Форсунки — ключевые элементы бензиновых и дизельных двигателей, которые дозированно подают топливо в камеру сгорания в виде мелкого распыления. Необходимо регулярно проверять их исправность, так как от этого зависит правильность работы двигателя, умеренность расхода горючего и экологичность выбросов выхлопных газов. Существующие стенды для выявления отклонений — это чаще всего сложные габаритные установки с дорогостоящим оборудованием, неудобные в обслуживании. Специалисты Пермского Авиатехникума и Пермского Политеха представили инновационный стенд для диагностики топливных форсунок, созданный с применением аддитивных технологий. Новое решение отличается компактностью, низкой себестоимостью и простотой производства, что делает его доступным и перспективным для российских предприятий.
Конструирование стенда для диагностики форсунки / © Андрей Могильников, пресс-служба ПНИПУ
Регулярная проверка топливных форсунок должна проводиться в обязательном порядке в рамках периодического технического обслуживания. Для этого применяются стенды со специализированным оборудованием, которое проверяет производительность и качество распыла. Они позволяют точно определить состояние форсунок, выявить засоры, износ или электрические неисправности. Это важно для правильной работы двигателя, экономии топлива и снижения вредных выбросов.
– Существуют российские стенды для испытания и регулирования форсунок, но они имеют существенные недостатки: высокая стоимость, большие габариты, сложность в обслуживании и ремонте, – поделился руководитель проекта Антон Захаров, начальник учебно-производственного комплекса КГАПОУ «Авиатехникум».
Совместная коллаборация ВУЗа и техникума позволила представить свой макет стенда, который решает эти проблемы за счет применения аддитивной и фрезерной технологий, что значительно снижает затраты на производство.
На 3D-принтере из износостойкого термопластика напечатана основная часть – корпус стенда, который можно легко перепечатать и заменить, если он подвергнется повреждению или поломке в результате эксплуатации. Фрезерный станок использовался для изготовления верхней и нижней основы из алюминия. Также в конструкцию входят необходимые электронные компоненты: 12-вольтовый блок питания, штуцер, тумблер, переходная гайка и сама форсунка, которые не печатаются на 3D-принтере.
– Совмещение традиционных и аддитивных методов изготовления дает ряд преимуществ. Полная себестоимость стенда составила всего 6518 рублей, включая алюминиевые детали и электронные компоненты, что примерно на 30% дешевле аналогов. Он меньше по габаритам и весу в сравнении с стендами российского и зарубежного производства. Наша модель довольно проста в изготовлении и обслуживании, а также оставляет большой простор для модернизации конструкции, – поделился Андрей Могильников, аспирант кафедры «ИТАС» ПНИПУ.
Специалисты отмечают, что оптимизация производства достигается за счет снижения затрат на прототипирование и минимизации излишков материалов.
– Разработка позволяет изучить работу топливной аппаратуры согласно оригинальному заводскому тест-плану и выявить отклонения от поставленных норм. Форсунку устанавливают в стенд, подключают к жидкостной магистрали и подают специальный состав с давлением около восьми атмосфер, за счет чего имитируется работа элемента в двигателе. В процессе контролируется герметичность форсунки, количество проходимого топлива и качество распыла. На основе полученных данных мастер составляет объективную картину состояния элемента и определяет все дальнейшие действия по регулировке, ремонту и профилактике поломок, – объясняет Кирилл Тимофеев, студент КГАПОУ «Авиатехникум».
Далее разработчики продолжат работу по изготовлению приспособлений и тестовых стендов для проверки систем с применением не только аддитивных технологий печати пластиком, но и планируют внедрить металлические порошки и печать лазерной наплавкой.
Инновационная конструкция специалистов Пермского Авиатехникума и Пермского Политеха для диагностики топливных форсунок – это пример успешного сочетания традиционных и аддитивных технологий. Он не только дешевле аналогов, но и проще в производстве, что открывает новые возможности для российского малого бизнеса, различных автосервисов и сельскохозяйственных предприятий.
