СТАНКИ HARTRIDGE ИЛИ МАШИННО-РУЧНАЯ ДОВОДКА?

        Одной из основных операций восстановительного ремонта распылителей форсунок дизельных двигателей является шлифование (правка) конуса иглы распылителя. Все кто этим занимается так или иначе сталкивались с вопросом покупать ли станок HARTRIDGE HH008 для шлифования конуса иглы распылителя, который стоит около 24 000 фунтов стерлингов, или проектировать и изготавливать его самому. Затем нужен станок НН034 для притирки седла в корпусе распылителя, который стоит немногим меньше вышеназванного.

Станок HARTRIDGE HH008 для шлифования иглы распылителя

         Надо полагать станки НН008 и НН034 хорошее оборудование, но цены? Поэтому возникает вопрос, когда они окупятся и, главное, так ли они необходимы?
         Наша технология ремонта распылителей не подразумевает использования дорогостоящего оборудования для шлифования конуса иголки и удаления дефектов с поверхности рабочего конуса внутри корпуса распылителя.
        Конечно, перешлифовать конус иглы распылителя на станке HARTRIDGE можно,  «стереть» дефекты с поверхности седла в корпусе распылителя с помощью притиров, сохранив её макро и микро-геометрию тоже можно, но не реально. После такой операции отремонтированный распылитель будет стоить дороже нового. Все что можно сделать на станках "для притирки седла в корпусе распылителя" реально, это стереть нагар с поверхности седла, а затем, перешлифовав иголку поставить её на место, и распылитель, возможно, станет работать лучше, так как конус иголки станет больше, и его рабочая кромка будет касаться поверхности седла выше места износа.
        В свое время мы делали притиры как с мягкого, так и с твердого так и со сверхтвердого материала. Это себя не оправдало.
        В результате долгих экспериментов и многолетней практики мы остановились на методе ..............................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
, т.е. применили так называемый метод машинно-ручной доводки сопрягаемых поверхностей деталей работающих в паре.
        Хочу обратить внимание, что для правки конуса иглы необходимо иметь
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

Бруски и алмазная пасты для шлифования иглы распылителя.

        Метод не простой, требует наличия необходимой сноровки, но не требует дорогостоящего оборудования.

МЕТОД ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ПАР

Восстановление деталей с помощью пластической деформации основано на их способности изменять свою геометрическую форму и размеры за счет перераспределения металла без его разрушения под действием внешних сил. Известен ряд методов восстановления размерной точности деталей машин методом поверхностной пластической деформации в результате перераспределения металла в поверхностном слое детали вследствие силового воздействия на эту поверхность деформирующего элемента.

Говоря о восстановительном ремонте прецизионных цилиндрических поверхностей деталей дизельной топливной аппаратуры следует отметить, что это термически обработанные детали и их твердость составляет порядка HRC 60…65 единиц, однако износы, которые приводят к выходу их из строя этих деталей составляют всего 2…4 мкм, так как рабочий зазор, например, в той же паре шток-гильза мультипликатора форсунки Common Rail составляет порядка 1…2 мкм на сторону и его увеличение на пару микрон уже приводит к нарушению герметичности сопряжения.

Принципиальная схема восстановления герметичности подвижного соединения прецизионной пары шток-гильза мультипликатора форсунки Common Rail, иголка-корпус распылителя и др., заключается в формировании на поверхности штока (иголки) винтовой поверхности (рис.1), образуемой впадиной и двумя выступами в результате воздействия на поверхность детали деформирующим элементом из сверхтвердого материала (СТМ).

Рис.1.

Радиус закругления рабочей кромки деформирующего элемента должен составлять не более 6 мкм. В результате вдавливания элемента из СТМ по краям канавки будут образовываться два выступающих буртика. Высота последних должна быть порядка 2…3 мкм. Реализация данного процесса аналогична нарезанию резьбы (рис.2), только здесь «резьба» не нарезается, а формируется в результате пластической деформации металла задней поверхностью режущего элемента. Изделию необходимо сообщить вращение с угловой скоростью ω, а деформирующему элементу осевое перемещение с подачей s на один оборот детали. Величина этой подачи и будет определять шаг винтовых поверхностей на обрабатываемой детали. При этом деформирующий элемент необходимо прижать к поверхности с некоторым усилием P, оттарировав это усилие на получение заданной высоты буртиков h. Для увеличения жесткости системы и обеспечения стабильности процесса деформации металла вторая сторона детали должна поддерживаться люнетом, а деформирующий элемент быть подпружинен для компенсации колебаний деформирующего усилия.

Рис. 2.

Ниже (рис.3) показана принципиальная кинематическая схема устройства для восстановления герметической плотности прецизионных пар дизельной топливной аппаратуры методом ППД реализующая изложенный выше принцип восстановления. На схеме: 1 - электродвигатель, 2 - ременная передача, 3 – понижающий редуктор, 4 – трехкулачковый патрон, 5 – обрабатываемая деталь, 6 – поддерживающие люнеты, 7 – деформирующий элемент, 8 – суппорт, 9 – привод суппорта, 10 – ходовой винт, 11 – направляющая.

Рис.3.

По представленной кинематической схеме была разработана конструкция и подготовлен комплект рабочих чертежей (рис. 4) устройства для восстановления герметической плотности мультипликаторов Common Rail и распылителей форсунок всех типов.

Рис. 4.

Разработанное устройство позволит как производить непосредственно ремонт названных изделий, так и проводить эксперименты по оптимизации рассматриваемого процесса.

  

"ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ" МАЗ ЕВРО-3 В БЕЛАРУСИ

В распылителе угол запорного конуса иголки (рис. 1) больше угла сопрягаемой конической поверхности в его корпусе. Поэтому в новом распылителе контакт его запорных конусов происходит по кольцевой линии. Реально, в результате упругой деформации металла, эта линия трансформируется в кольцевую коническую поверхность, ширина которой не более десятой части длинны образующей рабочего конуса иголки.

Рис. 1

 Распылитель перестает выполнять свои функции, когда, в результате износа, ширина названной поверхности начинает превышает допустимую величину и становиться больше одной трети длинны образующей конуса иголки. Последнее приводит к увеличению гидравлического сопротивления распылителя и солярка, теряя свою скорость, начинает вливаться в камеру сгорания струйками. Распылитель с таким износом показан на рисунке 2.

Рис. 2

Ремонт распылителя на этой стадии износа не представляет никаких сложностей и требует небольшого вмешательства для восстановления его рабочей геометрии и он отработает как минимум ещё один срок. Может помочь и продлить срок службы распылителя ультразвуковая чистка форсунки.

Сложнее когда рабочие конические поверхности полностью соприкасаются друг с другом (рис. 3) и, как правило, кавитация уже начинает "съедать" поверхность заднего конуса. В этом случае, в принципе, распылитель отремонтировать можно, но это уже будет более трудоемкая операция и она приведет к увеличению высоты подъема иголки.

Рис. 3

И совсем недопустима «доезжать» распылители до состояния распылителя, показанного на рисунке 4.

Рис. 4

Чтобы довести распылитель до показанного состояния нужно ездить до тех пор покуда из выхлопной трубы потекет солярка. Или как говорили: «Покуда трактор трактором с буксира заводиться форсунки не ремонтируем». Экономия сомнительная. Кроме перерасхода топлива такая езда приводит и к уменьшению ресурса поршневой системы. И конечно ни о каком ремонте такого распылителя не может быть и речи.

На фото показаны распылители DLLA160P1780 для МАЗ Евро-3, производства фирмы BOSCH. К сожалению, в последнее время, подавляющее большинство распылителей снимаемых с эксплуатируемых в Белоруссии  МАЗ-ов находятся именно в таком состоянии как последний из показанных.

К ВОПРОСУ ШЛИФОВАНИЯ КОНУСА ИГОЛКИ РАСПЫЛИТЕЛЯ

      В комментариях к моим сообщениям "некто из братского, сопредельного нам государства" размещает рекламу станка для шлифования конуса иголки распылителя (E-mail.diesel-zapchasty@mail.ru  tel.+38 098 700 54 57). Ничего не имею против рекламы, но считаю названный станок совершенно "непотребным" изделием, который сам по себе никак не решает проблему ремонта распылителей..

Я писал по этому вопросу в сообщении  «СТАНКИ HARTRIDGE ИЛИ МАШИННО-РУЧНАЯ ДОВОДКА?» (http://reforsbel.blogspot.com/2011/12/hartridge.html).

Не буду повторятся..., единственное добавлю, что шлифование конуса иглы распылителя бруском шаржированным алмазной пастой процесс не очень производительный, и для ускорения процесс снятия металла, на первом этапе операции я, в ручную, провожу черновое шлифование с помощью маленького дискового абразивного круга установленного на высокоскоростную шлифовальную головку. 

 

 

После названной черновой обработки следует тонкая машинно ручная подгонка поверхностей конуса иголки к изношенной поверхности конуса седла в корпусе распылителя. Без тонкой подгонки рабочих поверхностей распылителя всякое шлифование иголки, хоть "в ручную", хоть на рекламируемом "украинском" станке, хоть на супер-дорогом станке HARTRIDGE не имеет смысла. Спрашивается, зачем тогда нужен названный станок? Не иначе как для пускания пыли в глаза клиентам. А впрочем, если есть деньги можно и купить, может для чего и сгодиться, хотя бы для шлифования клапанов.

Иголка после шлифования "в ручную" имеет примерно такой вид.

 

 

И как было сказано, сама по себе такая обработка не обеспечивает требуемой точности и качества обработанной поверхности которые необходимы для того что бы распылитель снова начал работать, но в совокупности с тонкой машинно-ручной подгонкой в целом значительно ускоряет операцию ремонта названного распылителя.

ХАРАКТЕР ИЗНОСА И МЕТОД РЕМОНТА УПРАВЛЯЮЩЕГО КЛАПАНА ФОРСУНКИ CR DENSO

Характерным видом износа управляющего клапана форсунки Common Rail DENSO являются единичные «промоины» на уплотняющей поверхности пластинки клапана (рис. 1). В меньшей степени, но образуются дефекты и на поверхности лыски срезанного шарика (рис. 2).

Рис. 2

Рис. 1

При этом надо полагать, что изначально пластинка работает достаточно долго без существенных износов (рис. 3), до тех пор, пока, в каком-то месте на кольцевой уплотняющей поверхности пластины не произойдет разрушение защитного покрытия и не образуется сквозной, радиальный проток жидкости (рис. 4). Далее в работу включается кавитация. В протоке жидкости образуются микро пузырьки, которые захлопываются в момент открытия клапана и разрушают поверхность металла.

Рис.4

Рис. 3

Износы на периферии, т.е. продолжение «промоин» за кольцевую уплотняющую поверхность клапана (см. рис. 1), по моему мнению, являются следствием разрушения металла частицами струи жидкости, обладающей кинетической энергией, которая вытекает из образовавшейся «промоины».

Известный способ ремонта клапана «перешлифовыванием» его поверхности не дает ожидаемого эффекта. Ресурс клапана, по сравнению с новым изделием, значительно уменьшается. Надо думиать, последнее, в первую очередь, связано с удалением в процессе ремонта защитного покрытия с поверхности клапана. При этом следует обратить внимание, что характер износа перешлифованных клапанов внешне отличается от износа изначально новых. На уплотняющей поверхности перешлифованного клапана в процессе эксплуатации образуются не единичные большие «промоины», а множество мелких (рис. 5). Картина не меняется и при нанесении на перешлифованный клапан износостойкого покрытия из нитрида титана (рис. 6).

Рис. 6

Рис. 5

Данное явление можно объяснить тем, что качество поверхности перешлифованных клапанов значительно хуже, чем у новых. На поверхности клапана остаются царапины (рис. 7) от абразивных зерен глубиной в несколько мкм по которым изначально, во многих местах, может протекать топливо даже когда клапан закрыт.

Рис. 7

Альтернативой сказанному может служить только высококачественная обработка поверхности клапана (рис. 8) обеспечивающая минимальную шероховатость и максимальную точность формы поверхности. Необходимо также удалить дефектный слой и с поверхности лыски на шарике (рис. 9). Выполнение этих условий само по себе обеспечит значительное повышение ресурса работы ремонтного клапана, что в совокупности с низкой стоимостью ремонта многих вполне устроит. Кроме того упрочнение поверхности клапана (см. сообщение http://reforsbel.blogspot.com/2012/10/common-rail.html ) обеспечит ресурс его работы сопоставимый с ресурсом нового изделия.

Рис. 9

Рис. 8

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ УПРАВЛЯЮЩЕГО КЛАПАНА ФОРСУНОК COMMON RAIL

Рис.1

В нашем университете достаточно давно существует научное направление по изучению процесса модификации материалов в низкоэнергетической плазме тлеющего разряда. Изучение взаимодействия тлеющего разряда на поверхность и приповерхностные слои твердых тел привело к созданию технологического процесса упрочнения изделий из различных материалов. Упрочнению подвергаются изделия из твердых сплавов, сверхтвердых материалов, инструментальных и легированных конструкционных сталей. Процесс низкотемпературный, экономичен, экологически безвреден.

Рис. 2

Рис. 3

Будучи в курсе тематики проводимых работ, в свое время, я обратились к кандидату технических наук, доценту Шеменкову В.М. с просьбой оценить возможность упрочнения по их технологии деталей дизельной топливной аппаратуры (той же пластинки управляющего клапана форсунки DENSO, клапана форсунки BOSCH Common Rail) (рис.1). Результаты полученные Шеменковым В.М. в полной мере положительные. После облучения в модернизированной вакуумной установке (рис.2) микротвердость поверхности клапана (рис.3) увеличилась примерно на 10% (с 730…750 МПа до 800…825 МПа), на глубине до 50 мкм (рис.4) изменилась микроструктура металла. Последнее, если судить по аналогии с упрочнением других деталей из легированных конструкционных сталей приводит к повышению износостойкости поверхности в 2-3 раза, а то и в 5-7 как это было с деталями литьевых форм для производства пластмассовых бутылок на Могилевском заводе «Химволокно» где причиной износа была кавитация. Кроме того, после облучения поверхность клапана становиться более гладкой из-за распыления микронеровностей.

Рис. 4

Все вышесказанное безусловно так, однако в каждом конкретном случае могут быть свои ньюансы, потому как упрочнением именно этих деталей из не, очень то, понятно какого материала ранее никто не занимался. Серьезных ресурсных испытаний не проводилось.

Мы будем очень признательны всем тем, кто занимаясь ремонтом топливных систем Common Rail, согласиться принять участие в развитии этой темы и предоставит нам для упрочнения детали, которые потом будут установлены на реальную технику с возможностью отследить их последующую работу. Можно упрочнить изношенные клапана, предварительно удалив дефекты с их поверхности, а можно и новые сделанные к примеру в Китае или Италии и др. 

ФОРСУНКИ COMMON RAIL DENSO 23670

В отношении ремонта форсунок CR DENSO типа 23670 могу сказать следующее:

Проблемы в работе форсунок возникают из-за износа поверхности управляющего клапана, распылителя форсунки и, по моему мнению, в последнюю очередь, из-за износа сопрягаемых поверхностей штока-мультипликатора и корпуса форсунки.

Клапан форсунки ремонтируется без проблем. Есть даже возможность упрочнить рабочую  поверхность клапана посредством облучения его ионами инертных газов в низко-энергетической плазме тлеющего разряда. При этом следует отметить, что при удалении с поверхности пластинки клапана дефектного слоя и соответственно уменьшении её толщины, величина хода электромагнитного якоря форсунки не изменяются.
Есть методы восстановления и герметической плотности штока мультипликатора.
Ремонтируется и распылитель. Однако, у распылителя, в процессе ремонта, изменяется относительный показатель, т.е. уменьшается площадь активного сечения иголки. В случае механической форсунки, последнее, корректируется уменьшением толщины регулировочной шайбы под прижимной пружиной иголки распылителя. Расчетное значение величины коррекции толщины регулировочной шайбы можно оценить по формуле

где p – рабочее давление форсунки, Н/мм²;

      d₁ – диаметр линии контакта запорных конусов распылителя до ремонта, мм;

      d₂ – диаметр линии контакта запорных конусов распылителя после ремонта, мм;

      с – коэффициент жесткости нажимной пружины иглы распылителя, Н/мм.

Но это для механической форсунки где иголка поднимается в момент когда результирующая сила давления топлива на иголку в подыгольном пространстве начинает превышать силу упругости нажимной пружины иглы распылителя. В форсунке CR иголку подымает не давление топлива в подыгольном пространстве распылителя, а разность давлений  под иголкой распылителя и в камере управляющего клапана с учетом различных значений площади активного сечения иголки и площади активного сечения штока-мультипликатора.

Поэтому у меня остается невыясненный вопрос: "Распылитель типа DENSO DLLA 147 P 747 после ремонта прекрасно работает при установке его на механическую форсунку. Факел, динамика распыла, высота подъема иголки, гидравлическая плотность, все в норме, но изменилась названная выше площадь активного сечения иголки распылителя. Будет ли он работать на «родной» форсунке CR? Имеется в виду пройдет ли он проверку по тест-плану на эти форсунки? Если не пройдет то почему и, что нужно сделать чтобы прошел?"

Тел. +375 29 6560658

E-mail: alekskrez@mail.ru