, (1)
Белобородов С. М., Цимберов Д. М.,
г. Пермь
УДК 621.822
Обоснование методики гидродинамической сортировки
насосных прецизионных элементов
Предлагается обоснование новой методики гидродинамической сортировки насосных прецизионных элементов; её новизна заключается в новом подходе к нагружению плунжерной пары при испытании (применяется гидродинамическое нагружение), что позволяет более точно производить сортировку прецизионных элементов топливного насоса высокого давления.
В эксплуатации дизельных двигателей большое значение имеет совершенствование топливных насосов высокого давления (далее ТНВД). Это обусловлено большим влиянием ТНВД на надёжность двигателя в целом.
При размещении в трубопроводе круглого сечения какого-либо тела создаётся ситуация, в которой существенную роль играет эксцентриситет этого тела. Эта ситуация возникает при сопоставимости размеров тела и просвета для потока. В этом случае влияние трения в пограничном слое на поток жидкости пренебрежительно мало:
, (1)
где Q – расход потока жидкости;
Fтр – силы трения по поверхности.
Образование пограничного потока определяется межмолекулярным сцеплением неподвижных стенок и малоподвижных прилежащих слоёв.
При изменении эксцентриситета происходит увеличение сечения круглого тела:
, (2)
где Q1 – поток жидкости, когда тело расположено в средней части канала;
Q2 – поток жидкости, когда тело смещено от центра канала.
В прецизионной паре из-за больших поверхностей трения и маленьких зазоров влияние пограничного слоя на общий поток жидкости может быть определено зависимостью:
(3)
при
, (4)
δ – величина зазора в прецизионной паре
Вследствие этого при испытании прецизионных пар смещение плунжера не будет значительно влиять на гидравлическую плотность.
Главный способ проверки гидравлической плотности прецизионных элементов заключается в опрессовке их на грузовых стендах. Плунжерные пары проверяются следующим образом. При герметично закрытых окнах со стороны канала нагнетания на плунжер, установленный в положение, соответствующее режиму малой мощности, создаётся нагрузка, соответствующая давлению смеси в надплунжерном пространстве 20±1 МПа [1].
При этом на плунжер оказывается механическое воздействие, отличное от воздействия, оказываемого при работе двигателя в условиях эксплуатации.
На ГУП «170 ремонтный завод» были проведены испытания методики гидродинамической сортировки плунжерных пар. На прецизионные элементы подавалась фильтрованная смесь дизельного топлива и веретённого масла вязкостью 9,9 – 10,9 сСт при температуре 20 0С, при этом величина контрольного давления была 17 – 25 МПа.
В данном случае трижды проводились замеры на каждой плунжерной паре и перед каждым замером проводилось вращательное движение плунжерной пары. Вследствие этого эксцентриситет становился близким к нулю. В ходе испытания это подтвердилось равномерностью падения давления, что подтверждает организацию потока в прецизионном зазоре, отличную от потока в трубопроводе, определяемую зависимостью (2). В результате этого на плунжер не оказывается механическое воздействие и в продольном направлении он не деформируется. Но в то же время происходит изменение конфигурации по всей длине.
Предлагаемый метод сортировки приближает эксцентриситет, определяемый как:
, (5)
где P – давление впрыскивания;
t – время начала впрыскивания в процессе испытания;
– время начала впрыскивания при проведённых испытаниях, при следующих
ограничениях:
(6)
Выводы: при предлагаемой гидродинамической сортировке не происходит концентрического смещения плунжера под воздействием деформаций, определяемых механической нагрузкой; процесс изменения давления при предлагаемой гидродинамической сортировке по ходу изменения давления подобен изменению давления впрыскиванием; определяющее значение для гидродинамической сортировки имеет целостность пограничного слоя.
Литература