Метод математического моделирования гидродинамического трения плунжерных пар с учетом микрогеометрии

Автор: Жумадилов М.Д., Лукьянов А.В., Гаврилов К.В., Умурзаков И.К.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Статья в выпуске: 4 т.23, 2023 года.

Бесплатный доступ

Система впрыска топлива в значительной степени зависит от топливного насоса высокого давления, который играет решающую роль в ее общей производительности. Топливный насос высокого давления служит ключевым звеном в этой системе, обеспечивая необходимое давление для эффективного впрыска топлива в двигатель. Его работа имеет непосредственное воздействие на эффективность сгорания топлива и, как следствие, на мощность двигателя и выбросы вредных веществ. Особое внимание уделяется плунжеру топливного насоса, поскольку именно он подвергается высоким нагрузкам и нерегулярной смазке при динамических нагрузках. Постоянные циклы давления и движения могут вызвать износ плунжера, что, в свою очередь, может привести к снижению производительности системы впрыска топлива. В промышленном секторе лазерное микротекстурирование поверхности используется для уменьшения трения и улучшения противоизносных свойств, и его положительное влияние подтверждено как теоретическими, так и экспериментальными данными. В статье представлен метод определения гидромеханических характеристик плунжерных пар в условиях гидродинамического трения. Микрогеометрия поверхностей трения учитывалась за счет эффекта кавитации смазывающей жидкости, описываемого модифицированным уравнением Рейнольдса. Программное обеспечение было разработано по предложенному методу. Разработанное программное обеспечение может быть использовано для анализа контактирующих поверхностей плунжерных пар и оценки их триботехнических характеристик на основе параметров микрогеометрии поверхностей трения. Также в статье рассматривается влияние параметров микрогеометрии на критерии качества гидромеханических характеристик плунжерных пар. Приведены расчетные примеры анализа контактирующих поверхностей плунжерных пар, разделенных слоем смазки. Технические характеристики оценены в зависимости от параметров микрогеометрии шероховатости поверхностей трения. Представлено влияние параметров микрогеометрии на критерии качества гидромеханических характеристик плунжерных пар.

Еще

Плунжерная пара, тнвд, потери на трение, микрогеометрия, трибосопряжения

Короткий адрес: https://sciup.org/147242639

IDR: 147242639 | DOI: 10.14529/engin230408

Список литературы Метод математического моделирования гидродинамического трения плунжерных пар с учетом микрогеометрии

Analysis of the journal bearing friction losses in a heavy-duty diesel engine / C. Knauder, H. Allmaier, D.E. Sander et al. // Lubricants. 2015. № 3. P. 142–154.
Global energy consumption due to friction in trucks and buses / K. Holmberg, P. Andersson, N.O. Nylund et al. // Tribology International. 2014. № 78. P. 94–114.
Brazhenko V., Mochalin E.V., Jian-Cheng C. Mechanical Admixture Influence in the Working Fluid on Wear and Jamming of Spool Pairs from Aircraft Hydraulic Drives // J. Frict. Wear.2020. № 41. P. 526–530.
Brazhenko V. The Influence of Contaminated Hydraulic Fluid on the Relative Volume Flow Rate and the Wear of Rubbing Parts of the Aviation Plunger Pump // Aviation. 2019. № 23. P. 43–47.
A new test method for simulating wear failure of hydraulic pump slipper pair under high-speed and high-pressure conditions / S. Liu, Y. Zhang, C. Ai et al. // Front. Energy Res. 2023. № 10. 1096633.
Multi-medium running induced piston pump erosion / Q. Zhang, Y. Fu, Z. Yuan, Z. Song // Sci. Technol. Rev. 2012. № 30. P. 44–48.
Investigation on particulate emissions and combustion characteristics of a common-rail diesel en-gine fuelled with Moringa oleifera biodiesel-diesel blends / Y.H. Teoh, H.G. How, H.H. Masjuki et al. // Renewable Energe. 2019. V. 136. P. 521–534.
Influence of fuel injection system’s optimization on performance of diesel engine and its injection parameter reoptimization / J.L. Huang, H. Xu, S.Y. Sun, D. Wang // Journal of Dalian Maritime Univer-sity. 2017. V. 43, № 2. P. 103–108.
Review of cylinder block/valve plate interface in axial piston pumps: thereotical models, experi-mental investigations, and optimal design / J. Zhao, F.U. Yongling, M.A. Jiming et al. // Chinese Jour-nals of Aeronautics. 2021. V. 34, №1. P. 111–134.
Segu D.Z., Hwang P. Effectiveness of multishape laser surface texturing in the reduction of fric-tion under lubrication regime // Industrial Lubrication and Tribology. 2016. V. 68, № 1. P. 116–124.
On the lubrication characteristics of piston ring under different engine operation conditions / J. Sun, X. Zhang, J. Zhu et al. // Industrial Lubrication and Tribology. 2019. V. 72, № 1. P. 101–108.
Cavallo M., Frattini E., Palmieri F. Fuel Influence on Single-Piston Common Rail Pump Per-formance // SAE Technical Paper. 2021. № 2021-24-0063.
The wear-resistance of 3Cr2W8V steel with cave pit non-smooth processed by laser / L. Chen, L.Q. Ren, Y. Zhao, H. Zhou // Journal of Bionic Engineering. 2008. № 5. P. 34–39.
Simultaneous design of non-Newtonian lubricant and surface texture using surrogate-based multiobjective optimization / Y.H. Lee, J.K. Schuh, R.H. Ewoldt, J.T. Allison // Structural and Multidis-ciplinary Optimization. 2019. V. 60. P. 99–116.
Single step laser surface texturing for enhancing contact angle and tribological properties / A. Singh, D.S. Patel, J. Ramkumar, K. Balani // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. V. 100. P. 1253–1267.
Fukagai S., Le M., Lewis R. Tribological aspects to optimize traction coe_cient during running-in period using surface texture // Wear. 2019. V. 424. P. 223–232.
Etsion I., Sher E. Improving fuel e_ciency with laser surface textured piston rings // Tribology International. 2009. V. 42. P. 542–547.
The effect of laser surface texturing on transitions in lubrication regimes during unidirectional sliding contact / A. Kovalchenkova, O. Ajayi, A. Erdemir et al. // Tribology International. 2005. V. 38. P. 219–225.
Etsion I., Halperin G. A laser surface textured hydrostatic mechanical seal // Tribology Transac-tions. 2002. V. 45. P. 430–434.
Etsion I., Kligerman Y., Halperin G. Analytical and experimental investigation of laser-textured mechanical seal faces // Tribology Transactions. 1999. V. 42. P. 511–516.
The influence of roughness distribution characteristic on the lubrication performance of textured cylinder liners / B. Yin, H. Zhou, B. Xu, J. Hekun // Industrial Lubrication and Tribology. 2019. V. 71, № 3. P. 486–493.
Influence of microdimple on lubrication performance of textured plunger pump / H. Jia, Z. Zhou, B. Yin et al. // Industrial Lubrication and Tribology. 2021. V. 73, № 4. P. 563–571.
Iordache R.C., Petrea N.D., Bujoreanu C. Wear’s issues on high-pressure common rail pumps // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 724.
Gavrilov K., Rozhdestvenskii Y., Umurzakov I. The Construction of Models of Rough Surfaces’ Interaction: Markov’s Approach // Mathematics. 2022. № 10. 3607.
Feasible fabrication of a wear-resistant hydrophobic surface / X. Sinong, H. Xiuqing, Y. Yinfei et al. // Appl. Surf. Sci. 2019. № 463. P. 923–930.
Perspectives using synthetic corundum in hydraulic drives / A. Puzanov, A. Simakov, O. Kosorukova, V. Kotov // J. Phys. Conf. Ser. 2021, 1925, 012021.
Прокопьев В.Н., Гаврилов К.В. Оптимизация параметров сложнонагруженных подшипни-ков скольжения // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2007. № 5. С. 79–86.
Влияние расположения источников смазки на гидромеханические характеристики слож-нонагруженных подшипников тепловых двигателей / К.В. Гаврилов, М.А. Иззатуллоев, П.С. Гриценко, И.Р. Цвешко // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2019. Т. 19, № 3. С. 13–21. DOI: 10.14529/engin190302
Fang C., Meng X., Xie Y. A piston tribodynamic model with deterministic consideration of skirt surface grooves // Tribol. Int. 2017. № 110. P. 232–251.

Еще

Статья научная