УДК 621.436

нагруженность привода топливного насоса дизеля

 

loading drive of the fuel pump of a diesel engine

 

Елистратов В.А., Флинтич Д.А., Кривохат В.Н. (Кременчугский национальный университет им. М. Остроградского, г. Кременчуг, Украина)

Yelistratov V.A., Flintich D.A., Krivokhat V.N. (Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, Kremenchuk, Ukraine)

 

Описаны результаты расчётных исследований по определению динамической нагруженности нового привода топливного насоса дизеля.

The results of computational studies to determine dynamic loading of a new drive of the fuel pump of a diesel engine.

 

Ключевые слова: дизель, привод, нагруженность, работоспособность.

Keywords: diesel, drive, loading, performance.

 

В работе [1] предложена оригинальная схема топливной системы дизеля, которая состоит из топливного насоса высокого давления, нового привода этого насоса [2], который устанавливается вместо муфты опережения впрыска топлива и некоторых других устройств. В этой системе новый разработанный привод насоса используется для интенсификации топливоподачи посредством организации управляемого неравномерного вращения кулачкового вала насоса дизеля. В работе [3] был определён диапазон регулирования степени неравномерности вращения вала насоса на различных скоростных режимах работы дизелей. Применение такого привода на дизеле ЯМЗ-238 позволило сократить на 20% продолжительность впрыскивания в диапазоне частот вращения коленчатого вала 1000-1400 мин-1, поднять среднее давление впрыскивания на этих режимах, снизить часовой расход топлива на 7-8% на режиме холостого хода, а на режимах внешней скоростной характеристики двигателя в диапазоне 1200-1400 мин -1 снизить удельный эффективный расход топлива на 3-5% [4].

По представленной в работе [2] кинематической схеме и определённым в работе [3] границам передаточного отношения для проведения экспериментальных исследований была разработана техническая документация и изготовлен экспериментальный привод для топливного насоса высокого давления дизеля ЯМЗ-238. Испытания экспериментального образца нового привода проводились на стенде СДТА-2, который позволяет выполнять бесступенчатое регулирование частоты вращения вала привода. Установка скоростного режима осуществлялась механически (посредством вариатора стенда) в диапазоне режимов реального дизеля, частоты вращения контролировались по тахометру.

Однако результаты первых испытаний показали, что при работе привода на основе кулачковых синусоидальных механизмов происходит значительный износ промежуточного вала привода и днища рабочего толкателя первой ступени в зоне их взаимного соприкосновения, что приводит к выходу из строя данного привода [5].

Для выяснения причин произошедшей поломки было проведено теоретическое расчётное исследование по оценке динамической нагруженности разработанного привода при его работе на различных скоростных режимах и определению максимально допустимой из условия прочности степени неравномерности вращения вала насоса для этих режимов. В результате проведенных исследований были сформулированы следующие основные положения:

1. При работе привода моменты сил инерции , приведенных к промежуточному валу, и сил инерции , приведенных к толкателям первой и второй ступеней, определяются выражениями:

 

;

;

,

 

где  – угол поворота вала привода;

       – угловое ускорение вала привода;

       – массы толкателя, эксцентрика и вала привода соответственно;

        – радиусы ролика толкателя, эксцентрика и приведенный радиус вала привода соответственно;

        – высота толкателя и эксцентриситет эксцентрика соответственно;

        – радиус-вектор кулачковой шайбы соответствующего преобразователя привода, его первая и вторая производные, которые определяются по следующим формулам:

 

;

;

 

 

здесь * – параметр неравномерности;

           – число кулачков на валу насоса;

           – приведенный угол

.

Характеры изменения момента сил инерции и сил инерции на периоде изменения передаточного отношения  привода показаны на рисунках 1 и 2. Конкретные числовые значения указанных величин зависят от скоростного режима работы дизеля, конструктивных характеристик привода и выбранного значения параметра неравномерности *.

 

Рисунок 1 – Характер изменения момента сил инерции в приводе

Рисунок 2 – Характер изменения сил инерции в приводе

 

2. При анализе указанных выше формул было выявлено, что максимальные силы инерции поступательно движущихся масс привода не превышают соответствующих значений на номинальном режиме более чем на 30% и при проектировании данного устройства рассмотренными динамическими факторами можно пренебречь.

3. Значения моментов инерции могут достигать 60% от величины момента сил полезного сопротивления (давления топлива), что необходимо учитывать при проведении прочностных расчётов привода.

4. Свободные крутильные колебания вала не вносят существенных изменений в законы движения плунжеров.

Проведенные расчётные исследования по оценке динамической нагруженности нового привода топливного насоса высокого давления дизеля позволят повысить безотказность и долговечность разработанного устройства и дадут возможность применить его в топливной системе транспортного дизеля.

 

Список использованных источников

1. Комбінована паливна система дизеля / В. О. Єлістратов, С. О. Король, О. І. Кривенко, Т. Л. Крітіна. // Нові технології: Науковий вісник Інституту економіки та нових технологій імені Ю.І. Кравченка. – Кременчук, 2005. – №3. – С. 236–239.

2. Пристрій для управління кутовою швидкістю обертання вала приводу плунжера паливного насоса: Пат. 64250А Україна, МКІ F02M 39/00 О.Л. Григорєв, С.О. Король, В.О. Єлістратов (Україна). – №2003043470; Заявл. 17.04.2003; Опубл. 16.02.2004, Бюл. №2.

3. Елистратов В. А. Современные способы повышения топливной экономичности дизелей на частичных скоростных режимах и режимах холостого хода / В. А. Елистратов, С. А. Король. // Нові технології: Науковий вісник Інституту економіки та нових технологій імені Ю.І. Кравченка. – Кременчуг, 2004. – №3. – С. 145–149.

4. Король С. А. Моторные испытания регулируемого привода топливного насоса автомобильного дизеля / С. А. Король, В. А. Елистратов, А. Л. Григорьєв. // Вестник КГПУ. – Кременчуг, 2003. – №6. – С. 103–106.

5. Елистратов В. А. Улучшение работоспособности привода топливного насоса дизеля / В. А. Елистратов, Б. В. Петренко // Новые материалы и технологи в машиностроении. 2016. - №24. – С. 77–81.