Износы деталей топливной аппаратуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Износы деталей топливной аппаратуры



В процессе эксплуатации топливной аппаратуры происходит изменение геометрических и физико-механических свойств поверхности деталей, что приводит к ухудшению работы топливной системы. Рассмотрим износ деталей, наиболее распространенной топливной аппаратуры, устанавливаемой на тракторах.

НАСОС. ПЛУНЖЕРНЫЕ ПАРЫ

Плунжер изнашивается в определенных местах, отчего эти участки получили название местных износов.

Значительному износу подвержена головка плунжера, особенно участок в ее верхней части, расположенный против впускного окна гильзы

1-зона наибольшего износа, против впускного окна гильзы;

2-зона винтовой кромки

(рис. 1).

Износ охватывает поверхность в виде желобообразной канавки, которая размещается вдоль плунжера от верхнего торца и несколько ниже середины головки.

Максимальная глубина 0,023...0,025 мм и ширина 4,5...5 мм канавки находятся у верхнего торца головки плунжера; длина изношенного участка 9,5...10 мм. Чем дальше от верхнего торца, тем мельче и уже делается канавка, и за серединой головки она выравнивается с поверхностью.

Чистая блестящая поверхность плунжера в результате износа на этом участке становится изрезанной продольными рисками в виде бороздок средней глубины 0,004...0,005 мм. Изношенный участок имеет следующие внешние признаки: матовый оттенок поверхности, гребенчатую неровность, хорошо видимую в лупу 10--20 кратного увеличения, а при больших износах заметную и невооруженным глазом. Характер изношенной поверхности и микронеровности на ней позволяют утверждать, что рассматриваемый участок плунжера подвергается, абразивному износу.

В первый период, когда частицы попадают в зазор, они снимают большую микростружку, так как режущие кромки их острые. Продвигаясь далее между стенками деталей, режущие кромки абразивов затупляются, частицы размельчаются и режущая способность абразивного материала уменьшается. Вследствие этого и наблюдается большая глубина микробороздок и износ у верхнего торца плунжера, а чем дальше от торца, тем глубина бороздок и износ меньше.

Винтовая кромка головки плунжера изнашивается меньше. Изношенная поверхность расположена в 5,5 мм от верхнего торца и захватывает участок, близкий к винтовой кромке. Ширина пораженного участка по цилиндрической поверхности не значительна, (наибольшая его часть 2,…2,7 мм), находится против перепускного отверстия; по высоте головки износ распространяется на 4 мм .

Величина износа винтовой кромки по ее длине различна: максимальная находится на участке против перепускного бокового отверстия плунжера, расположенного в 6,5 мм от верхнего торца, и составляет 0,018…0,020мм, минимальная, равная 0, 003…0,005 мм, отстоит от торца на 9,5 мм.

Нарушается также чистота доведенных рабочих поверхности: на них появляются продольно расположенные бороздки глубиной в среднем 0,004-0,005 мм, а также отсечная кромка, которая па участке против перепускного отверстия плунжера под воздействием сосредоточенного местного размыва изменяет свою форму. Такой характер износа объясняется тем, что в момент перетекания из области высокого в область низкого давления (период отсечки) топливо устремляется с большой скоростью из бокового перепускного отверстия плунжера к отсечному окну гильзы. При этом двигаясь по кратчайшему пути, топливо омывает прежде всего участок отсечной кромки против перепускного отверстия плунжера.

В первый момент отсечки перепускное окно гильзы открыто частично, при своём движении топливо встречает значительное сопротивление. Поэтому на указанном участке отсечная кромка размывается топливом, с находящимся в нём абразивом.

ВТУЛКА

У втулки изнашивается внутренняя поверхность, примыкающая к впускному и перепускному окнам. Больший износ находится у впускного окна, меньший у перепускного.

Износ зоны впускного окна имеет вид прямоугольной, желобообразной полосы, шириной 4,5-5 мм расположенной вдоль гильзы.

Места износа втулки у перепускного окна

(рис 2)

В большей мере изношена поверхность над окном протяжённостью 6…7 мм от его кромки вверх. Под окном участок захватывает 4,5…5 мм. В непосредственной близости к кромке находится максимальный износ, который у верхней её части составляет 0,025…0,027 мм и у нижней 0,015…0,017 мм.

Рабочая поверхность втулки над верхней кромкой окна покрыта параллельными бороздками, расположенными вдоль втулки. Кромка окна имеет большой завал и как бы снята пилой, край неровный, рваный.

Местный износ поверхности в зоне перепускного окна гильзы по характеру и размещению отличен от износа впускного окна. Изношенный участок находится с левой стороны кромки окна, имеет вид фигурной полосы шириной 2…2,5 мм; к верхнему торцу он распространяется на 2…3 мм, к нижнему- на 4,5…5 мм. Величина износа на краю кромки равна 0,015…0,017 мм. С приближением к торцам гильзы он резко уменьшается, с правой стороны от окна износа почти нет.

Места износа втулки у перепускного окна

(рис 3)

Такое расположение износа объясняется тем, что при наличии левой винтовой кромки плунжера сначала открывается левая сторона окна гильзы. Поэтому перетекание топлива в момент отсечки абразивно изнашивает эту сторону окна, тогда как правая закрыта. Кромка с левой нижней стороны окна сильно изнашивается, круглая форма её нарушается, происходит процесс жидкостного размывания абразивом.



ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ ИЗНОСОВ ПЛУНЖЕРНОЙ ПАРЫ

износ трактор топливный насос

При сборке секции топливного насоса от монтажных усилий штуцера высокого давления рабочая внутренняя поверхность втулки плунжера искажается. При затяжке нажимного штуцера с рекомендуемым моментом 120 Н*м зазор в сечении окон уменьшается до 1,5 мкм, а на участке расположенном на 10…15 мм ниже окон он увеличивается до 3 мкм.

Изменение величины зазора плунжерной пары в зависимости от усилий затяжки

(рис 4)

Такой характер деформации объясняется конструктивными особенностями втулки впускное и отсечное окна которой оказывают наиболее значительное влияние на изменение прецизионной поверхности втулки.

На поверхности втулки рядом с впускным и отсечным окнами вследствие упругой деформации возникают относительно узкие острые выступающие кроики. В момент нагнетания топлива, когда впускное окно ещё полностью не перекрыто, топливо с большой скоростью под высоким давлением устремляется в него, вызывая гидрообразный износ его кромки.

При износе кромок возрастают утечки топлива в компрессорную часть.

Увеличение момента затяжки штуцера высокого давления до 140…150 Н*м ускоряет износ плунжерных пар рядных топливных насосов на 20% по сравнению с деталями смонтированными с величиной 100…120 Н*м.

У плунжерных пар с зазором 0,5…1 мкм уже при монтаже с моментом затяжки 60 Н*м происходит зависание плунжера около окон втулки. Однако в процессе нагнетания топлива заклинивания не происходит. У значительной части плунжерных пар, имеющих зазор 1...1,5 мкм, после затяжки штуцеров высокого давления с усилием 12..15 Н-м происходит защемление плунжера в компрессионной части. Отмеченное явление происходит вследствие несовпадения геометрических осей втулки и плунжера из-за изгиба компрессионной части втулки под действием монтажных усилий.

При рабочем ходе плунжера, после перекрытия выпускного окна гильзы, наступает момент впрыскивания топлива в цилиндры двигателя. У изношенных плунжерных пар начало впрыскивания запаздывает, так как после перекрытия впускного окна топливо начинает перетекать обратно по желобообразпой канавке местного износа.

По мере движения плунжера вверх глубина и ширина изношенного участка уменьшаются, в результате чего зазор в этом месте становится меньше, утечки сокращаются и в определенный момент с запаздыванием подается топливо. Чем больше величина местного износа плунжерной пары, тем сильнее обратное перетекание топлива и следовательно, большее запаздывание начала впрыскивания

В случае максимальной величины износа плунжера и втулки угол опережения впрыска топлива может запаздывать до 5 градусов по кулачковому валу топливного насоса (ЯМЗ-238НБ)

Кроме того, износ плунжерных пар значительно снижает их производительность из-за утечек топлива, особенно на пусковых оборотах.

Рост утечек топлива с уменьшением оборотов объясняется тем, что при медленном движении плунжера время на перетекание возрастает.

Плунжерные пары в топливном насосе изнашиваются неодинаково, поэтому перетекание топлива на изношенных участках будет различным, отчего повышается неравномерность подачи топлива. При больших износах деталей плунжерных пар, неравномерность может увеличиться в три раза, на наминальных оборотах и в пять раз на пусковых оборотах.

Износ плунжерных пар сопровождается значительным снижением давления подаваемого топлива. На пусковых оборотах новы пары должны развивать давление подачи топлива не ниже 50…60 МПа, а при износе оно снижается в 4…5 раз. Если плунжерная пара не развивает давление в 30 МПа и более, её следует заменить.

На показатели топливной аппаратуры также влияет износ винтовой кромки плунжера и сопряженного участка перепускного окна гильзы, при этом сокращается продолжительность подачи топлива.

На запаздывание момента впрыска так же влияет износ толкателей кулачкового вала, нагнетательного клапана и других деталей.

НАГНЕТАТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

У нагнетательного клапана изнашивается запорный конус 1, разгрузочный поясок, направляющий хвостик 3. Поверхность запорного конуса изнашивается от ударной посадки клапана под действием пружины, остаточного давления топлива в трубопроводе, а также от воздействия имеющихся в топливе абразивных частиц.

1-запорный конус

2-разгрузочный поясок

3-направляющий хвостовик

Износ запорного конуса клапана характеризуется наличием кольцевой канавки шириной 0,4…0,5мм и средней глубиной 0, 05 мм (топливный насос 4ТН8,5х10, наработка 3,5…4 тыс. мото-часов).

Значительно изнашивается разгрузочный поясок второго клапана, цилиндрическая поверхность которого становится конической. У кромки верхнего торца его износ в среднем достигает 0,008…0,01 мм, у нижней кромки 0,03…0,35 мм. Изношенная поверхность имеем гребенчатый вид с глубокими бороздками между ними, идущими поперёк всего пояска, которые значительно увеличивают кольцевой зазор в сопряжении разгрузочного пояска с отверстием гнезда клапана. Изношенную поверхность легко обнаружить невооруженным глазом, а начальная стадия износа с незначительной высотой гребешков хорошо заметно в лупу с 10-20 кратным увеличением.

Характер расположения износа объясняется заклиниванием абразивных частиц в зазоре между стенкой отверстия гнезда клапана и разгрузочного пояска в момент перекрытия отверстия пояском при посадке клапана. Частицы размельчаются, и абразив утрачивает режущую способность. Поэтому большая глубина бороздок наблюдается со стороны нижнего торца и разгрузочный поясок изнашивается на конус.

Кроме того, этот участок изнашивается в момент выхода пояска из отверстия гнезда, когда через малую кольцевую щель проходит со значительной скоростью нагнетаемое плунжером топливо. Абразивные частицы, находящиеся в топливе, совершают удары преимущественно по нижней части пояска, снимая здесь наибольшую микростружку. В начальной стадии износа на поверхности пояска со стороны нижнего торца видны поперечные риски и незначительное закругление кромки.



ГНЕЗДО КЛАПАНА

У гнезда клапана изнашивается запорная фаска и направляющее отверстие.

Промеры направляющего отверстия гнезда клапана показали, что оно сильно изнашивается в верхней части, на участке длинной 1,8…2 мм, т.е. в зоне работы разгрузочного пояска, по тем же причинам что и поясок клапана. Износ достигает в среднем 0,025…0,03мм на диаметр. При этом цилиндрическая форма отверстия нарушается, становится конической, большое основание конуса лежит к верхнему торцу гнезда клапана.

Со стороны нижнего торца отверстие изнашивается незначительно, от 0,005 до 0,01 мм. Изношенная поверхность имеет прямоугольные канавки, идущие по образующей, сходные с формой ребра хвостовика клапана.

Микрорельеф стенки гнезда клапана в верхней части (в зоне работы разгрузочного пояска) представляет собой поверхность, изрезанную продольными бороздками, такими же, как и на разгрузочном пояске клапана.

Отличаются лишь тем, что на стенке отверстия седла клапана микробороздки мельче, а глубина бороздок высота гребешков увеличиваются к верхнему торцу гнезда клапана в направлении, обратном направлении

па разгрузочном пояске.

Характер износа подтверждает, что поверхность разрушается путем срезания микростружек абразивным материалам, попадающим в зазор между разгрузочным пояском клапана и отверстием гнезда.

ВЛИЯНИЕ ИЗНОСОВ КЛАПАННОЙ ПАРЫ НА РАБОТУ АППАРАТУРЫ И ДВИГАТЕЛЯ

Износ разгрузочного пояска клапана и сопрягаемого с ним отверстия гнезда сильно искажает начальные размеры, форму и чистоту поверхности.

Зазор в сопряжении разгрузочного пояска увеличивается в 5...6 раз, а с учетом глубины бороздок микро рельефа -- в 7...8 раз. При таких зазорах не создаете должный разгрузочный эффект в топливопроводе высокого давления и не обеспечивается четкая отсечка подачи топлива.

Установлено, что с расширением зазора в сопряжении разгрузочный поясок клапана -- отверстие его гнезда подача топлива увеличивается. Так, при зазоре 0,038...0,042 мм у новой пары он равен 0,002...0,008 мм производительность секций топливного насоса УТН (двигатель Д-50) на пусковых оборотах возрастает на 50....60%, а на номинальных оборотах -- на 10..,20%

Неравномерный износ в комплекте клапанов насоса, создает различную величину зазора по разгрузочном пояску и следовательно, неодинаковую разгрузку топливопроводов высокого давления, которая приводит к неодинаковой подаче топлива. Поэтому износ нагнетательных клапанов всегда сопровождается увеличение неравномерности подачи топлива. Так, на номинально режиме неравномерность подачи топливного укомплектованного клапанными парами с различным зазором в зоне разгрузочного пояска, увеличивается в 4…5 раз. Этот же насос с новыми клапанными парами имел неравномерность подачи около 3%.

С износом клапанов наблюдается ранний впрыск (в среднем на 2...2,5°). Продолжительность впрыска увеличивается из-за снижения разгрузочного эффекта клапана. Поэтому форсунка дает растянутый впрыск, Главным образом удлиняется конец его, так как игла форсунки совершает медленную посадку, при этом отсутствует четкая отсечка впрыска.

Нарушения в работе топливной аппаратуры, связанные с износом разгрузочного пояска клапана, проверены на горячем двигателе. При зазоре по разгрузочному пояску 0,042...0,043 мм часовой расход топлива двигателем повышается на 13,8%, а мощность увеличивается на 9% (двигатель Д-50).

Избыточная подача топлива, неравномерное распределение его по цилиндрам, увеличение продолжительности впрыска нарушают процесс сгорания топливной смеси, двигатель работает жестко, с дымным выхлопом, перегревом, с более интенсивным износом деталей шатуно-поршневой группы.

Работа двигателя на малых оборотах характеризуется высокой жесткостью, неравномерностью и дымностью выхлопа. При частоте вращения меньше 600 мин-1 наблюдаются перебои в работе цилиндров, сильная вибрация двигателя и большая дымность выхлопа.

КОРПУС ТОПЛИВНОГО НАСОСА

У этой базовой детали в процессе эксплуатации изнашиваются направляющие отверстия толкателей, вертикальные пазы под ось ролика толкателя, гнезда под шарикоподшипники и сальники кулачкового вала, отверстия под рейку, резьбовые отверстия. Появляются трещины и отколы аварийного характера.

Направляющее отверстие толкателя становится овальным главным образом в плоскости, перпендикулярной оси кулачкового вала, где максимальная величина износа достигает 0,80...0,93 мм. Расширение этого зазора вызывает стук толкателя, иногда заедание его и поломку кулачкового вала или оси ролика.

Пазы в корпусе насоса под ось ролика изнашиваются односторонне: у правого - задняя стенка, у левого - передняя. Плоская стенка принимает вогнутую или ступенчатую форму. При ступенчатом характере износа бывают случаи заедания оси ролика, оканчивающиеся ее поломкой.

Увеличение зазора в сопряжении оси ролика с направляющими пазами корпуса насоса вызывает перекос толкателя , возникает большое трение и в итоге интенсивный износ этих поверхностей. При сильном износе образуются лыски на концах оси ролика, поверхность соприкосновения увеличивается, возникает большое трение, усиливающееся перекосом оси ролика. Износ гнезда под сальники и наружные обоймы шарикоподшипников приводит к биению кулачкового вала, увеличению осевого зазора и к более быстрому выходу из строя подшипников.

В корпусах рядных насосов происходит смятие опорных поверхностей под втулки плунжеров. Величина перекоса опорных поверхностей зачастую в 2...4 раза превышает величину, допустимую техническими условиями. Так, у насосов УТН-5, поступивших на ремонт, неперпендикулярность резьбы под штуцер и опорной поверхности под втулку находится в пределах 0,005...0,5 мм, а насосов 4ТН-8.5Х10 и ЯМЗ-238НБ - соответственно 0,05...0,6 мм и 0,05...0,35 мм.

Пластическое деформирование опорных поверхностей приводит к искажению направляющей части корпуса под втулку плунжера в компрессионной части.

Отдельные секции насосов, поступивших в ремонт, имели отверстия в форме эллипса, большая ось которого имела размеры 15...15,03 мм (согласно техническим условиям наружный диаметр втулки в компрессионной части равен 15,05 мм), что увеличивает вероятность изгиба компрессионной части втулки даже при отсутствии перекоса в корпусе.

КУЛАЧКОВЫЙ ВАЛ

У кулачкового вала изнашиваются кулачки, опорные шейки под подшипники, резьба на хвостовиках, шпоночный паз.

При нормальной эксплуатации износ кулачков валиков нарастает очень медленно, достигая в среднем 0,2…0,3 мм и предельно -- 0,5...0,6 мм. Иногда встречаются аварийные износы из-за несвоевременной смазки и не достаточной точности ее применения.

В условиях длительной работы у кулачка изнашивается главным образом передняя сторона его выпуклого профиля и незначительно --тыльная часть. Местный износ возникает от больших сил трения между поверхностью ролика толкателя и кулачком в момент нагнетания топлива плунжером. Дефекты кулачка приводят к запаздыванию момента впрыска топлива и сдвигу фазы впрыска по углу поворота кулачкового вала.

Изнашиваются также опорные шейки вала, в результате чего ослабляется посадка подшипников. При значительных износах опорных шеек вала и подшипников запаздывает момент впрыска, нарушается зацепление шестерен регулятора, которые при этом быстрее изнашиваются.

ТОЛКАТЕЛЬ

Детали толкателя: корпус, ось ролика, ролик, регулировочный болт изнашиваются сравнительно быстро. Это существенно влияет на рабочие показатели насоса.

Направляющая поверхность корпуса толкателя становится бочкообразной, и зазор в сопряжении с отверстием корпуса насоса увеличивается (допустимый зазор равен 0,15 мм). Возникает стук, и под влиянием ударной нагрузки начинается интенсивный износ этих деталей. Допустимая величина износа корпуса толкателя составляет 0,12 мм. Изнашиваются также отверстия под ось ролика. Они становятся овальными, допустимая величина износа равна 0,15 мм.

Ось ролика изнашивается в трех местах: по концам (в сопряжений с корпусом толкателя) и в середине (на участке сопряжения с роликом). На концах оси образуется односторонний износ в виде лысок, неподвижная посадка переходит в подвижную, а с увеличением зазора возникает ударная нагрузка. В связи с этим поверхности быстро изнашиваются, что иногда приводит к поломке оси или повреждению корпуса толкателя по отверстиям. В средней части оси, в сопряжении с роликом наблюдается наибольший износ, достигающий 0,5... 0,8 мм (допустимый --0,12 мм). Указанные дефекты оси и отверстия вызывают запаздывание угла опережения впрыска и неустойчивость его при регулировке насоса.

В насосе изнашивается также верхняя торцовая плоскость головки и резьба регулировочного болта толкателя. На поверхности регулировочного болта толкателя в местах упора в торец плунжера и в тарелку возникают углубления величиной 0,16...0,27 мм. В этом случае плунжер позже перекрывает впускное окно гильзы, вследствие чего запаздывает момент впрыска.

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива предназначена для изменения .момента начала подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Нарушение работоспособности муфт приводит к изменению угла опережения впрыска топлива до 5°, что способствует ухудшению экономических показателей двигателя, повышению дымности, увеличению износа деталей цилиндропоршневой группы. Установлено, что наибольшее влияние на работоспособность муфты оказывают следующие детали - проставка, пружина и отверстие под оси грузов.

Износ проставки и отверстия в процессе эксплуатации достигает 0,4...1,2 мм, а длина пружины уменьшается на 1,2 мм. Использование муфты с такими износами, приводит к изменению угла опережения впрыска до 30%, что снижает мощность двигателей (ЯМЗ-240Б, ЯМЗ-288НБ) до 8% и увеличивает расход топлива на 10%.

Помимо этого, работа муфты с изношенными деталями приводит к тому, что грузы расходятся неравномерно, в результате чего при частоте вращения коленчатого вала двигателя 400...1300 мин(-1) возникают удары, а при 400...500 мин(-1) грузы расходятся преждевременно, способствуя раннему впрыску топлива в цилиндры двигателя.

РЕГУЛЯТОР

К наиболее характерным дефектам регулятора топливного насоса типа ТН-8,5х10 относятся: износы заднего шарикоподшипника, кулачка тяги и отверстия в рейке, ведущей шестерни и сопряженных с ней плоских пружин, сопряжения валик - подвижная муфта, крестовины грузовиков, вилки осей, связывающих детали.

Радиально-упорный шарикоподшипник. Работает он при значительных осевых и радиальных переменных нагрузках, поэтому быстрее изнашивается.

В подшипнике изнашиваются беговые дорожки, наружная обойма смещается по отношению к внутренней в сторону крышки, натяжение пружин уменьшается, отчего нарушается нормальное действие регулятора па рейку насоса.

При больших износах подшипника происходит биение заднего валика регулятора и, как следствие, разрушение переднего подшипника с последующим заклиниванием валика.

Валик регулятора - втулка подвижной муфты. Детали регулятора, а также сопряжение валик - втулка подвижной муфты работают в условиях смазки разбрызгиванием. Если не поддерживать необходимого уровни масла в корпусе регулятора, то детали от недостатка смазки испытывают повышенное трение и быстрее изнашиваются.

От неплотного прилегания крышки регулятора пли при отсутствии прокладки внутрь проникает пыль и происходит процесс абразивного наращивания, приводящий к относительно быстрому выходу деталей из строя.

Зазор между валиком и втулкой подвижной муфты предельно допускается до 0,25 мм; при большей его величине детали надо ремонтировать или заменять. С возрастанием зазора в сопряжении возникает ударная нагрузка, вызывающая форсированный износ сопряжённых деталей.

К конструктивным недостаткам регулятора относится наличие в его кинематической системе большого количества подвижных соединений, передающих усилие на передвижение рейки: кронштейн валика - ось валика, тяга регулятора - палец тяги. За счёт малых опорных поверхностей этих деталей возникают значительные давления и с течением времени зазоры в подвижных сопряжениях расширяются.

Хомутик рейки.

Сопряжение хомутика с поводком плунжера постепенно изнашивается, и нормальный зазор 0,05 мм увеличивается до 0,5 мм. Износ этих деталей возникает от трения в сопряжённых поверхностях, воспринимающих огромное количество возвратно-поступательных и неполных вращательных движений поводка плунжера о стенки хомутика.

С появлением увеличенного зазора резко нарушается равномерность подачи топлива, так как плунжер получает возможность совершать свободный поворот под некоторым углом, при неизменном положении рейки насоса. Этот дефект сильно затрудняет регулировку насоса на равномерность подачи топлива.

Многолетняя эксплуатация топливных насосов УТН-5 показывает, что частота вращения кулачкового вала, соответствующая началу действия регулятора, при работе быстро изменяется. Испытания десяти топливных насосов показали, что после 350…400 мото-ч работы она уменьшается на 20…25 мин(-1), что связанно, прежде всего, с износом деталей регулятора в кинематической цепи, действием усилия грузов и увеличением осевого люфта кулачкового вала.

При работе насоса шайба упора кулачкового вала и ступица грузов соприкасаются, что приводит к изнашиванию зон контакта. Кроме этого, эти детали изнашиваются также в месте контакта со спиральной пружиной. Передавая усилия от грузов к рычагу, изнашиваются лапки грузов, упорный подшипник, ось качения рычагов, сопряженные плоскости торца муфты и ролика рычага.

Износ деталей при работе топливного насоса приводит к тому, что ступица прижимается к фланцу, а муфта к промежуточному рычагу. Поэтому при одной и той же частоте вращения кулачкового вала грузы у регулятора с изношенными деталями раскрываются больше, чем при изношенных деталях. Усилие, развёртываемое грузами, зависит от скорости вращения ступицы и угла раскрытия грузов, причём с увеличением скорости вращения или угла разворота оно возрастает. В этом случае сила грузов при изношенных деталях регулятора преодолевает усилие натяжения пружины при меньшей частоте вращения по сравнению с регулятором, имеющим неизношенные детали. Таким образом, скорость вращения кулачкового вала, соответствующая началу действия регулятора с изношенными деталями, уменьшается.

К уменьшению скоростного режима приводит так же возрастание осевого люфта кулачкового вала, так как в данном случае увеличивается угол раскрытия грузов.

При эксплуатации насосов изнашивается болт ограничения максимальных оборотов, что приводит к увеличению скоростного режима.

ФОРСУНКА. РАСПЫЛИТЕЛЬ

Игла распылителя. У иглы изнашиваются следующие поверхности: направляющая часть 3, запорный конус 4, верхнее заплечико 2 и верхний торец хвостовика 1.

МЕСТА ИЗНОСА ПОВЕРХНОСТИ ИГЛЫ:

1 -- торец хвостовика;

2 -- верхнее заплечико;

3 -- направляющая часть;

4 -- запорный конус



Направляющая поверхность иглы изнашивается с нижней стороны. Величина износа составляет 0,001... 0,003 мм. В результате цилиндрическая поверхность приобретает коническую форму (распылитель РШ6-2Х250).

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, происходят явления усталости 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 нагарообразованием. Так как фаза горения у двигателя короткая (в 10 раз короче, чем у карбюраторного), то крупные капли не успевают сгореть и образуют кокс, нагар на деталях распылителя, поршне и 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.

В эксплуатационных условиях подтекание распылителя проявляется дымным выхлопом и снижением мощности двигателя.

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 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 струе» и такой распыл обычно называют струйным. Он обусловливает нагарообразование на распылителе, поршне и камере сгорания.

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

В процессе эксплуатации топливной аппаратуры распыливающий конус изнашивается медленно. Характер износа напоминает кольцевую впадину незначительной глубины, размещенную в середине образующей поверхности конуса. Наибольшая величина износа 0,027... 0,029 мм, по диаметру находится и средней части конуса, верхнее (меньшее) основание конуса изнашивается па 0,015...0,017 мм; износ нижнего основании конуса (на кромке) составляет 0,005...0,000 мм (РШС-2Х250, двигатель Д-50).

Больший износ в средней части поверхности распыливающего конуса определяется характером работы штифтового распылителя: удар топливной струй приходится на среднюю часть поверхности конуса; абразивные частицы, находящиеся в топливе, снимают микро-стружку, оставляя риски на металле, которые постепенно размываются.

Износ распыливающего конуса нарастает вместе с увеличением частоты подъема иглы, происходящего 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.

Проверка партии распылителей с изношенным распыливающим конусом показала, что угол конуса впрыскиваемого топлива незначительно увеличивается и большинство распылителей не выходит за пределы, установленные техническими условиями.

Во время работы форсунки игла совершает большое количество подъемов и опусканий, верхний торец направляющей части иглы в момент подъема ударяется о нижний гонец корпуса форсунки. Значительная ударная нагрузка, сосредоточенная па малой кольцевой площадке верхнего торца иглы, ведет к износу, сопряженных поверхностей в виде наклепа металла.

Промерами установлено, что износ лежит в пределах 0,045...0,068 мм, подрезка торца в 90° к оси иглы нарушается па 6...8°. Изношенная поверхность занимает примерно 2/3 всей плоскости верхнего торца и выглядит кольцевой канавкой матового оттенка.

От смятия верхнего торца иглы на кромке образуются заусенцы, которые иногда вызывают зависание иглы в направляющем отверстии распылителя.

Суммарный износ торца направляющей поверхности иглы, нижнего торца корпуса форсунки и запорных конусов распылителя увеличивает высоту подъема иглы на 0,16...0,31 мм (наработку 5000 мото-ч). Предельная высота подъема иглы доходит до 0,7 мм вместо устанавливаемой заводом 0,35...0,42 мм, в связи с чем скорость опускания иглы увеличивается. Поэтому относительно быстро разбивается запорная часть распылителя и прогрессивно нарастает износ распыливаюшего конуса.



КОРПУС РАСПЫЛИТЕЛЯ

Поверхности корпуса распылителя изнашиваются по направляющему отверстию, запорному гнезду и сопловому отверстию.

Направляющее отверстие корпуса распылителя нанашивается подобно сопряженной с ней поверхности иглы. Цилиндрическое отверстие становится коническим, большее основание конуса направлено к нижнему торцу распылителя, износ у нижней кромки отверстия достигает 0,003...0,005 мм. Характер микрорельефа изношенной поверхности одинаков с иглой, так как износ вызывают одни причины.

Значительному износу у корпуса распылителя подвергается запорный конус, уплотненный металл выглядит кольцевой канавкой. Причины износа такие же, как и у запорного конуса иглы.

Глубина изношенной поверхности седла в.среднем достигает 0,05...0,08 мм. В результате износа запорных поверхностей игла проседает, увеличивается высота ее подъема, ухудшается герметичность сопряжения. Суммарный износ седла распылителя и запорного конуса дает проседание иглы в пределах 0,15...0,2 мм, причем смешается распыливающий конус относительно кромки соплового отверстия и штифт не оказывает должного воздействия на струю топлива. Поэтому качество распыла топлива ухудшается, а нарушение плотности сопряжения приводит к подтеканию распылителя. При работе двигателя этот дефект проявляется дымным выхлопом и незначительным увеличением расхода топлива.

Сопловое отверстие корпуса распылителя подвергается сильному износу, цилиндрическая форма его нарушается, диаметр увеличивается, выходные кромки закругляются, на стенах отверстия образуются бороздки.

Диаметр отверстия увеличивается па 0,029...0,078 мм, следовательно, сопловое отверстие претерпевает больший износ, чем сопряженный с ним штифт иглы. Наиболее изнашиваются кромки отверстия, особенно выходные, отчего ухудшается распыл топлива.

У многодырчатых распылителей изнашиваются следующие рабочие поверхности: направляющие отверстия к сопряженные с ними цилиндрическая поверхность иглы, сопловые отверстия, запорный конус.

Многодырчатые распылители тракторных и автомобильных дизелей подвержены постепенным и внезапным отказам. К постепенным отказам следует отнести абразивное изнашивание поверхностей направляющего отверстия и запорного конуса деталей распылителей. К внезапным отказам относится нарушение подвижности игл, вызванное изнашиванием при заедании. Проникновение горячих газов, внутрь корпуса распылителя создаст благоприятные условия для осмоления рабочих поверхностей сопряжения и отложения кокса. Это приводит к уменьшению зазора между поверхностями корпуса и иглы, что обусловливает повышение трения и нарушение подвижности иглы.

В процессе сборки форсунки и установки ее в головку двигателя возникают деформации рабочих поверхностей корпуса распылителя, обусловленных монтажными усилиями.

В процессе работы распылители нагреваются до температуры, превышающей 180°С, что приводит к снижению поверхностной твердости.

ВЛИЯНИЕ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ РАСПЫЛИТЕЛЯ НА РАБОТУ ФОРСУНКИ

Прежде всего резко снижается один из основных показателей распылителя -- гидравлическая плотность. Плотность прецизионной пары нарушается преимущественно из-за износа запорного конуса иглы и корпуса, распылителя, в меньшей степени--от увеличения зазора в направляющей части распылителя. Проверка большой партии изношенных распылителей выявила, что 90% их не имеют надлежащей гидравлической плотности, и показатели ее значительно ниже пределов, установленных техническими условиями.

Скорость падения давления у изношенных распылителей в 3 раза больше, чем у новых. При давлении в системе прибора КП-1609Д в 20 МПа за первые 10 с новые распылители снижают давление 1,0…1,3 МПа, а изношенные - 4,3...6,7 МПа; за 50...60 с новые в среднем

снижают давление на 4, 0,...5,0 МПа, тогда как изношенные - 1,40.. .1,5 МПа.

Износ деталей распылителя приводит также к потере важного показателя в работе форсунки -- качества распыла (тонкости дробления топлива). В проверенной партии изношенных распылителей 90%, из них имели крупнокапельный и струнный распыл топлива. Такие качество распыла объясняется низкой гидравлической плотностью в сопряжениях распылителя, гребенчатой микрогеометрией поверхности штифта и стенок соплового отверстия, большим проседанием иглы и в связи с этим плохим воздействием конической части штифта на струю.

Износ цилиндрической части штифта и диаметра соплового отверстия увеличивает кольцевой зазор между ними в 1,5.. .2,0 раза, и он становится неконцентричным. При впрыске топливо проходит в больший зазор, кольцевое сечение струи возрастает и условия разрыва струи ухудшаются.

Вследствие плохой гидравлической плотности распылителя давление в его камере нарастает медленно, поэтому получается «вялый», растянутый впрыск, без четкой отсечки, с более крупным распылом. Вялый впрыск характеризуется незначительным снижением давления в системе аккумуляторной установки. Если новые распылители при впрыске снижают давление на 3...5 МПа, то изношенные - на 1,.2...1,7 МПа.

Глухой впрыск топлива форсункой, с небольшим уменьшением давления является следствием больших гидравлических сопротивлений изношенных поверхностей штифта и стенок соплового отверстия по причине искажения их формы, наличия значительных микронеровностей на этих поверхностях, нарушения концентричности штифта и сопловом отверстии.

Проверка угла конуса факела у изношенных распылителей показала, что он незначительно увеличивается, лишь на 1...2 градуса против установленного техническими условиями 20.. .25°.

С увеличением высоты подъема иглы наблюдается изменение расхода топлива. Так, рост высоты подъема до 0,45...0,50 мм {нормально 0,35…0,42 мм} вызывает небольшое увеличение подачи топлива. При значительной высоте подъема (0,60...0,70 мм) подача топлива на номинальных оборотах возрастает на 3,7%.

Поскольку увеличение высоты подъема иглы распылителя приводит к целому ряду нарушении в работе форсунки, высоту подъема ее при ремонте и регулировке необходимо контролировать.

Если величина подъема иглы более 0,42 мм, следует соответствующие детали ремонтировать. Это связано с выведением износа па нижнем торце корпуса форсун кн. Если имеется значительное утопание иглы в корпус распылителя, тогда с верхнего торца корпуса распылителя необходимо снять с помощью притирки слон металла определенной толщины.

ДРУГИЕ ДЕТАЛИ ФОРСУНКИ

Во время эксплуатации у новых или отремонтированных форсунок относительно быстро снижается давление впрыска. Так, через 200...300 ч работы трактора оно падает на 30...50 МПа. Причина этого нарушения регулировки заключается в износе торцовых поверхностей деталей, передающих усилие пружины к игле распылителя.

Сопряженные детали имеют малые опорные площадки, а передают большие нагрузки, отчего поверхность, сминаются. Кроме того, с течением времени вытягивается резьба регулировочного винта и его контргайки.

Под влиянием износа торцовых поверхностей деталей, вытягивания резьбы регулировочного винта и частичной потери упругости пружины начальная регулировка давления впрыска форсунки меняется в сторону снижения. При пониженном давлении впрыска появляется нагар, уменьшается мощность двигателя, увеличивается расход топлива и, как следствие, ухудшается экономичность.

У корпуса форсунки изнашивается резьба, чаще всего от небрежного навертывания сопряженных деталей. Дефект проявляется в вытяжке, забитости или срыве резьбы.

Нижний торец корпуса форсунки сопрягается с корпусом распылителя, выполнен точно и чисто обработан притиркой, причем плоскость его расположена строго под утлом 90° по отношению к геометрической оси корпуса форсунки.

Вследствие того, что нижний торец корпуса форсунки воспринимает удары заплечика иглы в момент ее подъёма и значительная ударная нагрузка сосредоточивается на малой кольцевой площадке, эти поверхности относительно быстро изнашиваются. На нижнем торце корпуса форсунки износ выглядит в виде кольцевой канавки, глубина которой достигает 0,10...0,15 мм.

С возникновением указанных дефектов увеличивается высота подъема иглы, и тем самым быстрее разбиваются запорные поверхности распылителя, и возрастает подача топлива.

Размещено на Allbest.ru

...