Оптимізація геометрії та технологічних характеристик поверхонь паливних форсунок для підвищення їх довговічності

Abstract

Мета. Дослідження присвячене вивченню впливу геометрії та технологічних характеристик поверхонь паливних форсунок дизельних двигунів на їх довговічність, а також розробці практичних рекомендацій щодо оптимізації параметрів конструкції та технології обробки для підвищення ресурсу та надійності роботи двигунів у різних умовах експлуатації. Методика. Використано комплексний підхід, що поєднує експериментальні методи та чисельне моделювання. Оцінювалася шорсткість поверхні форсунок до та після експлуатації, визначалися локальні зони ерозії за допомогою безрозбірної діагностики та рентген-томографії. Чисельне моделювання дозволило аналізувати вплив геометрії сопла, нерівностей поверхні та домішок у паливі на формування кавітаційних бульбашок, розвиток турбулентності та локальних ушкоджень. Розроблено інтегральні показники ефективності розподілу палива та швидкості ерозії для кількісного порівняння різних конструкцій форсунок. Результати. Виявлено, що локальні нерівності та шорсткість поверхні форсунок сприяють формуванню кавітаційних зон і прискорюють ерозію. Присутність домішок у паливі змінює початкові точки утворення кавітаційних бульбашок, підвищуючи ризик локальних ушкоджень. Чисельне моделювання дозволило точно прогнозувати критичні ділянки, оцінювати вплив параметрів поверхні на довговічність форсунок та формувати рекомендації щодо їх оптимізації з урахуванням експлуатаційних умов. Наукова новизна. Вперше інтегровано експериментальні дані шорсткості, безрозбірної діагностики та рентгентомографії з чисельним моделюванням для комплексного прогнозування розвитку ерозії. Встановлено кількісну залежність між характеристиками поверхні та швидкістю ерозійного руйнування, що дає змогу формувати обґрунтовані рекомендації щодо оптимізації конструкції та технології обробки поверхонь форсунок, підвищуючи надійність їх роботи. Практична значимість. Результати можуть бути використані у виробництві та сервісному обслуговуванні паливних форсунок для підвищення довговічності, зменшення ризику відмов, оптимізації технологічних параметрів обробки та покращення розподілу палива, що безпосередньо підвищує ефективність, економічність та надійність роботи дизельних двигунів у різних режимах експлуатації.