Россия
Россия
Казань, Республика Татарстан, Россия
Россия
Россия
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
Стабильность величин цикловых подач и угла действительного начала подачи топлива в значительной степени зависит от наличия нагнетательного клапана секции топливного насоса и его конструктивных особенностей. Клапан должен надежно разобщать линию нагнетания с надплунжерным пространством и в определенных пределах обеспечивать величину остаточного давления в линии нагнетания между циклами. Однако установка клапана вызывает повторное отражение от клапана следующих от форсунки отраженных импульсов давлений и приводит к возникновению дополнительных впрысков или вялой посадке иглы на седло распылителя. С целью устранения негативных последствий на насосах распределительного типа устанавливают нагнетательные клапаны двойного действия, в которых гашение импульсов давления осуществляется за счет перепуска топлива через дополнительный обратный клапан. Применение на насосах распределительного типа клапанов двойного действия с обратными клапанами обеспечивает надежную разгрузку нагнетательного трубопровода от полости отсечки. Одним из основных назначений обратного клапана является обеспечение необходимой гидроплотности сопряжения нагнетательный клапан – обратный клапан. Серийные насосы комплектуются обратными клапанами крестообразной и круглой формы в поперечном сечении, которые призваны обеспечивать одинаковую гидроплотность сопряжения нагнетательный клапан – обратный клапан. В ходе исследований, результаты которых изложены в работе, выявлено, что они обладают различными уплотняющими характеристиками. Параллельно исследовались характеристики обратных клапанов треугольной и квадратной формы в поперечном сечении. В результате исследований выявлено, что наилучшими уплотняющими характеристиками обладают клапаны квадратной формы. В ходе исследований также выявлено, что серийные обратные клапаны крестообразной и круглой форм не обеспечивают их функциональную взаимозаменяемость, так как обладают различными способностями обеспечения гидроплотности сопряжения нагнетательный клапан – обратный клапан. Обратные клапаны квадратной формы в поперечном сечении более технологичны в изготовлении.
отсечная полость, гидроплотность, круг уплотнения, смещение, остаточное давление
Дизели тракторов, автомобилей, самоходных сельскохозяйственных машин эксплуатируют на открытом воздухе при различных температурах и широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов. Поэтому необходимо обеспечивать требуемые экономические показатели не только на номинальном режиме дизелей при нормальных условиях окружающей среды, но и оптимизировать их с учетом различных условий работы дизеля [1], [2], [3], [4].
Параметры процесса топливоподачи (цикловая подача, давление и продолжительность впрыска, угол начала подачи и опережения впрыска топлива) выбирают и оптимизируют при создании дизеля, прежде всего, для нормального режима. На других режимах работы удается только частично оптимизировать параметры впрыска, а именно: цикловую подачу и действительный угол начала подачи топлива. Топливная аппаратура должна обеспечивать изменение цикловых подач в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля [5], [6], [7], [8].
Важную роль в обеспечении стабильности величин цикловых подач и угла действительного начала подачи топлива играет нагнетательный клапан секции насоса. Нагнетательный клапан отсоединяет нагнетательный трубопровод от полости отсечки, что предохраняет систему от прорыва газов в полость насоса в случае зависания иглы одной из форсунок. Однако установка клапана вызывает повторное отражение от клапана следующих от форсунки отраженных импульсов давлений и приводит к возникновению дополнительных впрысков или вялой посадке иглы на седло распылителя. Этого недостатка лишены конструкции клапанов двойного действия, в которых гашение импульсов давления осуществляется за счет перепуска топлива через дополнительный обратный клапан. Разгрузка нагнетательного трубопровода, определяющая уровень остаточных давлений, происходит в два этапа: 1) истечение топлива из нагнетательного трубопровода от момента начала посадки клапана до отключения им нагнетательного трубопровода от отсеченной полости; 2) с момента разъединения до конца работы разгрузочного устройства [9], [10], [11].
В клапанах двойного действия объединены прямой клапан, через который топливо поступает в нагнетательный трубопровод, и обратный клапан, через который осуществляется разгрузка нагнетательного трубопровода при подходе к нему отраженной от форсунки импульса давления топлива. Вариант нагнетательного клапана двойного действия является
более простым, он нашел применение в отечественных распределительных насосах типа НД. В клапане насосов НД наибольшее влияние на величину разгрузочного эффекта оказывает давление открытия обратного клапана, а также величина отверстия клапана [12], [13], [14].
Клапанные узлы насосов семейства НД комплектуются обратными клапанами, имеющими в поперечном сечении форму креста или круга (рисунки 1а и 1б). Клапаны отличаются по форме и размерам. Однако эти отличия не учитываются при комплектовании клапанных узлов, так как технические требования на ремонт не регламентируют форму обратного клапана.
Цель и задачи исследований. Клапаны, независимо от формы и размеров, устанавливаются в отверстие седла, имеющего постоянную площадь проходного сечения, что непосредственно создает дополнительные проблемы при послеремонтной регулировке топливного насоса. В частности, возникают сложности при установке параметров цикловой подачи и действительного угла начала подачи топлива секциями насоса. Впоследствии дизели с подобными насосами имеют дымный выхлоп и верхний допустимый предел рабочей температуры. Нами в ремонтной мастерской ООО «Янтиковское РТП», которое специализируется на ремонте насосов НД, выполнен анализ влияния формы и размеров поперечного сечения обратного клапана на регулировочные параметры насоса.
Целью исследований является определение влияния формы и размеров обратного клапана на процесс топливоподачи и выбор оптимального варианта клапанной пары узла нагнетательного клапана. Наряду с серийными формами клапанов дополнительно анализировались клапаны треугольной и квадратной формы (рисунки 1в и 1г).
Условия, материалы и методы исследований. В качестве одного из показателей работоспособности клапанного узла используется его гидроплотность. У клапанных узлов распределительных насосов типа НД она складывается из гидроплотности сопряжений нагнетательный клапан – седло и нагнетательный клапан – обратный клапан.
В работе рассматривается гидроплотность сопряжения нагнетательный клапан – обратный клапан.
1. Грехов Л.В., Иващенко Н.А, Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. - М.: Легион-Автодата, 2015. - 344 с.
2. Валиев А.Р., Доброхотов Ю.Н., Иванщиков Ю.В., Васильев А.О. Повышение точности регулирования производительности насосных секций топливного насоса распределительного типа // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2019. - №1 (52). - С. 70-75.
3. Каменев В.Ф., Пугачев И.О. Отечественные системы управления дизельными двигателями с топливной аппаратурой аккумуляторного типа и комплексной антитоксичной системой // Транспорт на альтернативном топливе. - 2016. - № 1 (49). - С. 56-62.
4. Lee, S.Y. Effects of injection strategies on the flow and fuel behavior characteristics in port dual injection engine /S.Y. Lee, H.J. Lee, Y.T. Kang, J.T. Chung, // Energy. - 2018. - №165. - с. 666-676.
5. Баширов Р.М., Сафин Ф.Р., Магафуров Р.Ж Совершенствование способа регулирования топливной аппаратуры дизелей // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2017. - № 6 (152). - С. 158-163.
6. Доброхотов Ю.Н., Пушкаренко Н.Н., Валиев А.Р., Иванщиков Ю.В., Андреев Р.В. Кинематический анализ узла промежуточной шестерни топливных насосов распределительного типа // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2019. - №1 (52). - С. 82-87.
7. Миронов Е.Б., Пузров Н.М. Обеспечение надежности топливной аппаратуры дизельных двигателей внутреннего сгорания сельскохозяйственной техники // Международный технико-экономический журнал. - 2017. - № 2. - С. 129-132.
8. Lebedevas, S., Rapalis, P., Mickevicienė, R. Research on the energy efficiency indicators of transport diesel engines under transient operation conditions. /S. Lebedevas, P. Rapalis, R. Mickevicienė // Pomorstvo, - 2018. - №32 (2), -pp. 228-238.
9. Савастенко А.А., Савастенко Э.А., Лепетан Л.В., Чум-Барима Р. Перспективы применения клапана регулировки начала давления в топливной аппаратуре автотракторного дизеля // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. - 2017. - Т. 16. № 6. - С. 254-256.
10. Макушев Ю.П., Иванов А.Л., Каня В.А., Войтенков С.С. Улучшение экологических и эффективных показателей дизеля в эксплуатации путем рециркуляции утечек в топливной аппаратуре // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. - 2016. - № 3 (49). С. - 22-30.
11. Баширов Р.М., Сафин Ф.Р., Юльбердин Р.Р. Методика диагностирования и регулирования топливной аппаратуры тракторных дизелей в полевых условиях // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2018. - № 4 (48). - С. 118-123.
12. Габитов И.И., Неговора А.В. Передовые технологии технического обслуживания и ремонта топливной аппаратуры дизелей // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2015. - № 3 (35). - С. 40-44.
13. Бышов Н.В., Борычев С.Н., Юхин И.А., Успенский И.А., Анализ методов диагностирования топливной аппаратуры автотракторных дизелей и разработка математической модели топливного насоса высокого давления // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2016. - № 123. - С. 169-192.
14. Kumar, A.S. Air and Fuel Flow Interaction in Combustion for Various Injector Locations /A.S. Kumar, T.S. Kumar //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - №455(1), - 012028.
15. Раздолин М.В. Уплотнения авиационных гидравлических агрегатов. - М.: Машиностроение, 1965. - 194 с.
16. Свистула А.Е., Коваленко К.В., Щербаков Д.А. Оценка утечек топлива в прецизионных сопряжениях топливной аппаратуры дизеля // Альтернативные транспортные технологии. - 2018. - Т. 5. - № 1 (8). - С. 357-361.
17. Чванов К.Г. Современные подходы к оценке технического состояния дизельной топливной аппаратуры // Управление рисками в АПК. - 2016. - № 7. - С. 13-19.
18. Горелик Г.Б. Математическое моделирование нестационарных процессов движения в дизельной топливной аппаратуре //Двигатель. - 2016. - № 2 (104). - С. 24-26.
