Технологічні аспекти та їх вплив на довговічність елементів паливної системи

Abstract

Проведено системний інженерно-науковий аналіз комплексного набору технологічних чинників, які безпосередньо визначають довговічність, працездатність та надійність елементів паливної апаратури дизельних двигунів внутрішнього згоряння. Основна увага зосереджена на отворах розпилювачів форсунок як критичних зонах, що функціонують в умовах значних температурних, гідродинамічних, механічних та хімічних навантажень. Проведено поглиблену оцінку впливу мікрогеометрії, шорсткості внутрішніх поверхонь, залишкових напружень, а також стану вхідних і вихідних кромок отворів на розвиток деградаційних процесів, зокрема кавітації, ерозії, коксування, втомного та термохімічного руйнування. Методологія дослідження базується на комплексному узагальненні сучасних теоретичних підходів, чисельного моделювання, експериментальних спостережень, а також аналізу реальних відмов обладнання. У роботі порівняно ефективність різних методів фінішної обробки: традиційних механічних (свердління, шліфування, притирання) і безконтактних (електроерозійна, електрохімічна, анодно-механічна). Доведено, що безконтактні технології забезпечують високу точність, зниження шорсткості (до Ra ≤ 0,02 мкм), стабільність геометрії та мінімізацію пошкоджень поверхні. Встановлено, що початкові дефекти, сформовані на ранніх стадіях виготовлення, не усуваються подальшими операціями та знижують надійність форсунки.

A systematic engineering-scientific analysis has been conducted of a complex set of technological factors that directly deter-mine the durability, operational performance, and reliability of the components of diesel internal combustion engine fuel equipment. The primary focus is on the injector nozzle holes as critical zones operating under significant thermal, hydrodynamic, mechanical, and chemical loading conditions. An in-depth assessment of the influence of micro-geometry, internal surface roughness, residual stresses, as well as the condition of the inlet and outlet edges of the holes on the development of degradation processes–specifically cavitation, erosion, coking, fatigue, and thermochemical destruction–is conducted. The research methodology is based on a comprehensive synthesis of current theoretical approaches, numerical modeling, experimental observations, and detailed analysis of actual equipment failures. The work compares the effectiveness of various finishing methods: traditional mechanical (drilling, grinding, lapping) and non-contact (electroerosion, electrochemical, anodicmechanical). It is demonstrated that non-contact technologies ensure high dimensional accuracy, reduction of roughness (down to Ra ≤ 0.02 μm), geometric stability, and minimization of surface damage. It is established that initial defects formed at early manufacturing stages are not eliminated by subsequent operations and significantly reduce the injector’s reliability.