Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

ВАЛИЕВ Азамат Рамилевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕМОНТА ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ФОРСУНОК АККУМУЛЯТОРНЫХ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Специальность: 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания

в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университет

Научный руководитель:        доктор технических наук, профессор

       Габитов Ильдар Исмагилович

Официальные оппоненты:        Иншаков Александр Павлович

       доктор технических наук, профессор,

       кафедра мобильных энергетических средств

       института механики и энергетики

       ФГБОУ ВПО МГУ им. Н.П. Огарёва

       заведующий кафедрой;

       Гафуров Марат Динарович

       кандидат технических наук,

       ООО НПП ОЗНА - Инжиниринг

       заместитель технического директора.

Ведущая организация:        Всероссийский научно-исследовательский институт ремонта и

       эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии

       сельскохозяйственных наук (ГОСНИТИ).

Защита диссертации состоится 30 мая 2012 г. в 10.00 ч. на заседании диссертационного совета ДМ 220.003.04 при ФГБОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университет по адресу: 450001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, д. 34, ауд. 257/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Башкирского государственного аграрного университета.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять в двух экземплярах по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан л__ апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, д.т.н., профессор        С.Г. Мударисов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в аграрное производство поставляются современные тракторы и комбайны, в дизелях которых применяется электронное управление топливоподачей. По оценке фирмы R. Bosch в производстве топливной аппаратуры удельный вес новых топливных систем возрастет до 60% в 2014 г. Существенное ухудшение технико-экономических показателей дизелей сельскохозяйственных тракторов и комбайнов в процессе эксплуатации объясняется, в первую очередь, изменением технического состояния элементов топливоподающих систем (ТПС), неисправностью их систем управления и в меньшей степени зависит от износа двигателя.

Наибольшее распространение в автотракторных и комбайновых дизелях получают аккумуляторные ТПС с электронным управлением типа Common Rail (CR), которые позволяют формировать желаемые характеристики впрыскивания с максимальным давлением впрыскивания топлива до 200 МПа и более. Объем производства важнейшего элемента CR электрогидравлической форсунки (ЭГФ) в период с 2005 г. по 2008 г. возрос более чем в два раза и достиг свыше 200 млн. шт. в год. При этом эволюция конструкций форсунок систем CR за десять лет уже насчитывает четыре поколения.

Малый опыт эксплуатации ТПС типа CR, постоянное совершенствование конструкций объясняет наличие сравнительно небольшой информации об их работоспособности в эксплуатации и пока еще затрудняет достаточно достоверную оценку их эксплуатационных показателей. В связи с небольшим сроком производства таких систем фирмами-изготовителями не полностью отработаны достаточно рациональные технологии и средства для ремонта подобных систем.

Следует отметить, что большие территориальные пространства России обуславливают сложность контроля соблюдения нормативных требований к качеству топлива на различных заправках всевозможных автозаправочных компаний в сельской местности. Даже при единичных случаях использования некачественного топлива вероятность отказов топливных систем CR в сравнении с традиционными системами значительно выше.

В этой связи научные исследования, посвященные повышению эффективности ремонта ТА совершенствованием средств и технологий ТО и ремонта электрогидравлических форсунок представляются актуальными и практически значимыми.

Цель работы. Повышение эффективности ремонта электрогидравлических форсунок аккумуляторных топливных систем автотракторных и комбайновых дизелей совершенствованием технологий и средств их ремонта.

Объект исследований. Технологический процесс и оборудование для ремонта электрогидравлических форсунок аккумуляторных топливных систем автотракторных и комбайновых дизелей.

Предмет исследования. Технология ремонта электрогидравлических форсунок аккумуляторных топливоподающих систем автотракторных и комбайновых дизелей.

Методика исследований. В теоретических исследованиях применены методы системного анализа и синтеза, положения теории течения жидкости, а так же использованы положения и законы гидравлики и математики. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с ГОСТами, ОСТами и разработанными частными методиками. Полученные экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики с применением ПЭВМ.

Научная новизна работы.

  • теоретические зависимости и методика для расчета утечек топлива через запорный клапан электрогидравлической форсунки, позволяющие установить вероятные геометрические параметры износа посадочной площадки;
  • усовершенствованная технология ремонта запорного клапана электрогидравлических форсунок аккумуляторных топливных систем, обеспечивающая снижение себестоимости ремонта на 35% для потребителя и на 20% для ремонтного предприятия.

Новизна разработок подтверждена патентом РФ №2433299 .

Практическая значимость. Представлены экспериментальные данные по отказам и неисправностям элементов и узлов ЭГФ топливных систем типа CR. Разработано устройство для восстановления поверхности посадочной площадки запорного клапана ЭГФ и определены рациональные режимы притирки клапана.

Вклад автора в проведенное исследование. ично автором проведены масштабные исследования по работоспособности ЭГФ аккумуляторных систем типа CR автотракторных и комбайновых дизелей в условиях эксплуатации в России и за рубежом. Проведены эксперименты определяющие влияние степени загрязнения топлива на характер износа ЭГФ. Усовершенствована и апробирована технология ремонта запорного клапанного узла ЭГФ.

Апробация работы. Основные положения исследования обсуждались на международных научно-практических конференциях и семинарах Башкирском ГАУ (2008Е2012 гг.), Челябинском ГАУ (2008 г.), Московском ГАУ (2008Е2009 гг.), ГНУ ГОСНИТИ (2007Е 2009 гг.), Уфимском ГАТУ (2011 г).

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в представительстве фирм Bosch и Denso ООО Башдизель г. Уфа, а также используются в учебном и научно-исследовательском процессах Башкирского ГАУ.

На защиту выносятся:

  • результаты исследования отказов и неисправностей электрогидравлических форсунок топливных систем типа CR автотракторных дизелей в специализированных предприятиях по ремонту топливной аппаратуры;
  • аналитические зависимости для расчета утечек топлива через запорный клапан электрогидравлической форсунки;
  • усовершенствованная технология ремонта и устройство для восстановления посадочной площадки запорного клапана электрогидравлических форсунок аккумуляторных топливных систем.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК,1 статья на иностранном языке, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографического списка и приложений, содержит 124 страницы машинописного текста, 53 рисунка, 34 таблицы, 30 страниц приложений, списка литературы из 118 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены научная новизна и практическая ценность работы, приведены основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первой главе Анализ состояние вопроса и постановка задач исследования обобщены исследования в области совершенствования конструкции и оценки показателей качества работы форсунок дизелей, проведен комплексный анализ конструктивных и эксплуатационных факторов, влияющих на параметры топливоподачи, рассмотрены известные технологии и оборудование для ремонта электрогидравлических форсунок аккумуляторных топливоподающих систем фирм: Bosch, Delphi и АЗПИ.

Над разработкой методов и средств оценки показателей качества работы и ремонта традиционных топливоподающих систем успешно работали В.А.аАллилуев, Н.И.аБахтияров, Р.М.аБаширов, И.И.аГабитов, Л.В.аГрехов, В.Е.аГорбаневский, Н.С.аЖдановский, Б.П.аЗагородских, А.П.аИншаков, В.Г.аКислов, П.М.аКривенко, В.П.аЛялякин, А.В.аНиколаенко, А.В.аНеговора, В.М.аМихлин, И.М.аФедосов, В.В.аХатько и др.

Малый мировой опыт эксплуатации ТПС типа CR, постоянное совершенствование их конструкций затрудняет проведение достаточно полной оценки их эксплуатационных показателей и объясняет совершенно недостаточные сведения об их работоспособности в литературе. В связи с небольшим сроком производства фирмами-изготовителями полностью не отработаны рациональные технологии и средства для ремонта подобных систем. Вопросы отработки технологий ремонта требуют существенного внимания, поскольку современные ТПС, в том числе CR, являются высокотехнологичными продуктами и в России пока нет даже мелкосерийного производства элементов CR.

Проведенные исследования показали, что эксплуатационные условия в существенной мере определяют показатели надежности отдельных узлов и в целом электрогидравлической форсунки типа CR фирмы Bosch. Существующие технологии и методы ремонта и оценки прогнозируемого послеремонтного ресурса форсунок типа CR современных ТПС ориентированы для зарубежных стран и не учитывают в полной мере особенностей их эксплуатации в РФ.

На основании изученного материала и проведенных экспериментальных исследований были сформулированы последующие задачи исследования:

Ц        провести анализ отказов и неисправностей форсунок ТПС типа CR в специализированных предприятиях по ремонту топливной аппаратуры;

Ц        определить теоретические зависимости расчета утечек топлива через запорный клапан электрогидравлической форсунки;

Ц        усовершенствовать технологию ремонта запорного клапанного узла ЭГФ и предложить оборудование для ее реализации;

Ц        осуществить внедрение и дать экономическое обоснование внедрения предложенных мероприятий.

Во второй главе рассмотрены теоретические предпосылки по определению зависимостей для расчета утечек топлива через запорный клапан электрогидравлической форсунки и выявлению параметров сечения зазора, возникающего в результате износа посадочной площадки клапана.

На этапе экспериментальных исследований было установлено, что размеры сечения зазоров в клапане составляют не более 5% от проходного сечения самого клапана в открытом состоянии, следовательно, практически не оказывают влияние на истечение топлива через клапан в открытом состоянии. Исходя из вышеизложенного и в связи с тем, что более 90% времени в процессе работы запорный клапан ЭГФ находится в закрытом состоянии, был рассмотрен процесс истечения жидкости через зазор (по канавке износа) в сопряжение седло клапана шарик в закрытом состоянии.

На рис. 1 представлена расчетная схема истечения жидкости через зазор в паре седло клапана шарик запорного клапана ЭГФ фирмы Bosch.

На первом этапе была поставлена задача определения условия течения топлива в зазоре по числу Рейнольдса.

dш - диаметр шарика; h - глубина канавки износа; b - ширина канавки износа; 1 - шарик клапана; 2 - седло клапана; 3 - профиль канавки износа (зазор); 4 - вид канавки износа седла клапана (вид сверху без шарика).

Рисунок 1 - Расчетная схема зазора в паре седло клапана шарик

Для упрощения предполагалось, что сечение износа поверхности клапана в виде половины эллипса, где b/2 - большая полуось и h - малая полуось эллипса. Так же предполагалось, что изнашивается только седло клапана, а параметры шарика остаются неизменными.

Тогда площадь поперечного сечения канавки износа поверхности клапана будет определяться по формуле:

               (1)

Так же для определения теоретического расхода жидкости через зазор клапанной пары примем =1, тогда теоретический расход через зазор будет равен

               (2)

теоретическая скорость истечения топлива:

               (3)

число Рейнольдса:

               (4)

где Fизнос - площадь поперечного сечения износа, м2; - плотность дизельного топлива, кг/м3; Pупр - давление топлива в полости управления, Па; Pкл - давление над клапаном, Па; - коэффициент расхода, зависящий от геометрической формы зазора; V - скорость истечения топлива по канавке износа, м/с; - вязкость дизельного топлива,/с; - гидравлический диаметр канавки, м.

В первоначальных расчетах в формуле (2) коэффициент , определяющий геометрическую форму сечения канавки износа, принимался равным 1. Это соответствует определению теоретического (максимального) расхода жидкости через канал или отверстие. Сравнение экспериментальных и теоретических данных (рисунок 2) показало, что форма кривых идентична, но сдвинута по оси ординат. В этой связи стояла задача определить коэффициент для наиболее характерных профилей канавок износов. Проведенные исследования показали, что наиболее часто наблюдаемый профиль в форме эллипса по рисунку 1.

При описании истечения жидкости через зазор использовалась формула истечения жидкости через жиклер:

               (5)

где Fизнос- поперечная площадь сечения канавки (зазора), мм2; - плотность дизельного топлива, Pупр - давление топлива в полости управления, Па; Pкл - давление над клапаном, Па; - коэффициент расхода, зависящий от геометрической формы зазора.

Исходя из формул (4) и (5) определится:

               (6)

Однако вследствие конструктивных особенностей ЭГФ фирмы Bosch, на линию слива отводятся утечки по направляющей части штока клапана. В связи с этим для определения утечек по штоку клапана использовалось выражение:

               (7)

где Pупр - давление в камере управления клапана, Па; Pслива - давление в полости слива Па; - ширина зазора, м; S - длина зазора, м; - вязкость, сСТ; L - длина уплотняющей части штока седла клапана, м.

На рисунке 2 показаны зависимости расхода истечения жидкости Q через зазор в паре седло клапана шарик от давления P в гидроаккумуляторе, полученные на основе экспериментальных данных и теоретических зависимостей с учетом и без учета коэффициента = 0,8. Из рисунка видно, что увеличение давления приводит к увеличению расхода жидкости по степенной зависимости. Так же видно, что характер всех трех кривых одинаков, однако теоретические данные без учета коэффициента отличаются от экспериментальных по количеству расхода.

1 - коэффициент расхода = 1; 2 - коэффициент расхода = 0,8; 3 - эксперимент.

Рисунок 2 - Расход жидкости через зазор в паре седло клапана - шарик в зависимости от давления в полости управления, определенные для ЭГФ Bosch № 0445110190

В результате проведения исследований установлено, что в формуле (5) при вычислении расхода топлива через зазор в паре седло клапана шарик при наиболее характерных сечениях канавок износа (с соотношением сторон 1:10) следует применять = 0,8. Проверка адекватности модели по Критерию Фишера показала положительную сходимость при уровне значимости 95%.

На основе вышеизложенных положений предложена методика определения вероятных геометрических параметров канавок износа посадочной площадки запорного клапана. При известном давлении проверки на стенде Pупр и определенном при этом общем расходе Qобщее расход на управление Qупр вычисляется по следующей формуле:

       Qупр = Qобщее - Qшток.        (8)

С помощью калиброванного шаблона визуально определяется величина ширины канавки b, затем по вычисленной площади поперечного сечения канавки износа Fизнос, определяется размер глубины канавки износа h по формуле:

               (9)

Таким образом, выведенные теоретические зависимости и методика для расчета утечек топлива через запорный клапан электрогидравлической форсунки, позволяют установить вероятные геометрические параметры канавок износа посадочной площадки запорного клапана, и на этой основе, определить в дальнейшем рациональные режимы ее ремонта путем восстановления площадки притирочной операцией.

В третьей главе описаны методика исследований, экспериментальные установки и измерительная аппаратура, принятые способы тарировки датчиков и обработки экспериментальных данных.

Безмоторные экспериментальные исследования были проведены по ГОСТ 8670-82 и ISO 9002 на стенде EPS 200 фирмы Bosch с безмензурочной электронной измерительной системой KMA 802. Данный стенд предназначен для проверки форсунок типа CR Bosch и Denso, и позволяет измерить цикловую подачу и расход на управление в соответствии с тест-планами фирмы изготовителя на режимах: полная нагрузка, холостой ход, пуск.

Для повышения достоверности испытаний и исключения случайных ошибок все безмоторные исследования, связанные с проверкой цикловой подачи и расхода на управление дублировались на стенде CRI-PC фирмы Hartridge с безмензурочной системой измерения. Данный стенд предназначен для проверки форсунок систем CR Bocsh и Delphi и позволяет измерять расход на управление и цикловую подачу согласно тест-планам фирмы Hartridge на следующих режимах: полная нагрузка, средняя нагрузка, холостой ход и пуск. Для уточнения полученных экспериментальных исследований, часть безмоторных испытаний повторно проводились согласно тест-планам с использованием специализированного стенда для регулировки и испытаний дизельной ТА EPS 815 с без мензурочной электронной измерительной системой KMA 802 фирмы Bosch с комплектом дооснащения CRI для испытания форсунок Common Rail. Проливка запорных клапанов ЭГФ фирмы Bosch проводилась на стенде Hartridge IFT-70.

Исследования связанные с определением задержки впрыскивания проводились с использованием экспериментальной установки № 1 (рисунок 3). За основную часть установки был взят стенд для проверки форсунок типа Common Rail разработанный в Башкирском ГАУ.

а)

б)

1 - бак; 2 - ТНВД; 3 - электродвигатель; 4 - гидроаккумулятор; 5 - форсунка; 6 - измерительный стакан; 7 - редукционный клапан; ЭБУ - электронный блок управления; ИК - измерительный комплекс; ПК - персональный компьютер.

Рисунок 3 - Функциональная схема (а) и общий вид (б) экспериментальной установки № 1

Регистрация мгновенных значений давления топлива в ЛВД производилась тензометрическими преобразователями МД-10 V ТУ 4212-163-00227459-98 . Регистрация сигналов с тензопреобразователей и датчика тока с частотой 500 КГц проводилась модулем ZetLab 210 в режиме АЦП/ЦАП.

Для экспериментов по ускоренному износу форсунок типа CR фирмы Bosch была разработана установка № 2 (рисунок 4). За основу установки был взят стенд ГОСНИТИ КИ-354 для проверки и регулировки ТА автотракторных дизелей, который был доукомплектован дополнительным оборудованием ВТС 115-КД 1 для проверки форсунок типа CR, разработанным в ООО Вуз-ТехСервис при ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ. Комплект дооснащения ВТС 115-КД 1 состоит из следующих элементов: ТНВД системы CR, корпус, гидроаккумулятор со встроенными датчиком и регулятором давления, электронного блока управления (ЭБУ), трубки высокого и низкого давления. ЭБУ позволяет отслеживать и регулировать давление в гидроаккумуляторе и подавать управляющие сигналы на форсунки типа CR различных фирм производителей (Bosch, Denso, Delphi, Siemens).

Для восстановления поверхности конуса запорного клапана была разработана специальная оснастка. Для наблюдения объемных объектов с сохранением стереоэффекта (контроль качества сборки) и определения размеров износов клапанов был использован микроскоп МБС-9.

Вследствие того, что размеры площадок износов очень малы и геометрическая форма клапана сложная, для измерения ширины канавки износа был использован способ калиброванного шаблона (использовалась калиброванная проволка диаметром 0,15амм) с последующим фотографированием и масштабированием. Измерение глубины площадки износа седла клапана проводилось с помощью специального приспособления и индикатора часового типа.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований.

На первом этапе работы в соответствии с задачами исследований были проведены в период с 2010 по 2011 гг. исследования отказов и неисправностей ТПС типа CR в специализированных предприятиях по ремонту топливной аппаратуры (ТА) ООО Башдизель (официальный представитель БошДизельСервиса в г. Уфа, Россия) и Carwood motors units limited (г. Бирмингем, Великобритания). В качестве сравнения приведены данные ремонтного завода Бош Дизель Центра (г. Хомбург, Германия). Анализу подвергались узлы и детали только одного важнейшего элемента системы CR - электрогидравлической форсунки первого поколения производства Bosch. Следует отметить, что рассматривались форсунки с нарушением показателей работоспособности и которые обеспечивали хотя бы какую-либо подачу. Исследования проводились на указанных предприятиях по ремонту ТА в период проведения технического обслуживания автомобилей и тракторов. При диагностировании использовался диагностический стенд, в котором в качестве измерительного комплекса использовалось устройство для исследования характеристики подачи топлива топливоподающей аппаратурой в дизелях (патент № 2433299).

На рисунке 5 приведена осциллограмма регистрация задержки начала впрыскивания от сигнала на электромагнит форсунки CR Bosch номер 0445110190, на режиме полной нагрузки (продолжительность сигнала 800с, частота впрыскиваний 1000 циклов/мин., цикловая подача порядка 60 мм3/цикл).

Устройство с достаточной точностью позволяет определить закон подачи топлива топливоподающей аппаратурой, определить задержку впрыскивания и цикловую подачу топлива.

В таблице 1 приведены результаты исследований ЭГФ по ранжированию отказов и количественные параметры наблюдений. Данные по третьей колонке таблицы составлены на основе анализа неисправностей 980 форсунок, по четвертой - более 950.

Исследования показали, что у форсунок типа CR фирмы Bosch и в России и в Великобритании средний ресурс до ремонта примерно одинаков и составляет у автомобилей порядка 80Е100 тыс. км пробега, у тракторов - 2,1Е2,5 тыс. моточасов.

Причиной увеличения расхода топлива на управление, как правило, являются следующие неисправности: нарушение гидроплотности запорного клапана, износ штока, прорыв уплотнения фторопластовой шайбы, повреждение корпуса и торцевой поверхности распылителя.

Таблица 1 Основные неисправности форсунок типа CR фирмы Bosch

№

Основные

неисправности

ООО Башдизель

г. Уфа, Россия

Carwood motors units limited г.Бирмингем, Великобритания

Отдел качества, Бош Дизель Центр, г. Хомбург, Германия

Превышение допуска

Причина отказа

Превышение допуска

Причина отказа

Причина отказа

1

2

3

4

5

1

Нарушение гидроплотности запорного клапана

90-95%

80%

10%

10%

35%

2

Прорыв уплотнения фторопластовой шайбы

10%

1%

40%

40%

25%

3

Нарушение гидроплотности распылителя или заклинивание иглы

40%

10%

80%

40%

30%

4

Износ штока

15%

2%

1%

1%

Нет данных

5

Изменение отверстия

жиклера

1%

1%

0%

0%

Нет данных

6

Выход из строя электромагнита

3%

3%

1%

3%

5%

7

Повреждение корпуса

10%

2%

0,5%

5%

3%

8

Прочие

1%

1%

2%

2%

2%

9

Итого

Ц

100%

Ц

100%

100%

В связи с тем, что клапанная пара является одним из самых сложных в изготовлении и дорогим по стоимости элементом ЭГФ, нами было предложено ввести в стандартную технологию фирмы Bosch три дополнительные операции по восстановлению работоспособности запорного клапана в условиях специализированного предприятия.

Согласно технологии Bosch, при поступлении на ремонт ЭГФ проходит проверку на стенде (шаг 1 по рисунку 6), где производится ее диагностическая оценка по величине цикловой подачи и расходу топлива, уходящего на управление на основных режимах при различных рабочих давлениях в рампе.

Следующими этапами процесса ремонта являются разборка, ультразвуковая промывка и дефектовка элементов и узлов ЭГФ (шаги 2-3). Проведенные нами исследования показали, что в отличие от Англии, основной причиной отказов ЭГФ в России является нарушение герметичности запорного клапана, обусловленное появлением на поверхности уплотнения рисок и ее дальнейшим гидроэрозионным размывом в направлении градиента снижения давления, что приводит к образованию канавок износа.

При этом, по технологии Bosch, при обнаружении таких явлений в запорном клапане рекомендуется его замена в паре со штоком (шаг 4). В связи с тем, что клапанная пара является одним из самых сложных в изготовлении и дорогим по стоимости элементом ЭГФ, предлагается ввести в стандартную технологию фирмы Bosch три дополнительные операции по восстановлению работоспособности запорного клапана в условиях специализированного предприятия: 5 (притирка), 6 (промывка) и 7 (оценка качества поверхности запорного конуса). Следует отметить, что эта технология может применяться для восстановления работоспособности ЭГФ, на запорном клапане которых наблюдаются канавки износа глубиной не более 0,05 мм. В результате экспериментальных исследований запорных клапанов установлено, что наиболее часто наблюдается одна канавка (40%) у остальных - две и более. Ширина канавки составляет 0,05Е0,5 мм, глубина канавки в 90% случаев не превышает 0,03 мм.

Дальнейший процесс ремонта ЭГФ (шаги с 8 до 16) идет в соответствии с технологией Bosch, включая все необходимые регулировки.

Рисунок 6 - Блок-схема технологии ремонта форсунок типа Common Rail

На базе BoschDieselService Башдизель были проведены экспериментальные исследования по выбору рациональных режимов восстановления запорного конуса клапана, разработке и отладке специальной оснастки. Для притирки запорного конуса рекомендовано использовать притирочную пасту размером твердых частиц не более 4 мкм (паста М3 для притирки плунжерных пар ЗАО Алтайский завод прецизионных изделий). Цикл восстановления включает периодический (15-20 раз) прижим (с усилием 2-3 Н) и отрыв притира при частоте вращения его в пределах 2500-2600 минЦ1. Затем клапанный узел промывается в ультразвуковой ванне, продувается сжатым воздухом и при помощи микроскопа производится визуальный контроль качества притирки. При обнаружении рисок на запорной поверхности цикл притирки повторяется.

Важным фактором, влияющим на длительность притирочной операции, является глубина канавки износа. Вероятные размерные параметры канавки износа определялись на первых трех этапах проверки ЭГФ на стенде по предложенной методике. Это позволило оценить целесообразность проведения операций притирки и определять количество проходов притирки (за один проход на 0,01 мм).

Таким образом, экспериментально доказана эффективность предложенной методики по оценке вероятных размерных параметров канавки износа и назначению количества проходов притирки.

Проведенные на стенде EPS 200 Bosch исследования показали, что отремонтированные форсунки типа CR фирмы Bosch по усовершенствованной нами технологии полностью соответствуют допускам тест-планов фирмы изготовителя.

Таблица 2 Данные по испытанию форсунок фирмы Bosch модели 0445110012 на стендеBosch EPS 200

Шаг испытания

Тест на утечки

Полная нагрузка

Холостой ход

Режим пуска

Продолжительность ипульса на электромагнит (с)

0

800

675

160

Давление в рампе (МПа)

140

135

25

80

Цикловая подача мм/цикл

По плану

не измеряется

50.94

4.71.6

1.51.2

фактическое

До ремонта

№1

45.62

3.86

0.83

№2

47.84

4.23

0.48

№3

52.03

4.04

0.79

После ремонта

№1

48.81

5.25

1.44

№2

50.47

4.83

1.61

№3

47.62

4.65

1.65

Новая

№1

49.88

3.72

2.32

№2

49.25

4.21

2.86

№3

48.86

4.72

3.37

Расход на управление мм/цикл

По плану

3535

4932

не измеряется

фактическое

До ремонта

№1

37.47

96.36

№2

82.32

208.2

№3

20.18

86.58

После ремонта

№1

20.35

49.62

№2

22.91

51.28

№3

21.63

52.36

Новая

№1

11.00

34.98

№2

17.94

37.32

№3

37.13

30.55

Сравнительные исследования по оценки эффективности восстановления клапанных пар проводились для ЭГФ фирмы Bosch модели 0 445 110 012 . Основные диагностические параметры определяли в соответствии с тест-планами фирм-изготовителей (проверка на холостом ходе, при полной нагрузке, режим пуска и проверка гидроплотности) до, и после ремонта (таблицы 2), также для сравнения приведены данные по тестированию трех новых форсунок.

Согласно данным испытаний расход топлива на управление у всех трех опытных ЭГФ до притирки запорных клапанов при полной нагрузке выходил за допустимые пределы по тест плану Bosch. После восстановление клапанов у всех форсунок диагностируемые параметры при тестировании на стенде EPS 200 вошли в пределы допусков, однако, количество расхода на управление было больше в среднем на 40%, чем у новых форсунок.

Для более тщательной проверки данные ЭГФ были протестированы на стенде CRI-PC фирмы Hartridge. Так как данный стенд не аккредитован фирмой Bosch для ремонта ЭГФ, при испытании использовались оригинальные тест-планы фирмы Hartridge, которые имеют более жесткие допуски по количеству расхода на управление (таблица 2). Это подтверждается тем, что при испытании новой форсунки под номером 3 также было определено превышение допустимых норм по количеству расхода на управление. Согласно этим тест-планам проверка проводилась на следующих режимах: проверка собранной установки на утечки, подготовка форсунки, проверка гидроплотности, полная нагрузка, средняя нагрузка, холостой ход, режим пуска.

Таблица 3 Данные по испытанию форсунок фирмы Bosch модели 0445110012 на стенде Hartridge CRI-PC при полной нагрузке (интенсивность: 1000 впрысков в минуту, продолжительность сигнала: 800 с).

Полная нагрузка

Мин

Макс

Фактическое

До ремонта

После ремонта

Новая

№1

№2

№3

№1

№2

№3

№1

№2

№3

Температура топлива, С

38

42.0

40.2

40.3

40.1

40.3

39.1

38.4

40.1

40.3

40.1

Давление в рампе, бар

1340

1360

1349

1350

1350

1350

1349

1349

1350

1349

1349

Задержка впрыскивания, с

0

0

339

350

348

325

325

332

302

296

295

Расход топлива на управление мм/цикл

15

31

87.1

92.3

126.1

41.0

38.9

44.0

27.3

28.4

32,1

Температура топлива в управляющей линии, С

0

0

74.2

78.1

82.3

46.3

44.0

45.5

40.7

43.6

46.5

Цикловая подача, мм/цикл

46

56.9

49.2

47.3

45.6

46.5

45.1

48.6

50.9

50.8

50.7

В качестве примера приведен протокол испытаний только одного из семи указанных выше режимов - полной нагрузки. Из таблицы 3 видно, что все три отремонтированные форсунки вышли за пределы норм по количеству расхода на управление в среднем на 35%. Хотя показатель расхода на управление по тест-плану фирмы Hartridge вышел за допустимые значения, опытные форсунки при установке на двигатель после ремонта исправно работали с обеспечением ресурса до 100 тыс.км.

Таким образом, проведенные нами исследования показали, что предложенная технология ремонта ЭГФ фирмы Bosch обеспечивает восстановление ее работоспособности с ресурсом не менее 80% от новой.

В пятой главе рассмотрены вопросы технико-экономической эффективности внедрения предложенных мероприятий.

Для оценки экономической эффективности были проведены экспериментальные исследования хронометража предложенной технологии ремонта ЭГФ типа CR фирмы Bosch. Среднее значение времени необходимое для ремонта одной форсунки составило 35 минут, для ремонта седла клапана 5 минут.

Проведенный сравнительный анализ с хронометражем стандартной технологии ремонта ЭГФ типа CR фирмы Bosch показал, что предложенная технология на 15 минут ремонта занимает больше времени, чем стандартная. Годовой объем отремонтированных ЭГФ фирмы Bosch на базе BoschDieselService Башдизель по стандартной технологии составляет 1500 форсунок, новая же технология в 1,7 раза меньше (882). Учитывая тот фактор, что стоимость ремонта усовершенствованной технологии ниже, был определен годовой экономический эффект усовершенствованной технологии.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанной технологии для предприятия составляет 441 тыс. руб.

При ремонте ЭГФ стандартного 4-цилиндрового дизельного двигателя по предложенной технологии потребитель сэкономит 9250 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.        Повышение эффективности ремонта электрогидравлических форсунок аккумуляторных топливных систем автотракторных и комбайновых дизелей в значительной мере достигается совершенствованием технологий и средств ремонта, обеспечивающих снижение себестоимости ремонта, а также высокую точность и качество регулировочно-настроечных работ.

2.        Выявленные теоретические зависимости и методика для расчета утечек топлива через запорный клапан электрогидравлической форсунки позволяют установить вероятные геометрические параметры износа посадочной площадки и на этой основе, назначить рациональные режимы ее восстановления. Численными и экспериментальными исследованиями определен коэффициент расхода клапанного узла 0,8.

3.        Разработанная технология ремонта и устройство восстановления посадочной площадки шарикового запорного клапана электрогидравлической форсунки обеспечивает восстановленный ресурс не менее 80% при снижении себестоимости ремонта на 20% для сервисной службы и на 35% для потребителя.

4.        Исследованиями выявлены основные неисправности и причины отказов элементов и узлов ЭГФ типа CR в различных условиях эксплуатации, показано большее влияние загрязнения топлива на ресурс ЭГФ и характер износов в сравнении с традиционными топливными системами. Нарушение гидроплотности запорного клапана ЭГФ составляют более 90% отказов, нарушение гидроплотности распылителя или заклинивание иглы - 40%. При этом глубина износа посадочной площадки запорного клапана у 90% ЭГФ не превышает 0,03 мм.

5.        Разработано устройство для исследования параметров подачи топлива в дизелях (патент № 2433299), позволяет проводить предварительное диагностирование состояния ЭГФ на основании определения задержки начала впрыскивания.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

публикации в изданиях ВАК

  1. Габбасов А. В. Одноканальный стенд для испытания топливной аппаратуры / А. В. Габбасов, Р. В. Ягодин, А. Р. Валиев // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. - 2010. - № 3. - С. 12-13.
  2. Валиев А. Р. Оценка экономической эффективности технологии ремонта электрогидравлической форсунки типа Common Rail фирмы Bosch / А. Р. Валиев, Р. А. Вахитов, А. Ф. Давлетов // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2011. - № 3. - С. 45-48.
  3. Габитов И. И. Анализ неисправностей электрогидравлических форсунок типа Common Rail / И. И. Габитов, А. Р. Валиев, Р. А. Вахитов // Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - № 11. - С. 41-43.

патент

  1. Патент №2433299 Российская Федерация Устройство для исследования подачи топлива топливоподающей аппаратурой в дизелях / Габитов И. И.,Неговора А.В., Габбасов А. Г., Валиев А. Р., Давлетов А. Ф.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ. - № 2010111293; приоритет изобретения 24.03.2010; зарегистрировано 10.11.2011.

публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

  1. Ягодин Р. В. Расширение функциональных возможностей стендов для испытания топливном аппаратуры дизелей / Р. В. Ягодин, А. Р. Валиев, А. А. Козеев // Труды ГОСНИТИ / Всерос. науч.-исслед. техн. ин-т ремонта и эксплуатации маш.-тракт. парка. - М., 2008. - Т. 102. - С. 56-58.
  2. Диагностирование электрогидроуправляемых форсунок топливоподающей системы Common Rail / А. Г. Габбасов, А. А. Козеев, А. Р. Валиев, А. Р. Ямилев // Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК: материалы всерос. науч.-практ. конф. - 2009. - С. 31-32.
  3. Валиев А. Р. Повышение эффективности технического сервиса электрогидравлических форсунок топливных систем автотракторных дизелей / А. Р. Валиев
    // Инновационно-промышленный салон. Ремонт. Восстановление. Реновация: материалы 3-ей Всероссийской научно-практической конференции. - Уфа: Башкирский ГАУ, 2012. - С. 173-176.
  4. Валиев А. Р. The analysis of common rail injectors failures of autotractor diesel engines / А. Р. Валиев, Р. А. Вахитов, И. И. Габитов // Молодежь и наука: материалы Междунар. науч. конф. студентов и молодых ученых (на иностранных языках) 21-23 марта 2012 г. - Уфа: БГАУ, 2012. - С. 62-66.

Подписано в печать 27.04.2012. Формат бумаги 60841/16. Усл. печ. л. 0,93. Бумага офсетная

Печать трафаретная. Гарнитура Таймс. Заказ 260. Тираж 100 экз.

Ц

Типография ФГОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университет

450001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, 34

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям