Эффективное проходное сечение (гидравлическое сопротивление) m¦ каналов деталей топливной аппаратуры (ТА) высокого давления дизелей оказывает существенное влияние на показатели топливоподачи [1]. С целью снижения неравномерности подачи топлива по цилиндрам дизеля необходим подбор комплектов ТА с учетом m¦ элементов. Для этого ремонтные предприятия должны быть обеспечены соответствующими средствами контроля m¦, предпочтение среди которых следует отдать стенду, представленному в [2], так как он позволяет автоматизировать процесс испытаний и документирования их результатов, универсален по отношению к различным элементам ТА, дает возможность максимально приблизить условия испытаний к реальным условиям работы ТА на дизеле.
В основу определения m¦ элементов на этом стенде положено измерение времени заполнения гидроцилиндра заданного объема жидкостью (дизельное топливо) через контролируемый элемент при постоянном перепаде давления жидкости на входе и выходе элемента.
Одним из основных узлов гидравлической системы стенда является гидроцилиндр, определяющий время цикла измерений.
- Скоростная
характеристика гидроцилиндра имеет вид:
(1)
где uп - скорость движения поршня, м/с;
- эффективное сечение проливаемой форсунки или
трубки, м2 ;
Sn - площадь поршня гидроцилиндра, м2;
DР, DРок - перепад давлений на проливаемом элементе и нерабочих окнах золотниковой пары переключателя потока - гидрораспределителя, Па;
- эффективное
сечение неплотностей нерабочих окон золотниковой пары, м2 ;
ρ - плотность жидкости, кг/м3 .
Перепад давления на проливаемом элементе без учета давления в сливной линии:
(2)
где Р1 - давление питания, Па;
Р2 - давление жидкости в напорной линии перед гидроцилиндром, Па;
Fн - нагрузка на штоке цилиндра, Н.
Из условия равновесия поршня гидроцилиндра (без учета сил трения и инерции) определяется давление Р2 после проливаемого элемента:
(3)
где Рс - давление жидкости в сливной линии, Па;
Sп´ - рабочая площадь поршня со стороны штока, м2.
Так как нагрузка
на штоке гидроцилиндра в стенде равна нулю (Fн = 0), то перепад
давления на проливаемом элементе с учетом давления в сливной линии определится
из выражения:
(4)
Для практических расчетов, принимая во внимание высокую точность и взаимную притирку золотниковых пар гидрораспределителей, можно не учитывать утечки жидкости на нерабочих окнах золотниковой пары. Тогда уравнение (1) примет вид:
(5)
С учетом уравнения (4):
(6)
откуда площадь поршня
(7)
а диаметр поршня гидроцилиндра
(8)
Уравнение (8) позволяет определить главный параметр - внутренний диаметр dц гидроцилиндра, позволяющего испытывать элементы топливной аппаратуры с учетом возможного разброса значений их гидравлических сопротивлений μf. Для этого необходимо предварительно задаться приемлемыми значениями скорости перемещения штока гидроцилиндра, давления проливки, противодавления в сливной магистрали и отношением рабочих площадей поршня гидроцилиндра со штоковой и безштоковой сторон.
Как правило, в современных конструкциях гидроцилиндров отношение диаметра штока к диаметру поршня лежит в пределах dшт/dц = 0,3...0,7. Значит, отношение площадей составит Sп´/Sп = 0,5...0,9. Величина хода поршня Н гидроцилиндра определяется исходя из требуемых габаритов стенда.
С учетом найденного по (8) диаметра цилиндра dц и хода поршня Н по каталогу подбирается нужный гидроцилиндр. Если значения Н и dц подобранного гидроцилиндра отличаются от расчетных, необходимо по формуле (6) проверить, удовлетворяет ли данный гидроцилиндр требованиям к скорости перемещения поршня, которая должна быть в пределах 1,0...7,0 см/с с учетом разброса гидравлических характеристик испытываемых элементов.
Для устойчивой
работы стенда на всех режимах минимальная производительность нагнетательного насоса
стенда должна составлять:
Qmin=umax Sп , (9)
где umax - максимально возможная скорость поршня, м/с.
Максимальная производительность насоса определяется пропускной способностью переливного клапана с учетом поддержания постоянства давления рабочей жидкости в нагнетательной магистрали.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методы оценки технического состояния, эксплуатационной экономичности и экологической безопасности дизельных локомотивов: Монография / Под ред. А.И. Володина. - М.: ООО «Желдориздат», 2007. - 264 с.
2. Стенд для измерения гидравлического сопротивления узлов и деталей топливной аппаратуры / П.Н. Блинов, А.И. Володин, В.П. Шаповал, А.М. Сапелин // Исследование надежности и экономичности дизельного подвижного состава. - Омск, 1981. - с.27-29.