ПЛУНЖЕР С РЕГУЛЯРНЫМ МИКРОРЕЛЬЕФОМ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к системам подачи топлива в двигатель: насосам, распылителям форсунок.
Плунжеры (иглы распылителей форсунок) с поперечными канавками на рабочей части для выравнивания давления вокруг плунжера известны [1]. Канавки соединены между собой внутренними отверстиями, при этом решается задача оптимизации подачи топлива. Недостатком аналога является то, что вопросы износа и надежности в нем не решаются.
В качестве прототипа взята плунжерная пара топливного насоса с двухфазным впрыском [2]. С целью уменьшения износа, плунжер содержит на рабочей части кольцевую канавку, соединенную отверстием с пространством над вытеснителем.
Недостатком прототипа является то, что он может быть использован только в плунжерах насосов, т.е. в системах, где имеется зона повышенного давления, которое больше, чем давление в зазоре между плунжером и втулкой. Если же давление одинаково, как это имеет место в распылителях топливных форсунок, применение конструкции, описанной в прототипе, не эффективно.
Технической задачей, стоящей перед автором, является снижение трения и износа при движении плунжера во втулке, вне зависимости от того есть или нет в системе зона повышенного давления и, соответственно, повышение надежности плунжерной пары.
из
Поставленная задача достигается тем, что на рабочей части плунжера нанесен микрорельеф в виде микроканавок с шириной и шагом равным 0,5 мм, глубина которых не менее чем в 1,5 раза больше величины радиального износа h рабочей части плунжера.
На фиг.1 показана предлагаемая конструкция плунжера (на примере иглы распылителя дизельной форсунки); на фиг.2 приведены экспериментальные данные по износу иглы стандартного распылителя
форсунки двигателя автомобиля «КамАЗ» и предлагаемого, с микроканавками.
Экспериментальные исследования показали, что оптимальный шаг и ширина микроканавок равны 0,5 мм, а глубина должна быть не менее чем в 1,5 раза больше величины радиального износа плунжера. С целью исключения усилия резания при формообразовании микроканавок, которое могло изменить геометрию прецизионной детали (согласно технической документации несоосность осей конической запорной части не должна превышать 0,5 мкм), микроканавки получали с помощью струйно-абразивной обработки (САО). Для этого на цилиндрическую рабочую часть иглы надевалась маска в виде пружинных колец из проволоки диаметром 0,5 мм с шагом 0,5 мм. Глубина и равномерность обработки по окружности иглы определялись экспериментально. После САО иглы разрезались вдоль по их осям, изготавливались шлифы, и на микроскопе определялась глубина микроканавок. При получении заданной глубины микроканавок технологические режимы фиксировались и последующая партия игл обрабатывалась на полученных технологических режимах. После САО профиль микроканавок и поверхность иглы тщательно полировалась до Ra=0,02 мкм. Как показали экспериментальные исследования, тщательная полировка микроканавок и наружной рабочей поверхности иглы снижает износ по отношению к неполированным еще на 10%.
Плунжер - игла с микроканавками работает следующим образом. При возвратно-поступательном движении иглы в корпусе распылителя дизельное топливо, которое заполнило микроканавки под действием силы инерции, поступает из микроканавок в зазор между иглой и корпусом распылителя. При этом на наружной поверхности иглы формируется прерывистая динамическая пленка топлива, которая частично разъединяет контактирующие поверхности иглы и корпуса распылителя. Трение и износ при этом уменьшаются. Экспериментальные точки на фиг.2 являются средними значениями по пяти распылителям, как стандартным, так и
4
предлагаемым. Испытания проводились на стенде в форсированном режиме, при этом режимы испытания на 1...2 порядка превышали рабочие, что позволило при относительно небольшом числе циклов (n=6-10) получить результаты, показанные на фиг.2. Как видно из фиг.2, унос массы на предлагаемой конструкции плунжера - иглы распылителя дизельных форсунок, меньше на 35%.