3. Разработка технологии ремонта и регулировки ТНВД типа УТН и его модификации.
3.1. Дефекты топливного насоса высокого давления.
Основными неисправностями ТНВД являются: износ рабочих поверхностей плунжерных пар, износ нагнетательного клапана, износ кулачкового вала, поломка пружины нагнетательного клапана, нарушение герметичности перепускного клапана, нарушение герметичности уплотнительных соединений, износ подшипников, износ элементов регулятора.
Плунжер изнашивается в определенных местах, от чего эти участки получили название участков местных износов.
Значительному износу подвержена головка плунжера, особенно участок в ее верхней части, расположенный против впускного окна гильзы (рис.3.1). Износ охватывает поверхность в виде желоб образной канавки, которая размещается вдоль плунжера от верхнего торца с не сколько ниже середины головки.
Рис.3.1 Места износа головки плунжера:1-зона наибольшего износа против впускного окна гильзы;2-зона винтовой кромки.
Максимальная глубина 0,023-0,025 мм и ширина 4,5-5 мм канавки находится у верхнего торца головки плунжера; длина изношенного участка 9,5-10 мм. Чем дальше от верхнего торца, тем мельче и уже делается канавка, и за серединой головки она выравнивается с поверхностью.
Чистая блестящая поверхность плунжера в результате износа на этом участке становится изрезанной продольными рисками в виде бороздок средней глубины 0,004-0,005 мм. изношенный участок имеет следующие внешние признаки: матовый оттенок поверхности, гребенчатую неровность, хорошо видимую в лупу 10-20-кратного увеличения, а при больших износах заметную и невооруженным глазом. Характер изношенной поверхности и микронеровностей на ней позволяют утверждать, что рассматриваемый участок плунжера подвергается абразивному износу.
В первый период, когда частицы попадают в зазор, они снимают большую микростружку, так как режущие кромки их острые. Продвигаясь далее между стенками деталей, режущие кромки абразивов затупляются, частицы размельчаются, и режущая способность абразивного материала уменьшается. Вследствие этого и наблюдается большая глубина микробороздок и износ у верхнего торца плунжера, а чем дальше от торца, тем глубина бороздок и износ меньше.
Меньше у головок плунжера изнашивается винтовая кромка.
Изношенная поверхность расположена в 5,5 мм от верхнего торца и захватывает участок, близкий к винтовой кромке. Ширина пораженного участка по цилиндрической поверхности незначительная, наибольшая часть (2,5-2,7 мм) находится против перепускного отверстия; по высоте головки износ располагается на 4 мм.
Величина износа винтовой кромки на ее длине различна: максимальная находиться на участке против перепускного бокового отверстия плунжера, расположенного в 6,5 мм от верхнего торца, и составляет 0,018-0,020 мм; минимальная, равная 0,003-0,005 мм, отстоит от торца на 9,5 мм.
Нарушается также чистота доведенных рабочих поверхностей: на них появляются продольно расположенные бороздки глубиной в среднем 0,004-0,005 мм, а также отсеченная кромка, которая на участке против плунжера под воздействием сосредоточенного местного размыва изменяет свою форму. Такой характер износа объясняется тем, что в момент перетекания из области высокого в область низкого давления (период отсечки) топливо устремляется с большой скоростью к отсеченному окну гильзы. При этом, двигаясь по кратчайшему пути, топливо омывает, прежде всего, участок отсеченной кромки против перепускного отверстия плунжера.
В первый момент отсечки перепускное окно гильзы открыто частично, и при своем движении топливо встречает значительное сопротивление. Поэтому на указанном участке отсечная кромка размывается топливом с находящимся в нем абразивом.
У гильзы изнашиваются внутренняя поверхность, примыкающая к впускному и перепускному окнам. Большой износ находиться у впускного окна, меньший – у перепускного.
Износ впускного окна имеет вид прямоугольной желобразной полосы (рис.3.2) шириной 4,5-5 мм, расположенной вдоль гильзы. В большей мере изношенной поверхность над окном протяженностью 6-7 мм от его кромки вверх. Под окном участок захватывает 4,5-5 мм. В непосредственной близости к кромке находится максимальный износ, который у верхней ее части составляет 0,025-0,027 мм и у нижней-0,015-0,017 мм.
Рис.3.2 Места износа гильзы у впускного окна.
Рабочая поверхность гильзы над верхней кромкой окна покрыта параллейными бороздками, расположенными вдоль гильзы. Кромка окна имеет большой завал и как бы снята пилой, край неровный, рваный.
Местный износ поверхности в зоне перепускного окна гильзы по характеру и размещению отличен от износа впускного окна. Изношенный участок находится с левой стороны кромки окна, имеет вид фигурной полосы шириной 2-2,5 мм; к верхнему торцу он распространяется на 2-3 мм, к нижнему – на 4,5-5 мм. Величина износа на краю кромки равна 0,015-0,017 мм. С приближением к торцам гильзы он резко уменьшается. С правой стороны от окна износа почти нет (рис.3.3).
Такое расположение износа объясняется тем, что при наличии левой винтовой кромки плунжера сначала открывается левая сторона гильзы. Поэтому перетекание топлива в момент отсечки абразивно изнашивает эту сторону окна, тогда как правая закрыта. Кромка с левой нижней стороны окна сильно изнашивается, круглая форма ее нарушается, происходит процесс жидкостного размывание абразивом.
Рис.3.3 Места износа гильзы у перепускного окна.
К износам нагнетательного клапана можно отнести: износ разгрузочного пояска, износ запирающей фаски седла, износ направляющего отверстия седла. Все эти износы обусловлены наличием твердых механических частиц в топливе.
Разгрузочный поясок и отверстие в седле изнашиваются неравномерно по высоте. В результате износа они становятся конусными. Диаметр пояска в нижней части уменьшается, а отверстие седла получает развал кверху.[2]
Характер и места износа нагнетательного клапана показаны на рис.3.4.
 |
Рис.3.4. Характер и места износа нагнетательного клапана.
А – износ запирающего конуса
Б – износ разгрузочного пояска
В – износ направляющего отверстия седла
Г – износ запирающей фаски седла
Вследствие износа прецизионных деталей в процессе эксплуатации изменяется зазор в соединении втулки и плунжера, зазор между разгрузочным пояском и отверстием седла нагнетательного клапана, изменяется эффективное проходное сечение распылителя форсунки. При этом с увеличением износа плунжерной пары цикловая подача топлива снижается, а с увеличением износа нагнетательного клапана и распылителя – увеличивается.[9]
При износе кулачкового вала меняется профиль кулачков. У кулачковых валов, изготовленных из стали 20 с последующей цементацией и закалкой, выкрашивается цементированный слой. У кулачкового вала также изнашиваются шейки в местах прилегания самоподжимных сальников.
Толкатель его детали: корпус, ось ролика, ролик, регулировочный болт – изнашиваются сравнительно быстро. Это существенно влияет на рабочие показатели насоса.
Направляющая поверхность корпуса толкателя становится бочкообразной, и зазор в сопряжении с отверстием корпуса насоса увеличивается (допустимый зазор равен 0,15 мм). появляется стук и под влиянием ударной нагрузки начинается интенсивный износ этих деталей. Допустимая величина износа корпуса толкателя составляет 0,12 мм. изнашиваются также отверстия под ось ролика. Они становятся овальными.
Ось ролика изнашивается в трех местах: по концам и в середине. на концах оси образуется односторонний износ в виде лысок, неподвижная посадка переходит в подвижную, а с ростом зазора появляется ударная нагрузка. В связи с этим поверхности быстро изнашиваются, что иногда приводит к поломке оси или повреждению корпуса толкателя по отверстиям. В средней части оси, в сопряжении с роликом, наблюдается наибольший износ.
Указанные дефекты оси и отверстия вызывают запаздывание угла опережения впрыска и неустойчивость его при регулировке насоса.
