Способ ремонта топливовпрыскивающего насоса дизеля
METHOD OF DIESEL ENGINE FUEL INJECTING PUMP REPAIR

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к восстановлению ресурса топливной аппаратуры дизеля при ремонте путем повторного использования после ремонта выбракованных составных частей топливовпрыскивающих насосов распределительного типа, дизеля.
Под ремонтом применительно к предмету заявляемого изобретения заявитель понимает восстановление исправности и работоспособности изделий и восстановление технического ресурса изделий и их составных частей топливовпрыскивающего насоса дизеля или это починка, устранение неисправности [1].
Способ ремонта топливовпрыскивающего насоса путем такого «преобразования», как следует из нижеизложенного, и составляет сущность заявляемого изобретения.
Известно [2], что основной составной частью топливовпрыскивающего насоса, определяющей его технические характеристики и показатели надежности, является плунжерная пара. В процессе эксплуатации детали плунжерной пары приобретают локальный износ [3], приводящий к невосполнимому снижению цикловой подачи, особенно на пусковом режиме [4].
Снижение параметра пусковой подачи используется в качестве выбраковки топливовпрыскивающего насоса [5]. Плунжерная пара выбраковывается, если фактическое значение величины пусковой подачи топлива, выявленное при этом, оказывается ниже допускаемого значения, а если пусковая подача топлива в пределах установленной нормы, то такую пару допускают после контроля (дефектации) к эксплуатации без операций ремонта. Отсюда следует, что часть плунжерных пар выбраковывается на ремонтном предприятии со значительным остаточным ресурсом, поскольку их выбраковка производится до достижения ими предельного состояния. Установлено, что 39% прецизионных пар топливовпрыскивающего насоса дизеля распределительного типа, поступивших на ремонтные предприятия, имеют такой остаточный ресурс, но не находят дальнейшего применения [10] (о термине «предельное состояние» - см. [6]).
Применяют ряд способов ремонта топливовпрыскивающего насоса дизеля, достигшего предельного состояния вследствие износа плунжерной пары сверх допускаемого техническими требованиями значения [7, 8], в основе которых повторное использование выбраковочных плунжерных пар после утилизации и дополнительной доработки.
Известен способ ремонта топливовпрыскивающего насоса дизеля, при котором вместо изношенной и выбракованной плунжерной пары используют новую, а выбракованную плунжерную пару утилизируют по технологиям утилизации металлолома [7].
Способ затратный, т.к. сопровождается 100% заменой плунжерных пар на новые, в которых только часть стоимости компенсирована стоимостью металлолома, при этом вместе с изделием полностью уничтожается остаточный ресурс утилизируемых плунжерных пар, что снижает эффективность топливной аппаратуры дизеля в целом.
Известен также способ ремонта топливовпрыскивающего насоса дизеля путем повторного использования выбракованной плунжерной пары после ее утилизации, заключающийся в создании и использовании ремонтной детали для замены одной из изношенных деталей плунжерной пары с последующей механической обработкой и спариванием ремонтной и сопрягаемой деталей [8]. Способ выбран в качестве аналога.
Недостатком способа является его дороговизна из-за потребности в большом количестве заново изготовляемых ремонтных деталей, идущих на замену изношенной детали пары, а также уничтожение остаточного ресурса этой детали, в результате чего срок службы топливовпрыскивающего насоса дизеля существенно сокращается.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ ремонта топливопрыскивающего насоса дизеля [9].
Сущность заключатся в ремонте распределительного топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6 из шестиштуцерного в четырехштуцерный путем разделений функций нагнетаний и распределений и объединений этих полостей топливопроводом высокого давления через обратный клапан и замены кулачкового вала топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6 с удлиненным кулачковым валом НД-21/4. Первая секция высокого давления от топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6 используется для нагнетания, если даже износ плунжерной пары выше допустимой нормы, а вторая секция высокого давления заменяется с секцией топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-21/4, если даже износ граничный предельный и используется для распределения, что позволяет восстанавливать неработоспособное состояние топливовпрыскивающего насоса в работоспособное состояние путем использования выбракованных плунжерных пар [9]. Способ выбран в качестве прототипа.
Недостатком способа ремонта топливовпрыскивающего насоса является его дороговизна из-за потребности в большом количестве заново изготовляемых ремонтных деталей для модернизации конструкции топливовпрыскивающего насоса дизеля и затраты времени для выполнения подрегулировочных операций при ТО-2.
Цель изобретения - восстановления заданной нормативно-технической документацией значений цикловой подачи топлива в цилиндр дизеля на режиме пуска и для увеличения срока службы плунжерной пары топливовпрыскивающего насоса дизеля.
Поставленная цель достигается тем, что в способе ремонта топливовпрыскивающего насоса для восстановления цикловой подачи топлива в режиме пуска дизеля используются выбракованные плунжерные пары с цикловой подачей топлива ниже допустимой, но выше предельного значения. Для этого после контроля (дефектации) плунжерная пара допускается к повторному использованию: устанавливаются укомплектованные топливные секции высокого давления топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-21/4 в корпус топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6; затем к штуцерам прикручиваются топливопроводы одинаковой длины и объединяют внутренние полости топливопроводов высокого давления в одну общую полость через тройник высокого давления, от двух установленных в корпусе топливовпрыскивающего насоса дизеля плунжерных пар; для обеспечения закона подъема толкателя плунжера второго, идентичного первому, необходимо изготовить ремонтный кулачковый вал из двух кулачковых валов топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-21/4, для чего второй кулачковый вал обтачивают со стороны привода по размеру соединения с первым валом; после доукомплектовывают вновь изготовленный ремонтный кулачковый вал и устанавливают в корпус топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6; и соединяют тройники высокого давления через топливопроводы с форсунками согласно линиям нагнетания топлива на соответствующие цилиндры.
Таким образом, предложен способ ремонта топливовпрыскивающего насоса дизеля, содержащего плунжерные пары и топливопроводы высокого давления (ТВД). подающие топливо в цилиндр через форсунку, состоящий в изменении его конструкции после достижения плунжерными парами предельного состояния по критерию снижения цикловой подачи на режиме пуска дизеля, отличающийся тем, что в корпус топливовпрыскивающего насоса дизеля НД - 22/6 устанавливают две изношенные плунжерные пары НД-21/4 и соединяют ТВД попарно их штуцера по одному от каждой плунжерной пары, при этом в топливовпрыскивающий насос дизеля устанавливают ремонтный кулачковый вал с двумя размещенными вдоль оси кулачкового вала шайбами с профильными четырьмя кулачками, обеспечивающими одинаковые законы подъема толкателей и одинаковый момент начала подачи топлива первой и второй плунжерной пары, или устанавливают кулачковый вал, собранный из двух кулачковых валов топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-21/4, соединенных последовательно, причем второй кулачковый вал предварительно обтачивают со стороны привода и соединяют с первым валом.
Сущность изобретения поясняется схемой на фиг. 1, где 1 - корпус топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6; 2 и 3 - соответственно первая и вторая насосные секции высокого давления топливовпрыскивающего насоса дизеля распределительного типа НД-21/4; 4 - вновь изготовленный ремонтный кулачковый вал; 5 - тройник высокого давления; 6, 7 и 8 - топливопроводы высокого давления; 9 - толкатель; 10 - плунжер; 11 - форсунка.
Топливовпрыскивающий насос распределительного типа НД-22 имеет две насосные секции высокого давления, каждая из которых имеет в своем составе одну плунжерную пару, включающую втулку, плунжер и дозатор [2]. Плунжерная пара НД-22 обслуживает одновременно три цилиндра дизеля, например на тракторах Т-150 или Т-150К. Топливовпрыскивающий насос распределительного типа НД-21/4 имеет одну секцию, и плунжерная пара у этого насоса обслуживает одновременно четыре цилиндра, например, на тракторе Т-40АМ, ЛТЗ-60 и МТЗ-80/82. Соответственно во втулке плунжерной выполнены четыре распределительных канала, по которым топливо при такте нагнетания из надплунжерной полости поступает через осевой канал и распределительный паз плунжера к форсункам дизеля. Втулка плунжерная имеет в верхней части еще два отверстия, впускные, через которые при такте всасывания происходит наполнение надплунжерного пространства. В плунжере имеются осевой канал, распределительный канал и отсечной, закрываемый дозатором, служащим для управления величиной подачи.
При нагнетании топливо из надплунжерной полости, где оно находится под высоким давлением, перетекает через зазоры в полость низкого давления, в результате чего снижается цикловая подача. Наиболее чувствительна к износу пусковая подача, что обусловлено низкими скоростями движения плунжера на пусковом режиме и растянутостью во времени этого процесса. Поэтому плунжерная пара при граничном предельном износе не может выполнять заданную функцию в полном объеме, а при износе выше допустимой, но ниже предельного значения функциональная способность позволяет обеспечить работоспособность насоса. Тем не менее, такие плунжерные пары выбраковываются с явно выраженным остаточным ресурсом, в связи с преждевременной заменой в период прогнозирования.
Однако при использовании двух таких плунжерных пар в место одной пары, срок службы может быть прогнозируемым.
Поэтому предлагается устанавливать в корпус топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6 две топливные секции высокого давления топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-21/4 и предлагается соединять их топливопроводами параллельно через тройник. При таком соединении плунжерных пар повышается надежность топливовпрыскивающего насоса дизеля за счет удвоения активного хода, увеличивается объем пусковой подачи топлива на пусковом режиме.
Однако сделать это при сохранении серийной схемы топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22 нельзя, поскольку нарушатся фазы топливораспределения и в системе возникнут гидроудары, а топливовпрыскивающий насос дизеля перестанет функционировать.
Промышленность выпускает насосные секции также для обслуживания одно-, двух-, четырех- и шестицилиндровых дизелей с насосами НД-21 и НД-22 - по установочным размерам все секции НД взаимозаменяемые.
Способ ремонта топливовпрыскивающего насоса распределительного типа НД-22 реализуется следующим образом.
3
3
Поступившие из эксплуатации в ремонтное предприятие топливовпрыскивающие насосы дизеля типа НД-22/6 и НД-21/4 подвергают диагностике, при которой определяют фактическое значение пусковой подачи топлива [5] и сравнивают его с допускаемым значением, указанным в технических требованиях [4, с. 31, 32] или [5, с. 252]. Допустим, фактическое значение цикловой пусковой подачи топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-21/4 составляет 130 мм/цикл, что меньше допускаемого, равного 140 мм/ цикл, - при принятой технологии капитального ремонта такая плунжерная пара не может использоваться и выбраковывается.
В соответствии с заявляемым способом ремонта топливовпрыскивающего насоса выбракованные такие плунжерные пары используются повторно после их утилизации. Для этого выбракованные плунжерные пары комплектуют по одинаковой производительности из двух секций; затем создают ремонтный кулачковый вал из двух валов 1 и 2 топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-21/4 и соединяют последовательно (фиг. 2) с длиной, равной валу насоса НД-22/6. Для этого второй кулачковый вал 2 обтачивают со стороны привода с размерами, указанными на фиг. 2. Доукомплектовывают вновь изготовленный ремонтный кулачковый вал и устанавливают в корпус топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6. Устанавливают в корпус 1 (фиг. 1) топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-22/6 две топливные секции высокого давления 2 и 3 топливовпрыскивающего насоса дизеля НД-21/4 и промежуточные шестерни «закатывают» в соответствии с требуемыми фазами топливораспределения. Затем к штуцерам прикручиваются топливопроводы 6 и 7 одинаковой длины, соединяют тройником высокого давления 5 от плунжерных пар 2 и 3, синхронно нагнетающих топливо в такт нагнетания.
При этом внутренний диаметр тройника высокого давления должен равняться внутреннему диаметру топливопровода высокого давления. Длина топливопроводов высокого давления должны быть одинаковой.
Отремонтированный таким образом топливовпрыскивающий насос может обслуживать дизель с вдвое меньшим числом цилиндров, чем исходный экземпляр топливовпрыскивающего насоса дизеля. Используя же ремонтный кулачковый вал с четырьмя рабочими профилями, можно повторно использовать четырехштуцерные плунжерные пары НД-21. С учетом изобретения [9] заявляемый способ ремонта топливовпрыскивающего насоса позволяет на одном и том же дизеле использовать насосные секции с четными и нечетными числами линий высокого давления - достаточно устанавливать ремонтный кулачковый вал с соответствующим числом рабочих профилей.
Заявляемый способ ремонта топливовпрыскивающего насоса позволяет повысить ресурс насоса за счет преобразования линий нагнетаний с повторным использованием выбракованных топливных секции высокого давления для наиболее распространенных четырехцилиндровых дизелей.
Кроме того, по результатам исследований, повышает пусковую подачу на 135-150% относительно исходной, установленной при диагностике.
Технический эффект способа заключается в том, что происходит синхронное нагнетание топлива параллельно первому, в результате чего суммарный активный ход двух плунжеров удваивается, следовательно, цикловая подача топлива, подаваемая в цилиндр, увеличится.
По предлагаемой технологии можно отремонтировать топливовпрыскивающий насос дизеля из неработоспособного состояния в работоспособное состояние 20-25% выбракованных по причине износа плунжерных пар распределительного типа НД-21/4.
Использованные источники информации
1. Ожегов С.И. Словарь русского языка. - 14-е изд., Стереотип. - М.: Рус. яз., 1983. - С. 749.
2. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. - 1990. - 352 с.
3. Топливо и топливоподача автотракторных дизелей / Ю.Б. Свиридов, П.В. Малявинский, М.И. Вихерт. - Л.: Машиностроение, 1979. - С. 55, 56, 66…88.
4. Топливные насосы высокого давления распределительного типа / Л.Н. Голубков, А.А. Савастенко, М.Б. Эмиль. - М.: Легион-Автодата, 2005. - С. 31…35.
5. Топливная аппаратура автотракторных и комбайновых дизелей / Технические требования на капитальный ремонт. - М.: ГОСНИТИ, 1989. - С. 249…269.
6. ГОСТ 27.002 - 89.
7. Кривенко П.М., Федосов Н.М. Дизельная топливная аппаратура. - М.: Колос, 1970. - С. 226…346.
8. Надежность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов и др. - М.: Колос, 2000. - С. 369…378.
9. Способ ремонта топливовпрыскивающего насоса дизеля: пат 2331787, Рос. Федерация, МПК F02M 65/00 / Кулаков М.М., Иванов В.А. - №2007103723/06; заявл. 25.01.07; опубл. 20.08.08, Бюл. №23. - 8 с.: ил.
10. Иванов В.А. Повышение долговечности распределительных топливных насосов высокого давления путем модернизации: дис. канд. техн. наук: защищена 09.06.11 / Иванов Владимир Андреевич. - Москва, 2011. - 192 с.