tezĂ de doctorat · specific de combustibil substanţial mai scăzut faţă de cel realizat de...

Universitatea Transilvania din Braşov Şcoala Doctorală Interdisciplinară

Departamentul: Ingineria şi Managementul Alimentaţiei şi

Turismului

Ing. DANCIU I. Aurel

TEZĂ DE DOCTORAT

CERCETĂRI PRIVIND DEGRADAREA ŞI RESTABILIREA STĂRII DE FUNCŢIONARE A ELEMENŢILOR POMPELOR DE

INJECŢIE /

RESEARCHES REGARDING THE DEGRADATION AND RESTORATION STATUS OF INJECTION PUMPS ELEMENTS

Rezumatul tezei de doctorat

Summary of PhD Thesis

Conducător ştiinţific,

Prof. univ. dr. ing. BRĂTUCU Gheorghe

Braşov

2013

Cercetări privind degradarea şi restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie

Autor: ing. DANCIU I. Aurel Conducător ştiinţific: Prof. univ. dr. ing. BRĂTUCU Gheorghe

2

MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

D-lui (D-nei) ..............................................................................................................

COMPONENŢA Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov Nr. 6051 din 27.09.2013

PREŞEDINTE:

Prof. univ. dr. ing. Carol CSATLOS Decan - Facultatea de Alimentaţie şi Turism Universitatea „Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof. univ. dr. ing. Gheorghe BRĂTUCU Universitatea „Transilvania” din Braşov

REFERENŢI: Prof. univ. dr. ing. Gheorghe VOICU Universitatea Politehnica Bucureşti

Cerc. şt. pr. II dr. ing. Valentin VLĂDUŢ Institutul Naţional de Cercetare - Dezvoltare pentru Maşini şi Instalaţii destinate Agriculturii şi Industriei Alimentare Bucureşti

Prof. univ. dr. ing. Simion POPESCU Universitatea „Transilvania” din Braşov

Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 11.12.2013, ora 11.30, sala RP6, la Facultatea de Alimentaţie şi Turism Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le transmiteţi în timp util, pe una din adresele: [email protected], [email protected], sau [email protected]. Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat. Vă mulţumim.

mailto:[email protected]�

mailto:[email protected]�



1

CUPRINS Pg.

teza

Pg.

rezumat

Prefaţă 7 3 1. Construcţia şi funcţionarea instalaţiei de alimentare de la motoarele cu aprindere prin compresie………………………………………………………………………………

9 5 1.1. Aspecte generale privind construcţia şi funcţionarea motoarelor cu aprindere prin compresie..

9 5

1.2. Construcţia şi funcţionarea instalaţiilor de alimentare de la motoarele Diesel…………………………..

12 6 1.3. Construcţia şi funcţionarea elemenţilor pompelor de injecţie....................................................

36 9

1.4. Concluzii privind construcţia şi funcţionarea instalaţiei de alimentare de la motoarele cu aprindere prin compresie………………………………………………………………………………

39 10

2. Stadiul actual în domeniul tehnologiilor pentru restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie………………………………………………………….. 43 11 2.1. Starea de nefuncţionare a elemenţilor pompelor de injecţie şi cauzele care o produc…….……

43 11

2.2. Rolul operaţiilor de mentenanţă în asigurarea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie…………………………………………………………………………………………………

45 12

2.3. Tehnologii moderne de mărire a rezistenţei la uzare şi de restabilire a stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie............................................................................................................

52 16

2.4. Concluzii privind stadiul actual al realizărilor în domeniul tehnologiilor pentru restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie………………………………………………

77 25 3. Necesitatea şi obiectivele lucrării ………………………………………………………. 81 25

3.1. Necesitatea şi importanţa lucrării de doctorat……...……………..…………….…………..…. 81 25 3.2. Obiectivele lucrării de doctorat…...………….…….…………….……………………..….….. 82 26 3.3. Metodica generală de cercetare în lucrarea de doctorat…..…….….………………..….…….... 83 27

4. Contribuţii teoretice la studiul degradării şi restabilirii stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie…………………………………………………….....….

85 29 4.1. Degradarea elemenţilor pompelor de injecţie şi metode de evidenţiere a

acesteia…………………………………………………………………………………….………….. 85 29 4.2. Cercetări privind analiza defecţiunilor elemenţilor pompelor de injecţie cu ajutorul calculului

probabilităţii matematice………………………………………………………………………………

88 31 4.3.Cercetări teoretice privind stabilirea aparaturii şi tehnologiei de măsurare a uzurii elemenţilor

pompelor de injecţie prin micrometrare……………………………………………………………….

94 31 4.4. Cercetări teoretice privind stabilirea aparaturii şi tehnologiei de măsurare a uzurii elemenţilor

pompelor de injecţie prin metode pneumatice…………………………………………………………

98 35 4.5.Cercetări privind adaptarea sistemului pneumatic Superjet la măsurarea

dimensiunilor şi formei geometrice a elemenţilor pompelor de injecţie……………………

127 50 4.6. Cercetări teoretice privind recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie prin rodare……..

134 55 4.7. Concluzii teoretice privind degradarea elemenţilor pompelor de injecţie şi restabilirii stării de

funcţionare a acestora………………………………………………………………………………….

138 57 5. Cercetări experimentale privind degradarea şi restabilirea stării de funcţionare a

elemenţilor pompelor de injecţie…………………..……………...………………………. 141 58 5.1. Obiectivele cercetărilor experimentale……………………………………..………..………… 141 58 5.2. Obiectele cercetărilor experimentale………………………..……………………..…...…..….. 142 59 5.3. Metodica cercetărilor experimentale…………………………..………………………..….….. 143 60 5.4. Aparatura şi echipamentele folosite la cercetările experimentale............................................... 144 61 5.5. Desfăşurarea cercetărilor experimentale…………………………..………..........……..…...…. 147 64 5.6. Prelucrarea, analiza şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale……………..……. 177 70 5.7. Proiectarea tehnologiei şi echipamentelor pentru recondiţionarea elemenţilor………….……..

190 76

5.8. Compararea comportării în exploatare a elemenţilor recondiţionaţi cu elemenţi noi…………. 216 80 5.9. Aprecierea economică a recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie……………………..

217 80

5.10. Concluzii privind cercetările experimentale………………………………………………….. 221 82 6. Concluzii finale………………………………………………………….……………….…. 223 82

6.1. Concluzii generale…………………………...………………………………………………… 223 82 6.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale……………………………….……..... 225 86 6.3. Contribuţii personale…………….…………………………………………………….……….. 228 89 6.4. Direcţii viitoare de cercetare…………………………………………………………….…..…. 230 89

Bibliografie…………………………………………………………..……………….…..… 231 90



2

CONTENTS Pg.

thesis

Pg.

summary

Foreword 7 3 1. Construction and Operation of the Power System with Compression Ignition Engines.................................................................................................................................... 9 5

1.1. General aspects of construction and operation of compression ignition engines………………

9 5 1.2. Construction and operation of supply installations from Diesel engine………………………..

12 6 1.3. Construction and operation of the injection pump elements……………………………………

36 9

1.4. Conclusions regarding the supply installation construction and operation with compression ignition engines………………………………………………………………………………………...

39 10

2 Current Technology Status for State Restoration of Element Injection Pumps...................................................................................................................................... 43 11

2.1. Idle state of injection pump element its causes............................................................................

43 11 2.2. The role of maintenance operations in ensuring the operation of injection pump elements ....... 45 12 2.3. Technologies for increasing the the wear resistance and operational status recovery of

element injection pumps......................................................................................................................... 52 16 2.4. Conclusions on the the current state of achievements in technology for restoring operational

status of the injection pump elements.....................................................................................................

77 25 3. Necessity and Objectives of PhD Thesis ......................................................................... 81 25

3.1. Necessity and Importance of PhD Thesis…................................................................................ 81 25 3.2. Objectives of PhD Thesis............................................................................................................ 82 26 3.3. General methodologys researches of PhD Thesis....................................................................... 83 27

4. Theoretical Contribution to the Degradation Study and Working Status Restoration for Element Injection Pumps…………………………………………..........

85 29

4.1. Injection pumps elements degradation and methods of highlighting this.................................... 85 29 4.2. Research on injection pumps element faults analysis using mathematical probability

calculations.............................................................................................................................................

88 31 4.3. Theoretical research on setting equipment and technology for measuring the micrometering

of injection pump element wear ............................................................................................................

94 31 4.4. Theoretical research on setting equipment and technology for measuring injection pumps

elements wear using pneumatic methods ..............................................................................................

98 35 4.5. Research on adapting the superjet pneumatic system for measuring the size and injection

pumps elements geometrical shape........................................................................................................

127 50 4.6. Theoretical research on restoring injection pumps elements by grinding....................................

134 55 4.7. Theoretical conclusions regarding injection pumps element degradation and restoring their

operating state.........................................................................................................................................

138 57 5. Experimental Research on Degradation and State Restoration of Injection Pump Elements................................................................................................................................. 141 58

5.1. Experimental research objectives................................................................................................. 141 58 5.2. Experimental research objects...................................................................................................... 142 59 5.3. Experimental research methodology............................................................................................ 143 60 5.4. Devices and equipment used in experimental research................................................................ 144 61 5.5. Conducting experimental research............................................................................................... 147 64 5.6. Processing, analysis and interpretation of experimental research results.................................... 177 70 5.7. Designing technology and equipment for reconditioning elements…………………………. 190 76 5.8. Comparing the operational behavior of the element reconditioned with new ones.....................

216 79 5.9. Economic assessment of reconditioned injection pumps element ..............................................

217 80 5.10. Conclusions on experimental research……………………………………………………….. 221 82

6. Final Conclusions............................................................................................................... 223 82 6.1. General conclusions..................................................................................................................... 223 82 6.2. Conclusion on theoretical and experimental research.................................................................. 225 86 6.3. Personal contributions.................................................................................................................. 228 89 6.4. Future research directions............................................................................................................ 230 89

Bibliography.......................................................................................................................... 231 90



3

Prefaţă

Un avantaj major al motoarelor cu aprindere prin compresie (Diesel) este reprezentat de consumul

specific de combustibil substanţial mai scăzut faţă de cel realizat de motoarele cu aprindere prin scânteie. Aceasta a făcut ca la primul val al crizei energetice din domeniul petrolului (1971…1973) să se renunţe la motoarele mari cu ardere internă cu aprindere prin scânteie, care echipau autocamioanele sau alte mijloace de transport grele şi să se treacă la înlocuirea lor cu motoare Diesel, deşi construcţia acestora este mai complexă, iar reglajele mai pretenţioase.

O componentă esenţială a motoarelor cu aprindere prin compresie este pompa de injecţie, care asigură dozarea combustibilului în concordanţă cu regimul de lucru al motorului la un moment dat, ridicarea presiunii acestuia la valorile cerute de injecţia optimă şi transmiterea cantităţii respective în camera de ardere la momentul corespunzător al ciclului de funcţionare a motorului. La rezolvarea corespunzătoare a acestor funcţiuni un rol de bază îl au elemenţii şi supapele de refulare, în cazul pompelor de injecţie cu elemenţi în linie. Pistoanele şi bucşele care formează elemenţii pompelor de injecţie se încadrează în categoria pieselor de execuţie fină, la care toleranţele dimensionale, de formă şi de poziţie ale suprafeţelor şi axelor sunt de 0,1…0,2 μm, iar jocul optim de montaj este de 1,0…2,0 μm. Pentru păstrarea acestor parametri pe perioade cât mai mari, la fabricarea acestor piese se utilizează oţeluri de înaltă calitate, care se supun unor tratamente termice speciale. Creşterea jocurilor cu 1 μm poate conduce la reformarea ansamblului format din cele două piese. De aceea, acestea se fabrică în câmpuri de toleranţe mai largi (20…40 μm), se sortează pe categorii de 1…2 μm şi se împerechează selectiv. Această concepţie permite ca ulterior să se restabilească condiţiile normale de funcţionare prin recondiţionarea şi reîmperecherea pistoanelor şi bucşelor aflate iniţial în alte sorturi şi să se obţină elemenţi corespunzători pentru un nou ciclu de mentenanţă al motorului.

Cunoaşterea felului în care se manifestă mecanismul degradării acestor piese,a modului de evidenţiere a caracteristicilor dimensionale, de formă şi poziţie, precum şi a posibilităţilor de înlăturare a urmărilor uzurilor, reprezintă o posibilitate de restabilire a stării de funcţionare normală cu costuri de 40…70% din costul unui element nou. În plus, se recuperează o cantitate importantă de oţel de înaltă calitate, cu consecinţe economice evidente. În această viziune se înscrie şi tema acestei teze de doctorat, care prezintă utilizatorilor şi cercetătorilor tot ce este necesar să se ştie despre degradarea elemenţilor pompelor de injecţie în linie, dar şi posibilităţile de măsurare rapidă şi sigură a dimensiunilor, de recondiţionare şi de reutilizare a acestora ca urmare a aplicării unor tehnologii moderne şi eficiente din punct de vedere economic.

Lucrarea de doctorat este redactată pe 234 pagini, fiind structurată pe 6 capitole. De asemenea, aceasta este ilustrată prin intermediul a 122 figuri şi grafice şi conţine 182 relaţii de calcul, 38 tabele şi o listă bibliografică cu 155 titluri.

În capitolul 1, intitulat „Construcţia şi funcţionarea instalaţiei de alimentare de la motoarele cu aprindere prin compresie”, se prezintă importanţa motoarelor cu aprindere prin compresie, a instalaţiei de alimentare a acestora şi a rolului deosebit al elemenţilor şi supapelor de refulare în cazul pompelor de injecţie cu elemenţi în linie. Se fac precizări asupra tipurilor constructive de pompe de injecţie şi de elemenţi, cu avantajele şi dezavantajele lor, precum şi asupra mecanismului uzării acestor piese şi influenţei uzurii asupra stării de funcţionare a instalaţiei de alimentare a motoarelor respective.

În capitolul 2, intitulat „Stadiul actual în domeniul tehnologiilor pentru restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie”, se prezintă materialele din care se confecţionează elemenţii şi supapele de refulare de la pompele de injecţie, zonele expuse uzărilor, modul de identificare a uzurilor respective şi mai multe tehnologii aplicabile economic pentru recondiţionarea pieselor respective.



4

Capitolul 3, intitulat „Necesitatea şi obiectivele lucrării”, reprezintă o sinteză a primelor două capitole pe baza căreia se definesc necesitatea şi importanţa lucrării de doctorat, obiectivul principal al acesteia (cercetări privind degradarea şi restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie), obiectivele subsidiare necesare atingerii obiectivului principal şi o metodică generală de cercetare teoretică şi experimentală, prin care să se asigure în final rezolvarea temei propuse.

În capitolul 4, intitulat „Contribuţii teoretice la studiul degradării şi restabilirii stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie”, se prezintă aspectele teoretice de bază referitoare la posibilităţile de identificare a uzurilor elemenţilor pompelor de injecţie şi mărimii acestora cu instrumente şi instalaţii mecanice şi pneumatice, evidenţiindu-se avantajele sistemelor pneumatice în acest caz. Se analizează posibilităţile teoretice şi se rezolvă practic adaptarea echipamentului Superjet, fabricat la ICSITMFS- Bucureşti la măsurarea dimensiunilor şi sortarea componentelor elemenţilor pompelor de injecţie.

Capitolul 5, intitulat „Cercetări experimentale privind degradarea şi restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie”, este destinat cercetărilor experimentale desfăşurate în cadrul acestei lucrări. Este definit obiectivul principal al cercetărilor experimentale, precum şi obiectivele complementare, de a căror îndeplinire este condiţionată realizarea obiectivului principal, metodica cercetărilor, compararea rezultatelor cercetărilor teoretice şi experimentale şi precizarea soluţiilor pentru perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor utilizate la verificarea şi recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie în linie.

În capitolul 6, intitulat „Concluzii finale” sunt sistematizate realizările şi concluziile capitolelor precedente din lucrare. Se demonstrează că tema lucrării este importantă şi de actualitate, că cercetările teoretice se bazează pe cele mai importante teorii existente pe plan mondial şi că desfăşurarea cercetărilor experimentale este corectă şi urmărită cu multă exactitate. De asemenea, se evidenţiază faptul că elemenţii recondiţionaţi se comportă în exploatare ca şi cei normali, deşi costul lor este mai redus decât al acestora.

***

Prezenta lucrare de doctorat a fost realizată sub îndrumarea ştiinţifică a domnului prof. univ.

dr. ing. Gheorghe BRĂTUCU, căruia îi adresez deosebite mulţumiri pentru sprijinul, încrederea şi înalta competenţă cu care m-a îndrumat pe tot parcursul elaborării tezei de doctorat.

Adresez, de asemenea, mulţumiri cadrelor didactice din cadrul Facultăţii de Alimentaţie şi Turism a Universităţii Transilvania din Braşov pentru asigurarea cadrului organizatoric de desfăşurare a activităţii de doctorat, conducerii Departamentului Ingineria şi Managementul Alimentaţiei şi Turismului, precum şi colectivelor de profesori care au participat în comisiile de evaluare la examenele şi referatele pe perioada parcurgerii programului de pregătire la doctorat, pentru sfaturile pertinente şi de înaltă valoare ştiinţifică acordate.

De asemenea, adresez mulţumiri conducerii şi colegilor de la Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Maşini şi Instalaţii destinate Agriculturii şi Industriei Alimentare – I.N.M.A. Bucureşti, pentru susţinerea morală şi ajutorul oferit la desfăşurarea cercetărilor experimentale.

Nu în ultimul rând, mulţumesc familiei mele pentru sprijinul moral şi afectiv şi pentru înţelegerea pe care mi-au arătat-o pe toată această perioadă.

Braşov, noiembrie 2013 Ing. Aurel I. DANCIU



5

1. CONSTRUCŢIA ŞI FUNCŢIONAREA INSTALAŢIEI DE ALIMENTARE DE LA MOTOARELE CU APRINDERE PRIN COMPRESIE

1.1. Aspecte generale privind construcţia şi funcţionarea motoarelor cu

aprindere prin compresie Motorul cu ardere internă cu piston este un motor termic, la care produsele supuse arderii intră

în compoziţia fluidului motor, iar evoluţiile acestuia se realizează prin intermediul unui piston, a cărui mişcare alternativă în interiorul unui cilindru se transformă în mişcare de rotaţie de către mecanismul bilă-manivelă [20], [81].

La motorul cu aprindere prin compresie (MAC) vaporizarea combustibilului are loc în cilindrul motorului; la aceste motoare o altă soluţie nici nu este posibilă, deoarece temperatura ridicată de fierbere a hidrocarburilor care alcătuiesc motorina nu poate fi atinsă decât în cilindrul motorului, la sfârşitul cursei de comprimare. Deci, la MAC amestecul aer-combustibil se realizează în cilindrul motorului, de aceea aceste motoare se mai numesc şi motoare cu formarea amestecului în interior.

În camera de ardere a motorului Diesel aerul este comprimat la 2,5…4,5 MPa şi încălzit la peste 500°C, astfel încât combustibilul introdus sub formă pulverizată este vaporizat, amestecat cu aerul şi apoi aprins şi ars, procesul având loc într-o mică fracţiune de timp [81]. Performanţele motorului sunt maxime atunci când combustia este completă la un exces maxim de aer.

Afară de aceasta, în timpul unui ciclu de ardere, cantitatea de combustibil trebuie dozată după o anumită lege, numită lege de injecţie [19], [88] care ţine seama că în perioada de formare a amestecului trebuie să se injecteze o anumită cantitate de combustibil, ca apoi, după aprinderea amestecului, cantitatea de combustibil să fie astfel dozată încât presiunea în cilindru în timpul arderii să rămână cât mai constantă posibil. Sfârşitul injecţiei trebuie să fie scurt şi fără injecţii posterioare.

Rezultă că sarcinile echipamentului de injecţie sunt foarte dificile, având în vedere faptul că se injectează pe ciclu o cantitate de combustibil de numai câţiva milimetri cubi, la presiuni care pot atinge 50…60 MPa şi care se repartizează pe numai 20…30 grade de rotaţie a arborelui motor, după o lege prescrisă, asigurând totodată o anumită caracteristică de pulverizare [116].

Pentru a se putea realiza aceste condiţii, atât la pompa de injecţie, cât şi la injectoare, există asamblări cu jocuri funcţionale de numai 1,5…2,5 µm, calitatea suprafeţelor fiind foarte fină, iar geometria lor extrem de precisă. Din aceste motive aparatura de injecţie este foarte sensibilă la condiţiile de exploatare şi întreţinere [70].

Instalaţia de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie (MAC) cuprinde două părţi: partea de înaltă presiune, prin care combustibilul circulă la presiuni de zeci şi sute de MPa, numită sistemul de înaltă presiune sau sistemul de injecţie, şi partea de joasă presiune, prin care combustibilul circulă la presiuni joase, de câteva zecimi de MPa, numită şi sistemul de joasă presiune.

Sistemul de injecţie trebuie să îndeplinească o seamă de funcţiuni, precum: o să dozeze cantităţile de combustibil în concordanţă cu încărcarea motorului. La motoarele

de tractoare doza de combustibil pe ciclu variază între 30...100 mm3, la sarcină plină; o să pulverizeze combustibilul şi să asigure distribuţia lui corespunzătoare în camera de

ardere; o să creeze o presiune înaltă în injector, pentru a asigura pulverizarea [120]. În raport cu

tipul camerei de ardere, presiunea de injecţie variază între 8...200 MPa; o să introducă combustibilul în cilindru, într-un interval de timp specificat, într-o fază

determinată a ciclului şi conform unei legi optime; o să asigure uniformitatea dozei de combustibil pentru toţi cilindrii.



6

Funcţiunile de dozare şi refulare a combustibilului la presiuni ridicate sunt preluate de pompa de injecţie; funcţiile de pulverizare şi distribuire a combustibilului în camera de ardere sunt preluate de injector. Celelalte funcţiuni sunt preluate parţial de pompă, parţial de injector.

Pentru o injecţie pistonul efectuează două curse: una de aspiraţie şi una de refulare. Antrenarea pistonului în cursa de refulare poate fi rigidă sau elastică. Antrenarea rigidă, prin camă, prezintă ca avantaj principal posibilitatea alegerii legii de mişcare a pistonului în concordanţă cu cerinţele procesului de injecţie. La antrenarea elastică, prin arc, legea de deplasare a pistonului nu poate fi controlată, în schimb, la o sarcină dată, presiunea de injecţie nu depinde de turaţie, iar construcţia se simplifică.

1.2. Construcţia şi funcţionarea instalaţiilor de alimentare de la motoarele Diesel

Motoarele moderne posedă în circuit o pompă de alimentare cu piston sau cu membrană,

acţionată de la arborele cu came al pompei de injecţie, care absoarbe combustibilul din rezervor şi îl pompează prin filtrele de motorină în canalul de alimentare din capul pompei de injecţie.

Debitul de combustibil furnizat de pompa de alimentare este cu mult mai mare decât cel necesar cilindrilor motorului, de aceea în canalul din capul pompei de injecţie sau pe capacul filtrului de motorină este prevăzută o supapă de retur, reglată la valoarea presiunii care trebuie menţinută constantă în capul pompei de injecţie.

Construcţia pompei de injecţie cu piston-sertar. Pompele de injecţie cu piston–sertar au o mare răspândire în domeniul motoarelor de tractoare, deoarece au construcţia simplă, siguranţă sporită în funcţionare, se deservesc uşor şi asigură o uniformitate relativ ridicată a debitului de combustibil. Pompele cu piston–sertar sunt de tipul cu aspiraţie invariabilă şi descărcare parţială. Pentru simplificarea construcţiei funcţia supapei se aspiraţie comandate este preluată de însăşi pistonul pompei, care a primit denumirea de piston–sertar, întrucât distribuie combustibilul în cilindrul pompei în raport cu sarcina motorului.

Funcţionarea pompei de injecţie cu piston-sertar este explicitată în figura 1.8. Cilindrul 4 se umple cu combustibil la finele cursei de coborâre, când pistonul 2 descoperă orificiile de încărcare 3 şi 4 (poz. 1 şi 2). Când pistonul se ridică pompa nu refulează, deoarece, iniţial, orificiile de legătură cu canalul de joasă presiune sunt deschise, astfel că cilindrul se descarcă (poz. 3), iar pistonul execută prima cursă moartă, până în poziţia 4, când acoperă complet orificiile şi izolează cilindrul faţă de exterior.

Fig. 1.8. Poziţiile caracteristice ale pistonului-sertar în timpul funcţionării [72], [81]

Teoretic, cursa de refulare începe din poziţia 4 şi durează până când rampa elicoidală atinge

marginea inferioară a orificiilor de încărcare (poz. 5). Din acest moment, combustibilul din cilindru are acces spre canalul de joasă presiune, prin canalul şi gulerul practicate pe capul pistonului (poz. 6), astfel că pompa încetează refularea, dar pistonul continuă încă să se ridice, efectuând cea de a doua cursă moartă. Pistonul n-are voie să depăşească poziţia 6, deoarece, din acest moment (poz. 7) izolează din nou cilindrul de exterior şi începe o nouă cursă utilă (poz. 8), ceea ce nu este permis.

Rolul supapei de refulare. Supapa de refulare întrerupe legătura dintre conducta de înaltă presiune şi cilindrul pompei de injecţie în intervalul dintre două curse utile. Când cursa de refulare



7

încetează, supapa se aşază pe scaun sub acţiunea resortului şi împiedică aspiraţia combustibilului din conducta de înaltă presiune, aspiraţie care ar face imposibilă reluarea injecţiei. Supapa de refulare îndeplineşte şi o a doua funcţiune: descarcă conducta de înalţă presiune de presiunile reziduale ridicate, ceea ce reduce solicitarea conductei între două injecţii, dar mai ales asigură întreruperea bruscă a injecţiei, ameliorând astfel fenomenul de picurare [107], [118].

Caracteristica de debit a pompelor cu piston-sertar. Se numeşte caracteristică de debit a pompei variaţia dozei de combustibil pe ciclu cu turaţia arborelui pompei. Dacă se notează cu Vcl doza de combustibil pe ciclu şi cu Vu doza corespunzătoare cursei utile teoretice, se constată că

ucl VV ≠ . O serie de fenomene vin să modifice valoarea cursei utile teoretice. Fenomenele perturbatorii în sistemul de injecţie provin de la:

influenţa undelor de presiune asupra procesului de injecţie; influenţa compresibilităţii combustibilului asupra procesului de injecţie. Influenţa undelor de presiune asupra procesului de injecţie Definirea fenomenului. Pistonul-sertar se deplasează cu viteze variabile, exercitând o forţă

asupra lichidului proporţională cu acceleraţia lui. Dacă fluidul este incompresibil, creşterea vitezei pistonului determină o creştere de presiune în masa fluidului, care se transmite instantaneu în toată conducta. În realitate, fluidul este compresibil, astfel încât perturbaţia produsă de pistonul pompei nu se transmite instantaneu, ci din aproape în aproape, sub forma unei unde care se deplasează prin conductă cu viteza sunetului. Când perturbaţia ajunge într-un punct al conductei, regimul de presiune şi viteză se modifică. Cum pistonul pompei se deplasează continuu cu viteze variabile, el introduce continuu perturbaţii noi în coloana de lichid. Ca urmare, presiunea şi viteza fluidului vor varia în timp în fiecare secţiune a conductei. Astfel, regimul de scurgere a combustibilului prin conductă devine un regim variabil, caracterizat prin variaţia în timp şi spaţiu a mărimilor caracteristice.

Propagarea undelor în conductă are consecinţe importante, precum: întârzierea la injecţie din cauza primei faze; modificarea legii de injecţie din cauza fazei a treia; picurarea combustibilului din cauza fazei a patra. Pompa de injecţie este antrenată de către un arbore cu came 1 (fig. 1.15), care primeşte

mişcarea de la arborele cotit al motorului printr-un angrenaj cu raportul de transmitere de 1:2, astfel încât turaţia pompei este jumătate din turaţia motorului.

Fiecare camă corespunde câte unei secţiuni de pompare, camele fiind astfel decalate încât să asigure ordinea de injecţie necesară. Arborele cu came 1 se sprijină în corpul pompei 2 pe doi rulmenţi cu role conice. La capătul opus antrenării se montează regulatorul de turaţie, antrenat la rândul său de arborele cu came. Pompa are atâţia elemenţi de pompare câţi cilindri are motorul. Funcţionarea lor este identică. Fiecare element se compune dintr-un pistonaş 6, care glisează într-o bucşă. Jocul dintre bucşă şi pistonaş este foarte mic, astfel încât să se asigure etanşeitatea la presiuni ridicate. Pistonaşul este ridicat de cama respectivă de pe arborele cu came prin intermediul unui împingător cu role 8, iar coborârea lui se face cu ajutorul resortului 7.

Pistonaşul elementului de pompare este prevăzut cu o rampă înclinată la partea superioară, prin care se comandă sfârşitul cursei de refulare. La partea inferioară a elementului se află un manşon care are posibilitatea de a antrena pistonaşul într-o mişcare de rotaţie faţă de bucşă. Această mişcare este imprimată de o cremalieră 12, care angrenează cu un sector dinţat solidar cu manşonul. Printr-un sistem de pârghii, cremaliera este legată la regulator, mişcarea ei fiind comandată de acesta.

Bucşa elementului (fig. 1.15, secţiunea A-A) este închisă la partea ei superioară de o supapă de refulare 25, menţinută pe un scaun conic de resortul său. Deasupra supapei se află racordul de conexiune 24, care comunică prin intermediul conductei de înaltă presiune cu injectorul. Etanşarea este asigurată de o garnitură aflată între scaunul supapei şi racordul de conexiune (refulare).



8

Fig. 1.15. Pompa de injecţie RO PES 6 A 95 D 410 R S 2108 [70]

Supapa este deschisă de forţa de presiune a combustibilului refulat, cursa ei fiind limitată de

un limitator montat în partea superioară a supapei. În momentul în care rampa înclinată de pe pistonaş descoperă orificiul de alimentare, presiunea din camera de refulare de deasupra pistonaşului scade brusc, iar supapa de refulare este împinsă de resort pe scaunul său. Ca urmare, refularea încetează. Supapa de refulare are o construcţie specială, cu o centură de descărcare, plasată sub conul de închidere. Înaintea aşezării supapei pe scaunul său, datorită acestei centuri de descărcare, care este etanşă în alezajul corpului supapei, în spaţiul de deasupra supapei se produce o detentă rapidă, ceea ce duce la reducerea bruscă a presiunii din conducta de înaltă presiune şi deci la oprirea bruscă a injecţiei.

Pentru a opri bucşa elementului să se rotească, ceea ce ar produce dereglarea pompei de injecţie, este prevăzut un ştift presat în corpul pompei astfel încât să pătrundă într-un canal frezat din bucşă. Deasupra acestui ştift se găseşte un dop deflector, fixat nedemontabil în corpul pompei în dreptul orificiului de alimentare din bucşă. Rolul său este de a prelua şocul undei de presiune a combustibilului, care ia naştere atunci când rampa înclinată de pe pistonaş începe să descopere orificiul din bucşa elementului pompei de injecţie.

Celelalte notaţii din figura 1.15 reprezintă: 3 - pompa de alimentare; 4 - pompa de amorsare; 5 - corpul regulatorului; 9 - capac de vizitare; 10 - capac de acces; 11 - racord de refulare spre filtre; 13 - tampon de plină sarcină; 14 - dop control nivel ulei; 15 - dop golire regulator; 16 - arc auxiliar de mers în gol; 17 - dop golire pompă; 18 - tampon oprire; 19 - capac; 20 - bolţul pârghiilor; 21 - pârghie principală; 22 - dop de acces; 23 - racord de filtre.

Cerinţele mari impuse faţă de uniformitatea debitării combustibilului în cilindrii motoarelor Diesel, precum şi existenţa filtrelor pentru filtrarea (grosieră şi fină) motorinei, care opun o rezistenţă hidraulică foarte mare, au dus la necesitatea pompării combustibilului spre pompa de injecţie la o anumită presiune.

S-a stabilit prin încercări [116] că randamentul volumic al pompelor de injecţie (adică raportul dintre cantitatea de combustibil efectiv debitată de pompă şi volumul teoretic de combustibil corespunzător cursei active a pistonului elementului) este destul de mare şi urmează anumite legi, atunci când combustibilul este pompat spre pompa de injecţie.

Randamentul volumic devine mai mic şi are variaţii foarte mari, în cazul când combustibilul nu este trimis prin pompare şi ajunge la pompa de injecţie prin cădere liberă.

În complexul instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel, pompa de combustibil mai este necesară şi pentru a învinge rezistenţa hidraulică pe care o opun filtrele de combustibil la trecerea



9

combustibilului, pentru asigurarea unui randament volumic stabil al pompei de injecţie, precum şi pentru învingerea rezistenţei hidraulice mărită a filtrelor, pe măsură ce acestea se colmatează.

Regulatoarele pentru toate regimurile de turaţie acţionează în întreg intervalul cuprins între turaţia maximă şi cea minimă. În acest caz, conducătorul nu acţionează direct asupra pompei de injecţie. El fixează regimul de viteză necesar de la pedală sau de la o pârghie, iar regulatorul reglează în mod automat cantitatea de combustibil injectată în cilindrii motorului, astfel încât turaţia să se păstreze la o valoare apropiată de cea stabilită. Acest regulator se foloseşte, în special, la tractoare, unde variaţia sarcinii se face cu frecvenţă mare şi la întâmplare. În ultimul timp regulatorul pentru toate regimurile se foloseşte şi la autovehicule, dar şi la motoare stabile.

Injectoarele de combustibil sunt componente esenţiale ale instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin comprimare, având rolul de reglare a presiunii de injecţie şi de pulverizare a combustibilului, astfel încât să se asigure vaporizarea acestuia în camera de ardere.

Pentru a se putea ajunge rapid la aprindere, combustibilul trebuie să fie pulverizat, să se vaporizeze şi să se amestece cu aerul în proporţiile necesare. Întrucât timpul disponibil este extrem de scurt, iar combustibilul conţine fracţiuni greu volatile, apare ca o trăsătură esenţială a MAC-ului formarea unui amestec eterogen către sfârşitul cursei de comprimare. În comparaţie cu MAS-ul, timpul de formare a amestecului la MAC este de câteva ori mai mic. La n = 2000 rot/min, dacă injecţia durează 36 º RAC, iar vaporizarea se produce instantaneu, timpul de formare a amestecului este 0,003 s, de circa 10 ori mai mic decât la MAS. De aceea este necesar să se accelereze vaporizarea combustibilului, ceea ce se obţine prin descompunerea jetului în picături cu diametre foarte mici, adică prin pulverizare.

Calitatea pulverizării se apreciază prin fineţea şi omogenitatea acesteia, penetraţia şi unghiul de dispersie a jetului.

Impurităţile din aer, combustibil şi ulei micşorează siguranţa în funcţionare şi durabilitatea sistemului de injecţie.

Una dintre problemele fundamentale ale proiectării filtrelor o constituie determinarea corectă a pragului de filtrare, adică a diametrului maxim al particulelor care pot trece prin filtru.

1.3. Construcţia şi funcţionarea elemenţilor pompelor de injecţie

Pistoanele elemenţilor pompelor de injecţie în linie ce echipează motoarele D -103 (D-110) au

doi umeri de care se leagă sectoarele dinţate care angrenează direct cu cremaliera. Aceste sectoare pot fi rotite pe pistonul elementului într-o parte sau alta, în scopul modificării debitului de combustibil. La determinarea dimensiunilor elemenţilor pompelor de injecţie se porneşte de la următoarele principii:

• diametrul pistonului elementului trebuie să fie de minimum 6 mm, pentru a se evita dificultăţile de uzinare (de prelucrare a pistonului şi cilindrului elementului);

• raportul între cursa pistonului elementului şi diametrul său trebuie să fie cuprins între 1,0...1,7;

• fiecare element de pompă de injecţie trebuie să aibă o rezervă de volum de combustibil debitat, care să depăşească debitul maxim efectiv al combustibilului în motor de 2...4 ori. Această rezervă este necesară pentru acoperirea pierderilor de combustibil prin neetanşeităţi şi prin eliminarea influenţei randamentului volumic al spaţiului de deasupra pistonului elementului, care în condiţii nesatisfăcătoare, poate să ajungă până la 0,6;

• viteza pistonului elementului în perioada de injecţie a combustibilului trebuie să crească şi să fie în medie egală cu 0,5...1,5 m/s.

Oţelurile pentru rulmenţi, utilizate la fabricarea elemenţilor pompelor de injecţie, în stare călită sau durificată superficial trebuie să fie capabile să răspundă la solicitări locale înalte de tracţiune, compresiune, forfecare, oboseală şi de rezistenţă la uzare. Vârfurile de tensiune pot atinge în anumite situaţii, 100...300 MPa [47].



10

Elemenţii pompelor de injecţie se execută, de obicei, din oţeluri de calitate, aliate, laminate la cald (RUL1, RUL2), călite în ulei, revenite şi tratate la -50ºC…- 75ºC.

Duritatea stratului superficial al elemenţilor după tratamentul termic trebuie să fie de 62… 65 HRC. Durata de menţinere la revenire a oţelurilor RUL 1 şi RUL 2 trebuie să fie suficientă pentru a asigura stabilizarea dimensiunilor pieselor finite [47], [111].

La verificarea stării suprafeţelor elemenţilor pot fi constatate următoarele aspecte: existenţa unor rizuri mari, izolate şi a unor zone mate pe suprafaţa cilindrică şi în partea de

mijloc a pistonului elementului, care au apărut din cauza murdăririi întâmplătoare sau a gripării pistonului în bucşa elementului [137], [138];

existenţa unor canale longitudinale fine pe partea cilindrică activă a capului elementului, care indică uzura pistonului din cauza unui combustibil impur; existenţa unei benzi mate în lungul muchiei elicoidale a pistonului elementului, care indică uzura şi eroziunea metalului datorate circulaţiei unui combustibil murdar;

existenţa unor locuri ştirbite pe muchiile frontale şi elicoidale ale capului pistonului elementului, formate din cauza funcţionării elementului cu combustibil murdar;

mărirea uzurii, şi existenţa zgârieturilor pe umărul pistonului elementului (locul de aşezare a sectorului dinţat care angrenează cu cremaliera);

existenţa unor zone mate pe suprafaţa cilindrică interioară a cilindrului, datorate uzurii sau gripării pistonului în cilindru elementului;

existenţa sau lipsa de rizuri cu o anumită direcţie predominantă, pe suprafaţa frontală a cilindrului, ceea ce indică netezirea incompletă a suprafeţei frontale în contact cu supapa de refulare; existenţa unor rizuri şi zgârieturi circulare pe suprafaţa frontală a cilindrului, care arată că piesele s-au montat murdare;

existenţa unor rizuri într-o anumită direcţie predominantă pe planul frontal al scaunului supapei de refulare (reţinere), care indică rodarea imperfectă a feţei frontale, existenţa unor rizuri şi zgârieturi circulare pe planul frontal al scaunului supapei de reţinere, care indică montarea unor piese murdare;

existenţa rizurilor şi a zonelor mate pe suprafaţa de aşezare a scaunului supapei de reţinere cauzate de uzură sau de rodarea greşită a supapei;

existenţa unor rizuri în lungul supapei de reţinere şi teşirea muchiilor brâului de descărcare, datorate uzurii sau spălării cu combustibil murdar;

existenţa rizurilor şi a zonelor mate pe partea de închidere a supapei de reţinere (refulare), rezultate din uzura sau rodarea imperfectă a supapei pe scaunul său.

Scopul acestei verificări a pieselor de precizie constă în sortarea prealabilă a pieselor în bune, recondiţionabile şi reformate.

După constatare, fiecare ansamblu piston-cilindru care nu a fost trimis către recondiţionare sau reformare se supune probei hidraulice. Dacă ansamblul nu corespunde cerinţelor de la proba hidraulică, el trebuie trimis la atelierele specializate în recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie.

Influenţa presiunii de injecţie asupra fineţii de pulverizare este considerabilă deoarece ea determină viteza de curgere a combustibilului, totodată creşte penetraţia, întrucât jetul posedă o energie cinetică sporită. Creşterea turaţiei conduce la o sporire a presiunii de injecţie, întrucât variază viteza medie a pistonului-sertar al pompei de injecţie. Această împrejurare capătă o deosebită importanţă la motoarele de automobile şi tractoare care funcţionează în regim de turaţie variabilă

1.4. Concluzii privind construcţia şi funcţionarea instalaţiei de alimentare

de la motoarele cu aprindere prin compresie



11

2. STADIUL ACTUAL ÎN DOMENIUL TEHNOLOGIILOR PENTRU RESTABILIREA STĂRII DE FUNCŢIONARE A ELEMENŢILOR

POMPELOR DE INJECŢIE

2.1. Starea de nefuncţionare a elemenţilor pompelor de injecţie şi cauzele care o produc

Instalaţiile de alimentare ale motoarelor Diesel funcţionează cu presiuni înalte de injectare a

combustibilului în camera de ardere (8,0...60,0 MPa). Aceste presiuni pot fi realizate numai cu pompe la care jocul dintre pistonul şi cilindrul elementului este foarte mic. La elemenţii pompelor de injecţie bine rodaţi acest joc este 0,001...0,0025 mm.

Funcţionarea pompelor de injecţie şi a injectoarelor are loc în condiţii normale atunci când combustibilul conţine impurităţi mecanice cu dimensiuni mai mici decât jocul de asamblare al pieselor de precizie. În caz contrar, suprafeţele de lucru ale pieselor de precizie se vor uza din cauza acţiunii abrazive a particulelor solide aflate în suspensie în combustibil.

Particulele mecanice dure pătrund împreună cu combustibilul şi provoacă la început ştirbirea muchiilor, iar apoi se depun în interstiţii şi sunt antrenate de piesa în mişcare, provocând în acest fel gripări pe porţiunile cele mai importante ale suprafeţelor pieselor de precizie.

Consecinţele uzării pieselor de precizie ale instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel vor fi [116]: • întârzierea începerii şi accelerării injectării combustibilului, adică reducerea duratei de

injecţie, la aceeaşi poziţie a pistonului în bucşa elementului; • mărirea pierderilor de combustibil prin jocul dintre pistonul şi cilindru elementului, adică

micşorarea debitului de combustibil în cilindrul motorului, din cauza micşorării randamentului volumic al elementului de pompă;

• înrăutăţirea calităţii pulverizării combustibilului şi creşterea picurării combustibilului prin pulverizator;

• micşorarea presiunii remanente în conducta de înaltă presiune şi înrăutăţirea corespunzătoare a condiţiilor de debitare prin injector.

Toate acestea influenţează direct funcţionarea motorului, micşorându-i puterea, mărind consumul de combustibil şi accelerând uzura altor piese ale motorului [33]. Se constată că, în cazul uzurii pieselor de precizie ale instalaţiei de alimentare, funcţionarea motorului se înrăutăţeşte cu deosebire la turaţii reduse şi la pornire.

Pentru a asigura condiţii normale de funcţionare instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel, trebuie să se tindă ca înainte de alimentarea cu combustibil, să se elimine particulele mecanice de peste 0,0015...0,0025 mm [116], [126]. Impurităţile din aer, combustibil şi ulei micşorează siguranţa în funcţionare şi durabilitatea sistemului de injecţie [81].

Pentru aceasta, combustibilul care se introduce în rezervorul tractorului trebuie să fie în prealabil trecut printr-un filtru special pentru filtrare fină.

Una dintre problemele fundamentale ale proiectării filtrelor o constituie determinarea corectă a pragului de filtrare, adică a diametrului maxim al particulelor care pot trece prin filtru. Necesitatea prelungirii duratei de utilizare a echipamentului de injecţie a impus utilizarea unor filtre de motorină mai fine, care însă introduc o rezistenţă hidraulică mai mare în circuitul de alimentare [70], [125].

Particulele mecanice din combustibil produc uzarea organelor de precizie ale sistemului de injecţie, pe mai multe căi, în raport cu dimensiunile lor. Jocul dintre pistonul-sertar şi cilindrul elementului pompei de injecţie nu trebuie să depăşească 1,0…2,5 µm, pentru a realiza presiuni de injecţie ridicate. Particulele cu diametre mai mari decât acest joc sunt prinse între muchiile pistonului-sertar şi marginile orificiilor de încărcare (fig. 2.1, a) şi sunt sfărâmate [81]. Dacă duritatea lor este mai mare decât a pistonului şi a cilindrului, marginile se teşesc, ceea ce antrenează o reducere a cursei utile a pistonului-sertar şi a avansului la injecţie. O parte din aşchiile particulei



12

ajung între pistonul-sertar şi cilindru, determinând o acţiune abrazivă. Restul aşchiilor împreună cu alte particule care s-au strecurat prin orificiul de încărcare ajung la supapa de refulare şi la acul injectorului. Ele produc o uzură de eroziune, datorită presiunii şi vitezei de curgere a combustibilului, precum şi o uzură de distrugere locală la aşezarea celor două organe pe scaun (fig. 2.1 a, b, c), ceea ce compromite etanşarea.

Fig. 2.1. Mecanismul uzării pieselor de precizie din sistemul de injecţie [82]

Particulele care au dimensiuni mai mici sau egale cu jocul ajung între pistonul-sertar şi

cilindru şi exercită o uzură abrazivă, atenuată în parte de substanţele răşinoase din combustibil, care datorită adsorbţiei le învelesc [87], [139]. Rezultă că uzura principală a organelor de precizie o provoacă particulele mai mari decât jocul dintre pistonul-sertar şi cilindru. Dacă la aceasta se adaugă preţul ridicat al filtrelor care reţin particulele mai mici de 2 µm, rezultă că pragul de filtrare a motorinei trebuie limitat la 2,0...2,5 µm.

La motoarele de automobile şi tractoare procesul de filtrare se desfăşoară cu întreruperi frecvente. La funcţionarea filtrului cu întreruperi, durata de serviciu calculată nu coincide cu cea determinată în exploatare. Această diferenţă este provocată de un fenomen, cunoscut în literatura de specialitate [81] sub denumirea de efect de filtrare. S-a observat că la filtrarea unui combustibil lichid pur rezistenţa membranei filtrante creşte, ceea ce pare nejustificat. Dacă se întrerupe filtrarea, la reluarea procesului rezistenţa de filtrare este mai mică. Fenomenul care constă în creşterea rezistenţei la filtrare la trecerea unui fluid pur se numeşte efect de filtrare.

Se numeşte sedimentare depunerea particulelor dispersate într-un fluid sub acţiunea forţei de gravitaţie. Separarea particulelor solide din combustibil prin sedimentare, în timpul funcţionării motorului, nu este interesantă, deoarece procesul are loc cu viteză redusă, aceasta având importanţă în perioada de nefuncţionare a motorului, urmată de operaţiile de mentenanţă preventivă [38].

2.2. Rolul operaţiilor de mentenanţă în asigurarea stării de funcţionare a

elemenţilor pompelor de injecţia Instalaţiile de alimentare ale motoarelor Diesel pot funcţiona timp îndelungat fără defecţiuni,

numai dacă se respectă executarea operaţiilor tehnologice de mentenanţă preventivă şi corectivă şi alte reguli de deservire tehnică (alimentarea să se facă cu combustibil curat, adică filtrat şi bine decantat, rezervoarele de combustibil să fie spălate periodic, iar filtrele de combustibil înlocuite la timp) [16], [17], [58], [102].

Este necesar ca în exploatarea tractoarelor cu motoare Diesel personalul de deservire să nu execute operaţii de reparare şi de reglare a instalaţiilor de alimentare, care nu sunt permise prin normele de întreţinere tehnică [51], [56], [59], [90]. La executarea operaţiilor de deservire în câmp trebuie să se



13

acorde o deosebită atenţie acestor reguli, deoarece repararea sau reglarea instalaţiei de alimentare cu combustibil a motoarelor Diesel în condiţii necorespunzătoare, fără echipamente şi S.D.V.-uri corespunzătoare, pot provoca deranjamente în funcţionare şi deteriorarea acesteia [3], [4], [6].

Pentru a asigura condiţiile de funcţionare îndelungată a instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel, în cursul întreţinerii tehnice a tractorului trebuie să se respecte următoarele cerinţe:

• să se urmărească alimentarea rezervorului cu combustibil şi să nu se permită, în nici un caz, alimentarea cu combustibil murdar, nefiltrat sau nedecantat;

• înainte de începerea lucrului să se golească, prin robinetul de golire, resturile de combustibil din rezervor, care conţin cantităţi mari de impurităţi. Depunerile trebuie golite în vase corespunzătoare. Folosirea combustibilului amestecat cu depuneri, se poate face numai după o curăţare ulterioară (decantare îndelungată şi filtrare);

• nu se admite ca în timpul funcţionării motorului să se ajungă la golirea rezervorului de combustibil cu mai mult de 75...85% din capacitatea sa [116];

• înainte de pornirea motorului să se verifice nivelul uleiului din pompa de injecţie şi din regulator şi, la nevoie, să se completeze cu ulei sau să se efectueze aerisirea instalaţiei de alimentare (pompa injecţie şi filtrele de combustibil) [10];

• după 60 h de funcţionare să se desfacă dopul de la cupa de sedimentare a filtrului grosier şi să se înlăture depunerile [142];

• după 250 h de funcţionare să se schimbe elementul filtrant grosier, să se scurgă motorina din rezervorul de combustibil şi să se spele buşonul rezervorului, după care se poate face plinul [51];

• după 500 h de funcţionare să se schimbe elementul filtrant fin [8]; • după 1000 h de funcţionare să se demonteze şi să se spele rezervorul de combustibil; • să se verifice dacă nu există pierderi de combustibil şi ulei şi să se înlăture neetanşeităţile de

la îmbinările conductelor şi ale altor piese ale instalaţiei de alimentare. Se va verifica strângerea şuruburilor şi a prezoanelor de fixare a pompei, a filtrelor, a injectoarelor şi a rezervorului. Se strâng şuruburile cel puţin o dată la 125 h de funcţionare [39], [51];

• se va înlocui uleiul din carterul pompei de injecţie şi al regulatorului şi se va spăla carterul după 250 h de funcţionare. La oprirea tractorului pentru o perioadă mai îndelungată nu trebuie să se lase, în niciun caz, uleiul uzat în carterul pompei şi al regulatorului, deoarece acizii care se găsesc în acesta, în prezenţa umidităţii, măresc intensitatea coroziunii pieselor;

• se va verifica comportarea injectoarelor după 250 h de funcţionare, iar injectoarele care funcţionează anormal se vor curăţa, se va regla presiunea cu ajutorul dispozitivului de încercat injectoare sau se va înlocui pulverizatorul;

• se va verifica funcţionarea motorului cu scopul de a se constata reglajul corect al pompei de injecţie în ceea ce priveşte momentul de începere a injecţiei combustibilului şi, atunci când este necesar, se va executa acest reglaj [104], [115], [141];

• să se verifice periodic presiunea maximă dezvoltată de elemenţii pompei de injecţie şi, în funcţie de rezultatele verificării, să se ia măsurile necesare pentru remedierea defecţiunilor, înlocuind piesele defecte şi efectuând reglajele pompei pe bancul de centicubat [48];

• să se verifice cursa cremalierei pompei de injecţie şi funcţionarea regulatorului (la nevoie se înlătură deranjamentele). În cursul îndeplinirii acestor operaţii de mentenanţă preventivă şi corectivă la instalaţiile de alimentare a motoarelor Diesel nu este permisă ruperea sigiliilor de pe pompă şi de pe regulator, acestea putând fi scoase numai de către mecanicul care efectuează reglajul şi centicubarea pompelor de injecţie;

• dacă s-au demontat conductele instalaţiei de alimentare, s-au reglat injectoarele ori s-a înlocuit pompa de injecţie sau filtrele de motorină este necesară efectuarea operaţiei de aerisire a instalaţiei de alimentare. În cazul filtrelor duble se va proceda astfel:

- în cazul bateriei de filtre legate în serie se vor aerisi ambele filtre în acelaşi timp; - în cazul bateriei de filtre legate în paralel se va aerisi fiecare filtru separat.



14

Cele mai dăunătoare urmări asupra instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel de pe tractoare le produce alimentarea acestora cu combustibili care nu au fost în prealabil filtraţi şi decantaţi.

Când se lucrează la întreţinerea şi alimentarea instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel trebuie să se ţină seama de faptul că motorina poate să reţină timp mai îndelungat în suspensie cantităţi mari de praf şi că niciun filtru de combustibil care funcţionează bine nu este calculat pentru a fi capabil să realizeze în decursul unei perioade îndelungate filtrarea completă a combustibilului de toate impurităţile mecanice.

Decantarea şi filtrarea prealabilă a combustibilului asigură funcţionarea îndelungată şi continuă cu randament mărit a filtrelor de combustibil ale motoarelor. În plus, decantarea şi filtrarea prealabilă a combustibilului conduc la evitarea scoaterii premature din funcţiune a instalaţiei de alimentare şi asigură păstrarea caracteristicilor normale ale acesteia şi ale motorului în ansamblu (putere, consum de combustibil).

O parte din impurităţile mecanice aflate în combustibil provin din procesele tehnologice de fabricaţie a acestuia, precum şi din timpul transportului şi al alimentării tractorului sau a automobilului. Toate aceste impurităţi trec împreună cu combustibilul în instalaţia de alimentare.

Curăţarea combustibilului de aceste impurităţi se realizează în filtrele de combustibil ale motoarelor. După cum arată practica şi cercetările de laborator, niciunul dintre filtrele existente nu reuşeşte să filtreze în întregime combustibilul de impurităţile mecanice.

Afară de aceasta, chiar şi filtrele care filtrează combustibilul relativ bine, ies din uz după un interval de timp foarte scurt; filtrele care funcţionează timp îndelungat reţin particulele mai mari de impurităţi mecanice, care se găsesc în combustibilul introdus în rezervorul vehiculului.

Pentru a mări durata de funcţionare a instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel şi pentru a micşora cheltuielile de reparare a acesteia, este necesar să se cureţe în prealabil combustibilul de toate impurităţile mecanice, decantându-l sau trecându-l printr-un filtru special de filtrare fină.

Viteza de depunere a particulelor mecanice are o mare importanţă pentru rapiditatea purificării combustibilului prin decantare.

Fiecare particulă mecanică ce pătrunde în motorină şi care posedă o anumită capacitate de absorbţie este învelită în substanţe răşinoase şi alte substanţe mai vâscoase decât motorina, care se găsesc şi ele, la rândul lor, în suspensie în masa de combustibil. De aceea, în locul particulelor de cuarţ considerate, apar particule noi, mai mari, cu o viteză de depunere mai mică.

Combustibilul trebuie să fie extras din aceste rezervoare cu ajutorul unui sorb plutitor, care să permită scoaterea sa numai din straturile superioare, şi care să fie înzestrat cu un limitator care să nu permită absorbţia combustibilului de la un nivel mai coborât de 150 mm faţă de fundul rezervorului.

Când nu există un sorb plutitor, extragerea combustibilului decantat trebuie să se facă astfel încât să nu se ridice depunerile, adică să se folosească cisterne sau alte vase pentru decantare aşezate înclinate sub unghiuri de 12...15º.

Înrăutăţirea funcţionării motorului datorită defectării (uzării) elemenţilor pompei de injecţie se caracterizează, în primul rând, prin apariţia de fum la eşapament, prin micşorarea puterii motorului şi prin dificultăţi la pornirea lui. Fumul la eşapament se produce şi din cauza pulverizării defectuoase, datorită uzării sau cocsificării orificiilor pulverizatorului. Curăţarea pulverizatorului de calamină şi cocs poate restabili funcţionarea normală a instalaţiei de alimentare.

Demontarea şi înlocuirea elemenţilor pompei de injecţie nu este permisă decât personalului instruit şi dotat cu SDV-uri şi AMC-uri necesare acestui proces tehnologic. După caz, se efectuează înlocuirea pieselor defecte, reglarea şi centicubarea pompelor de injecţie (conform fişelor de reglaj specificate în [48] şi [141]), asigurându-se garanţia funcţionării acestui ansamblu, după care se sigilează orificiile şi şuruburile de reglaj.

Înainte de a fi demontate, pompele de injecţie care intră în atelier trebuie să fie bine spălate la exterior şi şterse până la uscare completă [5], [26]. La demontarea pieselor componente ale pompei de injecţie trebuie să se ţină seama că piesele perechi (piston element-bucşă element şi supapele de



15

reţinere cu scaunele lor), nu trebuie să fie schimbate între ele, deoarece acestea sunt piese care se ajustează prin rodare (lepuire) împreună.

După demontare, piesele de precizie ale pompelor de injecţie trebuie spălate în băi speciale, suflate cu aer comprimat, şterse, urmând apoi procesele tehnologice de constatare, recondiţionare şi montare [24], [25], [29], [40].

După spălare, fiecare ansamblu piston element-bucşă element trebuie să fie verificat şi încercat la un aparat care să permită determinarea caracteristicii sale hidraulice.

La constatare se stabileşte dacă piesele asamblate se mişcă lin şi dacă nu sunt uzate sau au alte defecte. În timpul constatării se acordă atenţie calităţii suprafeţei părţii frontale a pistonului elementului şi a canalului cu muchie elicoidală.

Pentru verificarea stării suprafeţelor, piesele se spală în benzină şi se lasă să se usuce. Verificarea stării lor se face cu ochiul liber sau cu o lupă care măreşte de 4...10 ori.

La verificare poate fi constatat unul din următoarele aspecte [116]: • existenţa unor rizuri mari, izolate şi a unor locuri mate pe suprafaţa cilindrică şi în partea de

mijloc a pistonului elementului, care au apărut din cauza murdăririi întâmplătoare sau a gripării pistonului în bucşa elementului;

• existenţa unor canale longitudinale fine pe partea cilindrică activă a capului elementului, care indică uzura pistonului din cauza unui combustibil impur;

• existenţa unei benzi mate în lungul muchiei elicoidale a pistonului elementului, care indică uzura şi eroziunea metalului datorită circulaţiei unui combustibil murdar;

• existenţa unor ştirbituri pe muchiile frontale şi elicoidale ale capului pistonului elementului, formate din cauza funcţionării acestuia cu combustibil murdar;

• existenţa unor uzuri mari şi zgârieturi pe umărul pistonului elementului (locul de aşezare a sectorului dinţat care angrenează cu cremaliera);

• existenţa unor zone mate pe suprafaţa interioară a cilindrului, datorită uzurii sau gripării pistonului în cilindrul elementului;

• existenţa de rizuri cu o anumită direcţie predominantă pe suprafaţa frontală a cilindrului, ceea ce indică netezirea incompletă a suprafeţei frontale în contact cu supapa de refulare;

• existenţa unor rizuri şi zgârieturi circulare pe suprafaţa frontală a cilindrului, care arată că piesele s-au montat murdare;

• existenţa unor rizuri într-o anumită direcţie predominantă pe planul frontal al scaunului supapei de refulare (reţinere), care indică rodarea imperfectă a feţei frontale;

• existenţa unor rizuri şi zgârieturi circulare pe planul frontal al scaunului supapei de reţinere, care indică montarea unor piese murdare;

• existenţa rizurilor şi a zonelor mate pe suprafaţa de aşezare a scaunului supapei de reţinere, cauzate de uzură sau de rodarea greşită a supapei;

• existenţa unor rizuri în lungul supapei de reţinere şi teşirea muchiilor brâului de descărcare, datorită uzurii sau spălării cu combustibil murdar;

• existenţa rizurilor şi a zonelor mate pe partea de închidere a supapei de reţinere (refulare), rezultate din uzarea sau rodarea imperfectă a supapei pe scaunul său.

După verificarea pieselor de precizie se face sortarea acestora în piese bune, recondiţionabile şi reformabile. Piesele se verifică efectuându-se probe hidraulice pentru ansamblul piston-bucşă sau pneumatice, pentru verificarea etanşeităţii supapei pe scaunul său.

La verificarea stării părţii active a pistonului elementului se poate observa uzura acestuia pe suprafaţa cilindrică, în apropiere de muchia elicoidală şi de planul frontal. Pistoanele care prezintă rizuri longitudinale vizibile pe suprafaţa părţii de lucru a capului, plecând de la partea frontală şi de la muchia elicoidală nu mai pot fi montate, ele urmând a se recondiţiona în unităţi specializate.

La verificarea stării umerilor pistonului elementului se va constata dacă există sau nu uzuri la locurile unde se montează sectorul dinţat, care să nu asigure la montaj îmbinarea perfectă şi corectă a acestora.



16

La verificarea la lumină a suprafeţei interioare a cilindrului (bucşei) elementului se consideră drept criteriu de încadrare a piesei în categoria “recondiţionabile”, orice urmă de pată mată cu formă definită, formată lângă orificiul cilindrului.

Faţa frontală superioară a cilindrului trebuie să fie netedă, lucioasă şi fără niciun fel de fisuri, oricât de fine, care se pot observa cu lupa.

La descoperirea unor rizuri cu o singură direcţie sau a unor zgârieturi circulare pe suprafaţa frontală a cilindrului trebuie să se execute recondiţionarea prin lepuirea acestuia cu pastă de lepuit (rodat), deoarece în caz contrar, între partea frontală a cilindrului şi corpul supapei de reţinere (refulare) vor apărea pierderi de combustibil.

Griparea pistonului elementului în cilindru (bucşă) datorită unor neregularităţi locale precum şi ştirbiturile de pe faţa frontală a pistonului se rezolvă prin înlăturarea atentă a neregularităţilor cu ajutorul unei pietre de rectificat şi prin rodarea celor două piese, folosindu-se pastă cu granulaţie fină. După rodare, piesele trebuie să fie spălate şi suflate cu aer comprimat.

După constatare, fiecare ansamblu piston-cilindru care nu a fost trimis către recondiţionare sau reformare se supune probei hidraulice. Ansamblul care nu corespunde cerinţelor probei hidraulice trebuie trimis la unităţile specializate în recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie.

La verificarea supapelor de refulare (reţinere) şi a scaunelor lor, trebuie să se acorde atenţie stării suprafeţei frontale rectificate a locaşului, care trebuie să fie netedă şi dreaptă. Dacă pe această suprafaţă, în regiunea de închidere, sunt pete mari şi rizuri de adâncime mică, supapa de reţinere şi scaunul ei se rodează între ele, folosind pastă de lepuit fină. Supapa de reţinere şi scaunul ei trebuie înlocuite cu altele noi atunci când au rizuri adânci pe faţetele de închidere, deoarece rizurile adânci nu pot fi eliminate prin rodarea supapei pe scaun.

2.3. Tehnologii moderne de mărire a rezistenţei la uzare şi de restabilire a

stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie

2.3.1. Recondiţionarea elemenţilor pompei de injecţie prin depuneri galvanice

Cercetările de laborator [74] au arătat că unele proprietăţi ale metalelor depuse pe cale galvanică se deosebesc de proprietăţile aceloraşi metale obţinute prin alte procedee. Dintre proprietăţile care prezintă importanţă practică se menţionează tensiunile interne şi duritatea.

∗ Tensiunile interne. În majoritatea depunerilor galvanice apar încă de la începutul electrolizei nişte forţe, denumite tensiuni interne, care pot influenţa negativ calitatea straturilor de metal. Se disting două feluri de tensiuni interne: tensiuni de contracţie şi tensiuni de dilatare.

Tensiunile de contracţie tind să micşoreze volumul metalului depus, iar cele de dilatare să-l mărească. În practică cel mai mult se manifestă tensiunile de contracţie, care, la unele metale ating valori atât de mari, încât provoacă fisurarea stratului de metal. Astfel, la depunerile de nichel pot avea valori de 270…300 MPa, iar în cele de crom de 370…580 MPa. Tensiunile interne sunt influenţate de:

variaţia parametrilor reţelei cristaline. Atomii rezultaţi din descărcarea cationilor formează în reţea, în primele momente, cristale cu parametri modificaţi. Trecerea parţială ulterioară a acestei reţele în reţeaua normală a metalului respectiv dă naştere la tensiuni interne în stratul depus.

variaţia distanţei dintre cristale. Odată cu depunerea metalului, o anumită cantitate de particule străine, aflate întâmplător sau introduse deliberat în electrolit, este inclusă în reţeaua cristalină, iar cealaltă parte este distribuită la limita dintre cristale, modificând astfel distanţa dintre ele. Apariţia tensiunilor interne în acest caz poate fi determinată de următoarele procese:

- modificarea structurii substanţelor superficial-active sub acţiunea câmpului electric; - distribuirea neuniformă a particulelor străine incluse între cristale. comasarea cristalelor. La începutul electrolizei metalul se depune sub formă de cristale fin

dispersate, cu o mare rezervă de energie liberă. Această stare metastabilă trece ulterior în stare



17

stabilă prin procesul de comasare a cristalelor mici. Formarea cristalelor mai mari din cele mici duce la micşorarea volumului depunerii şi prin aceasta la apariţia tensiunilor de contracţie;

formarea combinaţiilor chimice. Uneori metalul depus la catod reacţionează cu impurităţile incluse, formând combinaţii chimice al căror volum poate fi mai mare sau mai mic decât volumul substanţelor intrate în reacţie. Această variaţie de volum duce la manifestarea tensiunilor interne de ambele tipuri.

Se poate aprecia că, în funcţie de condiţiile de electroliză şi de compoziţia electrolitului, este posibil să acţioneze, fie numai unul, fie mai mulţi din factorii prezentaţi anterior.

Duritatea. Duritatea depunerilor galvanice depinde în foarte mare măsură de structura lor: cu cât structura este mai fină, cu atât este mai ridicată duritatea. Influenţa exercitată de mărimea cristalelor îşi găseşte explicaţia în creşterea în lungime a tuturor limitelor dintre cristale, unde, în comparaţie cu straturile interioare ale cristalelor, are loc o oarecare denaturare a reţelei. Duritatea este mult influenţată de densitatea de curent, de temperatura de lucru şi de compoziţia electrolitului.

∗ Influenţa condiţiilor de lucru. Principalii factori care se manifestă pe parcursul depunerii galvanice a cromului sunt:

concentraţia acidului cromic, care poate varia în limite foarte largi (100…500 g/l CrO3), fără să provoace modificări vizibile asupra calităţii depunerilor. În practică majoritatea electroliţilor de cromare conţin 250 g/l CrO3. Nu se recomandă concentraţii mai mari din următoarele motive: randamentul de curent şi puterea de pătrundere devin sensibil mai mici, iar pierderile de electrolit antrenat de hidrogenul şi oxigenul degajat la electrozi, precum şi pierderile de electrolit antrenat de piese

concentraţia ionului sulfat. Concentraţia optimă a anionului −24SO , depinde de concentraţia

acidului cromic; Rezultatele cele mai bune privind randamentul de curent, puterea de pătrundere şi intervalul

de lucru se obţin pentru raportul −24

3CrOSO

cuprins între 100…200 [74];

concentraţia cromului trivalent. Cromul trivalent există întotdeauna în electroliţii de cromare. El poate proveni din anhidrida cromică ce-l conţine ca impuritate, din procesul de reducere catodică a cromului hexavalent sau adăugat la prepararea electrolitului. După unii autori [123], [124] cantitatea de crom trebuie să fie egală cu aceea a ionilor sulfat;

temperatura de lucru. Acest factor are o influenţă puternică asupra procesului de cromare. La o densitate de curent dată, randamentul de curent scade mult cu creşterea temperaturii. Calitatea depunerilor de crom este condiţionată în aşa măsură de temperatură, încât pentru un regim dat nu se admite o variaţie mai mare de ±1…2°C;

densitatea de curent. Ca şi temperatura, densitatea de curent manifestă o mare influenţă asupra cromării. Randamentul de curent creşte sensibil cu densitatea de curent în domeniul depunerilor lucioase de crom. Dacă densitatea optimă este depăşită, se obţin depuneri închise la culoare ("arse") cu tendinţă de exfoliere.

∗ Electroliţii folosiţi la cromare. Electroliţii utilizaţi la cromare pot fi clasificaţi în trei grupe: electroliţi obişnuiţi, electroliţi cu autoreglare şi electroliţi reci.

Cromarea pistoanelor elemenţilor pompelor de injecţie este un proces de depunere electrolitică a unui strat de crom pe suprafaţa rectificată a pistoanelor, până la un diametru corespunzător cu diametrul alezajului cilindrilor rectificaţi.

Pentru executarea recondiţionării prin cromare a pistoanelor trebuie să existe o instalaţie de cromare, suporturi pentru prinderea pieselor, băi pentru degresare etc.

Instalaţia de cromare este formată dintr-o masă, un motor electric şi un generator de curent continuu, o baie de cromare, o baie pentru degresare, un tablou electric de distribuţie, un ventilator cu motor electric şi ţevi pentru absorbţia gazelor, un element de încălzire a apei şi un termoregulator automat. Băile pentru cromare şi degresare au pereţii dubli: pereţii exteriori sunt din oţel, iar cei



18

interiori sunt căptuşiţi cu plumb sau emailaţi. În lungul fiecărei băi, de ambele părţi, se montează, sub forma unor ţevi de cupru, barele de contact izolate pe suporturi din masă plastică sau din alt material dielectric. Pe una dintre perechile barelor de contact se suspendă plăcile de plumb care au rolul de anod, iar pe cealaltă pereche, care serveşte drept catod, se suspendă piesele ce urmează a fi cromate. În spaţiul dintre pereţii dubli ai băii se toarnă apă sau ulei, iar sub fundul băii interioare se montează un element electric de încălzire, cu ajutorul căruia se încălzeşte electrolitul. Pe tabloul electric al instalaţiei de cromare se montează un voltmetru de curent continuu de 30 V, un ampermetru de 10 A (cu legarea unui şunt de 100 A), un ampermetru de 5 A, o cutie de rezistenţe, chei de contact şi întrerupătoare.

Cercetările publicate în lucrările [75], [116] au permis să se elaboreze regimuri raţionale de acoperire cu crom a pistoanelor elemenţilor. Aceste regimuri dau posibilitatea de a aplica pe pistoane un strat de crom cu multă precizie, (cromare la dimensiuni), ceea ce asigură în viitor sortarea pistoanelor şi asamblarea lor cu cilindrii, fără rodare suplimentară.

Toate acestea ar trebui să asigure o funcţionare îndelungată şi neîntreruptă, dacă se respectă regimurile tehnologice. În caz contrar, fisurile şi aderarea defectuoasă a stratului de crom de pe corpul pistonului elementului pot să producă în timpul funcţionării desprinderea unor porţiuni de crom şi griparea pistonului în cilindru. Stratul de crom depus pe piston trebuie să aibă grosimea de 0,020…0,050 mm. La un strat cu grosimea mai mică decât 0,020 mm şi la rodarea ulterioară a pistonului, se produce, în unele cazuri, descoperirea unor zone pe piston, prin căderea cromului, fenomen care trebuie cu totul evitat. Aplicarea unui strat cu grosime mai mare decât 0,05 mm este posibilă şi se admite uneori. Trebuie să se ţină seama de faptul că în acest caz productivitatea cromării scade foarte mult şi contribuie la creşterea costului operaţiei de cromare.

Electrolitul folosit pentru cromarea pistoanelor este de obicei o soluţie formată din 200…250 g de anhidridă cromică (Cr2O3 ) şi 1,25…2,0 g acid sulfuric (H2SO4 ), la un litru de apă. Această soluţie permite o viteza de depunere mare a stratului de crom.

Pistoanele cromate în această soluţie vor trebui să fie rodate suplimentar înainte de asamblare. Se poate, de asemenea, recomanda cromarea pistoanelor într-o soluţie slabă de electrolit, formată din 50…55 g anhidridă cromică şi 0,5…0,7 g acid sulfuric, la un litru de apă. La cromarea în această soluţie se îmbunătăţeşte aderenţa, creşte omogenitatea stratului şi, în plus, pe strat nu apar fisuri.

Cromarea pistoanelor într-o soluţie slabă de electrolit durează mai mult, dar se pretează mai bine la control, ceea ce permite să se evite rodarea ulterioară a pieselor.

Înainte de cromare electrolitul se încălzeşte până la 55…60°C. Pentru ca această temperatură să rămână în limitele precizate pe durata cromării, instalaţia trebuie înzestrată cu un termoregulator automat pentru conectarea şi deconectarea sistemului de încălzire. La aşezarea pieselor pe suporturi, pentru a se asigura încărcarea completă a băii, se calculează suprafaţa totală a pieselor care trebuie acoperite.

Durata cromării se determină la începutul fiecărui schimb, în funcţie de compoziţia efectivă a electroliţilor, de temperatura mediului înconjurător şi de alte condiţii, pentru cromarea mai multor piese, cu măsurarea exactă a stratului depus (cu abateri admisibile de 0,001…0,002 mm) înainte şi după cromare. În fiecare zi, după încălzirea electrolitului până la temperatura normală, se determină compoziţia chimică a soluţiei. Dacă baia lucrează fără întrerupere, analiza chimică zilnică se înlocuieşte prin verificarea densităţii electrolitului cu ajutorul unui areometru.

Procesul de cromare a pistoanelor elemenţilor pompelor de injecţie cuprinde următoarele operaţii principale: degresarea pieselor; izolarea suprafeţelor care nu trebuie să fie cromate; alegerea suporturilor, suspendarea pieselor şi a doua degresare; decaparea şi cromarea; spălarea şi uscarea pieselor; verificarea şi măsurarea pieselor; ungerea acestora.

Piesele se pot degresa cu lapte de var şi magneziu sau pastă de muştar. După cromare toate piesele se supun verificării şi măsurării. La verificare se rebutează piesele la care se observă cojirea sau desprinderea cromului, înnegriri sau culoare neuniformă a stratului de acoperire. La măsurare se



19

rebutează piesele la care se observă o distribuţie neuniformă a stratului de crom, conicitate, ovalitate şi neregularitate mai mare de 0,002…0,003 mm. Pistoanele cromate rebutate se recondiţionează prin îndepărtarea stratului de crom în baie electrolitică cu o soluţie alcalină de 3…5% şi prin o a doua cromare.

După ungere, pistoanele cromate se spală în motorină, se măsoară, se aşază în suporturi şi apoi se asamblează cu cilindrii (bucşele) elemenţilor.

La asamblare se recomandă formarea perechilor piston-bucşă astfel încât să fie necesară numai o rodare reciprocă mai redusă, folosind pentru aceasta cele mai fine paste pe bază de oxid de crom sau din oxid de aluminiu. Trebuie să se ţină seama de faptul că rodarea redusă a pistonului cromat împreună cu cilindrul este totodată şi o operaţie de control, care permite să se aprecieze calitatea depunerii stratului de crom.

2.3.2. Mărirea rezistenţei la uzare a elemenţilor pompelor de injecţie prin nitrurare ionică

În vederea nitrurării ionice, piesele se prelucrează la cotele finite din documentaţia de execuţie, cu

rugozitatea cerută de aceasta, deoarece după nitrurare nu se mai face nici un fel de prelucrare mecanică, întrucât stratul de difuzie este foarte mic (1…7 µm), eventual numai o uşoară şlefuire.

În figura 2.11 se prezintă diagrama generală a procesului de nitrurare ionică, în care se arată etapele pe care le parcurge şarja (piesele de nitrurat) din momentul în care au fost introduse în recipientul de nitrurare şi până când acestea s-au răcit împreună cu recipientul în vid. Notaţiile din figura 2.11 au următoarele semnificaţii: τ1 – timpul de preîncălzire; τ2 - timpul de încălzire; τ3 - timpul de nitrurare propriu-zisă; τ4 - timpul de răcire cu recipientul în vid; T1 - temperatura la care ajung piesele după preîncălzire; T2 - temperatura la care ajung piesele în perioada de nitrurare propriu-zisă; T3 - temperatura la care ajung piesele după răcire împreună cu recipientul în vid; p - presiunea gazului în recipient.

Fig. 2.11. Diagrama generală a procesului de nitrurare ionică [109]

La stabilirea regimurilor de nitrurare trebuie ţinut cont de următoarele elemente: • materialul din care este confecţionată piesa; • duritatea superficială care se realizează prin nitrurare; • adâncimea stratului de difuzie ă azotului; • geometria piesei. Materialul piesei. Materialul piesei este principalul element care influenţează adâncimea şi

duritatea stratului nitrurat. Piesele de la tractoare şi maşini agricole care au fost nitrurate s-au ales din diferite materiale (fontă şi oţel) pentru a se stabili atât regimurile de lucru specifice, cât şi posibilităţile de aplicare pentru diferite configuraţii constructive ale acestora.

Duritatea superficială. Duritatea stratului nitrurat ionic s-a determinat la toate piesele luate în studiu şi s-au determinat atât durităţile de suprafaţă, cât şi microdurităţile în adâncime pe rază, pentru a se stabili adâncimea de nitrurare. Duritatea stratului nitrurat ionic depinde de temperatura de nitrurare şi de temperatura de menţinere.



20

Adâncimea stratului de difuzie: adâncimea stratului nitrurat creşte odată cu creşterea temperaturii, dar simultan se produce şi o scădere accentuată a durităţii stratului

Geometria piesei. Configuraţia geometrică a piesei influenţează în mare măsură nitrurarea uniformă a suprafeţei şi adâncimea stratului de difuzie. Presiunea gazului de lucru este direct influenţată de acest element. Piesele cilindrice a căror suprafaţă exterioară nu prezintă denivelări sau schimbări de secţiune se nitrurează în mod omogen pe rază. Piesele cu configuraţii geometrice complicate, precum şi cele care prezintă concavităţi şi găuri nu se nitrurează uniform şi există pericolul apariţiei fenomenului de “dublu catod“. Acest efect se manifestă prin încălzirea neuniformă a suprafeţelor, fenomen care poate duce la deformaţii locale şi chiar la modificarea formei în aceste zone.

În stratul nitrurat pot să apară următoarele defecte: • strat de duritate scăzută cu adâncime mică, care poate fi cauzat de caracteristicile oţelului

(compoziţie chimică, microstructură, starea suprafeţei) şi de greşeli în tehnologie (temperatură prea înaltă sau prea scăzută, debit insuficient, durată prea mică);

• schimbarea culorii pieselor nitrurate, care poate fi cauzată de: tratamentele preliminare ale suprafeţei improprii sau necorespunzătoare; existenţa uleiului în recipient; pierderi de presiune; scurgerea de amoniac; existenţa vaporilor de apă în spaţiul de lucru; introducerea aerului pentru spălarea cuptorului la temperaturi peste 176ºC;

• strat cu adâncimea neuniformă, care se poate datora tensiunilor interne în piesele destinate nitrurării, aşezării necorespunzătoare a pieselor, formei constructive a pieselor, schimbări dimensionale mari;

• fisurarea suprafeţelor nitrurate, care se poate datora prezenţei stratului alb cu grosimi mari, decarburării suprafeţelor înainte de nitrurare, tratamentelor termice anterioare nitrurării, nitrurării necorespunzătoare;

• variaţii mari ale gradului de disociere, ce pot fi cauzate de o încărcătură prea mică pentru volumul cuptorului, prezenţa unor suprafeţe cu activitate prea mare, scurgeri sau pierderi de gaze etc.;

• strat mai gros decât cel permis, care apare datorită temperaturii de nitrurare prea scăzute, gradului de disociere necorespunzător, spălării rapide a cuptorului cu amoniac disociat la temperaturi peste 480ºC în timpul răcirii lente.

Nitrurarea ionică se aplică, în general, oţelurilor aliate cu elemente care dau nitruri proprii dure [13]. Aceste elemente sunt Al, Cr, Mo, V, W, Ni. Oţelurile care corespund din acest punct de vedere sunt cele prevăzute în SR EN 10083-3:2007 [143].

2.3.3. Durificarea elemenţilor pompelor de injecţie prin termodifuziune

Termodifuziunea chimică cuprinde o gamă variată de procedee şi anume: CVD (Chemical

Vapour Depozition = depunere chimică din stare de vapori), nitrurare ionică, nitrurare în plasmă, nitrurare în baie de sare, carbonitrurare, nitroferoxare etc. Prin acest procedeu se realizează, pe o adâncime dorită a stratului la suprafaţa piesei, o difuzie a azotului cu formare de nitruri de fier şi ale elementelor de aliere, în cea mai mare parte în soluţia solidă a fierului, obţinându-se un strat cu proprietăţi bune de rezistenţă la uzare, coroziune şi oboseală [14], [110].

În funcţie de mediul care furnizează azotul ca element activ, s-au dezvoltat mai multe procedee de nitrurare cum ar fi: nitrurarea gazoasă, nitrurarea ionică în baie de săruri şi, mai recent, nitrurarea în plasmă.

Dintre procedeele menţionate, nitrurarea în plasmă prezintă o serie de avantaje, precum: consum de energie şi gaze mai redus faţă de nitrurarea ionică în gaz (cu circa 30% şi,

respectiv, 80%); absenţa poluării (nitrurarea în băi de săruri fiind un procedeu foarte poluant); cicluri mai scurte cu circa 50% faţă de nitrurarea clasică;



21

posibilitatea controlului şi reglării condiţiilor de nitrurare şi prin aceasta a constituenţilor structurali doriţi;

posibilitatea opririi şi reluării ciclului de nitrurare; deformaţii minime; operaţia de tratament termic finală nu mai necesită tratamente termice sau prelucrări mecanice. Prin aplicarea nitrurării se obţin straturi cu grosimi de 0,1...0,6 mm, cu durităţi cuprinse între

500...1100 HV5 (în funcţie de natura materialului de bază), miezul rămânând tenace.

2.3.4. Durificarea şi alierea superficială a elemenţilor pompelor de injecţie cu ajutorul laserului

Acoperirile termogazoase, respectiv cu flacără oxiacetilenică, cu plasmă gazoasă şi prin

explozie, deşi au straturi destul de uniforme, prezintă totuşi dezavantajul unei fragilităţi accentuate şi a unei aderenţe scăzute [57], [94].

Din punct de vedere teoretic, durificarea cu laser a oţelurilor şi fontelor se realizează prin încălzirea cu viteze mari până la o temperatură corespunzătoare din domeniul austenitic, cu realizarea transformării α→β într-un interval foarte scurt (0,01...1,0 s) şi răcire, rapidă, astfel încât să nu se intersecteze curbele C şi deci să se producă transformarea austenitei în martensită.

Prin încălzirea cu fascicul laser se produce un transfer de energie de la fasciculul laser la materiale (oţel, fontă, aliaje feroase sau neferoase).

În figura 2.18 se prezintă modificarea coeficientului de absorbţie A, în funcţie de energia absorbită, de temperatura maximă a suprafeţei şi de densitatea de putere realizată. Se observă că, pentru densităţi de putere de 103...104 W/cm2 se realizează încălzirea superficială în vederea tratamentului termic, iar pentru densităţi de putere mai mari de 105 W/cm2 se produce încălzirea în vederea sudării. La densităţi de putere mai mari de 107 W/cm2 se produce tăierea metalului cu fascicul laser. În practică, problema absorbţiei energiei infraroşii este rezolvată prin aplicarea acoperirilor absorbante.

Fig. 2.18. Model simplificat al procesului de transfer de energie laser-metal în funcţie de

energia absorbită, temperatura suprafeţei metalului şi densitatea de putere [57] Acoperirile absorbante necesită o opacitate ridicată la unghiurile de incidenţă mari ale razei cu

suprafaţa piesei (peste 90°). După realizarea acoperirii absorbante, metalele sau aliajele pot fi supuse acţiunii fasciculului

laser, astfel încât să se producă ulterior la răcire durificarea cu transformare de fază solidă γ→α sau lichid-solid.

∗ Durificarea cu transformare de fază solidă. În cazul durificării cu transformare de fază solidă, sub acţiunea razei laser se produce austenitizarea rapidă a oţelurilor la durate de expunere



22

foarte scurte (0,05...1,0 s). Densitatea de putere necesară pentru a se produce la încălzire transformarea α→γ este de 103...104 W/cm2 (2.19).

Fig. 2.19. Schema defazajului punctelor critice Ac1 la viteze mari de încălzire [57]

După încălzire, urmează răcirea rapidă a oţelurilor cu viteze mai mari decât viteza critică de călire, astfel încât să se producă transformarea γ→α cu formarea martensitei deosebit de dispersă. Dacă la austenitizare temperatura maximă este în suprafaţă, iar căldura se propagă spre miez prin conductibilitate termică, la răcire evacuarea căldurii se face de la miez spre suprafaţă, deci diferit de călirea clasică. Defazajul punctelor critice este cuprins, de obicei, în intervalul 50...200ºC.

Un alt factor care influenţează asupra valorii lui Tk (fig. 2.19)este structura iniţială. Astfel, la oţelurile cu perlită globulară defazajul lui Ac1 este mai mare decât la oţelurile cu perlită lamelară.

Durificarea cu retopire superficială. În cazul durificării cu retopire superficială se produce topirea superficială a metalului sau aliajului sub acţiunea razei laser.

Pentru a se realiza transformarea din fază solidă în fază lichidă la încălzirea cu laser este necesară o densitate de putere de 105...106 W/cm2.

În cazul oţelurilor, la răcirea ulterioară are loc călirea direct din faza lichidă. Astfel, la oţelurile hipereutectoide, dizolvarea cementitei secundare şi omogenizarea austenitei nu se termină până la sfârşitul încălzirii şi, întrucât, se depăşeşte linia EF (1147ºC), apar microtopiri superficiale, la limitele dintre cementită şi austenită (fig. 2.20).

Fig. 2.20. Particularităţile diagramei Fe-C pentru transformări

la încălziri rapide [57]

La trecerea din faza lichidă în faza solidă, răcirea începe în locurile unde austenita este eterogenă, astfel că structura finală apare ca imaginea unei faze austenitice foarte eterogenă constituită din:

- martensită cu conţinut scăzut sau mediu de carbon; - carburi complexe nedizolvate; - amestec de carburi complexe cu bainită; - austenită reziduală. ∗ Durificarea prin aliere superficială. Durificarea prin aliere superficială a cunoscut o largă

aplicare, straturile aliate având proprietăţi deosebite de duritate şi rezistenţă la uzare. Procesul de



23

aliere superficială se asigură prin dizolvarea componentelor din peliculele de depunere în suprafaţă, care se aduc în stare lichidă.

Pulberile autofuzibile de depunere de tipul PN 73 H16 S3 R3 (pe bază de nichel) retopite cu laser, se folosesc mult pe plan mondial pentru ansambluri de piese care lucrează în condiţii de rezistenţă ridicată la frecare de alunecare (arbori cu came, supape) [94].

2.3.5. Mărirea rezistenţei la uzare şi recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie

cu ajutorul plasmei

Tehnologia de carbonitrotitanizare se bazează pe metoda depunerii chimice în plasmă (PACVD - plasma asisted chemical vapour deposition) prin care, în urma reacţiei în plasmă între două sau mai multe gaze reactante, are loc formarea unor compuşi ce se depun pe suprafaţa materialelor (substratul) aflate în zona de reacţie. De exemplu, pentru formarea de TiC se utilizează TiCl4, C2H2 şi H2 ; pentru SiN-SiH4, N2 şi H2; pentru AlN-AlCl3, NH3 şi H2; pentru BN-B2H6 (sau BCl3) şi NH3 etc.

În general, sinteza acestor compuşi din gazele reactante şi depunerea lor pe substraturi poate fi realizată doar în condiţii speciale, şi anume, fie la temperaturi ridicate (900...1200ºC), în acest caz metoda fiind cunoscută sub numele de CVD (Chemical Vapour Deposition), fie în prezenţa plasmei (procedeul PACVD), care joacă un fel de rol de catalizator.

În plasmă creşte numărul ciocnirilor între atomii sau moleculele de energie ridicată astfel că energia de activare necesară iniţierii reacţiei chimice se obţine din cea furnizată descărcării electrice care generează plasma.

Temperaturile indicate specifice metodei CVD fac ca aceasta să nu fie aplicabilă decât anumitor tipuri de substraturi (de exemplu, carburi metalice) pentru care aceste temperaturi nu afectează proprietăţile substratului. Pentru depunerea pe piese din oţel, unde se impun temperaturi mult mai scăzute (în general sub 550ºC), nu se poate aplica decât procedeul PACVD, încălzirea substratului fiind în acest caz în domeniul 300...500ºC.

În cazul sintezei nitrurii de titan, compusul cel mai des folosit ca material de depunere dur şi anticoroziv, se utilizează de obicei ca reactanţi TiCl4, N2 şi H2.

În urma reacţiei 2TiCl4 + N2 + 4H2 - 2TiN + 8HCl se formează nitrura de titan, care se depune sub forma unui strat subţire cu grosimea de câţiva µm.

Datorită multitudinii de compuşi formaţi, efectele aplicării tehnologiei depind de tipul de oţel tratat, cele mai ridicate durităţi obţinându-se pentru oţelurile inoxidabile, de scule (de ex. C120), oţelurile rapide etc. (în general, oţelurile bogat aliate).

Placarea ionică poate fi definită ca un procedeu de depunere a materialelor prin evaporare în prezenţa plasmei, în care piesa este catodul. Aceasta este supusă unui bombardament cu ioni şi atomi neutri de energie ridicată, ceea ce provoacă o pulverizare catodică intensă, atât înaintea depunerii, cât şi în timpul formării stratului. În general, placarea ionică se produce conform metodicii care se prezintă în continuare.

Într-o incintă care conţine un gaz inert (de obicei, argon) şi un gaz reactiv (azot), la o presiune ce poate varia între 10-3...3x10-2 mbar, se produce evaporarea materialului ce urmează a fi depus (Ti) prin bombardament cu fascicul de electroni. Prin polarizarea piesei de placat la un potenţial negativ de 2...5 kV, se produce o descărcare electrică luminiscentă în vecinătatea acesteia (densitate de curent 0,3...0,6 mA/cm2), care joacă un rol esenţial în mecanismul de depunere. Astfel, amorsând descărcarea înainte de începerea evaporării, ionii din plasmă bombardează suprafaţa piesei, provocând curăţarea şi "activarea" acesteia înainte de depunere [110].

În faza incipientă depunerii, bombardamentul ionic determină penetrarea titanului în structura piesei pe o adâncime de câţiva Ä, ceea ce, împreună cu încălzirea superficială a stratului, duce la formarea unei zone de difuzie între strat şi substrat, care determină o foarte bună aderenţă a



24

stratului. Într-o fază ulterioară, din echilibrul proceselor cu efecte contrare, de pulverizare şi de depunere, rezultă o structură de bună calitate a depunerii.

Datorită presiunii ridicate din incintă pot fi acoperite cu straturi de grosime uniformă piese cu forme neregulate, pe suprafeţe ce nu sunt vizate direct de către sursa de vapori, atomii materialului ajungând pe aceste suprafeţe în urma numeroaselor ciocniri în volum.

În cazul în care în incinta tehnologică se introduce un gaz reactiv (azot), are loc reacţia chimică între atomii de titan evaporat şi cei de gaz, reacţie activată de prezenţa plasmei care ajută la formarea unor compuşi ce se depun pe piesă. De aici, denumirea de placare ionică reactivă.

În cazul instalaţiei realizată de IFTAR, acest efect se realizează din însuşi specificul de funcţionare al tunului de electroni cu plasmă ce evaporă titanul. Funcţionarea acestuia se bazează pe proprietăţile descărcărilor luminiscente de înaltă tensiune, descărcări ce funcţionează la presiuni relativ scăzute (10-3...10-1 mbar), tensiuni de ardere ridicate (1...100 kW) şi curenţi de ordinul amperilor. Tunul de electroni, indiferent de parametrii descărcării, generează un fascicul intens de electroni primari de energie mare, monoenergetic (cea mai mare parte din energia furnizată descărcării, 70...80 % din energie, la tensiunea de peste 8...9 kV) se regăseşte în energia acestor electroni primari, emişi de catod, perpendicular pe suprafaţa sa.

∗ Etapele procesului tehnologic de placare ionică. Procesul tehnologic de placare ionică cu TiN cuprinde etapele care se prezintă în continuare.

• Pregătirea pieselor pentru placare. Înainte de introducerea în incinta tehnologică, suprafeţele pieselor trebuie să fie perfect curate. Se îndepărtează straturile de oxizi sau alţi compuşi, după care piesele sunt spălate atent cu solvenţi organici (de exemplu, tetraclorura de carbon), de obicei în baie de ultrasunete.

• Vidarea incintei tehnologice. După montarea pieselor în dispozitivul lor de susţinere din incintă, aceasta se videază cu ajutorul agregatelor de vid preliminar şi înaintat, până la o presiune de 8...9x10-5 mbar.

• Curăţarea pieselor prin pulverizare catodică. Se realizează prin aplicarea pe piese a unei tensiuni la catod de 3...4 kV, într-o atmosferă de argon la presiunea de circa 2x10-2 mbar (0,5...1,0 h, funcţie de caracteristicile pieselor).

• Placarea propriu-zisă. Menţinând tensiunea de pulverizare pe piese la 3...4 kV, se topeşte şi se supraîncălzeşte (la 1800...2000ºC) titanul din creuzet cu electrozi, după care se introduce azot în incintă la o presiune parţială (dată de debitul de gaz). Procesul se consideră încheiat în momentul evaporării întregii cantităţi de titan conţinută în creuzet (durata este de 8...12 min.).

• Răcirea pieselor. După întreruperea surselor de tensiune ale tunului de electroni şi pieselor şi a accesului gazelor în incintă, piesele mai sunt menţinute în incintă circa 15 minute, pentru răcirea lor. În timpul placării temperatura pieselor atinge, în funcţie de dimensiunile şi geometria lor, precum şi de tensiunea de polarizare aplicată, 500...700ºC.

Întreg procesul de placare cu TiN durează circa 2,5...3 h.

∗ Parametrii procesului de placare ionică. Principalii parametri tehnologici ai procesului de placare ionică sunt următorii:

• presiunea iniţială în incintă, care determină condiţiile de puritate ale procesului de placare. De acest parametru depind aderenţa stratului şi caracteristicile depunerii. De aceea, se impune vidarea incintei la o presiune de 10-4 mbar şi utilizarea unor gaze de lucru (argon şi azot) de puritate ridicată;

• presiunea totală a gazului, care influenţează puterea tunului de electroni ce susţine descărcarea electrică din incintă;

• debitul de gaz, care influenţează raportul între presiunea atomilor de titan şi a celor din azot; • puterea tunului de electroni, dată de produsul dintre tensiunea şi curentul de descărcare a

tunului, care determină rata de vaporizare a titanului (presiunea atomilor de titan). Acest parametru se reglează prin tensiunea aplicată şi presiunea gazului de lucru. Pentru obţinerea unei rate de evaporare convenabilă (0,3...0,5 g/min) se utilizează puteri de 12...15 kW;



25

• tensiunea de polarizare a piesei, care determină generarea plasmei în vecinătatea sa, ceea ce duce la o bună aderenţă, iar în timpul placării propriu-zise se îmbunătăţeşte calitatea depunerii. Pentru obţinerea unui strat cu proprietăţi corespunzătoare se aplică o tensiune în limitele 2,5...5 kV, în funcţie de dimensiunile şi materialul pieselor;

• distanţa creuzet-piesă, care determină densitatea curentului pe substrat, care, la rândul ei, creşte cu tensiunea de polarizare şi cu micşorarea dimensiunilor pieselor, fiind influenţată şi de plasma generată de tunul de electroni (curentul e proporţional cu densitatea plasmei tunului în zona pieselor).

Aderenţa stratului depinde de condiţiile de puritate în care se realizează tehnologia (curăţarea pieselor înainte de introducerea în incintă şi condiţiile din interiorul incintei), cât şi de procesul tehnologic de placare (vidul iniţial, degazarea incintei, puritatea gazelor de lucru, lipsa impurităţilor etc.). Verificarea aderenţei se face prin zgârierea cu piramidă de diamant şi examinarea urmei la microscop. În urma acestor teste pe epruvete şi pe piese placate a rezultat o aderenţă foarte bună a stratului pe substrat, ceea ce validează procedeul.

2.4. Concluzii privind stadiul actual al realizărilor în domeniul tehnologiilor

pentru restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie

3. NECESITATEA ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII

3.1. Necesitatea şi importanţa lucrării de doctorat

Dezvoltarea continuă a agriculturii este legată, printre altele, de mecanizarea tot mai complexă şi mai completă a lucrărilor agricole, acest aspect reprezentând una din “revoluţiile” produse în secolul trecut în acest sector economic de bază în România (alături de “revoluţiile” chimică, biologică, verde şi managerială). În toate ţările baza mecanizării o reprezintă motorizarea, fără de care cele mai bune soluţii tehnice incluse în echipamentele de lucru nu valorează prea mult [30], [37]. Astăzi pe tractoarele şi utilajele agricole autopropulsate fabricate în ţările cu economie avansată sunt montate motoare produse de cele mai importante firme mondiale din domeniu (Mercedes, Perkins etc.).

În acest fel producătorii şi utilizatorii utilajelor agricole se asigură că în scurtele campanii agricole disponibilitatea motoarelor va fi totală, pentru ca şi lucrările agricole să fie de cea mai bună calitate şi efectuate la termenele agrotehnice optime. Se înţelege că mecanizarea şi-a adus un aport substanţial la creşterea producţiei agricole mondiale şi la rezolvarea problemei alimentare pe o mare parte a Terrei.

În acelaşi timp, investiţiile tot mai mari în mecanizare au provocat o creştere a costurilor produselor agricole, astfel încât aspectul economic a început să devină tot mai mult un factor limitator al mecanizării lucrărilor agricole [35]. O cale importantă de diminuare a influenţei mecanizării asupra costurilor produselor agricole o reprezintă abordarea ştiinţifică, dar şi foarte pragmatică a mentenanţei preventive şi corective a maşinilor agricole în ansamblu, dar şi a fiecărui subansamblu în parte, inclusiv a pompelor de injecţie in linie, prin stabilirea cauzelor degradării şi restabilirea stării de funcţionare a acestora.

În acest cadru trebuie amplasat şi subiectul acestei teze de doctorat, în care se urmăreşte a se proiecta, realiza fizic şi implementa în producţie tehnologii şi echipamente viabile pentru identificarea defecţiunilor, stabilirea stării de degradare folosind mijloace mecanice şi pneumatice de măsurare şi recondiţionare prin lepuire, rodare şi reîmperechere a elemenţilor pompelor de injecţie în linie. Se demonstrează că restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie este o modalitate de creştere a “resursei acestora”, respectiv a timpului de utilizare, cu cheltuieli mai mici decât s-ar înlocui în totalitate piesele uzate cu altele noi [22], [61].



26

În acest fel se poate asigura şi o rezervă convenabilă de piese de schimb, care să permită înlocuirea rapidă a eventualelor căderi accidentale în timpul exploatării, dar şi scurtarea la minimum posibil a duratei de staţionare în reparaţiile capitale, reviziile tehnice sau întreţinerile specifice motoarelor [36], [62], [63], [64].

La atingerea limitei de uzură orice piesă trebuie înlocuită, păstrarea ei în continuare putând duce la apariţia avariilor, inclusiv la piesele conjugate sau chiar a motorului în ansamblu. Folosirea pieselor peste limita de uzură elimină posibilitatea de recondiţionare, se creează condiţiile apariţiei avariilor sau a altor manifestări de natură tehnică, economică sau chiar sub aspectul siguranţei în exploatare a echipamentului [32], [65]. De aceea, cunoaşterea limitelor de uzură ale pieselor, a resurselor şi în general a stării tehnice a acestora constituie un factor important în aprecierea capacităţii funcţionale şi de exploatare raţională a utilajelor agricole în general, şi a motoarelor, în special [103].

Apariţia uzurii la piesele de precizie ale instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel influenţează direct funcţionarea motorului, micşorându-i puterea, mărind consumul de combustibil şi accelerând uzura tuturor pieselor motorului, funcţionarea acestuia înrăutăţindu-se îndeosebi la turaţie redusă şi la pornire, crescând premisele înrăutăţirii indicilor de fiabilitate ai pieselor.

În cazul motoarelor termice care echipează tractoarele şi maşinile agricole autopropulsate stabilirea şi analiza resurselor principalelor piese ale pompei de injecţie influenţează în mod direct parametrii funcţionali şi economici ai motorului (puterea, consumul de combustibil şi de lubrifianţi) şi în final costul lucrării efectuate.

Prin restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie (recondiţionare) se înţelege activitatea de readucere în stare de funcţionare a unor piese cu uzuri normale sau defecţiuni accidentale. În acest scop s-au elaborat şi se aplică mai multe metode şi numeroase procedee de recondiţionare, în rezolvarea lor fiind implicate mari şi prestigioase firme din lume. Procedeele de recondiţionare au suscitat un interes permanent, devenind tot mai complexe şi mai performante, asigurându-se în situaţia că, pentru fiecare tip de uzură şi piesă să se poată folosi cea mai potrivită metodă de recondiţionare şi procedeul optim sub aspect tehnic, dar şi economic [23].

Perfecţionarea oricărui proces tehnologic de recondiţionare necesită o cunoaştere detaliată a tuturor aspectelor referitoare la piesa uzată, rolul funcţional al acestuia, materialul din care este realizată, dimensiunile şi condiţiile tehnice, dar şi pe cele care au în vedere dotarea şi organizarea muncii în unităţile de reparaţii [44].

Lucrarea de faţă se înscrie pe linia preocupărilor de reutilizare a unor piese importante (elemenţii pompelor de injecţie) pentru funcţionarea motoarelor în condiţii tehnico-economice corespunzătoare, înrăutăţirea funcţionării acestora datorită defectării (uzării), caracterizându-se, în primul rând, prin apariţia de fum la eşapament, prin micşorarea puterii motorului şi prin dificultăţi la pornirea lui.

Alegerea elemenţilor pompelor de injecţie în linie ca bază a cercetărilor teoretice şi experimentale este justificată de numărul mare de asemenea ansambluri care echipează motoarele din agricultură şi nu numai, dar şi de unele soluţii constructive ale pieselor de referinţă, care permit recondiţionarea prin metode şi procedee accesibile, mărind în felul acesta cu valori apreciabile resursele lor de funcţionare.

3.2. Obiectivele lucrării de doctorat

Obiectivul principal al lucrării constă în stabilirea bazelor teoretice şi a posibilităţilor

practice de mărire a resurselor elemenţilor pompelor de injecţie în linie, prin identificarea rapidă şi sigură a nivelului de degradare şi restabilirea stării de funcţionare a acestora prin recondiţionare.

Atingerea obiectivului principal presupune parcurgerea şi îndeplinirea succesivă a unor obiective subsidiare, cele mai importante dintre acestea referindu-se la următoarele aspecte:



27

♦ analiza stadiului actual în domeniul construcţiei şi funcţionării instalaţiei de alimentare de la motoarele cu aprindere prin compresie;

♦ realizarea unei sinteze privind stadiul actual la nivel mondial în domeniul construcţiei şi utilizării elemenţilor pompelor de injecţie în linie şi a tehnologiilor de restabilire a stării de funcţionare a acestora;

♦ stabilirea unei metodici generale de cercetare corectă şi cuprinzătoare, pentru identificarea nivelului de degradare şi restabilirea prin recondiţionare a stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie;

♦ cercetarea teoretică a posibilităţilor de realizare a unor echipamente şi tehnologii moderne de identificare prin micrometrare sau prin metode pneumatice a stării de degradare a elemenţilor şi de recondiţionare a acestora;

♦ proiectarea tehnologiei de măsurare prin micrometrare şi stabilirea aparaturii pentru identificarea prin acest procedeu a abaterilor dimensionale, de formă şi poziţie ale suprafeţelor elemenţilor uzaţi ai pompelor de injecţie;

♦ prelucrarea statistică a rezultatelor obţinute prin măsurarea pistoanelor şi bucşelor cercetate şi stabilirea modului de încadrare a acestora în sorturile necesare restabilirii funcţionalităţii elemenţilor;

♦ adaptarea sistemului pneumatic Superjet la măsurarea caracteristicilor dimensionale,de formă şi de poziţie a pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor, prin proiectarea, realizarea practică şi implementarea în producţie a completurilor necesare acestei activităţi;

♦ proiectarea şi urmărirea realizării practice şi utilizării în producţie a echipamentelor tehnice pentru recondiţionarea prin lepuire, rodare şi reîmperechere a pistoanelor şi bucşelor elemenţilor pompelor de injecţie;

♦ urmărirea în exploatare a elemenţilor recondiţionaţi şi compararea comportării acestora cu cea a elemenţilor noi, montaţi pe aceleaşi pompe de injecţie;

♦ estimarea economică a utilităţii recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie în linie; ♦ stabilirea unor concluzii ferme referitoare la posibilitatea măririi resurselor elemenţilor

pompelor de injecţie prin restabilirea stării de funcţionare a acestora prin recondiţionare.

3.3. Metodica generală de cercetare în lucrarea de doctorat

Pentru rezolvarea completă şi complexă a obiectivului principal şi a obiectivelor subsidiare precizate pentru această lucrare, este necesară o urmărire riguroasă a modului de desfăşurare a cercetărilor teoretice şi experimentale şi de corectare permanentă a erorilor care se pot manifesta pe parcursul acestor cercetări. În acest scop s-a întocmit metodica generală de cercetare prezentată în figura 3.1.

Din studiile efectuate în capitolele 1 şi 2 referitoare la stadiile actuale pe plan mondial ale cercetărilor şi realizărilor în domeniul construcţiei, degradării şi recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie în linie, rezultă că se pot continua cercetările care să conducă la perfecţionarea metodelor şi procedeelor de identificare rapidă şi sigură a stării tehnice a acestora şi de restabilire prin recondiţionare a funcţionalităţii lor.

În acest sens s-au studiat şi proiectat tehnologia şi aparatura necesare pentru măsurarea prin micrometrare a stării pistoanelor şi bucşelor elemenţilor, s-au făcut prelucrările statistice ale rezultatelor şi s-a stabilit repartizarea acestora pentru cele două piese şi modul de suprapunere a distribuţiei dimensiunilor pe intervalele de sortare. De asemenea, s-a adaptat sistemul pneumatic de măsurare Superjet la situaţia concretă a elemenţilor cercetaţi, prin proiectarea şi executarea completurilor de măsurare necesare.

Pentru recondiţionarea pieselor s-a optat pentru metoda treptelor de reparaţii, prin procedeul de lepuire, rodare şi reîmperechere. Verificarea viabilităţii recondiţionării s-a făcut prin montarea pe



28

20 pompe de injecţie a câte 2 elemenţi recondiţionaţi şi 2 noi, care au fost apoi urmăriţi în exploatare.

Cercetările teoretice şi cele experimentale din laborator s-au desfăşurat la INMA Bucureşti, iar cele experimentale în exploatare la Centrul de reparaţii Denta, judeţul Timiş şi la alte unităţi economice din agricultură.

Fig. 3.1. Metodica generală de cercetare în lucrarea de doctorat

Analiza stadiului actual în construcţia şi funcţionarea instalaţiei de alimentare de la motoarele cu aprindere prin compresie

Analiza stadiul actual la nivel mondial în domeniul construcţiei şi utilizării elemenţilor pompelor de injecţie în linie şi a

tehnologiilor de restabilire a stării de funcţionare a acestora

Stabilirea unei metodici generale de cercetare pentru identificarea nivelului de degradare şi restabilirea prin recondiţionare a stării de

funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie

Cercetarea teoretică a posibilităţilor de realizare a unor echipamente şi tehnologii moderne de identificare prin

micrometrare sau prin metode pneumatice a stării de degradare a elemenţilor şi de recondiţionare a acestora

Cercetarea experimentală a stării de degradare şi de restabilire a funcţionalităţii elemenţilor pompelor de injecţie

În laborator

În exploatare

Analiza şi interpretarea rezultatelor cercetării experimentale prin utilizarea statisticii matematice

Compararea rezultatelor cercetărilor teoretice şi experimentale

Îmbu

nătă

ţire

Concluzii finale



29

4. CONTRIBUŢII TEORETICE LA STUDIUL DEGRADĂRII ŞI RESTABILIRII STĂRII DE FUNCŢIONARE A ELEMENŢILOR


4.1. Cercetări privind degradarea elemenţilor pompelor de injecţie şi metode de evidenţiere a acesteia

Pe baza cercetărilor experimentale şi prelucrării statistice a rezultatelor s-a constatat că

funcţionarea pompelor de injecţie şi a injectoarelor are loc în condiţii normale atunci când combustibilul conţine impurităţi cu dimensiuni mai mici decât jocul de asamblare al pieselor conjugate (piston-cilindru), respectiv 0,0005…0,0015 mm. În caz contrar, suprafeţele de lucru ale pieselor de precizie se vor uza intens din cauza acţiunii abrazive a particulelor solide aflate în suspensie în combustibil.

În cazul uzării elemenţilor pompei de injecţie în linie, uzarea care provoacă modificarea dimensiunilor geometrice, formelor şi poziţiilor suprafeţelor pieselor conjugate este de natură hidroabrazivă.

Cauzele care produc uzarea hidroabrazivă a elemenţilor pompei de injecţie sunt rezultatul acţiunii particulelor abrazive (care se găsesc în curentul de lichid ) şi care vin în contact cu suprafeţele pieselor aflate în mişcare, manifestându-se prin apariţia de zgârieturi şi rizuri pe suprafeţele de frecare, precum şi prin modificarea dimensiunilor geometrice şi a formei, datorită detaşării de microparticule metalice.

Modificarea dimensiunilor pieselor, a abaterilor de formă şi de poziţie în cazul uzării hidroabrazive, depinde de proprietăţile fizico-mecanice ale acestora, de proprietăţile aşchietoare ale particulelor abrazive, de presiunea şi viteza de curgere a combustibilului şi de spaţiul de alunecare parcurs în timpul frecării. Caracterul uzării nu depinde de provenienţa particulelor abrazive (care pot pătrunde din exteriorul îmbinării sau se pot forma din materialul pieselor în frecare), ci de prezenţa lor pe suprafeţele pieselor.

Calitatea suprafeţelor pieselor este caracterizată de macro şi microgeometria acestora, precum şi de structura şi tensiunile interne ale stratului superficial.

Macrogeometria caracterizează forma suprafeţelor pieselor în întregimea lor sau în limitele unei porţiuni mari, exprimându-se prin ovalitate, conicitate, abateri de la planitate etc. Pe suprafeţele pieselor cu astfel de abateri apar ondulaţii, ca rezultat al vibraţiilor şi a lipsei de rigiditate a pieselor şi maşinilor unelte. Aceste ondulaţii, la rândul lor sunt acoperite cu denivelări foarte mici (microdenivelări), care formează rugozitatea suprafeţelor.

Caracteristica geometrică cea mai importantă care influenţează asupra duratei de funcţionare a elemenţilor este rugozitatea. Rugozitatea este determinată de ansamblul neregularităţilor care formează microrelieful suprafeţei reale pe secţiuni foarte mici, care nu au nici abateri de formă şi nici ondulaţii. Intensitatea uzării pieselor în frecare depinde nu numai de microgeometrie, ci şi de gradul de deformare a stratului superficial şi de tensiunile rezultate în urma prelucrărilor.

Elemenţii pompelor de injecţie în linie studiaţi sunt executaţi din RUL 1, RUL 2, care, în stare călită sau durificată superficial pot să răspundă la solicitări înalte de tracţiune, compresiune, forfecare, oboseală şi de uzură. Aceste oţeluri sunt uşor hipoeutectoide, aliate cu crom, mangan şi siliciu, care le asigură o duritate ridicată şi uniformă, călibilitate bună, tenacitate satisfăcătoare, dar au rezistenţa la coroziune redusă.

Cea mai bună rezistenţă la uzare se obţine la oţelul călit în ulei, care în stare iniţială recoaptă are structura formată din sorbită uniformă. Revenirea oţelurilor de rulment se realizează la temperaturi joase, cu scopul de a se menţine duritatea ridicată şi de a elimina tensiunile interne provocate la călire.

Modificarea dimensiunilor în timp este posibilă din cauza existenţei în structură a austenitei reziduale, precum şi din cauza tensiunilor interne acumulate la călire. Pentru ca austenita să fie stabilă,



30

pistoanele şi cilindrii elemenţilor pompelor de injecţie se răcesc sub zero grade la temperatura de -75 °C, timp de cel puţin 20 minute.

După menţinerea sub zero grade Celsius se aplică o îmbătrânire constând dintr-o revenire de durată la circa 180 °C.

Aprecierea uzurii elemenţilor se face pe baza cunoaşterii dimensiunilor limită, a abaterilor maxime de la forma geometrică, precum şi a valorilor limită ale ajustajului pieselor conjugate. La pompele de injecţie, parametrii care caracterizează calitatea funcţionării sunt presiunea şi debitul de combustibil care pot fi realizate.

Avându-se în vedere că lungimea de etanşare a elemenţilor poate fi considerată constantă, rezultă; că scurgerile de combustibil q printre suprafeţele de etanşare ale pieselor se pot determina cu ajutorul relaţiei (4.1) [125]:

lpjdq

⋅⋅⋅⋅⋅

=η

π12

3

, (4.1)

unde: d este diametrul cercului la jumătatea jocului dintre piston şi cilindru; j - jocul dintre piston şi cilindru; p - presiunea combustibilului; η - vâscozitatea absolută a lichidului; l- lungimea de etanşare a elemenţilor.

Pentru determinarea jocului limită dintre pistonul şi cilindrul elementului, ţinându-se seama şi de timpul de scurgere a unei anumite cantităţi de lichid, s-a propus relaţia [125]:

dPdD

tj ηπ 22

3 )1(43 −

⋅= (4.2)

unde: D este diametrul cilindrului; d - diametrul orificiului de trecere al combustibilului; η - vâscozitatea absolută a lichidului; p - presiunea de pompare a lichidului; t-timpul după care combustibilul scapă brusc prin jocul dintre pistonul şi cilindrul elementului.

Pe baza relaţiei (4.2) se utilizează în practică metoda de determinare pe cale hidraulică a gradului de uzură al elemenţilor pompelor de injecţie. În capul pistonaşului se încarcă o cantitate de motorină asupra căreia se exercită o anumită presiune. Se cronometrează apoi timpul după care motorina scapă brusc prin ajustajul dintre pistonaş şi bucşă, elemenţii încadrându-se în categorii diferenţiate, funcţie de acest timp (15…20 s, 21…25 s, 26…30s). Se poate folosi dispozitivul pentru reglarea presiunii de lucru a injectoarelor. Pe o pompă de injecţie se vor monta numai elemenţi din aceeaşi categorie.

La verificarea părţii active a pistonului elementului se poate constata uzura acestuia pe suprafaţa cilindrică în apropiere de muchia elicoidală şi de planul frontal. Pistoanele care prezintă rizuri longitudinale vizibile pe suprafaţa părţii de lucru a capului, plecând de la partea frontală şi de la muchia elicoidală se pot recondiţiona în centre sau unităţi economice specializate.

La verificarea la lumină a suprafeţei interioare a cilindrului (bucşei) elementului se consideră drept criteriu de recondiţionabilitate a piesei orice urmă de pată mată, formată lângă orificiul cilindrului.

La recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie prin lepuire, din cercetările proprii a rezultat că trebuie să se îndepărteze un strat de metal de 0,002…0,005 mm, în vederea înlăturării ovalităţilor şi a conicităţilor.

Prin controlul dimensional de sortare (cazul fabricării şi recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie, datorită toleranţelor foarte mici de împerechere între pistoane şi cilindri) se poate asigura calitatea unui ansamblu, chiar dacă piesele se execută într-un câmp de toleranţă mai larg.

Datorită avantajelor pe care le prezintă, controlul pneumatic este utilizat tot mai intens pe plan mondial. Pentru a se putea efectua măsurători pneumatice este necesară analizarea distribuţiei dimensiunilor la elemenţii pompelor de injecţie în linie uzaţi şi realizarea sau adaptarea unor aparate de măsurare pneumatică, de precizie ridicată, împreună cu completele pneumatice de măsurat (tampoane pneumatice, pentru sortarea cilindrilor elemenţilor şi respectiv inele pneumatice pentru sortarea pistoanelor elemenţilor).



31

Revine cercetătorilor sarcina de a proiecta sau adapta stării de degradare a elemenţilor pompelor de injecţie aparatura necesară controlului, astfel încât să se restabilească funcţionarea corespunzătoare a pompelor între două intervenţii de grad maxim. Această problemă a reprezentat o preocupare principală în lucrarea de faţă.

4.2. Cercetări privind analiza defecţiunilor elemenţilor pompelor de injecţie

cu ajutorul calcului probabilităţii matematice

Calculul probabilităţilor şi statistica matematică se ocupă cu studiul fenomenelor aproape egal repetate de multe ori în activitatea practică, aşa cum este şi cazul erorilor de prelucrare şi a celor de măsurare a elemenţilor pompelor de injecţie, precum şi execuţia lor într-o plajă foarte mare de dimensiuni, dar cu toleranţe şi abateri de formă şi de poziţie foarte strânse (de ordinul a maximum 0,5...2,0 µm) pentru piesele componente (pistonul şi cilindrul elementului).

Colectarea datelor experimentale se face în scopul determinării caracteristicilor populaţiilor statistice, formarea unor concluzii privind comportamentul populaţiei şi luării unor decizii.

Primul tabel care se întocmeşte este tabelul datelor primare, în care sunt trecute în ordinea măsurării caracteristicile cercetate. Totalitatea valorilor unei caracteristici scrise într-o anumită ordine (crescătoare sau descrescătoare) formează un şir statistic [77], [126].

Legile de repartiţie permit calcularea indicilor de fiabilitate sau a altor indicatori pentru mulţimea de piese, subansambluri sau maşini din acelaşi tip şi din aceeaşi serie de fabricaţie.

În cercetările statistice ale comportării utilajelor agricole, mai frecvent sunt folosite legile de repartiţie normală, exponenţială şi legea Weibull.

Fiecare lege de repartiţie este caracterizată de două funcţii şi anume: • funcţia densităţii de probabilitate sau funcţia diferenţială f(t); • funcţia de repartiţie sau funcţia integrală F(t); În reprezentările grafice ale acestor funcţii, se ia,în general, pe axa absciselor valoarea

maximă a timpului de bună funcţionare, iar pe axa ordonatelor se ia probabilitatea sau numărul cazurilor de apariţie a parametrului analizat (căderi, stări limită etc.) în intervalul dat, raportat la totalul cazurilor apărute.

Pentru a stabili legea de repartiţie teoretică ce se poate aplica la interpretarea rezultatelor experimentale, se determină coeficientul de variaţie V [77].

0ttV

m −=

σ , (4.6)

unde: σ este abaterea medie pătratică a indicelui analizat; tm - valoarea medie a indicelui analizat; t0 şi t1 - valorile primelor două informaţii în ordine crescătoare din şirul valorilor analizat.

În funcţie de valoarea coeficientului de variaţie V se aplică una din legile de repartiţie. Astfel, pentru coeficientul de variaţie V cu valori mai mici de 0,33 se aplică legea de repartiţie

normală; pentru valori ale coeficientului de variaţie V cuprinse între 0,33 … 1 se aplică legea de repartiţie Weibull.

Legea repartiţiei exponenţiale se aplică cu rezultate bune atunci când coeficientul de variaţie V = 1.

4.3. Cercetări teoretice privind stabilirea aparaturii şi tehnologiei de

măsurare a uzurii elemenţilor pompelor de injecţie prin micrometrare

În cazul stabilirii stării de degradare prin uzare a elemenţilor pompelor de injecţie prin metoda micrometrării se utilizează instrumente şi aparate mecanice pentru măsurat lungimi. Caracteristicile principale ale aparatelor mecanice sunt: domeniul de măsurare Dm, valoarea diviziunii Vd, raportul de amplificare K şi forţa de măsurare Fm.



32

Pentru măsurarea elemenţilor pompelor de injecţie (uzaţi în vederea recondiţionării) au fost necesare aparate la care valoarea diviziunii să fie de 1 µm.

Pentru stabilirea cât mai precisă a abaterilor de formă produse prin uzare, atât pistoanele, cât şi bucşele elemenţilor (cu diametrul de 9 mm şi respectiv de 9,5 mm) au fost măsurate pe două direcţii perpendiculare şi în trei planuri verticale, adică:

• direcţia A-A paralelă cu fanta (la pistonul elementului) sau cu orificiul de admisie (la cilindrul elementului);

• direcţia B-B perpendiculară pe fantă (la pistonul elementului), sau pe orificiul de admisie la cilindrul elementului);

• planul de măsurare I la 5 mm de la suprafaţa frontală de aşezare pe scaunul supapei; planul de măsurare II la 11 mm de la suprafaţa frontală de aşezare pe scaunul supapei; planul de măsurare III la 17 mm de la suprafaţa frontală de aşezare pe scaunul supapei. Măsurătorile efectuate asupra celor 141 pistoane de elemenţi de 9 mm şi asupra celor 152

pistoane de elemenţi de 9,5 mm (prezentate tabelar în cap. 5) s-au efectuat cu ajutorul unui ortotest fabricat de I.M.F. Bucureşti (cu precizia de 0,001 mm la temperatura de 20±1 ºC).

Măsurătorile efectuate asupra celor 141 bucşe de elemenţi de 9 mm şi asupra celor 152 bucşe de elemenţi de 9,5 mm s-au efectuat cu ajutorul unui comparator de interior cu cadran (cu bucşe extensibile pentru 9 mm şi pentru 9,5 mm şi a unei truse de cale plan paralele (ambele aparate fiind produse de Carl Zeiss Jena), având precizia de 0,001 mm.

Folosind datele măsurătorilor iniţiale ale pistoanelor şi ale cilindrilor elemenţilor uzaţi s-a trecut la determinarea diametrelor medii în planurile de măsurare transversale I, II şi III cu ajutorul relaţiei :

2,,,, )()(.

,,IIIIIIIIIIII BBAAmed

IIIIII−− Φ+Φ

=Φ , (4.32)

în care: .medIΦ este diametrul mediu al pistonului (respectiv al cilindrului) elementului, măsurat în

planul I (la 5 mm de la suprafaţa de aşezare pe scaunul supapei după cele două direcţii A-A (paralelă cu fanta la pistoanele elemenţilor sau cu orificiul de admisie la cilindrii elemenţilor) şi respectiv B-B ( perpendiculară pe fantă sau pe orificiul de admisie); med

IIΦ este diametrul mediu al pistonului (respectiv al cilindrului) elementului, măsurat în planul II (la 11 mm de la suprafaţa de aşezare pe scaunul supapei după cele două direcţii A-A şi respectiv B-B);

.medIIIΦ este diametrul mediu al

pistonului (respectiv al cilindrului) elementului, măsurat în planul III (la 17 mm de la suprafaţa de aşezare pe scaunul supapei după cele două direcţii A-A şi respectiv B-B;

IIIIIIAA

,,)( −Φ şi

IIIIIIBB

,,)( −Φ

sunt valorile diametrelor din planurile longitudinale A-A şi B-B pentru pistoanele şi ,respectiv, pentru cilindrii (bucşele) elemenţilor, valori măsurate în unul din planurile transversale (I, II sau III).

În fiecare plan de măsurare transversal s-au determinat ovalităţile pentru pistoanele şi pentru cilindrii elemenţilor cu dimetrul de 9 mm şi ale celor cu diametrul de 9,5 mm în cele trei planuri: I, II sau III, folosind relaţia:

IIIIIIIIIIII BBAAIIIIIIO,,,, )()(),,( −− Φ−Φ= (4.33)

Rezultatele prelucrărilor statistice (în EXCEL) ale diametrelor medii (în cele trei planuri de măsurare I, II, III) şi ale ovalităţilor (pe direcţiile A-A şi B-B, ) atât pentru pistoanele, cât şi pentru cilindrii elemenţilor de 9 mm şi 9.5 mm sunt prezentate tabelar în capitolul 5.

Conicitatea medie Cmed s-a calculat cu ajutorul relaţiei :

medIII

medI

medC Φ−Φ= , (4.34) unde: med

IΦ şi medIIIΦ sunt diametrele medii al pistoanelor (respectiv ale cilindrilor) elemenţilor

măsuraţi, medii efectuate în planurile I şi III pentru diametrele măsurate după cele două direcţii.



33

Diametrele măsurate au constituit datele primare pentru determinarea unor valori medii ale abaterilor de la dimensiune şi formă.

La piesele conjugate uzate (piston şi cilindru) s-a calculat jocul mediu în cele trei planuri I, II şi III şi pe cele două direcţii A-A (paralelă cu fanta, respectiv cu orificiul de admisie) şi B-B (perpendiculară pe fantă, respectiv pe orificiul de admisie) cu ajutorul relaţiei :

med

IIIIIIMED

IIIIIIIIIIIIj ,,,,,,

Φ−Φ= , (4.35)

unde: IIIIII

j,,

sunt jocurile medii între pistoanele şi cilindrii care au funcţionat împreună, jocuri

calculate ca diferenţă între diametrele medii ale pieselor în unul din cele trei planuri ; MEDIIIIII ,,Φ -

diametrele medii ale cilindrilor elemenţilor (în unul din cele trei planuri de măsurare); medIIIIII ,,Φ -

diametrele medii ale pistoanelor elemenţilor (în unul din cele trei planuri de măsurare). În capitolul 5 sunt prezentate tabelar conicităţile medii pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor

cu diametrele de 9 mm şi de 9,5 mm, precum şi jocul mediu dintre piesele conjugate (piston - cilindru) în cele trei planuri şi pe cele două direcţii de măsurare.

Rezultatele privind calculele diametrelor medii, ale ovalităţilor, ale conicităţilor, precum şi ale jocurilor pieselor conjugate, au fost prelucrate în EXCEL, atât pentru elemenţii pompelor de injecţie cu diametrul de 9 mm ,cât şi pentru cei cu diametrul de 9,5 mm.

Practica a demonstrat că prin procedeele şi mijloacele de prelucrare normale nu se poate asigura fabricarea pieselor cu precizie absolută, ci cu anumite abateri de la dimensiunea prescrisă, abateri care caracterizează precizia de prelucrare.

Chiar şi în urma prelucrării prin acelaşi procedeu (aceeaşi maşină-unealtă), cu scula reglată la cotă, piesete din lotul considerat, datorită erorilor de prelucrare, nu vor avea dimensiuni identice ci vor rezulta cu anumite erori, diferite de la piesă la piesă, de o parte şi de alta a cotei de reglare (dr).

Dimensiunile pieselor vor fi cuprinse între un diametru efectiv minim (defmin, pentru pistoane şi respectiv Defmin, pentru cilindri) şi un diametru efectiv maxim (defmax, Defmax).

Datorită preciziei ridicate de asamblare prin împerechere a pieselor conjugate (piston şi cilindru) de 0,5…1,5 µm (jocul maxim de împerechere), uzina constructoare a recurs la mărirea câmpului de toleranţă la fabricare şi asamblarea selectivă pe mai multe sorturi a pistoanelor şi cilindrilor.

Pentru studiul distribuţiei dimensiunilor sau abaterilor efective ale pistoanelor şi ale cilindrilor (bucşelor) elemenţilor uzaţi ai pompelor de injecţie s-a procedat astfel [66], [67], [68]:

- s-au aprovizionat elemenţii de pompă de injecţie de la unităţile specificate în lucrare; - aceşti elemenţi au fost spălaţi şi măsuraţi cu ajutorul unui ortotest (pistoanele) şi a unui

comparator de interior (cilindrii), ambele aparate având precizia de 0,001 µm, ţinându-se cont ca aceste piese să nu fie desperecheate;

- s-a întocmit tabelele pentru elemenţii cu Φ9 mm şi pentru elemenţii cu Φ9,5 mm în ordinea măsurărilor efectuate;

- s-au calculat diametrele medii de pe cele două direcţii, A-A şi B-B, în planurile de măsurare I, II, şi III, precum şi ovalităţile produse prin uzare;

- s-au calculat conicităţile medii şi jocurile pieselor conjugate (piston - cilindru) ale elemenţilor cu diametrul de 9 mm şi cu diametrul de 9,5 mm;

- pentru a fi posibilă interpretarea modului cum s-a făcut prelucrarea este necesară sistematizarea dimensiunilor sau a abaterilor efective în ordine crescătoare pentru pistoanele şi cilindrii desperecheaţi, pe intervale şi frecvenţe. În practică aceste piese conjugate se vor introduce în suporturi cu alveole pentru pistoane şi cilindri după efectuarea măsurătorilor;

În tabelele constituite (cap. 5) sunt prezentate ordonate crescător diametrele medii ale pistoanelor şi ale cilindrilor cu diametrele de 9 mm şi de 9,5 mm (prelucrare efectuată în EXCEL) care cuprind;

• pentru pistoanele elemenţilor:



34

numărul curent al diametrelor ordonate crescător, numărul curent al diametrelor măsurate, pus în corespondenţă cu numărul curent al

diametrelor medii ordonate crescător, diametrele sortate în ordine crescătoare după unul dintre minimele diametrelor medii

măsurate în unul din cele trei planuri de măsurare (I, II sau III), şi după cele două direcţii de măsurare (direcţia A-A, paralelă cu fanta, sau direcţia B-B, perpendiculară pe fantă);

• pentru cilindrii elemenţilor: numărul curent al diametrelor interioare (alezajelor) ordonate crescător; numărul curent al diametrelor măsurate, pus în corespondenţă cu numărul curent al

diametrelor medii ordonate crescător; diametrele sortate în ordine crescătoare după unul dintre maximele diametrelor medii

măsurate în unul din cele trei planuri de măsurare (I, II sau III), şi după cele două direcţii de măsurare (direcţia A-A, paralelă cu orificiul de admisie sau direcţia B-B ,perpendiculară pe orificiul de admisie).

În vederea sistematizării dimensiunilor efective, mai întâi, s-au eliminat aproximativ 0,5 % din dimensiunile sau abaterile rezultate (accidentale, necaracteristice) şi apoi din tabele s-au reţinut defmin. şi defmax, pentru pistoane şi respectiv Defmin, Defmax, pentru cilindri, după care s-a calculat amplitudinea dimensiunilor pistoanelor şi a cilindrilor elemenţilor cu ajutorul relaţiilor (4.36) şi (4.37):

.min.max efef ddw −= ; (4.36)

.min.max efef DDW −= . (4.37)

După aceea, amplitudinile w şi W se împart în mai multe intervale de dimensiuni. Numărul intervalelor (i) se ia conform lucrării [77]:

5<i<17. (4.38) Numărul de intervale ni ale şirului statistic (ordonat crescător după diametrele medii) se

determină cu relaţia (4.39), atât pentru cilindri, cât şi pentru pistoane:

Att

n ni

1−= , (4.39)

în care: ni este numărul de intervale; t0 - valoarea ultimei informaţii sau diametrul mediu maxim calculat ca medie a diametrelor (măsurate după cele două direcţii A-A şi B-B în unul din cele trei planuri); t1 - valoarea primei informaţii (diametrul mediu minim); A - mărimea intervalului, (pasul) care este aleasă la valoarea de 40 µm, cât poate să asigure citirea cu precizia de 1micron aparatul pneumatic tip Superjet (intervalul de măsurare fiind de ± 20 µm).

Şirul statistic se compune, de obicei, din cinci rubrici şi anume: • limitele fiecărui interval; • valoarea mijlocului intervalului; • numărul de evenimente ni din fiecare interval; • probabilitatea experimentală a apariţiei evenimentelor, pi; • integrala (suma) posibilităţilor experimentale ale apariţiei evenimentelor.

Posibilitatea experimentală a apariţiei evenimentelor pi se determină cu relaţia (4.40) [77]:

Nm

P ii = , (4.40)

în care: mi este numărul evenimentelor din intervalul , determinate pe cale experimentală; N- numărul total de determinări.

Verificarea corectitudinii calculelor se face cu relaţia (4.41): 0.1=∑ ip . (4.41)

Suma (integrala) probabilităţilor experimentale pe fiecare interval este: ∑=

n

iip

1

.



35

Pentru a se putea pune în evidenţă posibilităţile de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie luaţi în studiu s-au micşorat amplitudinile (pasul) de la 40 µm la 10 µm, în vederea măririi numărului de intervale.

Astfel, pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9 mm, numărul de intervale din 10 în 10 µm este de 35, în loc de 9 intervale, câte au fost analizate iniţial. Pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9,5 mm, numărul de intervale din 10 în 10 µm este de 31, în loc de 8 intervale, câte au fost analizate la început.

Cu aceste date, s-au prelucrat în EXCEL din nou şirurile statistice, trasându-se, în aceleaşi axe de coordonate suprapunerea curbelor de distribuţie pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor pompelor de injecţie cu diametrul de 9 mm şi respectiv de 9,5 mm [68], [76].

Curbele de distribuţie a suprapunerii apariţiilor evenimentelor pe cele 35 de intervale pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9 mm şi respectiv pe cele 31 de intervale pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9,5 mm sunt reprezentate în capitolul 5.

4.4. Cercetări teoretice privind stabilirea aparaturii şi tehnologiei de

măsurare a uzurii elemenţilor pompelor de injecţie prin metode pneumatice

4.4.1. Aspecte generale privind construcţia şi funcţionarea traductoarelor pneumatice

Traductoarele pneumatice bazate pe variaţia presiunii statice a aerului utilizează măsurarea presiunii statice într-o anumită zonă a circuitului pneumatic, presiune a cărei variaţie este determinată de variaţia mărimii de măsurat. Schema generală de funcţionare a unui astfel de traductor este redată în figura 4.1. Aerul instrumental, de presiune pi, intră în circuitul pneumatic al traductorului prin robinetul automat 1 în camera de presiune 2, iar prin duza calibrată 4 refulează în faţa piesei de măsurat 6. În funcţie de distanţa Δx , rezistenţa aerodinamică pe care o întâmpină aerul la ieşirea din duza 5 conduce la o cădere de presiune statică, pe tot circuitul şi implicit în camera 2. În acest fel. mărimea de măsurat Δx poate fi citită pe manometrul 4, după etalonarea acestuia în unităţi echivalente ale mărimii măsurate. Robinetul 3 serveşte la reglarea la zero a presiunii.

Fig. 4.1. Schema de principiu a unui traductor pneumatic bazat pe

variaţia presiunii statice [92]

Având la bază schema de principiu redată în figura 4.1 [92], [117], se realizează o mare diversitate de traductoare. Pentru exemplificare, în figura 4.2 este prezentată schema simplificată a traductorului pneumatic tip „Superjet", a cărei concepţie a fost elaborată de către Institutul de Cercetare Dezvoltare pentru Mecanică Fină Bucureşti.

Variaţia Δx a mărimii de măsurat determină o schimbare a rezistenţei pneumatice la ieşirea aerului prin duza de măsurare 8 şi, implicit, la modificarea presiunii statice p1 din camera 10. Această



36

modificare schimbă echilibrul de presiuni dintre camera 10 şi camera de compensare 3, schimbă poziţia membranei 7 şi deci se modifică poziţia echipamentului mobil 6.

Fig. 4.2. Schema simplificată a traductorului pneumatic tip "Superjet" [92]

Asupra echipamentului mobil 6 acţionează organul de reglare a duzei de compensare 5 şi, ca

urmare, comparatorul 4, care este legat de echipamentului mobil, va sesiza deplasarea până în momentul în care presiunile p1 şi p2 se echilibrează.

În acest fel, deplasările Δx sunt convertite, în final, în semnale corespunzătoare date de comparatorul 4.

În condiţii adiabatice de funcţionare, relaţia care dă valoarea presiunii p2 este [143], [144]: )/()( 2

22

112 SSSpp +⋅= , (4.42) în care S1 şi S2 sunt secţiunile nominale de curgere pentru duza de măsurare 8 şi respectiv pentru duza de compensare 5.

În final, rezultă expresia caracteristicii statice: ])(1/[ 2

12 xcpp ∆+= , (4.43) în care c este o constantă.

Pentru cazul d2 = 2 mm şi d1 = 1,2 mm, au fost stabilite valorile optime [144]:

mmXmmX

19.0.max1.0.min

== (4.44)

Celelalte notaţii din figura 4.2 au următoarele semnificaţii: 1 - robinet automat de intrare aer instrumental; 2 - cameră de distribuţie; 9 - piesa de măsurat; 11 , 12 - duze de admisie.

Traductoarele pneumatice bazate pe variaţia presiunii dinamice sau a vitezei aerului utilizează măsurarea presiunii dinamice, în special, cu ajutorul tuburilor hidrodinamice (tuburi Pitot-Prandtl), presiune dinamică a cărei variaţie este determinată de variaţia mărimii de măsurat [105].

Presiunea dinamica pd [Pa] se măsoară ca diferenţă dintre presiunea totală pt şi presiunea statică ps [143]:

std ppp −= . (4.45) Dacă ρa [kg/m3] este densitatea aerului instrumental, viteza acestuia wa [m/s] se poate deduce

cunoscând presiunea dinamică pd:

ada pw ρ/)2(= . (4.46) Traductoarele pneumatice bazate pe variaţia debitului de aer utilizează măsurarea

debitului, a cărui variaţie este determinată de variaţia mărimii de măsurat. Pentru măsurarea debitului, se pot folosi metode volumetrice, prin măsurarea vitezei şi respectiv

prin laminare.



37

Debitmetrele cu laminare utilizează principiul variaţiei energiei potenţiale a aerului la curgerea printr-o secţiune transversală artificial îngustată. Dispozitivul de laminare poate fi o diafragmă sau un ajutaj.

Debitul de aer Da [kg/s] este dat de relaţia: pSD aa ∆⋅⋅⋅⋅⋅= ρεα τ 2 , (4.47)

în care:α este coeficientul de debit; ε - coeficientul de detentă a aerului; Sσ - suprafaţa orificiului de laminare; Δp - căderea de presiune la curgerea prin dispozitivul de laminare.

Coeficientul de debit a depinde de tipul şi dimensiunile dispozitivului de laminare şi de regimul de curgere a aerului.

Există două tipuri principale de debitmetre cu laminare şi anume: cu laminare cu secţiune constantă şi cu cădere de presiune constantă.

În cazul utilizării debitmetrelor cu laminare cu secţiune constantă, măsurarea debitului se realizează prin măsurarea căderii de presiune prin utilizarea de diafragme sau tuburi Venturi normalizate.

. Fig.4.3. Schemă de traductor pneumatic cu debitmetru cu laminare cu cădere

de presiune constantă (rotametru) [92]

Debitmetrele cu laminare cu cădere de presiune constantă măsoară debitul prin determinarea secţiunii de trecere a dispozitivului de laminare. Aceste debitmetre se mai numesc şi rotametre şi sunt realizate dintr-un tub de sticlă tronconic, în interiorul căruia se deplasează un plutitor sub acţiunea curentului de fluid.

Plutitorul se stabilizează, în poziţie de echilibru. la o înălţime la care forţa exercitată de fluid şi cea a greutăţii proprii sunt egale. În acest moment se poate cunoaşte valoarea debitului pe scara gradată a tubului (fig. 4.3), debit care este determinat de valoarea de măsurat.

Notaţiile din figura 4.3 au următoarele semnificaţii: 1 - robinet automat de admisie a aerului instrumental; 2 - plutitor; 3 - tub tronconic; 4 - duză de măsurare; 5 - piesă de măsurat.

4.4.2. Domeniile de aplicare a controlului pneumatic

În vederea recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie prin lepuire şi reîmperechere, un

rol foarte important îl are efectuarea de măsurători în faza de constatare a uzurilor acestora în vederea înlăturării ovalităţilor şi a conicităţilor, dar şi în procesul tehnologic de lepuire şi de împerechere, astfel încât să se obţină condiţiile tehnice impuse de utilizarea elemenţilor la parametrii optimi.

Aparatura pneumatică se situează printre cele mai economice mijloace de automatizare a controlului dimensional în construcţia de maşini, datorită costurilor relativ reduse, stabilităţii reglajelor, calificării mai reduse a personalului de deservire, precum şi datorită caracteristicilor metrologice bune ale acestor mijloace de măsurat (sensibilitate, stabilitate, precizie).

Cu ajutorul controlului dimensional se pot reduce substanţial rebuturile prin reglarea maşinii de prelucrare în funcţie de ultima piesă prelucrată. Prin controlul dimensional de sortare (cazul fabricării şi recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie), datorită toleranţelor foarte mici de



38

împerechere între pistoane şi cilindri, se poate asigura calitatea unui ansamblu, chiar dacă piesele se execută într-un câmp de toleranţă mai larg.

Aparatele de control pneumatic permit să se verifice practic orice parametri liniari ai pieselor care se execută în construcţia de maşini, inclusiv abaterile de formă (ovalitate, conicitate, poligonalitate), şi de poziţie (neperpendicularitate, necoaxialitate, bătaie radială sau frontală etc.) şi să se efectueze chiar şi unele operaţii de calcul (însumare, diferenţă, valoare medie).

Toate măsurătorile pot fi executate atât prin contact mecanic, cât şi fără contact mecanic între suprafaţa care se măsoară şi capul de măsurat.

Faţă de celelalte metode de măsurare (mecanice, optice, electronice) metodele pneumatice prezintă o serie de avantaje, precum:

o măsurarea se poate face cu şi fără contact între aparat şi piesa de măsurat, ceea ce duce la eliminarea uzurii acestora;

o aparatele pneumatice sunt simple şi robuste din punct de vedere constructiv, au o reglare simplă şi o memorabilitate uşoară;

o măsurarea este de scurtă durată, permiţând o uşoară adaptare în condiţii de automatizare. Din categoria domeniilor de utilizare a controlului pneumatic face parte şi controlul activ ataşat

maşinilor de honuit şi rectificat plan şi rotund, precum şi măsurările interoperaţionale pe liniile automatizate şi în sistemele flexibile de prelucrare.

La măsurarea în regim dinamic, datorită productivităţii şi acurateţei control pneumatic se foloseşte cu succes la măsurarea grosimii benzilor (care se poate efectua cu contact sau fără contact), la măsurarea diametrului sârmelor etc.

Din categoria domeniilor speciale de măsurare fac parte, de exemplu, asamblarea prin sortare, măsurarea conicităţilor, măsurarea alungirii, deoarece tehnica măsurării pneumatice asigură amplificări foarte mari.

Orificiile şi ajutajele sunt elemente ce constituie ştrangulări în reţelele pneumatice, cu scopul de a limita debitul aerului la valori convenabile. Din punct de vedere al fenomenului de curgere, orificiul sau ajutajul poate fi considerat ca o porţiune scurtă dintr-o reţea. Relaţiile privind calculul curgerii aerului prin conducte (deduse în subcapitolul 4.4.3.1.), se aplică şi în acest caz, dar se consideră că la trecerea prin orificii şi ajutaje scurte nu există schimb de căldură cu mediul exterior, căldura care ia naştere datorită frecărilor rămânând în masa aerului, din cauza vitezei mari cu care circulă aerul şi care nu lasă timp pentru efectuarea schimbului de căldură. Debitul de aer care trece printr-un ajutaj are expresia:

−

−

=

−k

kk

pp

ppp

kgkSG

1

0

2

0001

2 γ . (4.71)

Acest debit depinde de presiunea şi de masa specifică a aerului din amonte, p0, şi, γ0, de presiunea din aval, p şi de exponentul politropic. Deoarece exponentul politropic nu poate fi determinat cu uşurinţă, în practică se înlocuieşte cu exponentul adiabatic, adică se consideră o scurgere izentropică.

Debitul sporit care rezultă din această înlocuire este corectat cu un coeficient α, subunitar, determinat experimental. În afară de această cauză, debitul real care trece prin ajutaj mai este micşorat şi de existenţa unei strangulări a aerului la ieşire, care intervine mai pregnant la orificiile cu muchii ascuţite la intrarea aerului.

În acest fel debitul devine:

−

−

⋅=

−k

kk

pp

ppp

kgkSG

1

0

2

0001

2 γα . (4.72)



39

Acest debit are o valoare maximă pentru un anumit raport (p/p0) al presiunilor din aval şi amonte. Raportul (p/p0) pentru care debitul este maxim se numeşte raport critic şi are expresia:

1

0 12 −

+=

kk

crkp

p , (4.73)

iar debitul critic corespunzător este:

0

1

12

12

pp

kgk

kSG

kk

cr ⋅+

⋅

+⋅=

+α . (4.74)

Din relaţia (4.73) se deduce că dacă valoarea raportului (p/p0) scade sub valoarea critică, debitul scade.

Experienţele arată că pentru valori (p/p0) mai mici, debitul rămâne constant şi egal cu debitul critic.

Viteza aerului în secţiunea minimă a ajutajului la atingerea raportului p/po critic este:

012

γp

kgkWcr ⋅+

= . (4.75)

Viteza critică c nu poate fi depăşită la scăderea raportului (p/p0) sub valoarea critică. Ţinând seama de ecuaţia adiabatei:

kk

ppγγ

=0

0 (4.76)

şi de faptul că:

TRp⋅=

γ (4.77)

rezultă: cRTgkwcr =⋅⋅= (viteza sunetului) (4.78)

Rezultă că viteza critică este tocmai viteza sunetului din mediul în care iese aerul din ajutaj.

Pentru aer: k = 1,4; 528,00

=

crPP .

În concluzie, când valoarea raportului presiunilor din aval şi amonte este cuprinsă în domeniul:

1528,00

<<pp , (curgerea are loc in regim subcritic şi debitul de aer depinde de acest raport şi se

determină cu ajutorul relaţiei (4.73). Când valoarea raportului se află în domeniul 582,000

<<pp

curgerea are loc în regim supracritic şi debitul de aer este constant, nu depinde de valoarea acestui raport şi se determină cu relaţia (4.74).

Camerele (capacităţile) pneumatice intră în componenţa aparatelor de măsurat şi se clasifică în camere de trecere şi camere înfundate.

Capacităţile de trecere se întâlnesc la aparatele care pentru realizarea caracteristicilor dorite, necesită ca scurgerea aerului să se facă prin mai multe rezistenţe şi capacităţi pneumatice.

Capacităţile pneumatice înfundate sunt cele la care scurgerea aerului se face numai printr-o singură rezistenţă pneumatică şi sunt folosite de exemplu pentru introducerea acţiunii integrale la regulatoare.



40

Caracteristicile statice ale camerelor pneumatice cu rezistenţe turbulente se vor determina presupunând că nu există schimb de căldură cu mediul înconjurător, curgerea prin fiecare rezistenţă se consideră adiabatică, iar transformarea aerului de la o cameră la alta este izotermică.

Debitul gravimetric printr-o rezistenţă pneumatică în cazul curgerii subcritice este dată de relaţia (4.72), iar în cazul curgerii supracritice, de relaţia (4.74).

4.4.3. Metode şi principii de măsurare pneumatică

Măsurarea pneumatică a lungimilor se face indirect, prin măsurarea mărimilor caracteristice

agentului de lucru (aerul comprimat), respectiv prin măsurarea presiunii, vitezei sau volumului acestuia [69]. Variaţia dimensională a obiectelor măsurate este transformată în variaţie a mărimilor pneumatice, care acţionează asupra unor elemente sensibile. Deplasările acestor elemente sensibile se transmit unor elemente de indicare sau de convertire în semnale electrice.

4.4.3.1. Metoda de măsurare a presiunii

Schema de principiu pe care se bazează această metodă de măsurare este prezentată în figura 4.8.

Fig. 4.8. Schemă de principiu pentru metoda de măsurare a presiunii [144]

Aerul aflat în camera A la presiunea p1 , constantă, trece prin duza C (cu diametrul d 1 ) în camera B, unde va avea presiunea p2, apoi din această cameră prin duza D (de diametrul d2) în exterior. Presiunea p2 din camera B depinde de raportul s2/s1 dintre secţiunile duzelor C şi D. Dacă în dreptul duzei D (la presiunea p2) este plasată suprafaţa F, presiunea din camera B variază funcţie de curgerea aerului între duză şi această suprafaţă, deci de distanta x la care se situează această suprafaţă. Apropiind suprafaţa F de duza D, presiunea din camera B creşte, iar depărtând-o, presiunea scade. Aceste variaţii se citesc pe manometrul corespunzător camerei B gradat în unităţi de lungime.

La baza calculului acestor aparate se consideră că, curgerea aerului în ajutaje se face adiabatic. Debitul de aer prin duza C are expresia:

−

−

=

+k

kk

pp

ppRT

kkgsQ

1

1

2

2

1

2111 1

2ρα (4.108)

dedusă din relaţia (4.68) şi se consideră: pγ = ρ2.gRT Debitul de aer prin duză D are expresia :

−

−

=

+k

kk

pp

pp

RTk

ksgSQ

1

2

0

2

2

0222 1

ρα (4.109)

unde p0 este presiunea atmosferică. Egalând debitele rezultă:



41

kk

k

kk

k

pp

pp

pp

pp

ss

1

2

0

2

2

02

1

1

2

2

1

21

11

22

+

+

−

−

=

ρ

ρ

αα . (4.110)

Transformând şi dezvoltând în serie relaţia (4.110) se obţine:

−+

−−

−+

−−

=2

02

1

21

1

21

12

21

11

22 11211

ppp

kppp

kppp

pppp

ss

αα . (4.111)

p1 - p2 = H - h; p1- p0 = H; p1 = p0 + H;

p2 - p0 = h; p2 = p0 + h.

Fig. 4.9. Schema de principiu pentru exprimarea presiunilor în funcţie de înălţimea coloanei de lichid [92]

Din exprimarea presiunilor în funcţie de înălţimea coloanei de lichid (fig.4.9) rezultă:

( )βαα

+−

= 111

22

hhH

ss , (4.112)

unde:

+

+

+−

−

+−

=hH

hkhH

hHkhH

hH

000

1121β . (4.113)

În practică se consideră: H = 500…1000 mm col H2O; h =0…1000 mm col H2O; α1 =

α2 ; β1 = 0,1…0,2 - neglijabil. Astfel:

hhH

SS −

=1

2 , (4.114)

de unde:

2

1

21

+

=

SS

Hh . (4.115)



42

De fapt, majoritatea specialiştilor folosesc o formulă de forma:

24

1

22161 x

ddkkk

Hh

w ⋅⋅⋅⋅+=

αρ

, (4.116)

unde: kώ şi kp sunt coeficienţi care descriu modificarea vitezei şi a debitului, datorită compresibilităţii aerului; kα - coeficient egal cu pătratul coeficienţilor de debit al celor două duze.

Relaţia (4.116) corespunde regimurilor I şi III prezentate în subcapitolul (4.4.2.7). Pentru regimurile II şi IV forma relaţiei este:

24

1

2216 x

ddkkk

Hh

w αρ ⋅⋅⋅= . (4.117)

Raportul de amplificare se obţine derivând relaţia h(x), astfel: pentru a determina valoarea lui x pentru care raportul de amplificare este maxim se derivează

expresia raportului de amplificare în raport cu x, se egalează cu zero şi se obţine o valoare xmax.

41

22

41

22

22

161

32

dxddK

xdKHdx

dhi

⋅

⋅⋅⋅+

⋅⋅⋅⋅== unde: αρ kkkK w ⋅⋅= ; (4.118)

iar valoarea xmax.are expresia:

2

21

max 341

dd

Kx ⋅= (4.119)

Acestei valori îi corespunde un raport de amplificare:

21

2max 1299

ddKi ⋅= (4.120)

Se observă că raportul de amplificare poate lua valori foarte mari, acesta fiind unul din

avantajele măsurării pneumatice. Înlocuind în relaţia (4.120) valoarea lui xmax corespunzătoare relaţiei (4.119) se obţine

înălţimea coloanei de lichid la care raportul de amplificare este maxim, respectiv:

hHh 3

=∗ , (4.121)

independentă de mărimea duzelor.

Dacă traductoarele manometrice sunt folosite ca atare, în sistem direct de măsurare este recomandabil să se lucreze în regimul I sau III, deoarece în acest caz dependenţa presiunii h(x) are un punct de inflexiune în care raportul de amplificare este maxim şi în jurul căruia caracteristica este aproximativ liniară (fig. 4.10).



43

Fig. 4.10. Dependenţa presiunii de interstiţiul x hm – presiunea de măsurare; s – sensibilitatea; x – interstiţiul; (x*, hm*) – punctul de inflexiune a curbei.

4.4.3.2 Metoda de măsurare a vitezei

Măsurarea pneumatică prin această metodă se bazează pe principiul de lucru al ajutajelor Venturi (fig. 4.11). Aerul comprimat de la reţea trece prin filtrul 1, prin regulatorul de presiune 2, în camera 3 şi prin fanta 4 la duza de măsurare 5. Între camera 3 şi fanta 4 se află un manometru 6, care funcţionează pe principiul presiunii diferenţiale. Pentru reglarea la zero a aparatului se utilizează supapa de trecere 7.

Datorită secţiunii mici a fantei 4 în raport cu secţiunea camerei 3, are loc o creştere a vitezei aerului în fantă, urmată de o micşorare a presiunii în aceeaşi zonă. Funcţionarea aparatelor pneumatice construite pe acest principiu se consideră corespunzătoare când presiunea în camera 3 este foarte apropiată de căderea de presiune în zona fantei 4 (h foarte mic). O altă metodă pneumatică prin măsurarea vitezei este cea cu barometru (fig. 4.12).

De la sursa de aer comprimat, acesta trece prin instalaţia de preparare şi apoi prin aparat. Aerul parcurge conductele 3 ,4 şi 7, precum şi conducta de comparaţie 1, prevăzută cu sistem de reglare. Rezistenţele din sârmă de platină 5 şi 2 sunt conectate la sursa de curent 8, galvanometrul 10 şi puntea 9 pentru măsurarea lor.

Rezistenţa sârmei de platină depinde de temperatură, care este direct proporţională cu cantitatea şi viteza aerului care trece, deci cu valoarea dimensiunii piesei de măsurat.

Fig. 4.11. Metoda de măsurare a vitezei cu

ajutorul ajutajelor Venturi

Fig. 4.12. Metoda de măsurare a vitezei cu

ajutorul barometrului



44

4.4.3.3. Metoda măsurării debitului (volumului) Pe baza acestui principiu sunt construite aparatele pneumatice de măsurare cu rotametru (fig. 4.13).

Fig. 4.13. Schemă de măsurare a debitului cu rotametrul [92]

Aerul comprimat, având presiune constantă, după ce a trecut prin stabilizatorul 1, intră prin conducta 2 în corpul conic din sticlă 6. Prin conductele 3 şi 9, aerul trece spre duza de măsurare 10, suflând asupra piesei de măsurat. În funcţie de viteza aerului în corpul conic de sticlă, care este direct proporţională cu interstiţiul x dintre duză şi piesa de măsurat, flotorul 7 va ocupa o anumită poziţie indicată pe scala gradată 8. Cu cât interstiţiul x este mai mare, cu atât viteza de curgere a aerului prin corpul conic este mai mare. Se compensează astfel greutatea flotorului şi forţa de frecare între acesta şi aer, flotorul ocupând o poziţie de echilibru dinamic.

La aparatele pneumatice de măsurare cu manometru, viteza de curgere a aerului prin duza de măsurare variază între o viteză oarecare minimă şi o viteză maximă egală cu viteza sunetului, după care viteza rămâne constantă, chiar în condiţiile creşterii presiunii.

Considerând două secţiuni de curgere, prima din dreptul flotorului, notată cu indicele 1 şi cea de a doua în dreptul duzei de măsurare, notată cu indicele 0, datorită continuităţii se pot egala debitele prin cele două secţiuni:

000111 svvs αρ = ; (4.122)

11

0001 s

svv

ρα

= , (4.123)

unde: ρ1 este densitatea aerului în aparat; ρ0 - densitatea aerului în atmosferă; s1 - secţiunea de trecere dintre rotametrul de secţiune ovală şi flotor:

( ) ddds βπ+−= 2

12

1 4 (4.124)

unde: d este diametrul ţevii; β - rezistenţa frontală a flotorului. Conform figurii 4.14 rezultă:

hLC

Lh

c⋅=⇒= ββ , (4.125)

Fig. 4.14. Schemă de determinare a deplasării flotorului rotametrului



45

sau: hbas ⋅+=1 (4.126)

unde:

( )21

2

4dda −=

π şi Ldcb ⋅

= (4.127)

Valoarea rezistenţei frontale a flotorului β se determină cu relaţia:

2

21

11vsc ⋅⋅= ρβ β (4.128)

unde: 4

21

1ds π

= este aria de rezistenţă frontală; cβ - coeficientul forţei frontale a flotorului.

Deci:

111

2sc

v⋅⋅

=ρβ

β

(4.129)

Egalând relaţiile (4.123) şi (4.129) rezultă expresia înălţimii h a deplasării flotorului de la poziţia limită inferioară până la poziţia corespunzătoare secţiunii analizate.

Rezultă:

basc

bvs

h −⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

⋅=βρ

ρρ

α β

211

1

000 . (4.130)

Considerând: k

pp

1

1

0

1

0

=

ρρ

, din ecuaţia adiabatei:

xds ⋅⋅= 20 π (4.131) unde d2 este diametrul duzei de măsurare; x - interstiţiul dintre duză şi piesa de măsurat, rezultă:

ba

pp

pp

pk

kcb

xddhk

kk

−

−

⋅

−⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

+1

1

0

2

1

01

21

14π

βπα

β . (4.132)

Valoarea coeficientului de debit α, adică a raportului dintre debitul real şi cel teoretic este:

t

e

QQ

=α (4.133)

unde:

−⋅

−⋅⋅⋅=⋅⋅=

−K

K

st PPRT

kgkxdvSQ

1

1

0200 1

12γπγ , (4.134)

iar Ts este temperatura absolută din recipientul stabilizatorului aparatului.

4.4.3.4. Cercetarea surselor de erori în măsurarea pneumatică

Principalii factori care intervin în procesul de măsurare cu aparate pneumatice, la măsurarea mărimilor geometrice, sunt următorii: curbura suprafeţei piesei de măsurat; mărimea deplasării axei piesei faţă de duza de măsurare; rugozitatea suprafeţei piesei de măsurat.

Influenţa curburii suprafeţei de măsurat. La controlul suprafeţelor plane, ca urmare a curburii suprafeţei, secţiunea de curgere se măreşte, devenind:



46

∫ ⋅−−+⋅= 20

22

2

sin142π

ϕϕππ dRrRrRrdxS (4.135)

în care : R reprezintă raza de curbură a suprafeţei de măsurat, 2dr = - raza duzei.

Valoarea integralei eliptice de ordinul 2 este dată în tabele şi se notează cu E. Eroarea de măsurare este dată de relaţia:

−=∆ EDx

2π

π (4.136)

Când se măsoară piese cilindrice de diametrul Di cu calibre de diametru Dc, eroarea de măsurare are expresia:

−−

−=∆ EDE

Dx c

c

221 ππ

ππ

, (4.137)

unde Ec este valoarea integralei eliptice de ordinul 2 pentru calibre. Influenţa deplasării axei piesei de măsurat faţă de duza de măsurare. În acest caz apare

o modificare a suprafeţei de curgere, care are expresia: ( )

∫ ⋅+

−⋅−⋅⋅=π

ϕϕπ2

0 2

2sin12 dRrarRrRS (4.138)

unde: a reprezintă dezaxarea. Dezvoltând în serie binomială, neglijând termenii mai mari de rangul doi şi integrând relaţia

(4.137) se obţine:

( )2222

raRrS +⋅

=π (4.139)

Eroarea de măsurare în acest caz este:

( )

−−+=∆ EDra

xx

22

41 22 π

π (4.140)

Influenţa rugozităţii. În acest caz eroarea de măsurare este: mz hRx −=∆ (4.141)

unde: Rz este înălţimea medie a neregularităţilor; hm - înălţimea medie a neregularităţilor raportată la linia medie a profilului suprafeţei.

Se poate scrie:

( )kRRh

Rx zz

mz −=

−=∆ 11 (4.142)

unde k = hm/ Rz, se numeşte coeficient de umplere. Pentru micşorarea erorii de măsurare, este necesară etalonarea aparatelor pneumatice în funcţie

de diferite clase de rugozitate ale pieselor de măsurat.

4.4.4. Aparatura pentru măsurarea pneumatică

4.4.4.1. Stadiul mondial în dezvoltarea aparaturii de măsurare pneumatică

Pe baza studiului teoriei măsurării pneumatice prezentată anterior, firmele specializate pe producerea aparaturii de control dimensional au pus bazele mai multor principii, pe temeiul cărora au dezvoltat o multitudine de aparate de măsurare pneumatică.

Astfel, firmele SOLEX (Franţa ) şi Dir- Limit (SUA) produc aparate bazate pe principiul manometrului cu lichid. Tehnica SOLEX constă în a transforma direct sau indirect variaţiile de



47

dimensiune ale unei piese în variaţii ale debitului de aer, care provoacă variaţii de presiune uşor vizibile pe un manometru [117].

Fie două orficii G şi S (fig.4.15) aşezate în serie pe un circuit de aer cu presiunea p.

Fig. 4.15. Schemă de transformare a variaţiilor dimensionale în variaţii de presiune [117]

Presiunea p care există între G şi S depinde de raportul secţiunilor acestor orificii. Duza G

fiind fixă, manometrul M, folosit pentru a cunoaşte valorile presiunii p, înregistrează de fapt variaţiile de secţiune de curgere S. Dacă duza G este foarte mică, va fi nevoie de o foarte mică variaţie a lui S, pentru ca presiunea p să varieze în proporţii mari. În acest fel se obţin coeficienţi de amplificare considerabili.

Există trei metode pentru a face să varieze secţiunea duzei S (fig. 4.16): • prin ştrangulare, este cazul cel mai simplu: duza de ieşire este tocmai piesa de măsurat,de

exemplu o duză de carburator(fig. 4.16,a); • prin laminare directă sau măsurare fără contact, caz în care duza de ieşire este constantă şi

debitul de aer variază după cum variază dimensiunea piesei(fig. 4.16,b); • prin laminare indirectă sau măsurare cu contact, caz în care între piesa de măsurat şi duza

de ieşire se interpune o tijă care contactează piesa de măsurat la un capăt, capătul opus constituind elementul mobil al unei rezistenţe variabile care înlocuieşte duza fixă S. Acest subansamblu constituie un amplificator. Acestea se fabrică de diferite dimensiuni şi soluţii constructive, în funcţie de domeniul necesar a fi măsurat(fig. 4.16, c).

a)

b)

c) Fig. 4.16. Metode de variaţie a secţiunii duzei S

a - prin ştrangulare; b - prin laminare directă; c - prin laminare indirectă [117]

Teoria expusă mai sus nu este valabilă decât cu condiţia ca presiunea p0 să fie constantă. Pentru acest lucru, în aparat se încorporează un regulator de presiune format dintr-o capacitate E

în care este aşezat un plutitor P, a cărui parte superioară formează clapeta C. Aerul sub presiune p trece mai întâi prin duza de detentă D, apoi în capacitatea E şi exercită pe clapeta plutitorului o apăsare care compensează greutatea aparentă a acestuia.



48

Presiunea p0 astfel obţinută rămâne constantă, oricare ar fi variaţiile presiunii de alimentare, care nu au alt efect decât să provoace o deplasare a plutitorului şi, în consecinţă, o variaţie a debitului de aer între clapeta C şi scaunul S1. Presiunea p0 poate fi mai mică sau mai mare şi din această cauză sunt construite aparate de joasă sau de înaltă presiune, diferenţa constând numai în felul de transmitere la manometru a variaţiilor de presiune care există în aval de G.

În primul caz (fig. 4.16,a) , variaţiile de presiune p sunt citite integral pe manometru. În cazul al doilea (fig. 4.16,b), pentru a evita utilizarea unui tub manometric de dimensiuni

exagerate, se dublează duza G cu duza G´, limitând astfel între cele două duze importante variaţii de presiune p, care rezultă din variaţiile de curgere în duza S, fără a reduce totuşi amplitudinile variaţiilor de presiune p. Aparatele de înaltă presiune nu se folosesc decât în cazul laminării directe, avantajul fiind că presiunea ridicată ajută la curăţarea duzei de măsurare şi a suprafeţei de măsurat de eventualele impurităţi.

Unul dintre marile avantaje ale principiului este obţinerea unor amplificări mari. Măsurarea alezajelor se obţine cu ajutorul tampoanelor, dotate fie cu duze, fie cu palpatoare cu

contact. Etalonarea se face cu ajutorul inelelor etalon. Procedeul SOLEX poate fi utilizat pentru a caracteriza starea suprafeţei. Este suficientă

utilizarea suprafeţei de controlat pentru a obtura o duză de ieşire. Debitul de aer este în funcţie de rugozitatea suprafeţei în dreptul muchiei duzei de ieşire. Cum la variaţia de debit de aer corespunde o variaţie a înălţimii (h), se poate grada scala în unităţi convenţionale de rugozitate. Pentru reglajul de "zero " se pune palpatorul pe o placă de sticlă plană. Dacă se pune apoi palpatorul pe o suprafaţă rugoasă, se înregistrează o scurgere de aer, dând o indicaţie pe scală care poate fi considerată o măsură a rugozităţii.

Principiul Etamic elimină inconvenientele curgerilor la viteza subsonică a aparatelor clasice, după cum arată diagrama de variaţie a debitului Q în funcţie de interstiţiul x, prezentată în figura 4.20, pentru aparatul Etamic şi pentru aparate clasice.

a)

b)

Fig.4.20. Variaţia debitului în funcţie de interstiţiu a - pentru aparate tip ETAMIC; b - pentru aparate clasice

Pe baza acestui principiu s-au construit aparatele pneumatice ETAMIC (fig.4.21). Membrana

extrem de suplă, nu serveşte decât de agent motor şi permite să se dispună de forţe mari pentru o mică variaţie a lui x.

Fig. 4.21. Aparat pneumatic ETAMIC



49

Aparatul ETAMIC este caracterizat pin inexistenţa posibilităţilor de a regla amplificarea semnalului şi poziţia "zeroului". Amplificări diferite, cât şi poziţia "zeroului" se obţin numai constructiv din dimensiunile alese pentru reperele legate de curgerea aerului. Avantajul acestui fapt este o manevrabilitate foarte simplă a aparatului, utilizatorul nefiind nevoit să facă nici un reglaj.

Dezavantajul procedeului constă în faptul că este nevoie de o tehnologie foarte bine pusă la punct pentru uzinarea reperelor, care trebuie să respecte foarte precis dimensiunile constructive. Prelucrarea cu mare precizie şi controlul riguros implică şi un cost ridicat.

4.4.4.2. Stadiul de dezvoltare al măsurării pneumatice în România

În funcţie de necesităţile industriei, în România s-au iniţiat cercetări cu scopul de a asimila

aparatura de control pneumatic. Cele mai consecvente studii s-au efectuat la început în cadrul ICTCM, iar apoi în cadrul ICPMF, unde s-au şi definitivat prin producerea unui comparator bazat pe principiul ETAMIC, aparat denumit Superjet. Schema de principiu a aparatului Superjet este prezentată în figura 4.23.

Fig. 4.23. Aparat pneumatic Superjet - Schema de principiu [143]

S-au realizat, atât varianta de măsurare SIMPLEX cât şi varianta de măsurare diferenţială ( x - x ), DUPLEX. Spre deosebire de schema de principiu a aparatului ETAMIC, s-au folosit duze de intrare reglabile, de formă con - cilindru, pentru a obţine reglajul amplificării, cât şi duza SUPLIMES, pentru a obţine reglajul de „zero”.

Drept organe de măsurare, s-au produs tampoane şi inele pneumatice cu duze fixe şi palpatoare pneumatice cu contact. Folosirea unor soluţii constructive care să permită reglajul pe aparat s-a aplicat în special pentru că nu se puteau realiza tampoane şi inele pneumatice cu duze fixe foarte precise, cu tehnologia existentă.

În cursul ultimilor ani, posibilităţile tehnologice de realizare a organelor pneumatice de obţinere a repetabilităţi duzelor de măsurare, de realizare cu precizie a interstiţiilor de măsurare s-au mărit mult. S-a acumulat şi o experienţă mai mare, atât în ceea ce priveşte realizarea, cât şi în ceea ce priveşte exploatarea acestui tip de aparat. În acelaşi timp lipsa de stabilitate a reglajului, datorită dereglării duzelor de intrare de tip con - cilindru la cele mai mici perturbaţii (şocuri, vibraţii). şi datorită modificării secţiunii de curgere prin acumularea impurităţilor din aerul comprimat, a devenit total nedizerabilă, în special când aparatele sunt folosite în sistemul de automatizare, care lucrează cu productivitate mare şi timp de reglaj cât mai redus.



50

A apărut astfel necesitatea efectuării cercetărilor de a realiza un comparator cu duze fixe la intrare, care să aibă în secţiune longitudinală un profil Laval (fig. 4.25) şi obţinerea unor variante pneumo-electonice ale aparatului pneumatic Superjet.

Fig. 4.25. Duza Laval [143]

Forma acestui profil este dictată de următoarele considerente: debitul masic, în cazul unei curgeri continue, este constant şi are valoarea dată de relaţia :

fwQ ⋅⋅= ρ (4.143) unde : p este densitatea gazului; w - viteza; f - secţiunea duzei;

aerul se destinde, adică se mişcă prin duză, mărindu-şi viteza, de aceea la viteze mici, când densitatea gazului (aerului) nu se schimbă, conform relaţiei (4.142) este necesar să se micşoreze brusc secţiunea duzei (porţiunea 1, fig. 4.25);

- în continuarea destinderii, mărirea vitezei este însoţită de o simplă micşorare a presiunii, deci a densităţii. Scăderea densităţii este însă parţial compensată de creşterea vitezei, de aceea micşorarea secţiunii trebuie să fie mai puţin bruscă decât la intrare, (porţiunea II);

- în continuare densitatea gazului destins, scade invers proporţional cu viteza şi deci secţiunea duzei trebuie să rămână neschimbată (porţiunea III);

- în continuare densitatea scade mult mai repede decât creşte viteza, aşa încât este necesară o creştere a secţiunii duzei (porţiunea IV).

Profilul de creştere al duzei trebuie să fie lin, continuu, fără praguri, astfel încât corectitudinea acestui profil să poată asigura repetatibilitatea măsurătorilor efectuate.

4.5. Cercetări privind adaptarea sistemului pneumatic Superjet la

măsurarea dimensiunilor şi formei geometrice a elemenţilor pompelor de injecţie

Pentru a pune în evidenţă avantajele pe care le prezintă aparatura pneumatică de măsurat tip

Superjet, care permite asamblarea prin sortare, măsurarea conicităţilor (cu sau fără contact între aparat şi piesa de măsurat), precum şi faptul că prezintă caracteristici metrologice bune (sensibilitate, stabilitate, precizie), s-a hotărât adaptarea acestui tip de aparat la măsurarea elemenţilor uzaţi, precum şi în procesul tehnologic de recondiţionare a acestora.

Pentru aceasta s-a studiat sistemul de măsurare cu amplificare pneumatică Superjet, care cuprinde elemente de preparare a aerului, aparatul propriu-zis şi capul de măsurare sau completul pneumatic, după care s-au proiectat şi executat elementele specifice măsurării caracteristicilor geometrice ale elemenţilor care au format obiectele cercetărilor experimentale.

Sistemul cuprinde o parte din elementele de preparare a aerului, aparatul propriu-zis şi capul de măsurare. Aerul pătrunde în cele două camere (de compensare şi de măsurare) prin duzele d1c şi d2m (fig. 4.26). Presiunea din camera de măsurare depinde direct de dimensiunea piesei. La o variaţie



51

dimensională a piesei, variază presiunea din camera de măsurare, determinând o deplasare a membranei (elementul sensibil având o rigiditate foarte redusă, capabil să-şi modifice poziţia de echilibru la diferenţe foarte mici de presiune), care va deplasa acul supapă. Deplasarea acestuia se va face până când secţiunea liberă a duzei de compensare va atinge o mărime la care presiunea din camera de compensare egalează presiunea din camera de măsurare. Deplasarea acului supapă este transmisă la un instrument indicator pe care este citită (fig. 4.26). Acesta este sistemul de măsurare pneumatică în punte cu autoechilibrare.

Din studiul teoretic al curgerii aerului prin sistemele pneumatice de măsurare, cât şi din cercetările experimentale făcute la ICSITMFS s-au tras următoarele concluzii:

• realizarea unor duze de intrare (di) de valori strict egale; • asigurarea la duzele de ieşire a unei căderi de presiune critică; • asigurarea la duzele de intrare a unei căderi de presiune critică, ceea ce înseamnă că profilul

acestor duze trebuie să fie executat cât mai aproape de profilul Laval; • asigurarea stabilităţii presiunii de alimentare. Din aceste considerente s-a stabilit că presiunea necesară alimentării aparatului Superjet trebuie

să fie de cel puţin 0.42 ±4%MPa, fiind necesară asigurarea unei stabilităţi riguroase a acesteia.

Fig. 4.26. Sistem amplificare pneumatică SUPERJET

Ţinând cont că modul de funcţionare impune o permanentă egalitate a presiunilor din camera de măsurare şi din camera de compensare şi de faptul că din ambele circuite aerul scapă în atmosferă, rezultă ecuaţia de funcţionare a sistemelor de măsurare în punte cu autoechilibrare, respectiv dependenţa mărimii cu care se deplasează acul supapă l de variaţia dimensională a piesei de măsurat x, de forma:

+⋅

−

+⋅= 2

2

2

1

122

222 4

1412

11 smmm

c

c

scc dxd

dd

dd

dtgα

(4.144)

deci de forma bxamx −=)(1 , neliniară. De asemenea, raportul de amplificare (relaţia 4.144), în acest caz nu este constant:

+

−

+

=∂∂

=2

2

2

1

122

222

2

2

1

1

4141

2

21

smmm

m

c

scc

mm

c

dxddd

dd

d

ddd

tgxli

α. (4.145)



52

Totuşi, pentru anumite valori ale mărimilor constructive (d2c = 3 mm; dsc = 0; d1c = d1m = 0,7 mm;

d2m = 2 mm; 2α = 8º) se poate obţine o ecuaţie liniară de forma:

−= x

abamx2

1)(1 şi un raport de

amplificare constant a

mbi2

= .

Modificările raportului de amplificare pot fi realizate prin modificarea unuia sau mai multor factori de care depinde această valoare a sa.

Prin varierea dimensiunilor constructive ale duzelor de intrare, de compensare, de măsurare, a conicităţii acului supapă, a duzelor suplimentare, se pot obţine aparate cu diverse rapoarte de amplificare, implicit care măsoară domenii diferite, cu valori diferite ale diviziunii. Pentru a departaja aparatele, fiecare este caracterizat printr-o ecuaţie convenţională.

Ecuaţia (4.145) furnizează informaţii asupra valorii duzelor de intrare, ale conicităţii acului supapă, ale duzelor adiţionale şi ale domeniului de măsurare.

ICSITMFS a realizat aparate cu următoarea ecuaţie convenţională:

40007

77 CP , (4.146)

respectiv un aparat cu duzele de intrare de Φ 0,7 mm, un ac supapă cu unghi la vârf de 7º 40', fără duze adiţionale şi cu intervalul de măsurare de ± 40 diviziuni.

Până în prezent s-au folosit duze reglabile de tip con-cilindru, la care principalul inconvenient a fost instabilitatea reglajului în timp, neputându-se asigura o etanşare perfectă a lor.

Din consideraţii teoretice, pentru a se obţine curgeri de viteze critice, duzele de intrare trebuie să aibă în secţiune longitudinală un profil Laval. Forma acestui profil este dictată de următoarele considerente:

debitul masic, în cazul unei scurgeri continue, este constant: fwQ ⋅⋅= ρ (4.147)

aerul se destinde, adică se mişcă prin duză, mărindu-se viteza, de aceea la viteze mici, când densitatea gazului nu se schimbă, conform relaţiei de mai sus este necesar să se micşoreze brusc secţiunea duzei (porţiunea I, figura 4.25);

în continuarea destinderii, mărirea vitezei este însoţită de o simţitoare micşorare a presiunii, deci a densităţii. Scăderea densităţii este însă proporţional compensată de creşterea vitezei, de aceea micşorarea secţiunii trebuie să fie mai puţin bruscă decât la intrare (porţiunea II);

în continuare, densitatea gazului destins, scade invers proporţional cu viteza şi secţiunea duzei trebuie să rămână neschimbată (porţiunea III);

în continuare densitatea scade mult mai repede decât creşte viteza, aşa încât este necesară o creştere a secţiunii duzei (porţiunea IV).

Profilul de creştere al duzei trebuie să fie lin, continuu, fără praguri. Este necesară punerea la punct a unei tehnologii care să asigure corectitudinea profilului cât şi repetabilitatea duzelor.

Considerând dependenţa l(x) relaţia (4.146) şi raportul de amplificare:

xl∂∂

=1 , (4.148)

se observă dependenţa raportului de amplificare de raportul pătratelor diametrelor celor două duze de intrare. În mod curent se folosesc duze de intrare cu Φ 1 mm. Raportul pătratelor este:

- pentru o combinaţie:77 sau 1:

1010

- pentru o combinaţie: 5.0:107



53

- pentru o combinaţie: 2:7

10

Totuşi schimbarea combinaţiei duzelor de intrare nu este suficientă pentru ca aparatul să lucreze cu raportul de amplificare de două ori mai mare sau mai mic. De exemplu, în cazul unei duze de intrare de 1 mm este necesară şi montarea unei duze suplimentare la ieşirea din camera respectivă (dsc sau dsm figura 4.26), deoarece în caz contrar, căderea de presiune la intrare nu ar mai atinge valoarea critică (duza având diametrul relativ mare, căderea de presiune pe ea este relativ mică).

Duza de măsurare poate avea diferite forme : o pentru duze de măsurare de formă cilindrică, ecuaţia de funcţionare este cea din relaţia

(4.143). Secţiunea de curgere între o astfel de duză şi un perete, respectiv piesa de măsurat (fig. 4.27) este dată de relaţia:

dxS ⋅= π (4.149)

Diametrul folosit curent este de 2 mm, dar se folosesc şi duze de 1 mm diametru, raportul de amplificare fiind de două ori mai mic.

o folosind două astfel de duze cilindrice opuse, se pot executa organe pentru măsurarea diametrelor interioare (tampoane) sau a diametrelor exterioare (inele) Calibrele inel sunt capete de măsurare normale, la care creşterea dimensiunii reperului măsurat duce la creşterea presiunii în camera în care este legat capul de măsurare, iar calibrele tampon sunt capete de măsurare inversate, la care creşterea dimensiunii reperului de măsurat duce la scăderea presiunii.

Calibrele pneumatice trebuie dimensionate corespunzător, astfel încât să se asigure un joc minim garantat de introducere pe piesă, în limita asigurării stabilităţii regimului de curgere, protecţia duzei împotriva uzurii şi a loviturilor, funcţionarea sistemului pe porţiunea liniară şi evacuarea uşoară a aerului pentru a nu apare suprapresiune care să influenţeze măsurătoarea;

În cazul în care rugozitatea suprafeţelor de măsurat este mai mare, măsurarea fără contact nu mai dă rezultate şi se înlocuieşte cu măsurarea pneumatică cu contact, între duza de măsurare şi piesa de verificat introducându-se un palpator. (fig. 4.30).

Se păstrează principiul rezistenţei pneumatice de tip duză - clapetă şi se obţin tampoane pneumatice cu lamele (fig. 4.28, b);

o un alt tip de duză de măsurare folosit este duza de tip con - cilindru (fig. 4.29).

Fig. 4.29. Secţiunea de curgere pentru duza de tip con - cilindru

Fig. 4.30. Tipuri de calibre pneumatice cu contact:a - fără amplificare mecanică; b - cu amplificare mecanică; c - modificare de sens



54

• Acul supapă. La comparatorul pneumatic SUPERJET, mărimea unghiului la vârf al conului de lucru al acului supapă acţionează asupra mărimii raportului de amplitudine. La un raport de amplitudine de forma (4.145) impunându-se: i = 10 , d2c = 3 mm; dsc = dsm = 0; d1c = 0,7; d1m = 0,7; d2m = 2 0,7; d2m = 2, rezultă : tgα =0,06667, deci 2α ≈ 7º 40'.

Pentru a răspunde cerinţelor de măsurare a elemenţilor pompelor de injecţie analizaţi s-au realizat în colaborare cu ICSITMFS complete pneumatice de măsurare pentru controlul elemenţilor pompelor de injecţie cu diametrul de 9 mm şi respectiv 9,5 mm, luându-se ca amplitudine 40 µm, cât are domeniul de măsurare aparatul pneumatic Superjet (± 20 µm).

În figurile 4.33 şi 4.34 se prezintă desenele de ansamblu ale completelor pneumatice pentru măsurarea pistoanelor, respectiv, cilindrilor elemenţilor pompelor de injecţie asupra cărora s-au efectuat cercetările experimentale.

Fig. 4.33. Completuri pneumatice pentru măsurarea pistoanelor elemenţilor

Fig. 4.34. Completuri pneumatice pentru măsurarea cilindrilor elemenţilor



55

Fiecare tampon pneumatic pentru măsurarea cilindrilor (corespunzător celor 8 grupe de sortare a cilindrilor cu diametrul de 9 mm şi respectiv a celor 7 grupe de sortare a cilindrilor de 9,5 mm) este dotat cu inele etalon pentru reglarea de "minim’' şi pentru reglarea de "maxim’’.

Inelele pneumatice pentru măsurarea pistoanelor elemenţilor (sortaţi în cele 8 grupe de dimensiuni pentru pistoanele de 9 mm şi, respectiv, în cele 7 grupe pentru cele de 9,5 mm) sunt dotate cu tampoane de reglare de "maxim" respectiv de "minim".

Aceste seturi de complete pneumatice prezentate în figura 4.33 (pentru măsurarea pistoanelor) şi în figura 4.34 (pentru măsurarea cilindrilor elemenţilor) au dotat toate centrele specializate în recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie, încercarea şi implementarea tehnologiei de recondiţionare, a SDV - urilor şi AMC - urilor necesare fiind efectuată la centrul de reparaţii Deta, din cadrul SMA Deta jud. Timiş.

Presiunea aerului din reţea trebuie să fie de 0,5…0,6 MPa , iar presiunile de lucru de 0,4…0,42 MPa.

Inele etalon pentru reglarea de "minim" şi de "maxim" (a fiecărui tampon pneumatic) precum şi tampoanele etalon de reglare de ''minim" şi de "'maxim" (a fiecărui inel pneumatic pentru măsurarea cilindrilor) au inscripţionate de către ICSITMFS valorile cele mai apropiate de valoarea efectivă.

Aceste valori de reglare de "minim" şi de "maxim" pentru tampoanele etalon şi pentru inelele etalon au avut o repetabilitate a valorilor măsurate de ± 0,0005 mm, măsurări efectuate la temperatura de referinţă de 20°C, de cel puţin 4 ori în planuri situate la 45°.

4.6. Cercetări teoretice privind recondiţionarea elemenţilor pompelor de

injecţie prin rodare

4.6.1. Alegerea şi pregătirea materialelor pentru rodare

Recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie prin rodarea individuală şi împreună a pieselor fără încărcare, constă în aceea că se ia una din piese, de exemplu cilindrul şi se rodează cu ajutorul unei paste de rodat şi al unei tije speciale, care se numeşte sculă de rodaj, până la eliminarea neregularităţilor formate din cauza uzurii. Apoi se ia a doua piesă a perechii, pistonul, din altă grupă de dimensiuni, respectiv o grupă cu diametrul mai mare decât a alezajului iniţial al cilindrului şi rodându-l (îndepărtând prin rodare un strat de metal), se elimină neregularităţile datorate uzurii acestuia, după care se rodează împreună cele două piese până la obţinerea unui joc normal.

Rodarea se poate face cu mai multe tipuri de paste abrazive, cele mai importante fiind cele din pulberi de corindon şi cele din oxid de aluminiu.

4.6.2. Alegerea şi pregătirea echipamentelor pentru rodarea elemenţilor

Pentru recondiţionarea prin rodare a pieselor de precizie ale instalaţiei de alimentare trebuie să existe un atelier specializat, dotat cu următoarele echipamente principale: masă sau banc de lucru; strung sau dispozitiv de rodat; suporturi cu alveole pentru elemenţii perechi, pistoane şi cilindri; stativ pentru montarea suporturilor cu alveole; scule de rodaj pentru piston şi cilindru; băi pentru spălare după rodarea de eboş şi rodarea de finisare a pistonului şi a cilindrului elementului, precum şi după rodarea de împerechere a celor două piese conjugate; dispozitiv pentru încercarea hidraulică a elemenţilor pompelor de injecţie; cutie pentru paste de rodat; perii rotunde de păr; comparator de interior; trusă cale de grosime; sursă de aer sub presiune; lupă 10X; ortotest; baie conservare elemenţi, vâscozimetru Engler; cronometru etc.

Sculele folosite la rodat se confecţionează din fontă perlitică cu grăunţi fini, recoaptă la 850...900ºC (duritate 190...230 HB). Pentru confecţionarea sculelor de rodat trebuie respectate următoarele condiţii:

o sculele de rodat trebuie tratate termic (călite şi revenite);



56

o sculele trebuie ajustate până la conicitatea necesară (1:50), după calibrele de referinţă; o marginile exterioare de pe părţile frontale ale sculelor de rodat trebuie să fie ascuţite,

neadmiţându-se rotunjirea muchiilor frontale; o canalele de pe sculele de rodat pentru cilindri trebuie să fie tăiate în formă elicoidală pe

dreapta şi pe stânga; canalele de pe sculele de rodat (dornuri de rodat cilindri, bucşe de rodat pistoane şi placa de rodat suprafaţa frontală a cilindrului elementului) trebuie să aibă muchiile ascuţite;

o suprafeţele de lucru ale sculelor de rodat trebuie să fie rectificate (după tăiere) şi rodate după contracalibre.

Suprafeţele tijelor (dornurilor) de rodat pentru finisare trebuie să fie netede, iar suprafeţele celorlalte scule de rodat să aibă canale. Pentru controlul dimensiunilor pieselor de precizie, înainte şi după recondiţionare, trebuie să se folosească instrumente de precizie deosebită (cel puţin precizia de 1 μm).

4.6.3. Recondiţionarea prin rodare a cilindrului elementului pompei de injecţie

Din cercetările experimentale [116] a rezultat că pentru recondiţionarea cilindrului elementului pompei de injecţie trebuie să se îndepărteze un strat de metal de 0,005...0,008 mm de pe întreaga suprafaţă interioară a acestuia, asigurând o bună calitate a suprafeţei respective. La recondiţionarea cilindrilor se execută, în ordine, următoarele operaţii: spălarea; sortarea; prelucrarea brută (rodarea prealabilă a alezajului); rodarea brută; rodarea fină.

Diametrul alezajului cilindrului se determină cu un comparator de interior. Diametrul alezajului cilindrului se recomandă să fie verificat în trei zone: la 1...2 mm deasupra orificiului lateral de admisie; la 1...2 mm sub orificiul inferior al cilindrului şi la 6...8 mm de la marginea inferioară a gulerului cilindrului. În fiecare dintre aceste zone diametrul cilindrului se verifică în două planuri perpendiculare: în planul care trece prin orificiul cilindrului şi în planul perpendicular pe acesta.

După măsurare, cilindrii sunt sortaţi pe grupe. Fiecare grupă de cilindri prelucraţi prin rodare prealabilă (sau de eboş) trebuie să fie formată din piese care se deosebesc ca diametru de piesele grupei precedente şi a celei următoare cu câte 0,005 mm.

La rodarea prealabilă a cilindrilor se îndepărtează neregularităţile provocate de uzură, adică se înlătură de pe suprafaţa interioară a acestora un strat de metal de 2,5...8 μm.

Această operaţie se face cu ajutorul sculelor de rodat (bucşe fixate pe dornuri conice), montate pe o maşină de rodat cu arbore orizontal sau vertical. Pentru rodare, în arbore se fixează mandrina cu sculă de rodat, pe care se aplică un strat de pastă de 30 sau 20 μm din pulbere de corindon. La rodare cilindrul este ţinut cu mâna sau este fixat într-un dispozitiv special de prindere, în care este împiedicat să se rotească, dar poate să se deplaseze axial într-un sens sau altul. Turaţia arborelui de rodat se alege între 200...400 rot/min (turaţia optimă este de 250...350 rot/min). Numărul curselor duble ale cilindrului faţă de scula de rodat (sau a sculei faţă de cilindru) poate varia între 20...60 curse duble/min. (numărul curse duble care asigură calitatea optimă a suprafeţei este de 40...50 cd/min.).

După rodarea finală şi spălare, suprafaţa interioară a cilindrului trebuie să aibă aspectul unei suprafeţe lustruite şi nu trebuie să prezinte pete mate sau urme rezultate din operaţiile precedente de prelucrare. Suprafaţa frontală a cilindrului se poate recondiţiona pe plăci de rodare, folosind paste de rodare mijlocii şi apoi fine.

4.6.4. Recondiţionarea prin rodare a pistoanelor elemenţilor pompelor de injecţie

Recondiţionarea prin rodare a pistoanelor elemenţilor constă din următoarele operaţii: spălare, sortarea, prelucrare prealabilă, rodare brută şi rodare finală.



57

După spălare se verifică diametrele pistoanelor cu un ortotest cu precizia de 0,001 mm sau cu un optimetru vertical cu diviziuni de 0,001 mm. Se recomandă ca diametrul pistonului să fie măsurat în trei zone: la 4...5 mm de la partea frontală a pistonului, la 2...3 mm sub canalul elicoidal şi la o distanţă de 4...5 mm de la marginea inferioară a părţii cilindrice a pistonului. După măsurare, pistoanele se sortează în grupe.

Fiecare grupă de pistoane trebuie să fie formată din piese ale căror diametre diferă de grupa precedentă sau de cea următoare cu 0,005...0,006 mm.

Prin prelucrarea prealabilă a pistonului se realizează îndepărtarea neregularităţilor datorate uzurii. La executarea acestei operaţii, pistonul se fixează cu coada în mandrina sculei de rodat, iar apoi se aplică pe piston un strat fin de pastă din pulbere de corindon de 20 sau 30 μm şi se introduce scula de rodat fixată într-o bucşă striată la exterior.

Pentru a se evita tăierea muchiei ascuţite a părţii frontale a pistonului, scula de rodat trebuie introdusă uşor pe piston, înainte de pornirea maşinii. Turaţia pistonului elementului la rodare trebuie să fie de 200...400 rot/min., turaţia optimă fiind de 250...300 rot/min. Numărul de curse duble ale sculei de rodat pe pistonul elementului trebuie să fie de 20...60 curse duble pe minut (numărul optim de curse duble care asigură fineţea cea mai mare a suprafeţei prelucrate este de 30...40 curse duble pe minut). Durata prelucrării depinde de grosimea stratului de metal care se îndepărtează, precum şi de pasta de rodat. După 1...2 minute de la începerea operaţiei, se scoate scula de rodat de pe piston, se spală pistonul, se controlează vizual şi se măsoară diametrul.

Când se efectuează rodarea prealabilă în grup a pistoanelor elemenţilor este obligatoriu ca această operaţie să alterneze cu operaţia de rodare brută, care asigură îndepărtarea asperităţilor mai mari de 0,005 mm.

La sfârşitul rodării, pistonul se scoate de pe maşina de rodat, se spală şi se trimite la ultima măsurătoare, în vederea rodării (lepuirii) de împerechere.

4.6.5. Asamblarea în perechi a pistoanelor şi a cilindrilor după rodarea individuală

Asamblarea pistoanelor şi a cilindrilor după recondiţionarea prin rodarea individuală, necesită următoarele operaţii: sortarea pieselor pe dimensiuni, asamblarea în perechi a pistoanelor cu cilindrii corespunzători, verificarea alunecării (glisării) line a pieselor şi la nevoie, rodarea împreună a pieselor, executarea probei hidraulice a ansamblului, pregătirea ansamblurilor pentru păstrare şi predarea lor la depozit (magazie).

Sortarea pieselor pe grupe de dimensiuni asigură alegerea rapidă în perechi a pistoanelor şi a cilindrilor recondiţionaţi prin rodare individuală. Cilindrii se sortează măsurându-se în trei planuri (la 4...5 mm de partea superioară, la jumătatea lor şi la 4...5 mm de la partea inferioară) şi pe două direcţii, una paralelă cu orificiul de admisie şi cealaltă perpendiculară pe acest orificiu. Măsurarea se realizează cu un comparator de interior cu precizia de 0,001 mm.

Înainte de rodarea finală, pe suprafaţa pistonului trebuie să se aplice o cantitate mică de pastă foarte fină, şi anume pastă de oxid de aluminiu de 1 μm. Pe măsura rodării, pistonul va pătrunde tot mai adânc în cilindru, şi în final va pătrunde în acesta pe toată lungimea. După aceasta, rodarea trebuie întreruptă şi după spălarea pieselor, se va verifica dacă o piesă pătrunde lin în cealaltă. Pistonul care pătrunde în cilindru numai cel mult 10...15 mm nu poate fi rodat mai departe şi se alege alt cilindru din altă grupă de dimensiuni pentru a fi împerecheat cu el, sau se va supune unei rodări individuale suplimentare.

4.7. Concluzii teoretice privind degradarea elemenţilor pompelor de injecţie

şi restabilirii stării de funcţionare a acestora



58

5. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND DEGRADAREA ŞI RESTABILIREA STĂRII DE FUNCŢIONARE A ELEMENŢILOR


5.1 Obiectivele cercetării experimentale

Cercetarea experimentală privind degradarea şi restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie reprezintă unul din modurile principale de abordare a problemelor de investigare ştiinţifică fundamentală şi aplicativă. În general, în cercetarea ştiinţifică, trebuie să existe o unitate indisolubilă între studiile teoretice şi cercetarea experimentală, prin aceasta soluţionându-se problemele ştiinţifice pe căile cele mai scurte şi mai puţin costisitoare.

Studiile teoretice au permis stabilirea interdependenţei dintre diferiţi parametri ai proceselor tehnice, a legilor care au stat la baza fenomenelor de curgere a aerului prin tuburi cu frecare (orificii şi ajutaje), a studiului distribuţiei dimensiunilor efective a elemenţilor pompelor de injecţie în linie uzaţi, în vederea analizării posibilităţilor de realizare a unor aparate de măsurare pneumatică de precizie ridicată, împreună cu completurile pneumatice de măsurat (tampoane pneumatice, pentru sortarea cilindrilor elemenţilor şi inele pneumatice pentru sortarea pistoanelor elemenţilor).

Cercetările experimentale urmăresc, pe de o parte, verificarea adevărului ipotezelor şi teoriilor care au stat la baza studiilor referitoare la procesele cercetate, iar pe de altă parte, permit investigarea unor fenomene pentru care nu se pot obţine rezultate cu aplicabilitate practică pe cale teoretică, datorită complexităţii acestora sau necunoaşterii în suficientă măsură a legilor care determină evoluţia fenomenului cercetat. Toate cercetările experimentale presupun măsurarea unor mărimi fizice, mecanice sau de altă natură, în regim static sau dinamic, folosind aparatură şi mijloace de măsurare adecvate, prelucrarea datelor obţinute şi în final, stabilirea concluziilor pe baza cărora se poate trece la valorificarea rezultatelor.

Obiectivul principal al cercetărilor experimentale din această lucrare îl reprezintă proiectarea, execuţia, implementarea şi verificarea în exploatare a metodicilor, tehnologiilor şi echipamentelor pentru evidenţierea degradării şi pentru restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie. În vederea atingerii obiectivului principal al acestor cercetări a fost necesară parcurgerea secvenţială şi rezolvarea mai multor obiective subsidiare, precum:

stabilirea obiectelor cercetărilor experimentale; conceperea unei metodici riguroase de cercetare experimentală, pe baza căreia să se confere

siguranţa că rezultatele obţinute sunt corecte sub toate aspectele; alegerea corectă a aparaturii şi echipamentelor necesare cercetărilor experimentale; stabilirea şi verificarea metodicii şi aparaturii pentru evidenţierea stării de degradare a

elemenţilor pompelor de injecţie cu aparate de măsurat lungimi; proiectarea, realizarea şi implementarea dispozitivelor necesare evidenţierii stării de

funcţionare a elemenţilor prin folosirea sistemelor pneumatice; elaborarea şi implementarea unei tehnologii de restabilire a stării de funcţionare a

elemenţilor pompelor de injecţie uzaţi prin metoda treptelor de reparaţii (recondiţionare prin lepuire şi reîmperechere);

compararea rezultatelor comportării în exploatare elemenţilor pompelor de injecţie recondiţionaţi faţă de elemenţii noi, amplasaţi pe aceeaşi pompă de injecţie;

analiza, prelucrarea şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale; compararea rezultatelor cercetărilor teoretice şi experimentale; evidenţierea avantajelor economice rezultate prin efectuarea operaţiilor corective

(recondiţionare) la elemenţii pompelor de injecţie în linie uzaţi. În acest scop au fost desfăşurate activităţi preliminare cercetării experimentale, cercetări

experimentale în laborator şi cercetări experimentale în condiţii de exploatare.



59

5.2. Obiectele cercetării experimentale Obiectele cercetărilor experimentale în vederea studierii distribuţiei dimensiunilor acestora au

fost reprezentate de:

Fig. 5.1. Pistonul elementului cu diametrul de 9,5 mm

Fig. 5.2. Bucşa elementului cu diametrul de 9,5 mm

elemenţii pompelor de injecţie cu diametrele de 9 mm care echipează motoarele D-103, D-

110, aprovizionaţi de la centrele de reparaţii motoare din cadrul unităţilor prezentate în tabelul 5.1 (total 141 bucăţi);



60

elemenţii pompelor de injecţie cu diametrele de 9,5 mm ce echipează motoarele RABA, aprovizionaţi de la centrele de reparaţii motoare din cadrul unităţilor prezentate în tabelul 5.1. (total 152 bucăţi).

Elemenţii supuşi cercetărilor experimentale Tabelul 5.1

Diametre elemenţi

Număr de elemenţi aprovizionaţi de la următoarele unităţi

Total SMA Deta jud.

Timiş

SMA Adamclisi jud

Constanţa

SMA Ştefăneşti jud.Ilfov

SMA Măgurele jud.

Ilfov

SMA Cârcea jud. Dolj

I.UG.C Bucureşti

9 mm 31 30 20 30 30 - 141 9,5 mm 42 - 40 - - 70 152

În figura 5.1 se prezintă desenul de execuţie al pistonului elementului cu diametru de 9,5 mm,

în figura 5.2 – desenul de execuţie al bucşei aceluiaşi element, iar în figura 5.3 o vedere de ansamblu a unui element cercetat.

Fig. 5.3. Element pompă de injecţie

5.3. Metodica cercetării experimentale

În vederea atingerii obiectivului general al cercetărilor experimentale, precum şi a obiectivelor subsidiare specificate în capitolul 5.1, s-a conceput şi urmărit metodica generală de cercetare experimentală precizată în figura 5.4. În vederea îndeplinirii metodicii generale au fost realizate următoarele activităţi:

acţiuni preliminare cercetărilor experimentale; cercetări experimentale în laborator; cercetări experimentale în exploatare.

În metodica generală au fost precizate numai activităţile de bază, urmând ca pe parcursul expunerii să se detalieze toate aspectele evidenţiate în figura 5.4.



61

Fig. 5.4. Metodica generală de cercetare experimentală

5.4. Aparatura şi echipamentele folosite la cercetările experimentale Elemenţii au fost măsuraţi şi verificaţi cu aparatură specifică mecanică, hidraulică şi

pneumatică. Din categoria instrumentelor pentru măsurări mecanice se remarcă trusa de cale plan-paralele şi ortotestul, ca echipament hidraulic s-a utilizat dispozitivul hidraulic adaptat pentru verificarea etanşeităţii elemenţilor (fig. 5.5), iar din categoria instrumentelor pneumatice s-a utilizat

Locul de desfăşurare a cercetărilor experimentale

Laborator Exploatare

Obiectele cercetării experimentale

Trusă de cale plan-paralele; Ortotest cu precizia de 0,001 mm; Comparator de interior cu bucşă extensibilă cu precizia de 0,001 mm; Comparator pneumatic Superjet cu completurile adaptate la măsurarea elemenţilor; Dispozitiv hidraulic pentru verificarea etanşeităţii elemenţilor; Instalaţie de lepuit şi rodat elemenţi; Cronometru.

Dispozitiv hidraulic pentru verificarea etanşeităţii elemenţilor; Echipamente necesare tehnologiei de recondiţionare prin lepuire, reîmperechere şi rodare (baie de spălare, instalaţie de lepuire, ); Cronometru.

Defecţiuni accidentale pe suprafeţele pistoanelor şi bucşelor; Uzura normală a suprafeţelor; Abaterile suprafeţelor de la forma geometrică; Timpul de menţinere a etanşeităţii elemenţilor; Timpul necesar recondiţionării prin lepuire, reîmperechere şi rodare; Costul verificării şi recondiţionării elemenţilor.

Elemenţi cu diametrele nominale de 9

mm şi 9,5 mm

Durata comparativă de utilizare a elemenţilor noi şi recondiţionaţi; Timpul de menţinere a etanşeităţii elemenţilor;

Parametrii urmăriţi

Aparatura şi echipamentele folosite

Analiza, prelucrarea şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale

Concluzii finale

Elemenţi cu diametrele nominale de 9

mm şi 9,5 mm



62

instalaţia Superjet, cu adaptările realizate de autor pentru verificarea pistoanelor şi bucşelor elemenţilor (fig. 5.6).

Se menţionează că aparatura şi tehnologiile proiectate, realizate şi utilizate la verificarea stării tehnice a elemenţilor pompelor de injecţie în linie şi la recondiţionarea acestora au fost generalizate în toate centrele judeţene pentru verificarea şi refacerea stării de funcţionare a instalaţiei de alimentare de la motoarele cu aprindere prin compresie.

• Dispozitiv hidraulic adaptat pentru verificarea etanşeităţii elemenţilor pompelor de injecţie

Fig. 5.5. Dispozitiv hidraulic adaptat pentru

verificarea etanşeităţii elemenţilor

Dispozitivul din figura 5.5 se utilizează pentru controlul hidraulic al elemenţilor (pistoanelor asamblate prin împerechere cu cilindrii) pompelor de injecţie, în cadrul centrelor de reparaţii specializate din fiecare judeţ.

Dispozitivul se compune dintr-un cadrul metalic din cornier, pe care se montează filtrul de motorină şi dispozitivul de fixare a elementului. Presiunea de încercare se realizează cu ajutorul dispozitivului de încercat injectoare, care primeşte motorina trecută prin filtru şi o trimite sub presiune la elementul care se încearcă. Pe conducta de legătură la elementul care se încearcă este montată o supapă de sens şi un manometru.

Pentru cronometrarea timpului de scădere a presiunii prin interstiţiul dintre piston şi cilindru de la 20...150 MPa se foloseşte un cronometru. Dispozitivul este montat pe o masă metalică sau pe un banc de lucru.

• Aparatura pneumatică Superjet adaptată pentru măsurarea elemenţilor

Aceasta serveşte pentru sortarea pistoanelor şi a cilindrilor elemenţilor de pompă de injecţie cu dimetrul de 9 mm şi respectiv de 9,5 mm, având precizia de 1µm.

Fig. 5.6. Aparatura pneumatică Superjet pentru măsurarea elemenţilor

Instalaţia se compune din aparatele pneumatice Superjet, la care se racordează calibrele

tampon pentru sortarea cilindrilor şi calibrele inel pentru sortarea pistoanelor, prin intermediul unor furtunuri.



63

Aparatele pneumatice Superjet sunt racordate la o sursă de aer comprimat la presiunea de 0, 4 MPa.

Tampoanele pneumatice pentru sortarea cilindrilor, şi inelele pneumatice pentru sortarea pistoanelor sunt dotate cu inele etalon (fig. 5.7) şi respectiv cu dornuri etalon (fig. 5.8) (de maxim şi de minim), care servesc pentru verificarea şi reglarea la “zero “ a aparatelor pneumatice Superjet.

Fig. 5.7. Măsurarea cilindrului elementului cu ajutorul inelelor pneumatice de măsurare

Fig. 5.8. Măsurarea pistonului elementului cu ajutorul tampoanelor pneumatice de măsurare

Pentru utilizare se racordează tampoanele şi inelele pneumatice cu furtunuri adecvate la

aparatele pneumatice Superjet. Se racordează aparatele pneumatice Superjet la circuitul de aer filtrat, prevăzut cu o supapă de presiune reglată la 0,4 MPa.

Se introduc inelele pneumatice pe pistoane şi respectiv tampoanele pneumatice în cilindri. Se citesc pe cadranele aparatelor Superjet dimensiunile respective, după care se aşază pistoanele respectiv cilindrii în suporturile corespunzătoare, pe care sunt fixate plăcuţe indicatoare pentru grupele de sortare.

Acelaşi aparat pneumatic Superjet se poate folosi pentru sortarea elemenţilor cu ajutorul mai multor inele sau tampoane pneumatice, care se racordează după necesitate. Fiecare dintre inelele sau tampoanele pneumatice are câmpul de măsurare de 0,040 mm.

Fiecare tampon pneumatic pentru măsurarea cilindrilor este dotat cu inele etalon pentru reglarea de „minim” şi de „maxim”. De asemenea, inelele pneumatice pentru măsurarea pistoanelor elemenţilor sunt dotate cu tampoane de reglare de „maxim”, respectiv „minim”. Presiunea aerului din reţea trebuie să fie de 0,5…0,6 MPa, iar presiunile de lucru de 4…4,2 MPa.

Inele etalon pentru reglarea de "minim" şi de "maxim" a fiecărui tampon pneumatic, precum şi tampoanele etalon de reglare de ''minim" şi de "'maxim" a fiecărui inel pneumatic pentru măsurarea cilindrilor au inscripţionate de către ICSITMFS valorile cele mai apropiate de valoarea efectivă.

Valorile etalon de reglare de "minim" şi de "maxim" pentru tampoanele şi inelele etalon s-au stabilit prin repetarea măsurărilor de cel puţin patru ori, la temperatura de 20ºC, în planuri situate la 45º, cu precizia de ± 0,0005 mm.



64

• Alte echipamente tehnice utilizate pe fluxul de verificare a stării tehnice a elemenţilor sau de recondiţionare a acestora, precum: baia de spălare, dispozitivul de curăţare mecanică, dispozitivul pentru depresarea pistoanelor, dispozitivele pentru lepuirea suprafeţelor frontale şi a celor cilindrice, baia cu jet pentru spălare, ecranul luminos cu tun de neon, suporturile pentru pistoane, cilindri şi elemenţi împerecheaţi etc., se prezintă detaliat în subcapitolul destinat proiectării procesului tehnologic şi echipamentelor necesare recondiţionării elemenţilor.

5.5. Desfăşurarea cercetărilor experimentale

Conform precizărilor din subcapitolul 5.1, cercetările experimentale s-au desfăşurat în mai

multe etape: acţiuni preliminare, cercetări în laborator şi cercetări în exploatare.

5.5.1. Acţiuni preliminare desfăşurării cercetărilor experimentale

Activităţile preliminare desfăşurării cercetărilor experimentale sunt specificate în schema din figura 5.9.

Fig. 5.9. Metodica de lucru privind acţiunile preliminare cercetărilor experimentale

5.5.2. Analizarea documentelor de referinţă şi conexe

Pentru efectuarea cercetărilor experimentale au fost analizate şi transpuse în practică documentele legate atât de aspectele strict tehnice referitoare la obiectele cercetărilor experimentale, aparatura şi echipamentele folosite, cât şi la problemele de N.T.S.M. şi P.S.I. care trebuie respectate pe parcursul acestor cercetări.

Au fost studiate cărţile tehnice ale aparatelor şi echipamentelor utilizate la cercetările experimentale şi s-au făcut testări funcţionale ale acestora pentru însuşirea tuturor aspectelor legate de utilizarea corespunzătoare a acestora.

5.5.3. Alegerea obiectelor supuse cercetărilor experimentale

Analiza documentelor de referinţă şi conexe (legi, standarde, norme etc.)

Alegerea obiectelor supuse cercetărilor experimentale

Aparatura şi echipamentele de laborator

Instruirea personalului ajutător pentru cercetările experimentale

Stabilirea schemelor de măsurare şi tehnologiei de recondiţionare

Aparatura şi echipamentele în exploatare

Alegerea aparaturii şi echipamentelor pentru cercetarea experimentală

Pregătirea pentru cercetări experimentale în laborator

Pregătirea pentru cercetări experimentale în exploatare



65

Alegerea elemenţilor cu diametrele nominale de 9 mm şi de 9,5 mm de la pompa de injecţie care echipează motorul D-103 a fost fundamentată pe faptul că la data desfăşurării cercetărilor experimentale acest motor echipa tractoarele U650M, majoritare în agricultura României. De asemenea, în toate judeţele existau centre specializate pentru repararea motoarelor, inclusiv a instalaţiei de alimentare cu motorină a acestora, fapt ce a permis implementarea şi verificarea tehnologiei şi echipamentelor proiectate pentru măsurarea şi identificarea corectă a stării de degradare a pistoanelor şi bucşelor elemenţilor, cât şi pentru restabilirea stării de funcţionare a acestora prin lepuire, reîmperechere şi rodare, după metoda treptelor de dimensiuni.

Obiectele supuse cercetărilor experimentale sunt prezentate în subcapitolul 5.2.

5.5.4. Alegerea aparaturii şi echipamentelor pentru cercetarea experimentală

Deoarece elemenţii pompelor de injecţie fac parte din categoria pieselor de execuţie fină, cu toleranţe dimensionale de 1…2 μm şi cu abateri de la forma geometrică a suprafeţelor şi de la poziţia reciprocă a acestora şi mai mici decât cele dimensionale, aparatura şi echipamentele folosite au trebuit să respecte cerinţele impuse de preciziile respective. De exemplu, la măsurările dimensionale mecanice s-a utilizat un ortotest, a cărui precizie de măsurare este de 0,001 mm; la măsurările pe cale pneumatică ale dimensiunilor respective s-a adaptat echipamentul Superjet, pentru care, împreună cu specialiştii de la ICSITMFS s-au proiectat şi s-au realizat completurile de tip tampon şi inel pentru verificarea cilindrilor şi pistoanelor elemenţilor supuşi cercetărilor experimentale. Aceste completuri, împreună cu elementele de etalonare sunt prezentate în figurile 4.33 şi 4.34 şi în figurile 5.7 şi 5.8.

Alte echipamente specifice desfăşurării cercetărilor experimentale pe cele două direcţii (proiectarea tehnologiei şi echipamentelor pentru verificarea stării de degradare a elemenţilor şi proiectarea tehnologiei de recondiţionare a acestora), atât pentru activităţile din laborator cât şi pentru cele din exploatare sunt evidenţiate în schema din figura 5.4 a metodicii generale de cercetare. Este vorba de trusa de cale plan-paralele, comparatorul de interior cu bucşă extensibilă cu precizia de 0,001 mm, dispozitivul hidraulic pentru verificarea etanşeităţii elemenţilor, instalaţia de lepuit şi rodat elemenţi, cronometrul etc. Echipamentele necesare tehnologiei de recondiţionare prin lepuire, reîmperechere şi rodare (baia de spălare, instalaţia de lepuire, dispozitivul de curăţare mecanică, ecranul luminos cu tub de neon, suporturile pentru piese etc.) au fost proiectate, realizate şi experimentate la Centrul de Reparaţii Denta din judeţul Timiş, după care au fost preluate de către toate centrele judeţene pentru repararea instalaţiei de alimentare de la motoarele tractoarelor.

5.5.5. Stabilirea schemelor de măsurare şi tehnologiei de recondiţionare

Pe baza experienţei acumulată de autor în cadrul laboratorului de specialitate de la I.N.M.A.

Bucureşti, în urma a numeroase cercetări preliminare s-a ajuns la concluzia că starea de degradare a pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor cu diametrele nominale de 9 mm şi 9,5 mm se evidenţiază complet prin adoptarea următoarelor scheme de măsurare (fig. 5.10):

• atât la pistoane cât şi cilindri au fost măsurate diametrele exterioare (la pistoane) şi diametrele interioare (la cilindri) după două direcţii perpendiculare şi în trei planuri de măsurare astfel:

- direcţia A-A paralelă cu fanta (la pistonul elementului), sau cu orificiul de admisie (la cilindrul elementului);

- direcţia B-B perpendiculară pe fantă (la pistonul elementului), sau pe orificiul de admisie la cilindrul elementului);

- planul de măsurare I, la 5 mm de la suprafaţa frontală de aşezare pe scaunul supapei; - planul de măsurare II, la 11 mm de la suprafaţa frontală de aşezare pe scaunul supapei; - planul de măsurare III, la 17 mm de la suprafaţa frontală de aşezare pe scaunul supapei;

• rezultatele măsurărilor au fost înscrise în tabele 5.3 şi 5.4 în ordinea măsurărilor efectuate.



66

Fig. 5.10. Planurile şi direcţiile de măsurare a cilindrilor şi ale pistoanelor elemenţilor

pompelor de injecţie 5.5.6. Desfăşurarea cercetărilor experimentale

Cercetările experimentale s-au desfăşurat în laboratorul I.N.M.A., LA Centrul de Reparaţii Denta din cadrul S.M.A. Deta, judeţul Timiş şi în mai multe unităţi de exploatare a tractoarelor şi maşinilor agricole, după metodica precizată în figura 5.11.

Fig. 5.11. Metodica desfăşurării cercetărilor experimentale

Desfăşurarea cercetărilor experimentale

În laboratorul I.N.M.A. La C.R. Denta, jud. Timiş

Formarea loturilor de elemenţi cu diametrele de 9 mm şi 9,5 mm

Analiza economică a eficienţei recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie

Concluzii privind cercetările experimentale

Măsurarea-sortarea pistoanelor şi bucşelor cu aparatura pneumatică Superjet

Măsurarea mecanică a elemenţilor uzaţi

Prelucrarea, analiza şi interpretarea rezultatelor măsurărilor mecanice

Proiectarea completurilor pneumatice adaptate la aparatele superjet pentru măsurarea pistoanelor şi bucşelor elemenţilor

Proiectarea tehnologiei şi realizarea echipamentelor pentru recondiţionarea elemenţilor prin lepuire, reîmperechere şi rodare

Urmărirea în exploatare a comportării elemenţilor recondiţionaţi

Compararea comportării elemenţilor recondiţionaţi cu elemenţii noi



67

5.5.6.1. Desfăşurarea cercetărilor experimentale în laborator

Acest tip de cercetări experimentale s-a efectuat în cadrul laboratorului de specialitate de la I.N.M.A. Bucureşti. Pentru unele activităţi autorul a fost sprijinit şi de o parte din personalul de specialitate al laboratorului, instruit în prealabil sub aspectul normelor tehnice şi tehnologiei de lucru, dar şi pentru respectarea cerinţelor privind N.T.S.M. şi P.S.I. pe durata cercetărilor experimentale.

5.5.6.2. Desfăşurarea cercetărilor experimentale în exploatare

Cercetările experimentale referitoare la utilizarea metodei pneumatice de verificarea

dimensiunilor pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor uzaţi, prin folosirea aparatelor Superjet cu completurile de măsurare proiectate şi adaptate acestei situaţii, precum şi cercetările referitoare la recondiţionarea elemenţilor uzaţi prin lepuire, reîmperechere şi rodare s-au efectuat la Centrul de Reparaţii Denta, din cadrul S.M.A. Deta, judeţul Timiş.

Completurile ataşate aparatelor Superjet pentru măsurarea pneumatică a dimensiunilor elemenţilor uzaţi s-au realizat în cadrul ICSITMFS Bucureşti, unde au fost inscripţionate şi inelele corespunzătoare sorturilor de încadrare a valorilor măsurate.

Echipamentele tehnice necesare pe fluxul tehnologic de recondiţionare a elemenţilor uzaţi au fost proiectate de autor şi realizate parţial la Centrul de Reparaţii Denta, dar şi în alte unităţi economice specializate în acest sens.

Verificarea comportării în exploatare a elemenţilor recondiţionaţi s-a făcut pe motoare montate pe tractoarele din dotarea S.M.A. Deta.

Elemenţii recondiţionaţi după metoda treptelor de reparaţii, prin lepuire, reîmperechere şi rodare au fost testaţi la o probă de presiune cu ajutorul dispozitivului pentru verificat şi reglat injectoare, la care s-au realizat adaptările necesare verificării elemenţilor. În funcţie de timpul de scădere a presiunii de la 20 MPa la 15 MPa elemenţii consideraţi corespunzători au fost împărţiţi în trei grupe: I-15…20 s; II-21…25 s şi III-26…30 s. Elemenţii pentru care nu s-au atins 15 s ori s-au depăşit 30 s au fost consideraţi necorespunzători, căutându-se fie reîmperecherea, fie continuarea rodării acestora.

Tabelul 5.3 Rezultatele măsurării mecanice a pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor cu diametrul de 9 mm



68

5.5.7. Rezultatele cercetărilor experimentale 5.5.7.1. Prelucrarea statistico - matematică a rezultatelor

Determinarea diametrelor medii, ovalităţilor, conicităţilor, şi jocurilor dintre piesele

conjugate Folosind datele măsurătorilor iniţiale ale pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor uzaţi cu

diametrul de 9 mm (prezentate în tabelul 5.3) şi ale celor de 9,5 mm (prezentate în tabelul 5.3.) s-a trecut la determinarea diametrelor medii în planurile de măsurare transversale I, II şi III, cu ajutorul relaţiei:

2,,,, )()(.

,,IIIIIIIIIIII BBAAmed

IIIIII−− Φ+Φ

=Φ , (5.1)

în care: .med

IΦ - este diametrul mediu al pistonului, respectiv al cilindrului elementului, măsurat în planul I, la 5 mm de la suprafaţa de aşezare pe scaunul supapei după cele două direcţii A-A şi B-B; -

medIIΦ - diametrul mediu al pistonului, respectiv al cilindrului elementului, măsurat în planul II, la 11

mm de la suprafaţa de aşezare pe scaunul supapei, după cele două direcţii A-A şi B-B; - .med

IIIΦ - diametrul mediu al pistonului, respectiv al cilindrului elementului, măsurat în planul III, la 17 mm de la suprafaţa de aşezare pe scaunul supapei, după cele două direcţii A-A şi B-B;

IIIIIIAA

,,)( −Φ şi

IIIIIIBB

,,)( −Φ - valorile diametrelor din planurile longitudinale A-A şi B-B pentru pistoanele şi pentru

cilindrii elemenţilor, valori măsurate în unul din planurile transversale (I, II sau III).

Tabelul 5.5 Diametrele medii şi ovalităţile componentelor elemenţilor cu diametrul de 9 mm



69

5.5.7.2. Distribuţia dimensiunilor efective

Practica a demonstrat că prin procedeele şi mijloacele de prelucrare normale nu se poate asigura realizarea pieselor cu precizie absolută, ci cu anumite abateri de la dimensiunea prescrisă, abateri care caracterizează precizia de prelucrare.

Chiar în urma prelucrării prin acelaşi procedeu (aceeaşi maşină-unealtă) cu scula reglată la cotă, piesele din lotul considerat, datorită erorilor de prelucrare, nu vor avea dimensiuni identice ci vor rezulta cu anumite erori diferite de la piesă la piesă, de o parte şi de alta a cotei de reglare (dr).

Dimensiunile pieselor vor fi cuprinse între un diametru efectiv minim (defmin, pentru pistoane) şi respectiv Defmin, (pentru cilindri) şi un diametru efectiv maxim (defmax, Defmax).

Datorită preciziei ridicate de prelucrare prin împerechere a pieselor conjugate (piston şi cilindru) de 0,5…1,5 µm (jocul maxim de împerechere), uzina constructoare a recurs la execuţia mai multor sorturi de diametre ale elemenţilor şi ale cilindrilor, astfel încât după prelucrarea finală să fie respectate condiţiile de ovalitate, conicitate şi jocul dintre piesele conjugate.

Pentru studiul distribuţiei dimensiunilor sau a abaterilor efective ale pistoanelor uzate şi ale cilindrilor (bucşelor) elemenţilor pompelor de injecţie uzaţi de Φ9 mm şi respectiv de Φ9,5 mm s-a procedat astfel:

- s-au aprovizionat elemenţii de pompă de injecţie de la unităţile specificate în tabelul 5.1; - aceşti elemenţi au fost spălaţi şi măsuraţi cu ajutorul unui ortotest (pistoanele) şi a unui

comparator de interior (cilindrii), ambele aparate având precizia de 0,001 µm, ţinându-se cont ca aceste piese să nu fie desperecheate;

- s-au întocmit tabelele 5.3, pentru elemenţii cu Φ9 mm şi 5.4, pentru elemenţii cu Φ9,5 mm în ordinea măsurărilor efectuate;

- s-au calculat diametrele medii de pe cele două direcţii, A-A şi B-B, în planurile de măsurare I, II, şi III, precum şi ovalităţile prezentate în tabelele 5.5 şi 5.6, pentru elemenţii cu diametrele de 9 mm şi de 9,5 mm;

- s-au calculat conicităţile medii şi jocurile pieselor conjugate (piston - cilindru) ale elemenţilor cu diametrul de 9 mm (tab. 5.7.) şi cu diametrul de 9,5 mm (tab. 5.8.);

- pentru a fi posibilă interpretarea modului cum s-a făcut prelucrarea este necesară sistematizarea dimensiunilor sau a abaterilor efective în ordine crescătoare pentru pistoanele şi cilindrii desperecheaţi de această dată, pe intervale şi frecvenţe. În practică aceste piese conjugate se vor introduce în suporturi cu alveole pentru pistoane şi cilindri, după efectuarea măsurătorilor;

În tabelele 5.9 şi 5.10 sunt prezentate, ordonate crescător, diametrele medii ale pistoanelor şi ale cilindrilor cu diametrul de 9 mm şi cele cu diametrul de 9,5 mm (prelucrare efectuată în EXCEL) care cuprind:

pentru pistoanele elemenţilor: - numărul curent al diametrelor ordonate crescător; - numărul curent al diametrelor măsurate, pus în corespondenţă cu numărul curent al

diametrelor medii ordonate crescător; - diametrele sortate în ordine crescătoare, după unul dintre minimele diametrelor medii

măsurate în unul din cele trei planuri (I, II sau III), şi după cele două direcţii (direcţia A-A, paralelă cu fanta sau direcţia B-B, perpendiculară pe fantă);

pentru cilindrii elemenţilor: - numărul curent al diametrelor interioare (alezajelor) ordonate crescător; - numărul curent al diametrelor măsurate, pus în corespondenţă cu numărul curent al

diametrelor medii ordonate crescător;



70

5.6. Prelucrarea, analiza şi interpretarea rezultatelor măsurătorilor elemenţilor

5.6.1. Prelucrarea, analiza şi interpretarea rezultatelor măsurătorilor mecanice Histogramele cu frecvenţele apariţiei numărului de evenimente pentru pistoanele şi cilindrii

elemenţilor cu diametrele de 9, respectiv 9,5 mm, corespunzător fiecărui interval considerat, prelucrate în EXCEL sunt prezentate în figurile 5.12, 5.13, 5.14 şi 5.15 astfel:

- în figura 5.12 sunt reprezentate frecvenţele de apariţie a numărului de evenimente din fiecare interval pentru pistoanele de 9 mm;

- în figura 5.13 sunt reprezentate frecvenţele de apariţie a numărului de evenimente din fiecare interval pentru cilindrii de 9 mm;

- în figura 5.14 sunt reprezentate frecvenţele de apariţie a numărului de evenimente din fiecare interval pentru pistoanele de 9,5 mm;

- în figura 5.15 sunt reprezentate frecvenţele de apariţie a numărului de evenimente din fiecare interval pentru cilindrii cu diametrul de 9,5 mm.

Din analiza datelor prezentate în aceste histograme rezultă că numărul maxim de apariţii este inclus în următoarele intervale:

- pentru pistoanele elemenţilor de 9 mm, în intervalul numărul 4, cuprins între diametrele 9,001…9,040 mm (tab. 5.11 şi histograma din fig. 5.12), în care apar 36 de evenimente din totalul de 141;

- pentru cilindrii elemenţilor de 9 mm, în intervalul numărul 4, cuprins între diametrele 9,021…9,060 mm (tab. 5.11 şi histograma din fig. 5.13), în care apar 31 de evenimente din totalul de 141;

- pentru pistoanele elemenţilor de 9,5 mm, în intervalul nr. 3 cuprins între diametrele 9,481 mm şi 9,520 mm (tab. 5.12 şi histograma din fig. 5.14), în care apar 44 de evenimente din totalul de 152;

- pentru cilindrii elemenţilor de 9,5 mm, în intervalele numărul 3 şi numărul 4, cuprinse între diametrele 9,481 mm şi 9,520 mm, respectiv 9,521 mm şi 9,560 mm (tab. 5.12 şi histograma din fig. 5.15), în care apar în fiecare din aceste două intervale câte un număr 49 de evenimente din totalul de 152 evenimente posibile.

Posibilitatea experimentală a apariţiei evenimentelor pi se determină cu relaţia 5.9 [6].

Nm

P ii = , (5.9)

în care: mi este numărul evenimentelor din intervalul i, determinate pe cale experimentală; N - numărul total de evenimente luate în studiu.

Frecvenţa pe intervale a dimensiunilor elemenţilor cu diametru de 9 mm Tabelul 5.11

Nr. crt.

Frecvenţe elemenţi pompă de injecţie cu diametrul de 9 mm

Pistoane Cilindri Capete intervale Frecvenţe Capete intervale Frecvenţe

1 8,881 8,92 17 8,9 8,94 19

2 8,921 8,96 12 8,941 8,98 11

3 8,961 9 14 8,981 9,02 24



71

4 9,001 9,04 36 9,021 9,06 31

5 9,041 9,08 15 9,061 9,1 17

6 9,081 9,12 29 9,101 9,14 24

7 9,121 9,16 15 9,141 9,18 12

8 9,161 9,2 2 9,181 9,22 1

9 9,201 9,24 1 9,221 9,26 2

Frecvenţa pe intervale a dimensiunilor elemenţilor cu diametru de 9,5 mm Tabelul 5.12

Nr. crt.

Frecvenţe elemenţi pompă de injecţie cu diametrul de 9,5 mm Pistoane Cilindri

Capete intervale Frecvenţe Capete intervale Frecvenţe

1 9,4 9,44 10 9,4 9,44 4

2 9,441 9,48 34 9,441 9,48 16

3 9,481 9,52 44 9,481 9,52 49

4 9,521 9,56 37 9,521 9,56 49

5 9,561 9,6 17 9,561 9,6 20

6 9,601 9,64 2 9,601 9,64 5

7 9,641 9,68 5 9,641 9,68 6

8 9,681 9,72 3 9,681 9,72 3

Verificarea corectitudinii calculelor se face cu relaţia:

0.1=∑ ip (5.10)

Suma (integrala) probabilităţilor experimentale pe fiecare interval este: ∑=

n

iip

1

.

Pentru a se putea pune în evidenţă posibilităţile de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie luaţi în studiu s-au micşorat amplitudinile (pasul) de la 40 µm la 10 µm în vederea măririi numărului de intervale.

Astfel, pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9 mm, numărul de intervale din 10 în 10 µm este de 35, în loc de 9 intervale câte au fost analizate şi prezentate în histogramele din figurile 5.12 şi 5.13.

Pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9,5 mm, numărul de intervale din 10 în 10 µm este de 31, în loc de 8 intervale câte au fost analizate şi prezentate în histogramele din figurile 5.14 şi 5.15.

Cu aceste date, s-a prelucrat în EXCEL din nou şirurile statistice, trasându-se, în aceleaşi axe de coordonate suprapunerea curbelor de distribuţie pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor pompelor de injecţie cu diametrul de 9 mm şi respectiv de 9,5 mm.

Curbele de distribuţie a suprapunerii apariţiilor evenimentelor pe cele 35 de intervale pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9 mm sunt reprezentate în diagrama din figura 5.16, iar



72

curbele de distribuţie a suprapunerii apariţiilor evenimentelor pe cele 31 de intervale pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9,5 mm sunt reprezentate în diagrama din figura 5.17.

Din analizarea suprapunerii acestor curbe reiese faptul că se pot recondiţiona prin lepuire peste 80% din elemenţii pompelor de injecţie luaţi în studiu.

Fig. 5.12. Histogramă pistoane cu diametrul de 9 mm

Fig. 5.13. Histogramă cilindri cu diametrul de 9 mm



73

Fig. 5.14. Histogramă pistoane cu diametrul de 9,5 mm

Fig. 5.15. Histogramă cilindri cu diametrul de 9,5 mm



74

Fig. 5.16. Suprapunerea distribuţiei pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor cu diametrul de 9 mm

Fig. 5.17. Suprapunerea distribuţiei pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor cu diametrul de 9,5 mm

5.6.2. Realizarea, reglarea şi etalonarea aparaturii pneumatice de măsură şi

control pentru elemenţii pompelor de injecţie în linie

În vederea recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie prin lepuire şi reîmperechere, un rol foarte important îl are efectuarea de măsurători în faza de constatare a stării elemenţilor uzaţi,a



75

evoluţiei dimensiunilor în procesul de recondiţionare a pistoanelor şi a cilindrilor elemenţilor (în vederea înlăturării ovalităţilor şi a conicităţilor), cât mai ales în procesul tehnologic de lepuire finală în timpul formării ansamblurilor pereche şi controlului comportării acestora.

Aparatura pneumatică se situează printre cele mai economice mijloace de automatizare a controlului dimensional în construcţia de maşini, datorită costurilor relativ reduse, stabilităţii reglajelor, calificării reduse a personalului de deservire, asigurării interschimbabităţii unor componente şi caracteristicilor metrologice bune ale acestor mijloace de măsurat (sensibilitate, stabilitate, precizie).

Cu ajutorul controlului dimensional se poate elimina rebuturile prin reglarea maşinii de prelucrare în funcţie de ultima piesă prelucrată.

Prin controlul dimensional de sortare, în cazul fabricării şi recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie, datorită toleranţelor foarte mici de împerechere între pistoane şi cilindri, se poate asigura calitatea unui ansamblu, chiar dacă piesele se execută într-un câmp de toleranţă mai larg.

Aparatele de control pneumatic permit să se verifice practic orice parametri liniari ai pieselor care se prelucrează în construcţia de maşini, inclusiv abaterile de formă (ovalitate, conicitate, poligonalitate), şi de poziţie (neperpendicularitate, necoaxialitate, bătaie, etc.) şi să se efectueze unele operaţii de calcul (însumare, diferenţă, valoare medie).

Toate aceste măsurători pot fi executate atât prin contact mecanic, cât şi fără contact mecanic între suprafaţa care se măsoară şi capul de măsurat.

Datorită avantajelor pe care le prezintă, controlul pneumatic este utilizat intens pe plan mondial.

Faţă de celelalte metode de măsurare (mecanice, optice, electronice) metodele pneumatice prezintă o serie de avantaje:

• măsurarea se poate face cu şi fără contact între aparat şi piesa de măsurat, ceea ce duce la eliminarea uzurii între acestea;

• aparatele pneumatice sunt simple şi robuste din punct de vedere constructiv, au o reglare simplă şi o memorabilitate uşoară;

• măsurarea este de scurtă durată, permiţând o uşoară adaptare în condiţii de automatizare. Din categoria măsurilor care asigură condiţii de măsurare face parte controlul activ destinat

maşinilor de honuit şi rectificat plan şi rotund, precum şi măsurările interoperaţionale pe liniile de prelucrare şi pe sistemele flexibile de prelucrare.

Din categoria problemelor speciale de măsurare fac parte,de exemplu,asamblarea prin sortare, măsurarea conicităţilor, măsurarea alungirii, posibilă prin tehnica măsurării pneumatice, care asigură amplificări foarte mari.

Pentru a pune în evidenţă avantajele pe care le prezintă aparatura pneumatică de măsurat tip Superjet, printre care să permită asamblarea prin sortare, măsurarea conicităţilor (cu sau fără contact între aparat şi piesa de măsurat) precum şi faptul că prezintă caracteristici metrologice bune (sensibilitate, stabilitate, precizie), am hotărât folosirea acestui tip de aparat la măsurarea elemenţilor uzaţi precum şi în procesul tehnologic de recondiţionare.

Pentru aceasta am studiat sistemul de măsurare cu amplificare pneumatică Superjet care cuprinde elemente de preparare a aerului, aparatul propriu-zis şi capul de măsurare sau completul pneumatic.

Presiunea necesară alimentării aparatului Superjet, trebuie să fie de cel puţin 0,42 ± 4% MPa, fiind necesară asigurarea stabilităţii acestei presiunii de alimentare.

Pentru a răspunde cerinţelor de măsurare a elemenţilor pompelor de injecţie analizaţi s-a realizat în colaborare cu ICSITMFS complete pneumatice de măsurare pentru controlul elemenţilor pompelor de injecţie cu diametrul de 9 mm şi respectiv 9,5 mm pentru intervalele şirurilor statistice prezentate în capitolul 4, luându-se ca amplitudine 40 µm, cât are domeniul de măsurare aparatul pneumatic Superjet (± 20 µm).

Faţă de cele nouă intervale de frecvenţe pentru elemenţii cu diametrul de 9 mm şi faţă de cele opt intervale de frecvenţe pentru elemenţii cu diametrul de 9,5 mm, în vederea realizării



76

completurilor pneumatice s-a procedat la eliminarea sau întrepătrunderea unor intervale de dimensiuni astfel:

- pentru pistoanele cu diametrul de 9 mm s-a eliminat intervalul de dimensiuni nr. 9 cuprins între 9,201...9,240 mm;

- pentru cilindrii cu diametru! de 9 mm s-a eliminat intervalul de dimensiuni nr. 9 cuprins între 9,221...9,260 mm.

- pentru pistoanele cu diametrul de 9,5 mm s-au redimensionat intervalele de dimensiuni începând cu primul interval cuprins între 9,420....9,460 mm formându-se un număr de şapte intervalele de dimensiuni din 40 în 40 µm;

- pentru cilindrii cu diametrul de 9,5 mm s-au redimensionat intervalele de dimensiuni începând cu primul interval cuprins între 9,440...9,480 mm formându-se un număr de şapte intervale de dimensiuni din 40 în 40 µm;

Domeniile de măsurare ale completurilor pneumatice pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor pompelor de injecţie cu diametrul de 9 mm şi respectiv, cu diametrul de 9,5 mm, realizate în colaborare cu ICSITMFS sunt prezentate în tabelul 5.13.

Tabelul 5.13 Intervalele de măsurare a completurilor pneumatice adaptate aparatelor Superjet

Nr intervalului

Elemenţi de 9 mm Elemenţi de 9,5 mm

Intervale de măsurare pentru: Intervale de măsurare pentru:

Pistoane Cilindri Pistoane Cilindri l 8,880…8,920 8,900… 8,940 9,420 …9,460 9,440 …9,480 lI 8,921…8,960 8,941 … 8,980 9,461 … 9,500 9,481 … 9,520 III 8,961…9,000 8,981 … 9,020 9,501 … 9,540 9,521 … 9,560 IV 9,001…9,040 9,021 … 9,060 9,541 … 9,580 9,561 … 9,600 V 9,041…9,080 9,061 … 9,100 9,581 … 9,620 9,601 … 9,640 VI 9,081…9,120 9,101 … 9,140 9,621 … 9,660 9,641 … 9,680 VII 9,121 …9,160 9,141 … 9,180 9,661 … 9,700 9,681 …9,720 VIII 9,161…9,200 9.181 … 9,220

5.7. Proiectarea tehnologiei şi echipamentelor pentru recondiţionarea

elemenţilor pompelor de injecţie prin lepuire, reîmperechere şi rodare

5.7.1. Alegerea metodei şi procedeului de recondiţionare

Pentru realizarea recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie prin lepuire, reîmperechere şi rodare au trebuit efectuate următoarele activităţi:

- activităţi de cercetare privind uzura şi stabilirea plajei de dimensiuni a pieselor conjugate, studiindu-se distribuţia dimensiunilor sau a abaterilor efective ale pistoanelor şi ale cilindrilor elemenţilor pompelor de injecţie uzaţi în vederea determinării probabilităţii de recondiţionare în fiecare interval de dimensiuni;

- efectuarea de cercetări privind elaborarea unei tehnologii de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie prin metoda treptelor de reparaţii. Prin noua tehnologie de recondiţionare se preconizează recuperarea a 80% din elemenţii uzaţi, aceştia putându-se recondiţiona de mai multe ori, după fiecare ciclu de funcţionare a elemenţilor pe motoare, elemenţii recondiţionaţi prezentând caracteristici tehnico-funcţionale ca şi elemenţii noi, (10% din piese pot fi recondiţionate prin cromare şi numai 10 % din piese, pe care sunt ştirbituri, spărturi ale muchiilor sau canale adânci datorită coroziunii, trebuie să fie înlocuite cu altele noi);



77

- elaborarea fluxului tehnologic, amplasarea şi încercarea utilajelor, SDV-urilor şi AMC-urilor necesare procesului tehnologic de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie.

Pentru controlul dimensiunilor pieselor de precizie, înainte şi după recondiţionare, trebuie să se folosească instrumente de precizie deosebită (cel puţin precizia de 1 µm).

5.7.2. Proiectarea tehnologiei de recondiţionare prin rodare a cilindrilor elemenţilor pompei de injecţie

Pentru recondiţionarea cilindrului elementului din cercetările efectuate a rezultat că trebuie să se îndepărteze un strat de metal de 0,005...0,008 mm de pe întreaga suprafaţă interioară a cilindrului, asigurând o bună calitate a acestei suprafeţe.

La recondiţionarea cilindrilor se execută următoarele operaţii: - spălarea cilindrilor; - sortarea cilindrilor; - prelucrarea brută (rodarea prealabilă a alezajului cilindrilor); - rodarea brută a cilindrilor; - rodarea fină a cilindrilor. Spălarea cilindrilor în DERO-180 sau petrol (după spălarea prealabilă) este o operaţie

pregătitoare ce trebuie executată înainte de măsurarea cilindrilor. După spălare, cilindrii se suflă cu aer sub presiune şi se şterg.

Sortarea cilindrilor este necesară pentru alegerea ulterioară a sculelor de rodat şi a întregului proces de recondiţionare a cilindrilor, precum şi pentru asamblarea lor cu pistoanele respective.

Diametrul alezajului cilindrului se determină cu un comparator de interior cu ceas. Diametrul alezajului cilindrului se recomandă să fie verificat în trei zone: la 1...2 mm deasupra orificiului lateral de admisie, la 1...2 mm sub orificiul inferior al cilindrului şi la 6...8 mm de la marginea inferioară a gulerului cilindrului. În fiecare dintre aceste zone ale cilindrului, diametrul lui se verifică în două plane perpendiculare: în planul care trece prin orificiul cilindrului şi în planul perpendicular pe primul.

După măsurare, cilindrii sunt sortaţi pe grupe. Fiecare grupă de cilindrii prelucraţi prin rodare prealabilă (sau de eboş) trebuie să fie formată din piese care se deosebesc ca diametru de piesele grupei precedente şi a celei următoare cu câte 0,005 mm.

5.7.3. Proiectarea tehnologiei de recondiţionare prin rodare a pistoanelor elemenţilor

pompelor de injecţie

Recondiţionarea prin rodare a pistoanelor elemenţilor constă din următoarele operaţii: 1) spălarea pistoanelor; 2) sortarea pistoanelor; 3) prelucrarea prealabilă a pistonului; 4) rodarea brută a pistonului; 5) rodarea finală a pistonului. 5.7.4. Asamblarea în perechi a pistoanelor şi a cilindrilor după rodare

Asamblarea pistoanelor şi a cilindrilor, după recondiţionarea prin rodare, constă în

următoarele operaţii: 1) sortarea pieselor pe dimensiuni; 2) asamblarea în perechi a pistoanelor cu cilindrii corespunzătorii; verificarea alunecării

(glisării) line a pieselor şi la nevoie rodarea împreună a pieselor; 3) proba hidraulică a ansamblului; 4) pregătirea pieselor pentru păstrare şi predarea lor la depozit (magazie).



78

Sortarea pieselor pe grupe de dimensiuni asigură alegerea rapidă în perechi a pistoanelor şi a cilindrilor recondiţionaţi prin rodare.

5.7.5. Proiectarea fluxului tehnologic de recondiţionare

Fluxul tehnologic de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie cuprinde următoarele

operaţiuni: - primire, control vizual exterior şi depozitarea elemenţilor; - curăţarea de oxizi şi depresarea pistoanelor blocate în cilindri; - spălarea de înmuiere în baia cu agitaţie de aer (barbotare); - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere a elemenţilor; - control exterior cu lupă la cilindri şi pistoane, control interior la cilindri cu lampa cu neon; a) - prelucrarea prin lepuire piston; - lepuire eboş pistoane cu bucşă (L = 45 mm) pentru înlăturarea petelor şi urmelor de uzură; - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere; - presortarea pistoanelor din 5 în 5 µm; - lepuire eboş pistoane cu bucşă (L = 30 mm) pentru înlăturarea conicităţi; - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere; - lepuirea de finiţie a pistoanelor cu bucşă (L= 65 mm) pentru înlăturarea ovalităţi şi

conicităţi de 1 µm; - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere; - sortarea pistoanelor din 2 în 2 µm; b) - prelucrare prin lepuire cilindri; - lepuire eboş cilindru cu bucşă (L = 45 mm) pentru înlăturarea petelor şi a urmelor de uzură; - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere; - presortarea cilindrilor din 5 în 5 µm; - lepuire eboş a cilindrilor cu bucşă (L = 30 mm) pentru înlăturarea conicităţi; - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere; - lepuirea de finiţie a cilindrilor cu bucşă (L = 65 mm) pentru înlăturarea ovalităţi şi

conicităţi de 1 µm; - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere; - lepuirea suprafeţei frontale a cilindrului; - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere; - control cu tub de neon a interiorului cilindrului; - sortarea cilindrilor din 2 în 2 µm; c) - împerecherea pistoanelor cu cilindrii; - împerecherea pistoanelor cu cilindrii din aceleaşi grupe de sortare; - lepuirea pistoanelor împerecheate cu cilindri; - spălarea manuală cu pensulă în baie şi ştergere; - spălarea, clătirea pistoanelor împerecheate cu cilindrii în jet de motorină; - control glisare piston în cilindru; - control hidraulic şi sortare pe grupe în funcţie de timpul de scădere a presiunii (15...30

secunde); - conservare în ulei cald; - împachetarea în hârtie pergament şi apoi în cutii de carton; - livrarea elemenţilor împachetaţi.



79

5.7.6. Proiectarea şi realizarea S.D.V.-urilor şi A.M.C.-urilor necesare tehnologiei de recondiţionare

Fig. 5.17. Baie de spălare prin barbotare

Fig. 5.18. Dispozitiv cu disc de pâslă pentru înlăturarea oxizilor de pe pistoanele

şi cilindrii elemenţilor pompelor de injecţie

Fig. 5.19. Dispozitiv pentru depresarea pistoanelor blocate în cilindrii elemenţilor pompelor

de injecţie

Fig. 5.23. Ecran luminos cu tub de neon



80

5.8. Compararea comportării în exploatare a elemenţilor recondiţionaţi cu elemenţi noi

5.8.1. Organizarea activităţii de comparare a elemenţilor recondiţionaţi cu cei noi

În vederea comparării rezultatelor cercetărilor referitoare la fiabilitatea elemenţilor pompelor de injecţie recondiţionaţi faţă de elemenţi noi s-au format un număr de 20 pompe de injecţie cu diametru de 9 mm montându-se câte doi elemenţi noi şi doi elemenţi recondiţionaţi pe fiecare pompă şi urmărindu-se funcţionarea lor în exploatare (după instruirea mecanizatorilor privind periodicitatea şi în ce constă efectuarea diferitelor operaţii de mentenanţă).

5.8.2. Reglarea şi verificarea pe stand a pompelor de injecţie în linie de mărime A, cu

regulator de turaţie tip RSV

Elemenţii pompelor de injecţie recondiţionaţi şi supuşi probelor de încercare hidraulică în vederea împărţirii acestora în cele trei grupe de etanşeitate, au fost montaţi pe pompe, iar acestea au fost reglate şi verificate pe bancul de centicubat pompe de injecţie cu variator electric conform fişelor de reglaj prezentate în continuare.

5.9. Aprecierea economică a recondiţionării elemenţilor pompelor de

injecţie

5.9.1. Calculul necesarului de personal, echipamente şi suprafeţe tehnologice Elementele de calcul necesare procesului tehnologic de recondiţionare a elemenţilor pompelor

de injecţie în linie uzaţi, stabilesc cerinţele şi măsurile ce se impun în cadrul centrelor specializate de reparaţii din agricultură privind aplicarea tehnologiei în vederea efectuării unor lucrări de bună calitate şi cu productivitate ridicată cuprinzând:

1. Stabilirea volumului de lucrări anuale, respectiv a numărului de elemenţi ce se recondiţionează anual, ţinând cont că 80% din elemenţii înlocuiţi conform normelor de consum, se pot recondiţiona prin tehnologia propusă;

2. Calculul ritmului de lucru; 3. Calculul frontului de lucru; 4. Stabilirea timpilor de lucru; 5. Calculul forţei de muncă necesară pentru acoperirea volumului de lucrări determinat; 6. Calculul numărului posturilor de lucru; 7. Calculul numărului de utilaje; 8. Calculul spaţiului tehnologic necesar procesului tehnologic de recondiţionare.

Tabelul 5.16 Situaţia centralizată a activităţii pe posturi (operaţii) pentru recondiţionarea elemenţilor pompelor

de injecţie Nr. crt. Denumirea postului (operaţiei) Necesar

muncitori Suprafaţa

tehnologică, m2 0 1 2 3

1 Primirea, control vizual exterior şi depozitarea elemenţilor 0,0375 2

2. Curăţarea de oxizi şi depresarea pistoanelor blocate în cilindri 0,149 3,5

3. Spălarea de înmuiere în baia cu agitaţie aer (barbotare) 0,0375 2,16

4. Spălarea manuală cu pensula în baie şi ştergerea elemenţilor 0,072 1,6



81

5. Controlul exterior cu lupa la cilindri şi pistoane, controlul interior la cilindri cu lampa cu neon 0,072 2,96

6. Presortarea pistoanelor din 5 în 5 µm 0,0375 3,44

7. Lepuirea eboş pistoane cu bucşa L = 45 mm pentru înlăturarea petelor şi urmelor de uzură 0,149 2,60

8. Spălarea manuală cu pensula în baie şi ştergere 0,072 1,60

9. Lepuirea pistoanelor cu bucşa L = 30 mm pentru înlăturarea conicităţii 0,23 2,60


11. Lepuirea pistoanelor cu bucşa L = 60 mm pentru ca ovalitatea şi conicitatea să fie sub 1 µm 0,23 2,60

12. Spălarea manuală cu pensula în baie şi ştergere 0,072 1,60 13. Sortarea pistoanelor din 2 în 2 µm 0,0375 3,44 14. Presortarea cilindrilor din 5 în 5 µm 0,0375 3,44

15. Lepuirea eboş cilindri cu bucşa L = 45 mm pentru înlăturarea petelor şi urmelor de uzură 0,149 2,60

16. Spălare manuală cu pensula în baie şi ştergere 0,072 1,6

17. Lepuirea eboş a cilindrilor cu bucşa L = 30 mm pentru înlăturarea conicităţii 0,023 2,60


19. Lepuirea cilindrilor cu bucşa L = 60 mm pentru ca ovalitatea şi conicitatea să fie sub 1 µm 0,23 2,60

20. Spălarea manuală cu pensula în baie şi ştergere 0,72 1,60 21. Lepuirea suprafeţei frontale a cilindrului 0,149 1,83 22. Spălarea manuală cu pensula în baie şi ştergere 0,072 1,60 23. Controlul cu tub de neon a interiorului cilindrului 0,0375 2,96 24. Sortarea cilindrilor din 2 în 2 µm 0,0375 3,44

25. Împerecherea cilindrilor cu pistoanele din aceleaşi grupe de sortare 0,0375 2,96

26. Lepuirea pistoanelor împerecheate cu cilindri 0,23 2,60

27. Spălarea manuală cu pensula în baie şi clătirea pistoanelor împerecheate cu cilindri în jet de motorină 1,113 1,482

28. Controlul glisare piston în cilindru 0,0375 1,482

29. Controlul hidraulic şi sortarea pe grupe în funcţie de timpul de scădere a presiunii 0,149 2,48

30. Conservarea în baia cu ulei cald 0,0375 2,48

31. Împachetarea în hârtie pergament, apoi în cutii şi livrarea elemenţilor împerecheaţi 0,072 2,96

TOTAL: 3,10 74,03

5.9.2. Previzionarea vânzării elemenţilor pompelor de injecţie recondiţionaţi sau a pompelor de injecţie în linie reparate în centrul de reparaţii

Pe baza datelor generale din prezentul studiu cercetând piaţa, prin diferite contacte cu întreprinderea constructoare (Mefin Sinaia) şi diferiţi distribuitori de elemenţi de pompă de injecţie precum şi de pompe de injecţie asamblate a rezultat că preţul de achiziţionare a elemenţilor noi (reper 1 418 325 095) este de 25 lei, iar a pompei de injecţie de mărime A (RO PE S4 A90 C410 R S2240) ce echipează tractoarele U-650 este de 1750 lei.



82

Pentru a stabili preţul preconizat de vânzare cu amănuntul a elementului de pompă de injecţie recondiţionat, care să se situeze sub limita preţului minim actual practicat pe piaţă şi un profit de maximum 25% pentru centrul de reparaţii, s-a pornit de la calculul investiţiilor privind utilajele, aparatele de măsură şi control, materialele şi lucrările de construcţii – montaj efectuându-se apoi un deviz postcalcul.

5.10. Concluzii privind cercetările experimentale

6. CONCLUZII FINALE

6.1. Concluzii generale

1. Criteriul cel mai important de clasificare a motoarelor cu ardere internă este procedeul de aprindere a amestecului, deoarece le diferenţiază în clase, care se deosebesc între ele din punct de vedere funcţional (modul de formare a amestecului şi arderea lui, procedeul de reglare a sarcinii etc.), constructiv (dimensiuni, mase, forme, soluţii constructive), al exploatării (uşurinţă în deservire, silenţiozitate, funcţionare liniştită, durabilitate etc.) şi al performanţelor tehnico-economice (economicitate, putere litrică, masă /kW sau CP etc.).

2. Formarea amestecului aer-combustibil reprezintă o cerinţă fundamentală a procesului de ardere, când motorul funcţionează cu combustibil lichid. Omogenizarea amestecului în stare gazoasă se obţine prin pulverizarea fină a combustibilului lichid, prin vaporizarea lui relativ rapidă şi prin amestecarea lui intimă cu aerul. Principial, pulverizarea combustibilului se realizează prin mărirea vitezei relative dintre combustibil (lichid) şi aer.

3. Mărirea vitezei relative dintre cele două fluide se realizează pe două căi: • prin mărirea vitezei jetului de combustibil în raport cu aerul, când operaţia poartă numele de

injecţie; • prin mărirea vitezei unui curent de aer în raport cu vâna de combustibil, când operaţia poartă

numele de carburaţie. 4. Utilizarea unuia sau altuia dintre cele două procedee de pulverizare este condiţionată de

natura combustibilului. La motorul cu aprindere prin compresie (MAC) vaporizarea combustibilului are loc în cilindrul motorului La aceste motoare o altă soluţie nici nu este posibilă, deoarece temperatura ridicată de fierbere a hidrocarburilor care alcătuiesc motorina nu poate fi atinsă decât în cilindrul motorului, la sfârşitul cursei de comprimare.

5. Motoarele cu combustie internă cu aprindere prin comprimare au o largă răspândire, dotând în totalitate tractoarele agricole de toate tipurile, locomotivele Diesel-electrice şi Diesel-hidraulice, grupurile de foraj, motocompresoarele, moto-generatoarele, în mare măsură autocamioanele şi altele. Această răspândire se datorează faptului că motorul cu aprindere prin compresiune funcţionează cu un consum specific de combustibil mai mic decât în cazul motorului cu aprinde cu scânteie.

6. În camera de ardere a motorului Diesel aerul este comprimat la 2,5…4,5 MPa şi încălzit la peste 500°C, astfel încât combustibilul introdus sub formă pulverizată este vaporizat, amestecat cu aerul şi apoi aprins şi ars, procesul având loc într-o mică fracţiune de timp. Performanţele motorului sunt maxime atunci când combustia este completă la un exces maxim de aer.

7. Sarcinile echipamentului de injecţie sunt dificile, având în vedere că se injectează pe ciclu o cantitate de combustibil de numai câţiva milimetri cubi, la presiuni care pot atinge 50…60 MPa şi care se repartizează pe numai 20…30 grade de rotaţie a arborelui motor, după o lege prescrisă, asigurând totodată o anumită caracteristică de pulverizare .

8. Pentru a se putea realiza aceste condiţii, atât la pompa de injecţie, cât şi la injectoare, se realizează asamblări cu jocuri funcţionale de numai 1,5…2,5 µm, calitatea suprafeţelor fiind foarte



83

fină, iar geometria lor extrem de precisă. Din aceste motive aparatura de injecţie este foarte sensibilă la condiţiile de exploatare şi întreţinere.

9. Sistemul de injecţie este alcătuit din pompa de injecţie, injectoare şi conductele de legătură, numite conducte de înaltă presiune. Sistemul de injecţie trebuie să îndeplinească următoarele funcţiuni:

• să dozeze cantităţile de combustibil în concordanţă cu încărcarea motorului (la motoarele de automobil, doza de combustibil pe ciclu variază între 30 şi 100 mm3, la sarcină plină);

• să pulverizeze combustibilul şi să asigure distribuţia lui corespunzătoare în camera de ardere. • să creeze o presiune înaltă în injector pentru a asigura pulverizarea. În raport cu tipul camerei

de ardere, presiunea de injecţie variază între 8...200 MPa; • să introducă combustibilul în cilindru, într-un interval de timp determinat, într-o fază

determinată a ciclului şi conform unei legi optime. La motoarele de tractoare durata injecţiei este cuprinsă între 10...30°RAC, iar avansul la injecţie, la sarcină plină, variază între 10...25°RAC; precizia reglării avansului la injecţie trebuie să fie de ± 1°RAC. Sistemele de injecţie trebuie să asigure totodată variaţia avansului cu sarcina şi turaţia motorului, până la 15°RAC. Legea optimă de injecţie trebuie să fie astfel încât să contribuie la ameliorarea funcţionării brutale şi la limitarea fenomenului de ardere întârziată ;

• să asigure uniformitatea dozei de combustibil pentru toţi cilindrii (la sarcina şi turaţia nominală gradul de neuniformitate δ = 2...3%).

Funcţiunile de dozare şi refulare a combustibilului la presiuni ridicate sunt preluate de pompa de injecţie; funcţiile de pulverizare şi distribuire a combustibilului în camera de ardere sunt preluate de injectoare. Celelalte funcţiuni sunt preluate parţial de pompă, parţial de injectoare.

10. Pompa de injecţie este de tipul cu piston, deoarece numai o astfel de pompă asigură presiunile ridicate cerute de o bună pulverizare. Cel mai adesea fiecare cilindru este alimentat separat de către o pompă individuală. Pentru simplificarea construcţiei, toate pompele se unesc într-un bloc unic; în acest caz pompa de injecţie reprezentând un ansamblu de elemente refulante, care au în comun alimentarea cu combustibil şi reglajul debitului.

11. Deoarece doza de combustibil pe ciclu este mică, dimensiunile principale ale pompei (diametrul şi cursa pistonului) trebuie să fie şi ele mici, ceea ce creează dificultăţi de ordin tehnologic la fabricarea pompei de injecţie. Astfel, pentru o cilindree de 1 l, doza pe ciclu este de 5o mm3, sau Vs/Vcl = 106/50 = 20000, adică la plină sarcină volumul dozei pe ciclu este de 20000 ori mai mic decât volumul cilindreei, iar în regim de mers în gol acest raport ajunge până 1:1ooooo.

12. S-au dezvoltat două metode de reglare a debitului de combustibil (sarcina motorului). În prima metodă, pompa de injecţie aspiră doza pe ciclu necesară fiecărei sarcini a motorului şi o refulează integral spre injector, motiv pentru care această metodă se numeşte metoda de reglare prin aspiraţie variabilă şi descărcare totală. În a doua metodă, pompa aspiră o cantitate de combustibil mult mai mare decât doza pe ciclu, dar refulează numai o fracţiune din cantitatea aspirată, de aceea această metodă se numeşte metoda de reglare prin aspiraţie invariabilă şi descărcare parţială.

13. Pompele de injecţie cu piston-sertar au o mare răspândire în domeniul motoarelor de tractoare, deoarece au construcţia simplă, siguranţă sporită în funcţionare, se deservesc uşor şi asigură o uniformitate relativ ridicată a debitului de combustibil. Pompele cu piston-sertar sunt de tipul cu aspiraţie invariabilă şi descărcare parţială. Pentru simplificarea construcţiei funcţia supapei se aspiraţie comandate este preluată de însăşi pistonul pompei, care a primit denumirea de piston-sertar, întrucât distribuie combustibilul în cilindrul pompei în raport cu sarcina motorului.

14. Supapa de refulare întrerupe legătura dintre conducta de înaltă presiune şi cilindrul pompei de injecţie în intervalul dintre două curse utile. Când cursa de refulare încetează, supapa se aşază pe scaun sub acţiunea resortului şi împiedică aspiraţia combustibilului din conducta de înaltă presiune, aspiraţie care ar face imposibilă reluarea injecţiei. Supapa de refulare îndeplineşte şi o a doua funcţiune: descarcă conducta de înalţă presiune de presiunile reziduale ridicate, ceea ce reduce



84

solicitarea conductei între două injecţii, dar mai ales asigură întreruperea bruscă a injecţiei, ameliorând astfel fenomenul de picurare

15. Deoarece motorul Diesel aspiră numai aer, iar volumul de aer pe ciclu rămâne aproape constant, regimul de sarcină şi turaţie depinde de cantitatea de combustibil injectată pe ciclu. La pompele de injecţie în linie, cantitatea de combustibil se comandă prin rotirea pistonaşelor elemenţilor de pompare. Aceasta se efectuează prin deplasarea cremalierei pompei direct de către operator sau în mod automat de un regulator de turaţie, în concordanţă cu variaţiile de sarcină.

16. Regulatoarele de turaţie pentru toate regimurile, acţionează în mod automat în întreaga plajă dintre turaţia minimă şi maximă de mers în gol a motorului, menţinând valoarea turaţiei în limitele gradului de neregularitate pentru orice poziţie a manetei regulatorului stabilită de conducător, fiind preferate la motoarele de tractor, şi în general acolo unde sarcina variază în mod imprevizibil.

17. Injectoarele de combustibil sunt componente esenţiale ale instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin comprimare, având rolul de reglare a presiunii de injecţie şi de pulverizare a combustibilului, astfel încât să se asigure vaporizarea acestuia în camera de ardere

18. Calitatea pulverizării este influenţată de mai mulţi factori care pot fi grupaţi astfel: • parametrii sistemului de injecţie (presiunea de injecţie, viteza jetului, turaţia pompei de

injecţie); • parametrii de stare şi proprietăţile fizice ale mediului în care are loc injecţia (presiunea

mediului sau contrapresiunea lui, greutatea specifică); • proprietăţile fizice ale combustibilului (vâscozitatea, tensiunea superficială, densitatea); • elementele constructive ale sistemului de injecţie (profilul camei, tipul pompei de injecţie şi

al injectorului, numărul orificiilor de pulverizare, forma şi dimensiunile lor); • condiţiile de exploatare. 19. Influenţa presiunii de injecţie asupra fineţii de pulverizare este considerabilă, deoarece ea

determină viteza de curgere a combustibilului, Totodată creşte penetraţia, întrucât jetul posedă o energie cinetică sporită. Creşterea turaţiei conduce la o sporire a presiunii de injecţie, întrucât variază viteza medie a pistonului-sertar al pompei de injecţie. Această împrejurare capătă o deosebită importanţă la motoarele de automobile şi tractoare care funcţionează în regim de turaţie variabilă.

20. La injectoarele închise cu comandă hidraulică, ridicarea acului de pe scaun are loc sub acţiunea forţei dezvoltate de presiunea combustibilului din camera pulverizatorului asupra gulerului acului, realizat prin prelucrarea acului cu două diametre diferite şi de aceea injectoarele se numesc cu comandă hidraulică.

21. Funcţionarea pompelor de injecţie şi a injectoarelor are loc în condiţii normale atunci când combustibilul conţine impurităţi mecanice cu dimensiuni mai mici decât jocul de asamblare a pieselor de precizie, care la elemenţii pompelor de injecţie bine rodaţi este de 0,0010…0,002 mm, în caz contrar, suprafeţele de lucru ale pieselor de precizie se vor uza rapid din cauza acţiunii abrazive a particulelor de praf aflate în suspensie în combustibil.

22. Efectele uzurii pieselor de precizie ale instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel sunt:întârzierea începerii şi accelerării injectării combustibilului, adică reducerea duratei de injecţie, la aceeaşi poziţie a pistonului în bucşa elementului;mărirea pierderilor de combustibil prin jocul dintre pistonul şi cilindrul elementului, adică micşorarea debitului de combustibil în cilindrul motorului, din cauza micşorării randamentului volumic al elementului de pompă;înrăutăţirea calităţii pulverizării combustibilului şi mărirea picurării combustibilului prin pulverizator; micşorarea presiunii remanente în conducta de înaltă presiune şi înrăutăţirea corespunzătoare a condiţiilor de debitare prin injector.

23. Instalaţia de alimentare a motoarelor Diesel poate funcţiona timp îndelungat fără reparaţii, numai dacă se respectă executarea operaţiilor tehnologice de mentenanţă preventivă şi corectivă şi alte reguli de deservire tehnică (alimentare cu combustibil curat adică filtrat şi bine decantat, dacă



85

rezervoarele de combustibil sunt spălate periodic iar filtrele de combustibil înlocuite periodic). Motorina poate fi curăţată de impurităţile mecanice şi prin decantare. Decantarea se bazează pe folosirea forţei de gravitaţie pentru separarea impurităţilor a căror greutate specifică este mai mare decât greutatea specifică a lichidului înconjurător.

24. Înrăutăţirea funcţionării motorului datorită deteriorării (uzării) elemenţilor pompei de injecţie, se caracterizează, în primul rând, prin apariţia de fum la eşapament, prin micşorarea puterii motorului şi prin dificultăţi la pornirea lui. Fumul la eşapament se produce şi din cauza pulverizării defectuoase, datorită uzării sau cocsificării orificiilor pulverizatorului.

25. În procesele electrochimice cu obţinere de metal în stare compactă se recomandă ca anozii să fie cu câţiva zeci de milimetri mai mici decât catozii. Această măsură se ia pentru a diminua efectul de margine, care conduce la grosimi neuniforme ale statului de metal. Neuniformitatea stratului depus este nedorită atât în galvanotehnică (depunerea metalelor), cât şi în hidrometalurgie (extragerea şi purificarea metalelor).Dacă, dimpotrivă, catodul este mai mare decât anodul, repartiţia liniilor de curent, respectiv densitatea de curent pe suprafaţa catodului este mai uniformă decât în cazul precedent, de unde rezultă şi o grosime mai uniformă a stratului de metal.

26. La depunerea galvanică a metalelor, mai ales în ramura galvanostegiei, structura acestora are un rol determinant asupra calităţii straturilor metalice obţinute. Structura unui strat metalic este definită de mărimea şi orientarea grăunţilor cristalini. Aceste caracteristici sunt influenţate de: compoziţia electrolitului, regimul de electroliză, grosimea stratului depus şi de descărcarea la catod a ionilor de hidrogen.

27. Duritatea depunerilor galvanice depinde în foarte mare măsură de structura lor: cu cât structura este mai fină, cu atât este mai ridicată duritatea. Influenţa exercitată de mărimea cristalelor îşi găseşte explicaţia în creşterea în lungime a tuturor limitelor dintre cristale, unde, în comparaţie cu straturile interioare ale cristalelor, are loc o oarecare denaturare a reţelei. Duritatea este mult influenţată de densitatea de curent, temperatura de lucru şi compoziţia electrolitului.

28. Aderenţa depunerilor galvanice este determinată de gradul de îndepărtare a impurităţilor de pe suprafaţa pieselor. După natura lor, aceste impurităţi pot fi clasificate în trei grupe: oxizi şi săruri metalice, uleiuri, grăsimi sau alte substanţe organice şi diferite incluziuni metalice. Pregătirea suprafeţelor metalice se poate face pe cale mecanică, chimică şi electochimică şi reprezintă circa 50% din volumul total de muncă necesar pentru procesul tehnologic de depunere a unui metal.

29. Utilizarea pe scară largă a cromului depus pe cale galvanică are la bază o serie de avantaje, precum: stabilitatea chimică ridicată, rezistenţa mare la uzura mecanică şi aspectul plăcut al metalului. Cromarea se aplică în scopuri decorativ-protectoare, pentru care sunt necesare straturi cu grosimi de 1…2 μm, precum şi pentru recondiţionarea pieselor uzate sau pentru creşterea rezistenţei la uzare a altor piese, cazuri în care, straturile de crom ating grosimi de 200 μm şi chiar mai mari. Cromarea în straturi groase este cunoscută sub numele de cromare dură. Asupra procesului tehnologic de cromare se manifestă, în mod deosebit, influenţa condiţiilor de lucru şi a electroliţilor folosiţi.

30. Cercetările teoretice şi experimentale au condus la elaborarea unor regimuri raţionale de acoperire cu crom a pistoanelor elemenţilor. Aceste regimuri dau posibilitatea de a aplica pe pistoane un strat de crom cu multă precizie, (cromare la dimensiuni), ceea ce asigură sortarea pistoanelor şi asamblarea lor cu cilindrii, fără rodare suplimentară.. Stratul de crom depus pe piston trebuie să aibă grosimea de 0,020…0,050 mm. La un strat cu grosimea mai mică decât 0,020 mm şi la rodarea ulterioară a pistonului, se produce, în unele cazuri, descoperirea unor zone pe piston, prin căderea cromului, fenomen care trebuie cu totul evitat. Aplicarea unui strat cu grosime mai mare decât 0,05 mm este posibilă şi se admite uneori. Trebuie să se ţină seama de faptul că în acest caz productivitatea cromării scade foarte mult şi contribuie la creşterea costului operaţiei de cromare.

31. Electrolitul folosit pentru cromarea pistoanelor este, de obicei, o soluţie formată din 200…250 g de anhidridă cromică (Cr2O3 ) şi 1,25…2,0 g acid sulfuric (H2SO4 ), la un litru de apă. Această soluţie permite o viteză de depunere mare a stratului de crom. Pistoanele cromate în această



86

soluţie vor trebui să fie rodate suplimentar înainte de asamblare. Se poate, de asemenea, recomanda cromarea pistoanelor într-o soluţie slabă de electrolit, formată din 50…55 g anhidridă cromică şi 0,5…0,7 g acid sulfuric, la un litru de apă. La cromarea în această soluţie se îmbunătăţeşte aderenţa, creşte omogenitatea stratului şi, în plus, pe strat nu apar fisuri. Cromarea pistoanelor într-o soluţie slabă de electrolit durează mai mult, dar se pretează mai bine la control, ceea ce permite să se evite rodarea ulterioară a pieselor.

32. În funcţie de mediul care furnizează azotul ca element activ, s-au dezvoltat mai multe procedee de nitrurare cum ar fi: nitrurarea gazoasă, nitrurarea ionică în baie de săruri şi, mai recent, nitrurarea în plasmă. Nitrurarea în plasmă prezintă o serie de avantaje, precum:

consum de energie şi gaze mai redus faţă de nitrurarea ionică în gaz (cu circa 30% şi, respectiv, 80%);

absenţa poluării (nitrurarea în băi de săruri fiind un procedeu foarte poluant); cicluri mai scurte cu circa 50% faţă de nitrurarea clasică; posibilitatea controlului şi reglării condiţiilor de nitrurare şi prin aceasta a constituenţilor

structurali doriţi; posibilitatea opririi şi reluării ciclului de nitrurare; deformaţii minime; operaţia de tratament termic finală nu mai necesită tratamente termice sau prelucrări mecanice. Prin aplicarea nitrurării se obţin straturi cu grosimi de 0,1...0,6 mm, cu durităţi cuprinse între

500...1100 HV5 (în funcţie de natura materialului de bază), miezul rămânând tenace. 33. Tehnologia de carbonitrotitanizare se bazează pe metoda depunerii chimice în plasmă

(PACVD-Plasma Asisted Chemical Vapour Deposition) prin care, în urma reacţiei în plasmă între două sau mai multe gaze reactante, are loc formarea unor compuşi ce se depun pe suprafaţa materialelor (substratul) aflate în zona de reacţie. De exemplu, pentru formarea de TiC se utilizează TiCl4, C2H2 şi H2; pentru SiN-SiH4, N2 şi H2; pentru AlN-AlCl3, NH3 şi H2; pentru BN-B2H6 (sau BCl3) şi NH3 etc.

34. Durificarea cu laser a oţelurilor şi fontelor se realizează prin încălzirea cu viteze mari până la o temperatură corespunzătoare din domeniul austenitic, cu realizarea transformării α→β într-un interval foarte scurt (0,01...1,0 s) şi răcire, rapidă, astfel încât să nu se intersecteze curbele C şi deci să se producă transformarea austenitei în martensită.

6.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale

1. Funcţionarea pompelor de injecţie şi a injectoarelor are loc în condiţii normale atunci când combustibilul conţine impurităţi cu dimensiuni mai mici decât jocul de ansamblu al pieselor conjugate (piston-cilindru), respectiv 0,0005…0,0015 mm. În caz contrar suprafeţele de lucru ale pieselor de precizie se vor uza intens din cauza acţiunii abrazive a particulelor solide aflate în suspensie în combustibil.

2. Rezultatul pătrunderii particulelor solide dure împreună cu combustibilul în instalaţia de injecţie îl reprezintă ştirbirea muchiilor, griparea pistonaşelor în bucşe, uzuri pe suprafeţele active ale acestora etc., influenţând negativ funcţionarea motorului, prin micşorarea puterii, mărirea consumului de combustibil şi accelerarea uzării pieselor.

3. Modificarea dimensiunilor geometrice, formelor şi poziţiilor suprafeţelor conjugate ale pieselor elemenţilor pompelor de injecţie este datorată uzurii hidroabrazive. Intensitatea acestei uzări depinde de proprietăţile fizico-mecanice ale acestora, de proprietăţile aşchietoare ale particulelor abrazive, de presiunea şi viteza de curgere a combustibilului şi de spaţiul parcurs de piesele în frecare.

4. Caracterul uzării elemenţilor pompelor de injecţie nu depinde de provenienţa particulelor abrazive, ci de prezenţa lor pe suprafeţele pieselor.



87

5. Elemenţii pompelor de injecţie în linie studiaţi sunt executaţi din RUL1 şi RUL2, care în stare călită sau durificată superficial pot să răspundă la solicitări înalte de tracţiune, compresiune, forfecare, oboseală şi de uzură. Aceste oţeluri sunt uşor hipoeutectoide, aliate cu crom, mangan şi siliciu, care le asigură o duritate ridicată şi uniformă, călibilitate bună, tenacitate satisfăcătoare, dar au rezistenţa la coroziune redusă.

6. Cea mai bună rezistenţă la uzare se obţine la oţelul călit în ulei, care în stare recoaptă are structura formată din sorbită uniformă. Revenirea oţelurilor de rulment se realizează la temperaturi joase, cu scopul de a se menţine duritatea ridicată şi de a se elimina tensiunile interne provocate de călire.

7. Aprecierea uzurii elemenţilor se face pe baza cunoaşterii dimensiunilor limită, a abaterilor maxime de la forma geometrică, precum şi a valorilor limită ale ajustajului pieselor conjugate la. La pompele de injecţie, parametrii care caracterizează calitatea funcţionării sunt presiunea şi debitul de combustibil care pot fi realizate.

8. Pentru determinarea jocului limită dintre pistonul şi bucşa elementului se utilizează o metodă hidraulică, prin care se cronometrează timpul de scăpare printre cele două piese a combustibilului supus la o presiune mai mare decât cea de injecţie. Timpii obţinuţi se împart în mai multe categorii, pe o pompă de injecţie fiind obligatorie montarea de elemenţi din aceeaşi categorie.

9. La recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie prin lepuire trebuie să se îndepărteze un strat de metal de 0,002…0,005 mm, în vederea înlăturării ovalităţilor şi a conicităţilor. Este necesar ca elemenţii recondiţionaţi să posede o fiabilitate identică sau cât mai apropiată de cea a elemenţilor noi.

10. În procesul de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie un loc important îl prezintă controlul dimensional al pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor, înainte, în timpul şi după recondiţionarea acestora. Controlul dimensional se poate face manual sau automat, prin procedee mecanice (micrometrare) sau pneumatice.

11. Aparatura de control pneumatic se situează printre cele mai economice mijloace de automatizare a controlului dimensional în construcţia de maşini, datorită costurilor relativ reduse, stabilităţii reglajelor, calificării reduse a personalului de deservire, precum şi datorită caracteristicilor metrologice bune (sensibilitate, stabilitate, precizie).

12. Aparatele de control pneumatic permit să se verifice, practic, orice parametri liniari ai pieselor care se execută în construcţia de maşini, inclusiv abaterile de formă (ovalitate, conicitate, poligonalitate) şi de poziţie (neperpendicularitate, necoaxialitate, poligonalitate) şi chiar să se efectueze unele operaţii de calcul (însumare, diferenţă, valoare medie, sortare).

13. Recondiţionarea elemenţilor pompelor de injecţie prin rodarea individuală şi împreună a pieselor fără încărcare, constă în aceea că se ia una din piese, de exemplu cilindrul şi se rodează cu ajutorul unei paste de rodat şi al unei tije speciale, care se numeşte sculă de rodaj, până la eliminarea neregularităţilor formate din cauza uzurii. Apoi se ia a doua piesă a perechii, pistonul, din altă grupă de dimensiuni, respectiv o grupă cu diametrul mai mare decât a alezajului iniţial al cilindrului şi rodându-l (îndepărtând prin rodare un strat de metal), se elimină neregularităţile datorate uzurii acestuia, după care se rodează împreună cele două piese până la obţinerea unui joc normal. Rodarea se poate face cu mai multe tipuri de paste abrazive, cele mai importante fiind cele din pulberi de corindon şi cele din oxid de aluminiu.

14. Asamblarea pistoanelor şi a cilindrilor după recondiţionarea prin rodarea individuală, necesită următoarele operaţii: sortarea pieselor pe dimensiuni, asamblarea în perechi a pistoanelor cu cilindrii corespunzători, verificarea alunecării (glisării) line a pieselor şi la nevoie, rodarea împreună a pieselor, executarea probei hidraulice a ansamblului, pregătirea ansamblurilor pentru păstrare şi predarea lor la depozit (magazie).

15. Sortarea pieselor pe grupe de dimensiuni asigură alegerea rapidă în perechi a pistoanelor şi a cilindrilor recondiţionaţi prin rodare individuală. Cilindrii se sortează măsurându-se în trei planuri (la 4...5 mm de partea superioară, la jumătatea lor şi la 4...5 mm de la partea inferioară) şi pe două



88

direcţii, una paralelă cu orificiul de admisie şi cealaltă perpendiculară pe acest orificiu. Măsurarea se realizează cu un comparator de interior cu precizia de 0,001 mm.

16. Înainte de rodarea finală, pe suprafaţa pistonului trebuie să se aplice o cantitate mică de pastă foarte fină, şi anume pastă de oxid de aluminiu de 1 μm. Pe măsura rodării, pistonul va pătrunde tot mai adânc în cilindru, şi în final va pătrunde în acesta pe toată lungimea. După aceasta, rodarea trebuie întreruptă şi după spălarea pieselor, se va verifica dacă o piesă pătrunde lin în cealaltă. Pistonul care pătrunde în cilindru numai cel mult 10...15 mm nu poate fi rodat mai departe şi se alege alt cilindru din altă grupă de dimensiuni pentru a fi împerecheat cu el, sau se va supune unei rodări individuale suplimentare.

17. Obiectivul principal al cercetărilor experimentale din această lucrare îl reprezintă proiectarea, execuţia, implementarea şi verificarea în exploatare a metodicilor, tehnologiilor şi echipamentelor pentru evidenţierea degradării şi pentru restabilirea stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie. În vederea atingerii obiectivului principal al acestor cercetări a fost necesară parcurgerea secvenţială şi rezolvarea a zece obiective subsidiare.

18. Obiectele cercetărilor experimentale în vederea studierii distribuţiei dimensiunilor acestora au fost reprezentate de elemenţii pompelor de injecţie cu diametrele de 9 mm care echipează motoarele D-103, D-110, aprovizionaţi de la centrele de reparaţii motoare (total 141 bucăţi), precum şi de elemenţii pompelor de injecţie cu diametrele de 9,5 mm ce echipează motoarele RABA, aprovizionaţi de la centrele de reparaţii motoare din cadrul unităţilor specializate (total 152 bucăţi).

19. În vederea atingerii obiectivului general al cercetărilor experimentale, precum şi a obiectivelor subsidiare s-a conceput şi urmărit metodica generală de cercetare experimentală. Pentru îndeplinirea metodicii generale au fost realizate următoarele activităţi: acţiuni preliminare cercetărilor experimentale, cercetări experimentale în laborator şi cercetări experimentale în exploatare.

20. Din categoria instrumentelor pentru măsurări mecanice se remarcă trusa de cale plan-paralele şi ortotestul, ca echipament hidraulic s-a utilizat dispozitivul hidraulic adaptat pentru verificarea etanşeităţii elemenţilor, iar din categoria instrumentelor pneumatice s-a utilizat instalaţia Superjet, cu adaptările realizate de autor pentru verificarea pistoanelor şi bucşelor elemenţilor.

21. Cercetările experimentale s-au desfăşurat în laboratorul I.N.M.A., la Centrul de Reparaţii Denta din cadrul S.M.A. Deta, judeţul Timiş şi în mai multe unităţi de exploatare a tractoarelor şi maşinilor agricole, după metodica desfăşurării cercetărilor experimentale.

22. Verificarea comportării în exploatare a elemenţilor recondiţionaţi s-a făcut pe motoare montate pe tractoarele din dotarea S.M.A. Deta. Elemenţii recondiţionaţi după metoda treptelor de reparaţii au fost testaţi la o probă de presiune cu ajutorul dispozitivului pentru verificat şi reglat injectoare, la care s-au realizat adaptările necesare verificării elemenţilor. În funcţie de timpul de scădere a presiunii de la 20 MPa la 15 MPa elemenţii consideraţi corespunzători au fost împărţiţi în trei grupe: I-15…20 s; II-21…25 s şi III-26…30 s. Elemenţii pentru care nu s-au atins 15 s ori s-au depăşit 30 s au fost consideraţi necorespunzători, căutându-se fie reîmperecherea, fie continuarea rodării acestora.

23. Curbele de distribuţie a suprapunerii apariţiilor evenimentelor pe cele 35 de intervale pentru pistoanele şi cilindrii elemenţilor de 9 mm şi respectiv, 9,5 mm sunt reprezentate în diagrame şi din analizarea suprapunerii acestor curbe reiese faptul că se pot recondiţiona prin lepuire peste 80% din elemenţii pompelor de injecţie luaţi în studiu.

24. Pentru a stabili preţul preconizat de vânzare cu amănuntul a elementului de pompă de injecţie recondiţionat, care să se situeze sub limita preţului minim actual practicat pe piaţă şi un profit de maximum 25% pentru centrul de reparaţii, s-a pornit de la calculul investiţiilor privind utilajele, aparatele de măsură şi control, materialele şi lucrările de construcţii – montaj efectuându-se apoi un deviz postcalcul.



89

6.3. Contribuţii personale

Principalele contribuţii personale la realizarea acestei lucrări sunt prezentate în continuare. 1. Evidenţierea oportunităţii şi utilităţii temei de doctorat, precizându-se obiectivul principal

al lucrării ca fiind stabilirea bazelor teoretice şi a posibilităţilor practice de mărire a resurselor elemenţilor pompelor de injecţie în linie, prin identificarea rapidă şi sigură a nivelului de degradare şi restabilirea stării de funcţionare a acestora prin recondiţionare şi obiectivele complementare, pe baza cărora să se asigure îndeplinirea obiectivului propus.

2. Analiza stadiului actual în domeniul construcţiei şi funcţionării instalaţiei de alimentare de la motoarele cu aprindere prin compresie.

3. Realizarea unei sinteze privind stadiul actual la nivel mondial în domeniul construcţiei şi utilizării elemenţilor pompelor de injecţie în linie şi a tehnologiilor de restabilire a stării de funcţionare a acestora.

4. Stabilirea unei metodici generale de cercetare corectă şi cuprinzătoare, pentru identificarea nivelului de degradare şi restabilirea prin recondiţionare a stării de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie.

5. Cercetarea teoretică a posibilităţilor de realizare a unor echipamente şi tehnologii moderne de identificare prin micrometrare sau prin metode pneumatice a stării de degradare a elemenţilor şi de recondiţionare a acestora.

6. Proiectarea tehnologiei de măsurare prin micrometrare şi stabilirea aparaturii pentru identificarea prin acest procedeu a abaterilor dimensionale, de formă şi poziţie ale suprafeţelor elemenţilor uzaţi ai pompelor de injecţie.

7. Prelucrarea statistică a rezultatelor obţinute prin măsurarea pistoanelor şi bucşelor cercetate şi stabilirea modului de încadrare a acestora în sorturile necesare restabilirii funcţionalităţii elemenţilor prin reîmperechere.

8. Adaptarea sistemului pneumatic Superjet la măsurarea caracteristicilor dimensionale,de formă şi de poziţie a pistoanelor şi cilindrilor elemenţilor, prin proiectarea, realizarea practică şi implementarea în producţie a completurilor necesare acestei activităţi.

9. Proiectarea şi urmărirea realizării practice şi utilizării în producţie a echipamentelor tehnice pentru recondiţionarea prin lepuire, rodare şi reîmperechere a pistoanelor şi bucşelor elemenţilor pompelor de injecţie în linie.

10.Urmărirea în exploatare a elemenţilor recondiţionaţi şi compararea comportării acestora cu cea a elemenţilor noi, montaţi pe aceleaşi pompe de injecţie.

11. Estimarea economică a utilităţii recondiţionării elemenţilor pompelor de injecţie în linie. 12. Stabilirea unor concluzii ferme referitoare la posibilitatea măririi resurselor elemenţilor

pompelor de injecţie prin restabilirea stării de funcţionare a acestora prin recondiţionare. 6.4. Direcţii viitoare de cercetare

1. Extinderea cercetărilor teoretice şi asupra altor componente ale instalaţiei de alimentare a

motoarelor cu aprindere prin compresie, în vederea identificării rapide a stării de degradare şi de creştere a resurselor de utilizare a acestora.

2. Realizarea unor studii aprofundate privind fiabilitatea operaţională a diferitelor componente ale pompelor de injecţie şi stabilirea soluţiilor tehnico-organizatorice de apropiere a ciclurilor de exploatare a acestora.

3. Analiza posibilităţii de restabilire a resursei de funcţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie şi prin alte metode şi procedee tehnice şi proiectarea echipamentelor şi tehnologiilor adecvate.

4. Cercetarea posibilităţilor de îmbunătăţire a sistemelor de mentenanţă ale instalaţiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin compresie, în vederea creşterii fiabilităţii lor.



90

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Abăităncei, D. ş.a. : Motoare pentru autovehicule şi tractoare. Vol. 2, Editura tehnică, Bucureşti,

1978. 16. Bădescu, M., Popescu, S.: Diagnosticarea şi întreţinerea pompelor de injecţie, în Revista

Mecanizarea Agriculturii, nr. 3, 2005, p. 25-32. 24. Brătucu, Gh.: Repararea şi fiabilitatea utilajelor agricole, Editura Universităţii Transilvania,

Braşov, 1992. 26. Brătucu, Gh.: Tehnologia reparării utilajelor agricole, vol. I şi II, Universitatea din Braşov, 1984. 48. Danciu A., Chipriade, Gh.: Încercarea bancului de centicubat pompe de injecţie cu variator electric

BCVE-8, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1986. 49. Danciu, A., Florea, Şt.: Studii şi cercetări privind stabilirea tehnologiei de recondiţionare a elemenţilor

de la pompele de injecţie în linie, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1986. 51 Danciu, A., Chipriade, Gh.: Tehnologia de revizii tehnice (Rt) si reparaţii curente (Rc1) de la

tractoarele U-650; U-651 M, Editura CERES, Bucureşti, 1987. 52. Danciu, A., Florea, Şt.: Stabilirea fluxului tehnologic de lucru şi nomenclatorul SDV-urilor

necesare recondiţionării elemenţilor de la pompele de injecţie în linie, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1987.

53. Danciu, A. Florea, Şt.: Tehnologia de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie, în Revista Mecanizarea Agriculturii nr. 8/1987.

54. Danciu, A., Florea, Şt.: Încercarea în vederea omologării SDV-urilor şi a fluxului tehnologic de lucru necesare recondiţionării centralizate a elemenţilor de la pompele de injecţie ale tractoarelor U-650, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1988.

55. Danciu, A. Florea, Şt.: Cercetări privind elaborarea tehnologiei şi realizarea SDV-urilor necesare recondiţionării elemenţilor de la pompele de injecţie cu diametrul pisonaşului de 9,5 mm şi extinderea tehnologiei de recondiţionare a elemenţilor cu diametrul pisonaşului de 9 mm la treptele 8,920...8,960 mm şi 9,160...9,200 mm, în Referat proiecte execuţie SDV-uri, ICSITMUA, Bucureşti, 1988.

58. Danciu, A., Gagiu, C., Mocioc, Şt., Stancu, B.: Cum întreţinem şi reparăm tractorul U-650, în Agenţia Naţională de Consultanţă Agricolă (ANCA), Fundaţia naţională „Satul Românesc” Revista „ Agricultura României”, Bucureşti, 1999.

59. Danciu, A.: Principalele operaţii de mentenanţă la instalaţia de alimentare a motoarelor D-110, în Revista Mecanizarea Agriculturii nr.1/2003, Redacţia revistelor AGRIS, ISSN 1012-7296, p. 28...42.

60. Danciu, A.: Tehnologia de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie de la motorul tractorului U-650 M, în Revista Mecanizarea Agriculturii nr.7/2004, Redacţia revistelor AGRIS, p. 25...28.

62. Danciu, A, Vlăduţ, V., Gângu, V., Marin, E.: Tehnologie de mentenanţă preventivă şi corectivă la semănătoarea pentru semănat în teren nearat SCN-3, Editura Printech, Bucureşti 2006, ISBN 978-973-718-651-5.

63. Danciu, A, Vlăduţ, V., Cojocaru, I., Băjenaru, S.: Tehnologie de mentenanţă preventivă şi corectivă la plugul cizel PC-7, Editura Printech, Bucureşti 2006, ISBN 978-973-718-650-8.

64. Danciu, A, Vlăduţ, V., Pirnă, I., Constantin, N.: Tehnologie de mentenanţă preventivă şi corectivă la agregatul combinat pentru pregătit patul germinativ ACPG-3, Editura Printech, Bucureşti, 2006, ISBN 978-973-718-649-2.

66. Danciu, A, Brătucu, Gh., Ludig ,M., Postelnicu, E, Caba, I.L.: Research on the Reconditioning of the Elements in Line Injection Pumps Using the Repair Steps Method in The 4th Internationall Conference COMAT 2012, Brasov, 2012, Vol. 3, p. 820-829, ISBN 978-973-131-162-3.

67. Danciu, A., Brătucu, Gh., Ludig, M., Postelnicu, E., Grigore, I.: Contributions to Achieve the Pneumatic Ssystem for Measuring Injection Pump Elements, in The 4th International Conference COMAT 2012, Brasov, 2012, Vol. 3, p. 805-819, ISBN 978-973-131-162-3.

68. Danciu, A., Brătucu, Gh., Vlăduţ, V., Brckic, M.: Distribuţia dimensiunilor elemenţilor pompelor de injecţie degradaţi în vederea restabilirii stării de funcţionare, în Revista INMATEH -



91

Agricultural Engineering, vol. 37, no. 2/2012, p. 69-80, e: ISSN: 2068 – 2239; p: ISSN: 2068 – 4215, Bucureşti, România.

70. Doinaru, L.: Aparatură de injecţie pentru motoare Diesel, Editura tehnică, Bucureşti, 1973. 74. Firoiu, C.: Tehnologia proceselor electrochimice, Editura didactică şi pedagogică, Bucureşti, 1983. 75. Florea, Şt., Tomescu, D. ş.a.: Tehnologia de reparare a tractoarelor U-650; U-651 M, Editura

CERES, Bucuresti, 1984. 77. Gagiu, C.: Fiabilitatea în exploatare a tractoarelor şi maşinilor agricole, Editura AGRIS - Redacţia

revistelor agricole, Bucureşti, 1995. 81. Grǘnwald, B.: Teoria, construcţia şi calculul motoarelor pentru autovehicule rutiere, Editura

didactică şi pedagogică, Bucureşti, 1969. 83. Ionuţ, V., ş.a.: Tehnologia reparării şi fiabilitatea utilajului agricol, Editura didactică şi pedagogică

Bucureşti, 1983. 102. Popescu, S., Bădescu, M.: Diagnosticarea şi întreţinerea tehnică a tractoarelor, Editura Ceres,

Bucureşti, 1992. 104. Popescu, S., Ursuţ, G.: Dispozitiv stroboscopic pentru determinarea avansului la injecţie a

motoarelor cu aprindere prin comprimare folosite la tractoare şi maşini agricole, în Buletinul CIT, vol. VI, Braşov, 1989, p. 129-136.

105. Popescu, S., Bădescu, M.: Diagnosticarea stării tehnice a mecanismelor şi sistemelor motorului ce echipează tractorul agricol, în Revista Mecanizarea Agriculturii, nr. 6, 2001, p. 11-19.

106. Popescu, S., Bădescu, M.: Metode şi mijloace de diagnosticare a stări tehnice a tractoarelor agricole, în Revista Mecanizarea Agriculturii, 2006, nr.11, p. 23-26.

113. Safta, V., Voicu, Gh.: Tendinţe actuale în construcţia motoarelor de la tractoarele agricole, cu privire la caracteristicile exterioare ale acestora, în Revista Construcţia de Maşini, 4-5/1998, p. 37-40.

114. Safta,V., Voicu, Gh.: Rodajul şi determinarea indicilor funcţionali (putere şi consum de combustibil) la motoarele tractoarelor, după reparaţie: I. Rodajul motoarelor, în Revista Mecanizarea Agriculturii, nr.4-5 /1998, p. 6-12.

115. Safta,V., Voicu, Gh.: Rodajul şi determinarea indicilor funcţionali (putere şi consum de combustibil) la motoarele tractoarelor, după reparaţie: II. Determinarea puterii motoarelor şi a consumului de combustibil pe bancul de probă, în Revista Mecanizarea Agriculturii, nr. 6-7 /1998, p. 21-25.

116. Selivanov, A.I.: Instalaţia de alimentare pentru motoare Diesel, Editura tehnică, Bucuresti, 1956, 126. Tomescu, D. ş.a.: Tehnologia de întreţineri şi revizii tehnice, norme de timp pentru întreţineri,

revizii şi reparaţii la tractoare, maşini şi instalaţii agricole, Redacţia de propagandă tehnică agricolă, Bucureşti, 1989.

136. Voicu, Gh., Safta, V.: Reglarea pompei de injecţie cu elemenţi în linie de mărime A, care echipează motoarele D-110 de la tractoarele U-650 M, în Revista Mecanizarea Agriculturii, nr. 3/2000, p. 25-29.

155. *** SR EN ISO 683-17:2002 - Oţeluri pentru tratamente termice. Oţeluri aliate şi oţeluri pentru automate. Partea 17. Oţeluri pentru rulmenţi.



92

Curriculum vitae

Informaţii personale Nume şi prenume DANCIU, Aurel

Adresă Str. Tămâioarei, nr. 81, Sector 2, Bucureşti, România

Telefon 0722 942.902 E-mail [email protected]

Naţionalitate Română Data naşterii 31.10.1951

Experienţa profesională

Perioada

Numele angajatorului/ Funcţia

01.04.2005– prezent

INMA Bucureşti – Inginer CS III Perioada


01.02.1991 – 01.04.2005

ICTDMA- ROMATEST – Inginer CS III Perioada


01.08.1983– 01.02.1991

Institutul de cercetare, proiectare şi inginerie tehnologică pentru maşini şi utilaje agricole - Inginer

Perioada


25.08.1980– 01.08.1983

Trustul S.M.A. Vâlcea, SMA Zătreni - Inginer Perioada


19.12.1972 – 15.09.1975

Întreprinderea metaalurgică Ascensorul – Electrician constructor

Perioada


11.08.1969 – 16.06.1971

Întreprinderea metalurgică Ascensorul – Electrician constructor

Educaţie şi formare

Perioada 2008-prezent Calificarea/diploma obţinută Doctorand

Numele instituţiei de învăţământ Universitatea Transilvania din Braşov

Perioada 1975-1980 Calificarea/diploma obţinută Inginer

Numele instituţiei de învăţământ Institutul Politehnic „Gheorghe Ghorghiu Dej” din Bucureşti, Facultatea de mecanică agricolă

Limba(i) străină(e) cunoscută(e) Franceză, Engleză

Competenţe şi aptitudini tehnice Windows OS, Microsoft Office

Informaţii suplimentare Prim autor sau coautor la 33 articole ştiinţifice publicate în reviste de specialitate din România şi străinătate şi coautor la 1 manual universitar.



93

Curriculum vitae

Personal information

Name DANCIU, Aurel Address Tămâioarei St., no. 81, Sector 2, Bucharest,

Romania Telephone 0722 942.902

E-mail [email protected] Nationality Romanian

Birth date 31.10.1951

Work experience Period

Name of employer/ position held 01.04.2005– present INMA Bucureşti – CS III Engineer

Period Name of employer/ position held

01.02.1991 – 01.04.2005 ICTDMA- ROMATEST – CS III Engineer


01.08.1983– 01.02.1991 Institute of research for machines and installations for agriculture - Engineer


25.08.1980– 01.08.1983 Trustul S.M.A. Vâlcea, SMA Zătreni - Engineer


19.12.1972 – 15.09.1975 ASCENSOR Metallurgical factory – Electrician worker


11.08.1969 – 16.06.1971 ASCENSOR Metallurgical factory – Electrician worker

Education and formation

Period 2008-present Qualification PhD Student

Education institution Transilvania University of Brasov

Period 1975-1980 Qualification Engineer

Education institution „Gheorghe Ghorghiu Dej” Polytechnical Institute of Bucharest, Faculty of agricultural mechanics

Foreign languages French, English

Technical competences Windows OS, Microsoft Office Supplementary information First author or coauthor in 33 scientific papers

published in specialized journals in Romania and abroad, and coauthor for 1 university manual.



94

Lucrări elaborate de autor în domeniul tezei de doctorat

A. Lucrări ştiinţifice

1. Danciu, A., Florea, Şt.: Studii şi cercetări privind stabilirea tehnologiei de recondiţionare a

elemenţilor de la pompele de injecţie în linie, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1986. 2. Chipriade, Gh., Danciu, A., ş.a.: Tehnologia de revizii tehnice (Rt) si reparaţii curente (Rc1) de

la combina C-12, Editura CERES, Bucureşti, 1984. 3. Danciu A., Chipriade, Gh.: Încercarea bancului de centicubat pompe de injecţie cu variator

electric BCVE-8, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1986. 4. Danciu, A. Elaborarea temelor de cerinţe pentru proiectarea şi execuţia tampoanelor şi inelelor

pneumatice necesare sortării cilindrilor şi pistoanelor elemenţilor recondiţionaţi, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1986.

5. Florea, Şt., Danciu, A.: Elaborarea temelor de cerinţe în vederea proiectării şi omologării dispozitivelor de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1986.

6. Radu, E., Danciu, A.: Studii şi cercetării privind posibilităţile de aplicare a nitrurării ionice în procesul de recondiţionare şi mărirea rezistenţei la uzură a pieselor de la tractoare şi maşini agricole, în Referat ICPITMUA, 1986.

7. Danciu, A., Chipriade, Gh.: Tehnologia de revizii tehnice (Rt) si reparaţii curente (Rc1) de la tractoarele U-650; U-651M, Editura CERES, Bucureşti, 1987.

8. Danciu, A., Florea, Şt.: Stabilirea fluxului tehnologic de lucru şi nomenclatorul SDV-urilor necesare recondiţionării elemenţilor de la pompele de injecţie în linie, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1987.

9. Danciu, A. Florea, Şt.: Tehnologia de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie în linie, în Revista Mecanizarea Agriculturii nr.8, 1987.

10. Danciu, A., Florea, Şt.: Încercarea în vederea omologării SDV-urilor şi a fluxului tehnologic de lucru necesare recondiţionării centralizate a elemenţilor de la pompele de injecţie ale tractoarelor U-650, în Referat ICSITMUA, Bucureşti, 1988.

11. Danciu, A. Florea, Şt.: Cercetări privind elaborarea tehnologiei şi realizarea SDV-urilor necesare recondiţionării elemenţilor de la pompele de injecţie cu diametrul pisonaşului de 9,5 mm şi extinderea tehnologiei de recondiţionare a elemenţilor cu diametrul pisonaşului de 9 mm la treptele 8,920...8,960 mm şi 9,160...9,200 mm, în Referat proiecte execuţie SDV-uri, ICSITMUA, Bucureşti, 1988.

12. Danciu, A., Florea, Şt.: Tehnologia de revizii tehnice (Rt) şi reparaţii curente (Rc1) la tractoarele din grupa U-445, Redacţia de Propagandă Tehnică-Agricolă, Bucureşti, 1990.

13. Alexandrescu, M., Florea, Şt., Danciu, A., Bacalu, A., Grădişteanu, M.: Tehnologia de repararea şi recondiţionare a combinei autopropulsate de recoltat porumb C6-P. Vol I şi II, Redacţia de Propagandă Tehnică-Agricolă, Bucureşti, 1988.

14. Danciu, A., Florea, Şt.: Tehnologia de revizii tehnice (Rt) şi reparaţii curente (Rc1) la tractoarele din grupa U-445, Redacţia de Propagandă Tehnică Agricolă, Bucureşti, 1990.

15. Bacalu, A., Danciu, A.: Studii şi cercetării privind stabilirea posibilităţilor de recondiţionare prin folosirea termodifuziunii, în Referat ITCDMA ROMATEST, 1992.

16. Danciu, A., Cazacu, L.: Cercetării privind stabilirea tehnologiei de mărire a rezistenţei la uzură şi recondiţionare a pieselor de schimb prin folosirea laserului, în Referat ITCDMA ROMATEST / INTEC, Bucureşti, 1994.

17. Radu, E., Burtea, V., Danciu, A.: Cercetării privind stabilirea tehnologiei de mărire a rezistenţei la uzură a pieselor de la tractoare şi maşini agricole prin folosirea terrmodifuziunii şi plasmei, în Referat ITCDMA ROMATEST, 1994.

18. Danciu, A., Gagiu, C., Mocioc, Şt., Stancu, B.: Cum întreţinem şi reparăm tractorul U-650, în Agenţia Naţională de Consultanţă Agricolă (ANCA), Fundaţia naţională „Satul Românesc” Revista „ Agricultura României”, Bucureşti, 1999.



95

19. Danciu, A.: Principalele operaţii de mentenanţă la instalaţia de alimentare a motoarelor D-110, în Revista Mecanizarea Agriculturii nr.1/2003, Redacţia revistelor AGRIS, ISSN 1012-7296, p. 28...42.

20. Danciu, A.: Tehnologia de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie de la motorul tractorului U-650 M, în Revista Mecanizarea Agriculturii nr.7/2004, Redacţia revistelor AGRIS, p. 25...28.

21. Băjenaru, S., Ganga, M., Vlăduţ, V., Danciu, A.: Studiul teoriei de diagnosticare aplicată pentru mentenanţa predicitvă, în Lucrările ştiinţifice ale International Symposium “Trends in European Agriculture Development”, Facultatea de Agricultură, Editura AGROPRINT, Vol. 41 (2) 1 – 521(2009), secţiunea 7, p. 338-350, ISSN 2066-1843, Timişoara, România, 2009.

22. Brătucu, Gh., Danciu, A., Păunescu, C.G.: Aspects Regarding the Degradation of the in Line Injection Pumps Elements, in The 4th Internationall Conference Computational Mechanics and Virtual Engineering, COMEC 2011, 20-22 OCTOBER 2011, Brasov, Romania, Vol. I, p. 253-257.

23. Danciu, A, Brătucu, Gh., Ludig ,M., Postelnicu, E, Caba, I.L.: Research on the Reconditioning of the Elements in Line Injection Pumps Using the Repair Steps Method in The 4th Internationall Conference COMAT 2012, Brasov, 2012, Vol. 3, p. 820-829, ISBN 978-973-131-162-3.

24. Danciu, A., Brătucu, Gh., Ludig, M., Postelnicu, E., Grigore, I.: Contributions to Achieve the Pneumatic Ssystem for Measuring Injection Pump Elements, in The 4th International Conference COMAT 2012, Brasov, 2012, Vol. 3, p. 805-819, ISBN 978-973-131-162-3.

25. Danciu, A., Brătucu, Gh., Vlăduţ, V., Brckic, M.: Distribuţia dimensiunilor elemenţilor pompelor de injecţie degradaţi în vederea restabilirii stării de funcţionare, în Revista INMATEH - Agricultural Engineering, vol. 37, no. 2 / 2012, p. 69-80, e: ISSN: 2068 – 2239; p: ISSN: 2068 – 4215, Bucureşti, România.

B. Lucrări prezentate în cadrul pregătirii la Şcoala Doctorală

1. DANCIU, A.: Contribuţii la studiul degradării tehnice a elemenţilor pompelor de injecţie, Referat de cercetare ştiinţifică pentru doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 2009.

2. DANCIU, A.: Cercetări privind restabilirea stării de funţionare a elemenţilor pompelor de injecţie, Referat de cercetare ştiinţifică pentru doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 2009.

3. DANCIU, A.: Contribuţii privind realizarea tehnologiei de recondiţionare a elemenţilor pompelor de injecţie, Referat de cercetare ştiinţifică pentru doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 2010.

C. Manuale universitare

1. Vlăduţ, V., Matache, M., Voicea, I., Nicolescu, M., Biriş, S., Paraschiv, G., Voicu, Gh., Danciu, A., Persu, C.: Testarea asistată a sistemelor biotehnice, Editura Terra Nova, Iaşi, 2012, ISBN 978-606-623-011-7.



96

CERCETĂRI PRIVIND DEGRADAREA ŞI RESTABILIREA STĂRII DE

FUNCŢIONARE A ELEMENŢILOR POMPELOR DE INJECŢIE

- REZUMAT -

Conducător ştiinţific, Doctorand, Prof.univ.dr.ing. BRĂTUCU Gheorghe Ing. DANCIU I. Aurel

Pistoanele şi bucşele care formează elemenţii pompelor de injecţie în linie se încadrează în

categoria pieselor de execuţie fină, la care toleranţele dimensionale,de formă şi de poziţie ale suprafeţelor şi axelor sunt de 0,1…0,2 μm, iar jocul optim de montaj este de 1,0…2,0 μm. Creşterea jocului cu 1 μm poate conduce la reformarea ansamblului format din cele două piese. De aceea, acestea se fabrică în câmpuri de toleranţe mai largi şi se montează selectiv, concepţie care permite ca ulterior să se restabilească starea normală de funcţionare prin recondiţionarea şi reîmperecherea lor. În lucrare s-au stabilit tehnologiile şi echipamentele mecanice pentru măsurarea stării de degradare a pistoanelor şi bucşelor şi s-au proiectat şi executat dispozitivele necesare adaptării aparatelor pneumatice Superjet la verificarea elemenţilor, precum şi toate echipamentele tehnologice de pe fluxul de recondiţionare a acestora, utilizând metoda treptelor de dimensiuni şi procedeul de lepuire şi rodare, urmate de reîmperecherea pieselor care anterior făceau parte din sorturi diferite. Cercetările experimentale au demonstrat că elemenţii recondiţionaţi se comportă în exploatare asemănător cu cei noi, deşi costul lor este mai scăzut decât al acestora. Dificultăţile practice sunt legate de dispariţia celor mai multe dintre centrele specializate pentru repararea pompelor de injecţie, preluându-se fără justificări tehnico-economice corecte ideea înlocuirii tuturor pieselor uzate cu altele noi, dar mai scumpe.

RESEARCHES REGARDING THE DEGRADATION AND RESTORATION STATUS OF INJECTION PUMPS ELEMENTS

- ABSTRACT –

Scientific coordinator, Ph.D. Student, Professor Ph.D. Eng. BRĂTUCU Gheorghe Eng. DANCIU I. Aurel

Pistons and sleeves forming in-line injection pumps elements are fine parts for which

dimensional, form and position tolerances of surfaces and axes are 0.1...0.2 μm and optimal clerance for the assembly is 1.0...2.0 μm. The clerance increase by 1 μm may cause the reforming of the two parts assembly. Therefore, they are produced in fields with wider tolerances and are selectively mounted, this approach allowing them to restore their normal operating state by refurbishing and repacking. In this paper, technologies and mechanical equipment were set for measuring the degradation of the pistons and bushes and necessary pneumatic devices were designed and manufactured in order to adapt to the Superjet pneumatic equipment and also to verify elements and all technological equipment with their reconditioning flow, using steps method, size lapping and running processes, followed by repacking of parts that were previously part of different aprons. Experiments have shown that the reconditioned operating elements behave like new ones, although their cost is lower than that of new ones. The practical difficulties are related to the disappearance of most of the specialized injection pump repair centers, using the right economic and technical justifications with the approach of replacing all worn parts with new ones, but more expensive.

tezĂ de doctorat · specific de combustibil substanţial mai scăzut faţă de cel realizat de...

Documents