образовательный портал
e-mail: [email protected]

К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА ФОРСУНОК

В современных экономических условиях перед сельскохозяйственными предприятиями стоят задачи производства высококачественной продукции путем снижения ее себестоимости. Весомую долю затрат на производство продукции растениеводства и животноводства составляют расходы на топливо (25–30%).

В настоящее время технологические процессы почвообработки характеризуются агротехническими, энергетическими и экономическими показателями, а также учитывается эффективность сельскохозяйственной техники.

Эффективность использования сельскохозяйственной техники в первую очередь зависит от ее эксплуатационной надежности, которая обеспечивается системой технического обслуживания и ремонта.

Анализ отказов дизельных двигателей показывает, что наибольшее количество отказов дизелей (до 40%) происходит вследствие неисправностей топливных систем. Наиболее слабым узлом топливной аппаратуры являются форсунки, у которых быстрее других нарушаются регулировки и рабочие показатели, возникают различные неисправности в сопряжениях, в результате чего снижается мощность двигателя, появляется дымность отработавших газов, перебои в работе цилиндров, увеличивается расход топлива [1–7].

Анализ исследований показал, что долговечность форсунок определяется ресурсом распылителя. Основными факторами, влияющими на износ распылителя, являются ударная нагрузка, температурный режим, качество используемого топлива. Наибольшая доля отказов до 70% приходится на распылитель (рис. 1).

В результате износа иглы и корпуса распылителя форсунки происходит изменение размеров и формы деталей, изменение шероховатости, механических свойств и износостойкости, образование задиров, рисок, царапин и других дефектов. Появление таких дефектов является причиной ухудшения работы дизеля. Факторы, влияющие на износ распылителей форсунок, можно классифицировать по аналогии с факторами, влияющими на изменение технического состояние изделия: конструктивные, производственные и эксплуатационные.

Основными зонами изнашивания являются следующие поверхности: направляющая часть, запорный конус, верхнее заплечико и верхний торец хвостовика.

Направляющая поверхность иглы изнашивается с нижней стороны. Величина износа составляет 0,001…0,003 мм. В результате цилиндрическая поверхность приобретает коническую форму.

К наиболее слабым местам иглы относится запорный конус, особенно поддающийся износу. Запорная поверхность иглы воспринимает ударную нагрузку пружины форсунки и абразивное действие имеющихся в топливе твердых частиц.

Огромное количество ударов иглы с большой нагрузкой от пружины форсунки воспринимается небольшим притертым пояском (шириной 0,2…0,25 мм) на игле и запорной фаске корпуса распылителя. Металл при такой большой нагрузке претерпевает наклеп, поверхность его уплотняется, возникает усталость металла, при этом микрообъемы шелушатся, а проходящее с большой скоростью топливо вместе с твердыми абразивными частицами в момент впрыска смывает отставшие частицы металла.

Поверхность запорного конуса иглы изнашивается неравномерно: больше (0,07…0,08 мм) – в средней части, меньше (0,055…0,06 мм) – у нижнего основания и еще меньше (0,04…0,075 мм) – у верхнего.

Вследствие износа поверхности запорного конуса иглы, а также сопрягаемого с ним седла корпуса распылителя нарушается плотность прилегания их. Топливо у распылителя при закрытой игле до и после впрыска подтекает с последующим нагаро образованием. Так как фаза горения у дизельного двигателя короткая, то крупные капли не успевают сгореть и образуют кокс, нагар на деталях распылителя, поршне компрессионных кольцах.

Значительный износ запорной части настолько нарушает герметичность посадки иглы, что газы из камеры сгорания прорываются внутрь распылителя, отчего детали перегреваются, и обычно игла заедает от коробления или закоксовывания. Наибольшему износу на цилиндрических поверхностях иглы подвергается штифт. Поверхность его из цилиндрической становится конической, меньшее основание конуса направлено в сторону нижнего торца. На нижнем конце штифт по диаметру изнашивается на 0,025…0,03 мм, а в верхней части – на 0,01…0,12 мм по диаметру.

Гидроабразивным износом охватывается участок штифта, находящийся в кольцевой щели между стенками соплового отверстия, поэтому длина бороздок и гребешков штифта равна толщине стенки соплового отверстия корпуса распылителя.

Присутствие на поверхностях штифта и стенках соплового отверстия гребешков с острыми вершинами способствует образованию при впрыске отдельных струек, и такой распыл получается струйным. Он обусловливает нагарообразование на распылителе, поршне и камере сгорания.

Необходимо отметить, что штифт иглы омывается горячими газами камеры сгорания, где при наличии активных кислот процесс коррозии протекает более интенсивно, и поверхность штифта поэтому сильно разрушается.

В процессе эксплуатации распыливающий конус изнашивается медленно. Больший износ приходится на среднюю часть поверхности распыливающего конуса. Он определяется характером работы штифтового распылителя. Износ распыливающего конуса нарастает вместе с увеличением высоты подъема иглы, происходяшего в результате износа нижнего торца корпуса форсунки, верхнего заплечика иглы и запорных поверхностей распылителя. Рост износа распыливающего конуса объясняется в этом случае увеличением скорости движения струи топлива в суженной сопловой щели.

Таким образом, для повышения долговечности форсунок дизельных двигателей необходимо увеличить износостойкость средней части поверхности распыливающего конуса.

Литература.

  1. К вопросу повышения эффективности использования дизельной техники / А. Т. Лебедев, П. А. Лебедев, Р. А. Магомедов, А. В. Захарин, Р. В. Павлюк, Н. А. Марьин // Научное обозрение. – 2012. – № 10. – С. 167–171.
  2. Способы снижения расхода топлива при выполнении сельскохозяйственных работ / П. А. Лебедев, В. С. Цховребов, В. А. Халюткин, В. А. Васин, Б. В. Малюченко // Вестник АПК Ставрополья. – 2012. – № 3. – С. 47–49.
  3. Лебедев А. Т., Лебедев П. А., Васин В. А. Повышение эффективности работы топливной аппаратуры дизельных двигателей // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2011. – № 7. – С. 43–45.
  4. Лебедев П. А. Улучшение параметров топливоподачи топливных насосов высокого давления // Техника в сельском хозяйстве. – 2011. – № 6. – С. 25–26.
  5. Лебедев П. А., Лебедев А. Т. Режимы работы двигателей и расход топлива // Сельский механизатор. – 2011. – № 12. – С. 30–31.
  6. Пат. 2423214 Рос. Федерация. Способ восстановления прецизионных деталей / А. Т. Лебедев, Р. А. Магомедов, П. А. Лебедев [и др.]. – № 2009147528; Заявлено 21.12.2009 ; опубл. 10.07.2011.
  7. Васин В. А., Валуев Н. В., Лебе дев А. Т., Лебедев П. А., Магомедов Р. А. Повышение ресурса форсунок // Вестник АПК Ставрополья. – 2014. – № 2(14). – С. 33–37.

Метки: Сельское и лесное хозяйство