Повышение долговечности распределительных топливных насосов высокого давления путем модернизации

Стратегическим направлением развития технического сервиса машин в АПК является обеспечение работоспособности и? продление сроков службы имеющегося МТП за счет повышения качества и ресурса-машин и агрегатов на основеосвоения прогрессивных технологийих обслуживания иремонта с применениемсредств диагностики, процессов восстановления изношенных деталей и модернизации [97]. • .

Участники научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ Селиванова А. И., отмечают, что в современных условиях при острейшем дефиците сельскохозяйственной техники, экономическом и техническом кризисе в производстве сельхозпродукции и в условиях рыночной экономики практическую значимость и первостепенное значение приобретает освоение методов высокоэффективного использования имеющегося парка машин и оборудования-на селе, технического сервиса и модернизации машин.

В настоящее время эксплуатируемые мобильные технологические машины в сельском хозяйстве более чем на 75 — 85% выработали свой ресурс [127], дальнейшее поддержание их в работоспособном состоянии зависит от обоснованного выбора стратегии ремонта. Надёжность, эффективность и экономичность отремонтированных двигателей в значительной степени зависят от качества ремонта топливных насосов высокого давления (ТНВД).

Между тем в условиях ремонтных предприятий всех уровней Агропрома технологически сложно обеспечивать высокое качество ремонта составных частей дизельной топливной аппаратуры с минимальными затратами из-за дороговизныпокупныхизделий и низкой эффективности восстановления изношенных деталей существующими методами.

Решение о назначении ремонта любого изделия: связано как с общей оценкой технического состояния ремонтного фонда, так и с выбранной стратегией ремонта. При субъективной оценке технического состояния ремонтного фонда со списанных объектов растут дополнрггельные расходы энергетических ресурсов, а значит, будет происходить перепроизводство, как отдельных узлов и агрегатов, так и в целом машин для удовлетворения потребности в них.

Но, как известно из литературных источников, при перепроизводстве материальные затраты увеличиваются в 10 раз в сравнениис затратами при капитальном ремонте [129]. Дополнительные расходы напрямую связаны с вредными выбросами, которые негативно отражаются на экологической безопасности.

Вышеуказанная проблема стала ещё актуальней для сельскохозяйственной отрасли, пользующейся, в частности, мобильными сельскохозяйственными машинами с силовыми агрегатами СМД — 31, 60/61, 62/63, 66, 72/73, которые из-за низкой надежности и дороговизны запчастей стали неэффективными. По данным М. А. Халфина [124], в настоящее время 80%-й ресурс отремонтированных двигателей СМД-62 не превышает 500−570 мото-ч. вместо 4500 по нормативу. Многие ремонтно-технические предприятия (РТП), имея лицензию, назревшую проблему начали решать заменой силовых агрегатов СМД на ЯМЗ — 236.

По сведениям Министерства сельского хозяйства Чувашской Республики (15.02.2005 г., № 02 — 13/63), количество сельскохозяйственных машин с силовыми агрегатами СМД — 31, 60/61, 62/63, 66, 72/73 на территории республики составляет 723 шт. В целом по России насчитывается около 70 — 80 тыс. шт. сельскохозяйственных машин с силовыми агрегатами СМД -31, 60/61, 62/63, 66, 72/73. Количество топливных насосов еще больше, так как они поступают в качестве запчастей и имеются в обменном фонде агрегатов.

Актуальность работы. Технико-экономические и экологические показатели автотракторных дизелей во многом определяются техническим состоянием и качеством работы основных элементов топливногонасоса высокого давления (ТНВД). В процессе эксплуатации ТНВД вследствие износа деталей нарушаются регулировочные параметры, которые приводят к постепенным отказам топливных насосов. Исследования показали, что до 40% отказов тракторов происходят из-за неисправности топливной аппаратуры.

Основными элементами ТНВД, от которых главным образом зависит его работоспособность, являются прецизионные пары: плунжерные и нагнетательные клапаны. Уровень их надежности определяется конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами. Исследованиями ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» установлено, что по причине конструктивно-технологического несовершенства, низкого качества сборки и нарушения правил эксплуатации интенсивность поступления на ремонтные предприятия ТНВД НД-21 в 1,7 раза выше, чем НД-22. Тем не менее ТНВД НД-22 не нашел широкого применения у сельскохозяйственных товаропроизводителей из-за высокой стоимости ремонта, что привело к накоплению их ремонтного фонда на ремонтных предприятиях. Между тем за последние годы резко сократился парк исправных машин у сельскохозяйственных товаропроизводителей, что также способствовало накоплению неработоспособных ТНВД и у них.

Установлено, что до 50% прецизионных пар ТНВД распределительного типа, поступивших на ремонтные предприятия, имеют остаточный ресурс, в отдельных случаях соизмеримый с межремонтной наработкой.

В связи с этим научные исследования, направленные на повышение долговечности распределительных ТНВД из имеющегося" ремонтного фонда, являются актуальными и имеют научную и практическую значимость.

Диссертационная работа выполнена в соответствии, с планом НИОКР ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» и с положениями «Стратегии машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 г.» [128].

Объект исследования: двухплунжерные ТНВД распределительного типа НД-22/6, утратившие работоспособность по критерию минимума пусковой подачи топлива.

Предмет исследования: закономерности изменения характеристик ТНВД в зависимости от износа плунжерных пар, технологии восстановления работоспособности ТНВД распределительного типа и ресурс их работы.

Цель исследования: повышение ресурса распределительных топливных насосов высокого давления методом создания ремонтных деталей и использования неизношенных участков деталей плунжерной пары.

Методика исследования. Методологической основой исследований является теория потенциала работоспособности машин, разработанная проф. Дехтеринским Л. В., дополненная положением, в соответствии с которой возможность восстановления работоспособности обусловлена наличием скрытой части активного потенциала, которая реализуется путем модернизации конструкции.

В качестве основных методик в теоретических исследованиях применялись системные исследования (системный подход и системный анализ), логика научных исследований, положения теории надежности и теории вероятностей, математическое моделирование. Экспериментальные исследования проведены с применением теории планирования экспериментов с использованием методов математической статистики, статистического и регрессионного анализа, современных приборов и вычислительных средств.

Научную новизну результатов исследования представляют:

— аналитические зависимости и математические модели для оценки технического состояния плунжерных пар распределительного ТНВД НД-22/6 по величине износа в характерных участках и найденные технические решения для использования неизношенных участков как скрытого потенциала работоспособности;

— способ восстановления работоспособности распределительных ТНВД путем модернизации для продления их ресурса (патент на изобретение № 2 331 787 и патент на полезную модель № 74 168).

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: применением средств измерения параметров топливоподачи высокого давления, использованием средств•: испытаний ТНВД и сопоставлением: полученных данных и зависимостей с результатами прямых измерений, результатами^ теоретических и экспериментальных исследований, результатами производственных испытаний модернизированного насоса;

Практическая значимость работы заключается в разработке методики выявления, и реализацииостаточного. ресурса плунжерных, пар распределительного ТНВД-, а также в разработке и применении времонтном производстве технологии, повышения долговечности распределительных ТНВД путем их модернизации.

Реализация результатов исследований. Разработанные организационно-технологические мероприятия по восстановлению работоспособности ТНВД распределительного типа дизелей методом ремонтных деталей при их модернизации применены в ОАО «Моргаушскагропромтехсервис» Чувашской Республики, в ряде: хозяйств ЧувашскойРеспублики, а также используются’в учебном процессе в ФГОУ В ПО «Чувашская ГСХА».

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались/ на. научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (2003.2010 г. г.) — на научно-практической конференцииг СПГАУ в 2005; на Международной научно-технической конференции «Научные проблемы развития ремонта, технического* обслуживаниямашин, восстановления и упрочнения деталей», ГНУ ГОСНИТИ, 2008 г., 2009 г. и 2011 г.

Положения, выносимые на защиту:

— аналитические зависимости и математическая модель для оценки технического состояния плунжерных пар распределительного ТНВД НД-22/6 по величине износа в характерных участках и найденные технические решения для использования неизношенных участков как скрытого потенциала работоспособности;

— результаты теоретических И: экспериментальных" исследований влияния износов деталей. плунжерной пары на величину утечек топлива;

— результаты экспериментальных исследований модернизированных.

ТНВД- - результаты производственных испытаний, применения и технико-экономической оценки результатов исследований.

Публикации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований отражены в 11 печатных работах, из которых 2 работы опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК Федерального агентства по образованию РФ, и 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, приложений, списка литературы из 149 наименований. Общий объем диссертации составляет 176 страниц, в том числе на 161 странице изложен основной текст с 64 рисунками и 27 таблицами.

Результаты исследования влияния угла поворота плунжера на цикловую подачу топлива и давление, развиваемое плунжерной парой в зависимости от профиля кулачка вала насоса, представлены в таблицах 4.5 — 4.7 и на рисунках 4.23 -4.25.