Техническая экплуатация автомобилей. Расчет вероятности безотказной работы деталей ЦПГ

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ СЕВЕРО - ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КАФЕДРА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ III КУРСА ФАКУЛЬТЕТА ЭM и АП СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 2401

ШИФР РУКОВОДИТЕЛЬ РАБОТЫ С. Е. ИВАНОВ г. ЗАПОЛЯРНЫЙ 1998 г. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Введение . Стр. 2. Задание на курсовую работу Стр. 3. Расчет параметров распределения ресурсов детали автомобильных двигателей тремя методами Стр. 4. Определение доверительных границ измерения структурного параметра и наработки до первого ресурсного диагностирования Стр. 5. Прогнозирование остаточного ресурса детали цилиндропоршневой группы автомобильного

двигателя на основе результатов диагностирования Стр. 6. Выводы . Стр. 7. Литература . Стр. 1. Введение. По результатам многочисленных исследований годовая производительность автомобилей к концу срока их служба снижается в 1,5 - 2 раза по сравнению с первоначальной, снижается безопасность конструкции автомобилей. За срок службы автомобиля расходы на его техническое обслуживание и ремонт превосходят

первоначальную стоимость в 5 - 7 раз. Поэтому важным направлением как при проектировании, так и при эксплуатации автомобилей является точная и достоверная прогнозная оценка основных показателей надежности их деталей. В курсовой работе рассматриваются вопросы по прогнозированию параметров среднего и остаточного ресурсов деталей автомобильных двигателей. К деталям, лимитирующим надежность двигателей, в первую очередь относятся детали цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма, отказы которых, в основном,

связаны с износом. На износ деталей двигателя влияет совокупность факторов, главнейшим из которых являются свойства трущихся материалов физико-механические, химические, режимы работы скоростные, нагрузочные, тепловые, геометрические параметры форма, размеры, шероховатость поверхности, смазка количество, очистка, подвод. Определение показателей долговечности может осуществляться на основе обработки данных, полученных по результатам натурных наблюдений группы автомобилей, которые эксплуатируются в определенных условиях.

Для этих же целей могут быть использованы экспериментальные материалы по видам износа и характеристикам изнашивания существующих конструкций двигателей. В результате для прогнозирования показателей долговечности могут использоваться корреляционные уравнения долговечности деталей автомобиля. Однако и в первом и во втором случаях невозможно избежать ошибок, вызванных необходимостью учета всего многообразия факторов, воздействующих на процесс изнашивания деталей автомобиля.

Поэтому может составляться комбинированный прогноз, позволяющий учесть достоинства первого и второго вариантов прогнозирования. При использовании диагностической информации в процессе эксплуатации автомобилей наиболее простым способом прогнозирования остаточного ресурса деталей двигателя является аналитическое прогнозирование по степенной модели. 2. Задание на курсовую работу. В процессе эксплуатации автомобильных двигателей заменялись детали

ЦПГ кольца, гильзы цилиндров , поршни при превышении допустимого износа рабочих поверхностей. В процессе наблюдений было зафиксировано N 66 первых замен деталей ЦПГ при наработках, приведенных в таблице 2. Предположим, что распределение ресурса деталей ЦПГ до первой замены подчиняется нормальному закону. Требуется найти параметры распределения математическое ожидание и среднее квадратичное отклонение,

проверить гипотезу о виде закона распределения, рассчитать плотность распределения, вероятность безотказной работы и средний ресурс детали. По результатам расчтов построить гистограмму и кривые эмпирической и теоретической плотности распределения вероятностей, и вероятности безотказной работы детали. Исходные данные помещены в таблице 1. ТАБЛИЦА 1. Исходные данные на курсовой проект. Наименование параметраЕдиница измеренияЗначение Параметра123Марка автомобиля-

КамАЗ 5410Двигатель-6ч12х12дМаксимальная частота вращения коленчатого валамин-12600Рабочий объм цилиндра л9,0Максимальный крутящий момент, МеНм700Диаметр поршня, Dдм1,20Ход поршня, Sдм1,20Модуль упругости, ЕМПа 1051,0Зазор замка кольца в свободном состоянии, Адм0,188Радиальная толщина кольца ,tдм0,050Высота кольца ,bдм0,030 Тврдость по Бринеллю кольцо, гильза, поршень НВк НВг90Коэффициент микрорезания 1,77Передаточное

число коробки передач при разгоне для порожнего автомобиляiw г iw п3,1 2,4123Коэффициент, учитывающий процент движения по типам дорог в городе в пригороде подъездные пути a1 a2 a3 0,5 0,46 0,04Коэффициент использования пробега b0,68Коэффициент сопротивления движению - городские и пригородные дороги - подъездные пути y1,2 y3 0,02 0,04 Скорость движения автомобиля, Va в городских условиях ,Va1 в пригороде , Va2 на подъездных путях,

Va3 км ч 25 30 35 40 5 10Год начала выпуска двигателя, Т- 1983Измерительное давление, РiПа 1052,35Атмосферное давление, Р2Па 1051,01Начальная площадь в замке кольца, F2-0мкм2 1049,50Среднеквадратичное отклонение начальной площади в замке кольца, sF2-0 мкм5175Предельная площадь зазора в замке кольца, F2-пмкм2 10442,6Показатель степени, a1,4Среднеквадратичное отклонение погрешности диагностирования

, sDF2-19215Нагрузка на седельно-сцепное устройствокгс8100Допустимая масса полуприцепакг19100Собственная массакг6800В том числе на переднюю оськг3500В том числе на тележкукг3500Максимальная скорость автопоездакмч100Передаточное число главной передачи7,226,53 5,94Размер шин260R508Статический радиус ведущего колесам0,488Лобовая площадьм26,74Коэффициент обтекаемостиНс2м40,6Рассматриваемая детальКомпресси-онное кольцо В скобках данные приведены для порожнего автомобиля.

3. Расчт параметров распределения ресурсов детали автомобильных двигателей. п.3.1. Расчт параметров распределения ресурсов детали автомобильных двигателей по результатам их наблюдения в эксплуатации. п.3.1.1. Параметры распределения ресурсов детали рассчитываются на основе обработки статистической информации об отказах, наблюдаемых в эксплуатации, и используются для разработки стратегии поддержания работоспособности, оценки долговечности и безотказности конструкции и потребности в запасных

частях. Выявим наибольшее lmax и наименьшее lmin значения наработки и определим ширину интервалов группирования по формуле Dl lmax - lmin 1 3,2lg N , тыс. км, где N общее число наблюдений, N 66 ТАБЛИЦА 2. Значения ресурсов l расставлены по возрастанию, тыс. км. 66,3 132,5 156,4 164,1 180,3188,4 197,0 211,4 219,6 229,1 241,9 87,7 136,7 156,9 164,5181,0188,7198,5 212,0 220,8 233,1 242,796,7 138,0 157,0 168,4 182,1 189,1 200,2 213,7 221,7 233,6 246,9 107,2140,9 158,0 170,2 182,7 190,1 205,7 214,0 223,7 237,6 251,1 112,5 151,6 158,8 172,7187,3190,9206,8 214,2 226,0238,4 268,8 126,4 155,0 159,4 173,9188,2 194,5211,3 214,6 226,5241,7 312,5 S 12470,2 тыс. км Dl 36,086 36 тыс. км. п.3.1.2. Подсчитаем частоты попадания случайной величины ресурса

l в интервале группирования. Выберем начальное lн и конечное lн значения величины, которые берутся ближе к целочисленному lmax и lmin . lн 66 l1 66 36 102 l2 102 36 138 l3 138 36 174 l4 174 36210 l5 210 36 246 l6 246 36 282 l7 282 36 318 lн 66 и l7 lк 318 тыс. км lн l1 l2 l3 l4 l5 l6 lк 66 102 138 174 210 246 282 318 Чертим прямую и разбиваем на интервалы равные от 66 до 318 тыс. км. п.3.1.3. Определим какое количество ресурсов попадает в интервалы и определим середины этих интервалов.

Для удобства пользования данные вычислений занесм в таблицу 3. ТАБЛИЦА 3. Определение частоты попадания ресурсов в заданные интервалы. No интервалаГраницы интервалов тыс. кмСередины интервалов тыс. кмЧастота попадания в интервал , ni166 - 1028432102 - 13812063138 - 174156154174 - 210192175210 - 246228216246 - 28226437282 - 3183001 п.3.1.4.Определение параметров и характеристик нормального закона.

Плотность вероятности fl нормального закона имеет вид f l 1 s Ц 2p exp - li - a 2 2 s2 , где a и s параметры нормального закона распределения exp z форма представления числа е в степени z exp z ez а вычислим математическое ожидание a по формуле r a 1 N S li ni , где i1 r количество интервалов N общее число наблюдений li середины интервалов ni частота попадания в интервалы. а 1 66 843 1206 15615 19217 22821 2643 3001 1 66 12456 188,72727 188,73 тыс.

км б Рассчитаем среднеквадратичное отклонение s по формуле s Ц 1 N - 1 S li - a2 ni , тыс. км s Ц 1 66 - 1 S li - a2 ni , 46,2898 46,29 тыс. км в вычислим значения эмпирической плотности распределения вероятностей fэli по интервалам наработки fэli ni N Dl , г рассчитаем нормированные и центрированные отклонения середины интервалов yi li- a s , д определим значения теоретической плотности распределения вероятностей fтli

по формуле fтli 1 s fоyi , где fоyi 1 Ц 2p exp -yi2 2 Полученные значения расчетов в пунктах в, г, д сведем в таблицу 4. ТАБЛИЦА 4. Таблица вычислений эмпирической и теоретической плотности распределения вероятностей и нормированных и центрированных отклонений середины интервалов. n i Параметрыyifэlifоlifтlin1-2,2620,00130,0 3330,0007n2-1,4850,00250,13330,0029n3-0, 7070,00630,32780,0071n40,0710,00720,40,0 086n50,8480,00880,28570,0062n61,6260,001 30,10890,0023n72,4040,00040,02220,0005е

По результатам расчетов строим на рисунке 1 гистограмму эмпирическую кривую, распределение плотностей вероятностей fэli, теоретическую кривую распределения fтli и выравнивающую кривую. Рис.1. Гистограмма середины интервалов, кривая распределения плотностей вероятностей fэli, теоретическую кривую распределения fтli и выравнивающаяогибающая кривая. п.3.1.5. Проверка согласия между эмпирическим и теоретическим нормальным законом распределения по критерию c2

Пирсона а. Определим меру расхождения c2 между эмпирическим и теоретическим распределениями r c2 S ni - ni2 ni , где i1 ni и ni соответствие эмпирической и теоретической частоты попадания случайной величины в i-ый интервал. Для удобства вычислений критерий c2 определим по формуле r c2 N Dl S fэli - fтli 2 fтli , i1 c2 5,12 б. Вычислим число степеней свободы m при этом интервалы, в которых частоты ni меньше 5-ти объединим с соседними интервалами m r1 - k -

1, где r1 число интервалов полученное при объединении k количество параметров закона распределения. Нормальный закон является двухпараметрическим и определяется математическим ожиданием и средним квадратичным отклонением , т.е. k2. m 4-2-1 1 в. По значениям c2 и m определим вероятность согласия Pc2 теоретического и эмпирического измерения Pc2 P5,12 0,0821 Рc2 0,05, значит эмпирическое распределение согласуется с нормальным законом распределения. п.3.1.6.

Определение оценок показателей наджности детали а рассчитаем значение среднего ресурса R при нормальном законе распределения, который численно равен математическому ожиданию а, поэтому R а 188,73 тыс. км б рассчитаем вероятность безотказной работы детали по интервалам наработки по формуле r Pli N - S ni N , i1 Pl1 66-366 0,95 Pl7 66-6666 0 в построим кривую вероятности безотказной работы детали Pli в зависимости от ее наработки l на рисунке 2.

Рис.2 График Pli кривая вероятности безотказной работы детали в зависимости от наработки l. п. 3.2. Расчт параметров распределения ресурсов детали по корреляционным уравнениям долговечности. Для сбора данных по эксплуатационной надежности агрегатов автомобиля требуется 5-6 лет, поэтому оценка долговечности новых моделей двигателей производится на основе аналогии, ускоренных испытаний и прогнозных моделей . Одним из направлений прогнозирования является разработка полуэмпирических моделей, представляющих

собой корреляционную зависимость линии регрессии между величинами, характеризующими уровень нагруженности, и показателем ресурса рассматриваемой детали. Для деталей двигателя данный подход реализован в виде корреляционных уравнений долговечности К АВR - Сn-1 , где К- критерий нагруженности А, В, С коэффициенты R средний ресурс детали n Т-Т01980-197010 - прогнозируемый период Т- год начала выпуска двигателя,

Т0- 1970 год точка отсчета прогнозируемого периода. Критерий нагруженности рассчитывается по формуле Кк kмкkтSкpR 0.1D2pib-1r-1, средний ресурс рассчитывается уравнением Кк - 25,2 81840 Rк - 2,75n, где kмк удельный критерий физико-механических свойств кольца kт удельный критерий тепло напряженности pR удельное давление на стенку цилиндра от сил упругости кольца МПа D диаметр цилиндра, дм pi среднее значение индикаторного давления,

МПа b высота верхнего компрессионного кольца, дм r 0,5D - t радиус осевой линии кольца, дм t радиальная толщина кольца , дм Sк путь трения кольца, мкм отношение радиуса кривошипа к длине шатуна S ход поршня, м r плотность материала кольца, Нм3 . п.3.2.1. Расчет критерия нагруженности детали двигателя включает следующие этапы а Находятся значения сопротивлений дороги Рij, воздуха

Pwij, разгона Pij автомобиля при заданных вариантах дорожно-транспортных условиях эксплуатации Рij Ga qн i H, где 1 Ga сила тяжести снаряженного автомобиля, Н qн номинальная грузоподъемность, Н коэффициент использования грузоподъемности, 1 i коэффициент сопротивления движению . Ga 151259.8 148225 Н, qн 81009.8 79380 Н, 793801482250.049104,23175,21587,62964,54 552,1

Pwij kFV2aij13 H, где 2 k фактор обтекаемости автомобиля, Нс2м2 F лобовая площадь автомобиля, м2 Vaij скорость движения автомобиля в груженом и порожнем состоянии по различным типам дорог , кмч . Pij ki Me io ij rk H, где 3 ki - коэффициент, учитывающий инерционные нагрузкимеждугородние перевозки - ki0, город и подъездные пути ki 0,2 , карьеры ki 0,3 Me - максимальный крутящий момент

Me 700, Нм io - передаточное число главной передачи io 7,22 ij - передаточное число коробки передач в j-м весовом состоянии . ТАБЛИЦА 5. Значения рассчитанных сил сопротивлений дороги, воздуха и разгона . Транспортные условияГородПригородПодъездные путиРассчитываемые параметрыРyjPW1jPY1jPy2jPw2jP y3jPW3jPY3jГруженый автомобиль4552,1194,4235778,9584552,1381 ,0699104,27,7775778,958Порожний автомобиль1587,6279,9694474,0331587,6497 ,7233175,231,1084474,033 б Рассчитываются средние значения эффективного давления

Peij для заданных условий эксплуатации исходя из уравнения мощностного баланса, с тем, чтобы учесть влияние дорожно-транспортных условий и конструктивных особенностей трансмиссии автомобиля на нагруженность деталей двигателя Peij i j1.25rk10-2Vhioikijт1 kiPijPwijPij , где rk - динамический радиус колеса, м на дорогах с тврдым покрытием rk rст Vh - рабочий объем цилиндров двигателя, л io - передаточное число главной передачи ikij - средневзвешенное передаточное число коробки передач т к.п.д. трансмиссии автомобиля

i, j коэффициенты, учитывающие распределение пробега автомобиля по типам дорог i 1 и использование пробега j 1 Pij , Pwij Pij - соответственно сопротивления дороги, воздуха и разгона в i-м весовом состоянии на j-м дорожном покрытии, Н . ikij 0,6 Vmax j i Vij-1,где Vmax - максимальная скорость автомобиля, кмч Vij - средняя скорость автомобиля в i-м весовом состоянии при j-х дорожных условиях, Vij1Vа1г2Vа2г3Vа3г1-1Vа1п2Vа2п3Vа3п, где - коэффициент использования пробега

. Vij0.680.5250.46350.0451-0.680.5300.4640 0.031030,368, кмч, ikij 0.69030.368 1,778 0.50.681.250.4880.0197.221.7780.91-0.023 175.231.10804474.0330,1519127 Значение средневзвешенного эффективного давления Ре определяется по формуле Ре 1Ре1г2Ре2г3Ре3г1-1Ре1п2Ре2п3Ре3п, где - коэффициент использования пробега i - коэффициент, учитывающий процент движения автомобиля по типам дорог Регi, Репi - среднее эффективное давление при движении автомобиля в груженом и порожнем состоянии по различным типам дорог .

0.680.50.20804730.460.096428830.040.2933 790.1088789 1-0.680.50.12574430.460.040761880.040.15 1912700.02806372 Pe0,1369426 , МПа ТАБЛИЦА 6. Таблица рассчитанных значений давления. Транспортные условияГородПригородПодъездные путиСреднее значение параметровРассчитываемые параметрыPe1jPe2jPe3jPePмPiГружный автомобиль0,20804730,096428830,2933790,1 0887890,20672110,3156Порожний автомобиль0,12574430,040761880,15191270, 028063720,20672110,2347848 S 0,1369426 0,2067211 0,3436637 Для определения Рм используется зависимость

Pм АВсm, где А, В коэффициенты, устанавливаемые экспериментально сm 2S io 0,6Vmax60 0.377rk cm средняя скорость поршня, мс cm 20.127.220.690600.3770.488 8,476757 , мc Pм 0.1050.0128.476757 0,2067211 МПа. Определим среднее индикаторное давление . Рi Pe Pм , МПа Рi 0,13694260.2067211 0,3436637 МПа п.3.2.2. Рассчитаем значение удельного давления, возникающего от сил упругости компрессионного кольца

PR 0.424EA3-DDt-1-13, МПа, где Е - модуль упругости, МПА - постоянная, зависящая от эпюры давления 0,196 А - зазор в замке кольца в свободном состоянии. PR0.4241.210.1703-0.1961.21.210.05-12323 0,2112775 Мпа , п.3.2.3. Определяется критерий физико-механических свойств материалов рассматриваемого сопряжения цилиндропоршневой группы а гильза - компрессионное кольцо

Кмк 0,2tНВкmНВгnНВкНВг, где 0,2t - коэффициент микрорезания НВк, НВг соответственно, твердость по Бринеллю кольца и гильзы, ед. m, n - показатели степени, при расчете ресурса кольца принимаются n2 и m1,5. Кмк 1,597001,52302700230 1675008 Удельное значение критерия найдем из соотношения kм 1 lgКм kм 1log 1675008 0,16066794 п.3.2.4. Оценивается критерий теплонапряженности детали Кт D0.38 cm0 5 632piHHi0.88, где

HH - низшая теплотворная способность топлива, для дизельного топлива HH42496кДжкг Кт 0,120.388,4767570.56320,3156424960,450.8 8 0,023458596 Определим удельное значение критерия теплонапряженности kт Кт Ктmax, где Ктmax - предельное значение критерия теплонапряженности для рассматриваемой конструкции двигателя сm 2Sne60 сm 20.12260060 10.4 ре 0.314MeVh 10-2 , pe 0.314470090.01 0,9768888,

МПа Ктmax 0.120,3810.40,56320.9768888424960.450.88 0,0702317 kт 0.023458596 0.07023170,3340172 п.3.2.5. Рассчитаем путь трения компрессионного кольца за один километр пути Sт 100Sioikijrk, Sт 1000.127.221.778 3.140.488 100,5312 , мс На основании рассчитанных параметров определим критерий нагруженности Кк kмкkтSкpR0.1D2pib-1r-1 Кк0.160670.33401005.3120.21127750.11.21. 20.3436710.0310.51.2-0.05166,1719

Из корреляционного уравнения долговечности Кк -25,281840Rк-2,75n определим средний ресурс детали Rк 81840 Кк 25,2 2.75n Rк 81840166.171925.2 132.75463,399, тыс.км . п.3.2.6. Определим среднеквадратичное отклонение распределения ресурсов детали Вычислим коэффициент вариации по корреляционной зависимости V 16,507 R-0,807, V 16,507463.399-0,807 0,1165 среднеквадратичное отклонение вычисляется из соотношения

R V R R 0.1165463.399 53,98598, тыс.км Для построения кривой распределения плотности вероятности нормального закона рассчитаем fl 1R 2exp li - Rk 2 2R2 ТАБЛИЦА 7. Таблица рассчитанных значений для кривой распределения плотности вероятности lт.км li0,000,000,000,000.000.000.000080.00046 0.001760.004360.006930.007050.00460.0019 20.00160.00009 По результатам расчетов построим кривую распределения ресурсов детали по КУД на рис.4 п.3.3. Расчет параметров распределения ресурсов детали автомобильного двигателя по комбинированному

прогнозу. Комбинированный прогноз рассматривается как задача принятия решения в условиях неопределенности с вероятной оценкой непротиворечивости результатов. п.3.3.1. Комбинированный прогноз составляется с учетом параметров плотности распределения ресурсов, полученных в результате их расчета по КУД и обработки статистических данных распределения ресурсов детали автомобильных двигателей в эксплуатации. Для нормальных законов распределений с параметрами а и обработка статистических

данных и R и R определение по КУД параметры распределения ресурсов по комбинированному прогнозу определяются следующими зависимостями. fS t 2pDS-0.5 exp-t-tS2 2DS, где Математическое ожидание определяется по формуле t 1R 2a, t 0.5772487463.3990.4227513188.73 347,2823, тыс. км Среднеквадратичное отклонение вычисляется по формуле D1 s2 D2 sR2 DS 12 D1 12D2 12R2 222, где 1, 2 - весовые коэффициенты, определяемые по формуле 12R22 2R2

R22 2 53.985982 46.2253.985982 0,5772487 1 46.22 46.22 53.985982 0,4227513. D1 46.22 2134,44 D2 53.985982 2914,486 DS 0.57724872 2914.486 0.42275132 2134.441352,618 0.57724872 53.985982 0.4227512 46.22 36.772 Рассчитываем значения для теоретической кривой распределения плотности вероятности нормального закона с параметрами полученными по комбинированному прогнозу и по полученным данным построим кривую на рис 4 ТАБЛИЦА 8. Таблица рассчитанных значений для теоретической кривой распределения плотности вероятности.

tт.км t0.000.000.000.000010.000560.000830.0047 50.010840.008650.002760.000340.000170.00 0.00 Рис . 4. Графики распределения плотности вероятности . п.4. Определение доверительных границ изменения структурного параметра технического состояния цилиндропоршневой группы и наработки до первого ресурсного диагностирования. Детали ЦПГ функционально сопряжены между собой, поэтому в качестве структурного параметра выбираются

интегральные показатели. Рассматриваются три основных параметра зазор в замке верхнего компрессионного кольца, зазор в сопряжениях кольцо-канавка поршня и зазор между гильзой и юбкой поршня. Однако лимитирует надежность ЦПГ, как правило, износ верхнего компрессионного кольца по радиальной толщине. Глубина диагностирования определяется уровнем, при котором оценивается значение параметра технического состояния предопределяющего ремонт узла. Для деталей

ЦПГ, с учетом изложенного, в качестве структурного параметра может быть выбрана площадь зазора в замке верхнего компрессионного кольца F2-i. В качестве модели, адекватно отражающей изменение структурного параметра одноименных деталей , используется степенная функция F2-i F2-0it , где F2-0 - среднее значение начальной площади в замке компрессионного кольца, мкм2 i - средняя скорость изменения F2-i мкм2 тыс.км t - наработка, тыс.км - показатель степени функции изменения

параметра . Для определения доверительных границ используется зависимость среднего квадратического отклонения структурного параметра F2-i от наработки F2-i2 F2-i2i2 t2, где F2-i, i - среднее квадратическое отклонение F2-0 и i. Расчет проводится по следующим этапам . 1. Определяется значение i F2-п - F2-0R , где F2-п - предельное значение структурного параметра, мкм2 i 42.6-9.510000 463.3991.4 61.304305 2.

На основании метода линеаризации после преобразования уравнений оценивается i i 2i22F2-п-F2-02R2-i2F2-п-F2-02F2-0212. i 1,42 61,3043,43 3310001,43 53,985982- 61,3042 3310002517520,5 1.961352342.7 782264922914.486 -3758.1804 1095610267806250.5 9.846 3. Находятся доверительные границы изменения параметра , используя в качестве F2-0, F2-0 , i , i их оценки F2-iBH F2-0 tF2-0 i f tit, где 26 F2-iB, F2-iH - текущие значения верхнего и нижнего доверительных пределов структурного параметра, мкм2

t - статистика Стьюдента для 0,95 R2t1,t2 0,8 - нормированная корреляционная функция, деталей ЦПГ ТАБЛИЦА 9. Таблица рассчитанных значений границ изменения параметров. l i , 10413.9711.418.7421.5224.5127.731.0734.6 138.342.1346.1150.2154.4458.7963.2667.83 FH ,10411.0912.7714.6716.7619.0121.4123.942 6.629.3732.2535.2438.3341.5144.7848.1351 .57 f 1-R2t1,t2 - коэффициент перемешивания реализаций На основании расчетов, для 5-6 значений структурного параметра

в диапазоне от t F2-0 до F2-п изображаются на рис. 5, кривые нижней и верхней границ в таблице 9 4.Определяются минимальное Rв и максимальное Rн значения ресурса деталей. Для этого в уравнение 26 подставляются F2-iB F2-п , тогда Rвн F2-п -F2-о t F2-o i f ti1 , 27 Rв 42.6104-9.51041.965175 61.30.451.969.84611.4 412.31 , мкм2 Rн 42.6104-9.5104-1.965175 61.30.451.969.84611.4 430.76 , мкм2

Рис.5 . Графики верхней и нижней границ изменения параметра. 5. Оценивается наработка до первого ресурсного диагностирования tg1 Rв - Lтo, где 28 Lтo - периодичность TO-2, устанавливается с учетом марки и условий эксплуатации автомобиля, tg1 430 -12 418, т. км 5. Прогнозирование остаточного ресурса детали ЦПГ автомобильного двигателя на основе результатов диагностирования.

Прогнозная оценка остаточного ресурса осуществляется на основе математической модели изменения параметра в функции наработки. Значение структурного параметра при tgi определяется на основе результатов диагностирования ЦПГ. п.5.1. Определение структурного параметра на основе результатов диагностирования. В качестве средства ресурсного диагностирования ЦПГ может быть использован пневмотестер модели К-272. Принципиальная схема измерения площади в замке верхнего компрессионного кольца по величине падения

сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр, представлена на рис. 6. Значение структурного параметра рассчитывается нa основании следующей зависимости F2-1 K2p 1-p2 pi2pi12, где 29 К12F13,13 , К - коэффициент, учитывающий соотношение коэффициентов сопротивления истечения через входное сопло 1 и зазор кольца 2, а также площадь входного сопла К0,542 106 мкм2 6 5 2 3 1 4 Рис. 6 . Принципиальная схема диагностирования

ЦПГ пневмотестером модели К-272 1 фильтр 2, 3 - блок питания 4 - входное сопло 5 - измерительный блок 6 - манометр. р2 - атмосферное давление р ро pi , p - величина падения давления сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр, Па рo - рабочее давление рo 0,26 106 Па pi - измерительное давление, полученное в результате диагностирования, Па. В соответствии с зависимостью 29, рассчитывается значение F2-1, соответствующее величине pi, из условия задания, и несколько произвольно выбранных значений в

диапазоне от начальной до предельной площади в замке. На основании полученных значений строится зависимость F2-i fpi. ТАБЛИЦА 10. Таблица рассчитанных значений F2-1, при изменении давления. pi0.251060.21060.211060.2151060.22106F2- 127,710448,610442,610439,710437,69104Рис .7. Зависимость изменения зазора кольца от изменения давления. п.5.2.

Прогнозирование остаточного ресурса детали двигателя по степенной модели на основе результатов диагностирования. Возможны два варианта прогнозирования остаточного ресурса по степенной модели аппроксимация статистических данных и использование модели с заданными показателями степени для рассматриваемого сопряжения. В курсовой работе примем второй вариант. В качестве модели, отражающей зависимость структурного параметра от наработки, используется уравнение 22. п.5.2.1. Рассчитываются скорости изменения верхней дв и нижней

дн границ структурного параметра дв F2-1 ftF2-0 - F2-0 - tF2-0 tg1 . 30 дн F2-1- ftF2-0 - F2-0 tF2-0 tg1 , где 31 t - статистика Стьюдента для 0,95 F2-0 - начальное значение площади в замке компрессионного кольца, мкм2104 tg1 - наработка до первого ресурсного диагностирования F2-1 - среднее квадратическое отклонение погрешности диагностирования, мкм2 F2-0 - среднее квадратическое отклонение начальной площади в замке кольца, мкм2 - показатель степени.

дв 66,75 дн 38,98 п.5.2.2. По результатам диагностирования определим границы изменения структурного параметра F2-iвд F2-0 - tF2-0 вt, 32 F2-iнд F2-0 tF2-0 нt, где 33 F2-0 - начальное значение площади в замке компрессионного кольца, мкм2104 t - статистика Стьюдента для 0,95 F2-0 - среднее квадратическое отклонение начальной площади в замке кольца, мкм2 t середины интервалов, тыс.км в, н соответственно верняя и нижняя границы скорости изменеия структурного

параметра. Полученные результаты сведем в таблицу 11. ТАБЛИЦА 11. Таблица рассчитанных значений границы изменения структурного параметра lт.км B9.912.41416.318.921.824.82821.535.539.5 42.9F H9.510.812.31415.817.820222527.330.33336 .63943 На основании полученных результатов строятся кривые верхней и нижней границ изменения структурного параметра, определенные по результатам диагностирования. Рис.8.

Графики кривых верхней и нижней границ изменения структурного параметра п.5.2.3. Оценивается ресурс ЦПГ по верхней Rдв и нижней Rдн границам реализаций Rдв F2-п - F2-0 - tF2-0 в 1 , 34 Rдн F2-п - F2-0 tF2-0 н 1 , 35 RдB 473,4 RдH 550,57 Находятся границы остаточного ресурса ЦПГ RостВ RдВ tg1 36 RостН RдН tg1 . 37 RостВ 473.4 -

418 55,4 RостВ 550.57- 418132,57 RостH - RостВ 132.57-55.477,17 Анализируются результаты расчетов RостВН с позиции принятия решения о периодичности и объеме ремонтных воздействий, исходя из следующих условий RостВ - LТО 55.4 13 условие не выполняется. RостВ LТО 55,4 13 планируется ремонт двигателя при пробеге RВ RостН RостВ LТО 77.17 13 - условие не выполняется

RостВ LТО 55,4 13 планируется повторное диагностирование при пробеге tg2 RВ LТО RостН RостВ LТО . 77.17 13 Значит проводится повторное диагностирование при пробеге равном tg2 55.4 - 13 42,4 тыс.км 6. Выводы. На основании сопоставления прогнозных оценок параметров среднего ресурса, выполненных по корреляционным уравнениям долговечности и на основе обработки статистических данных, сделано заключение о степени их непротиворечивости и необходимости обучения моделей, по мере накопления

экспериментальных данных. Рассмотрена реализация структурного параметра относительно области его изменения для совокупности одноименных двигателей. Выделены факторы, которые определили ресурс детали, и мероприятия, которые следует провести автотранспортному предприятию, эксплуатирующему рассматриваемые автомобили, для повышения надежности двигателя. 7. Список литературы 1. Двигатели внутреннего сгорания. Учебник для ВУЗов.

Под редакцией Луканина В.Н. М. Высшая школа, 1985 г. 2. Краткий автомобильный справочник. НИИАТ. М. Транспорт, 1971г. 3. Методические указания к курсовой работе. СПб. СЗПИ, 1989г. 4. Иванов С. Е. Курс лекций по дисциплине техническая эксплуатация автмобилей. СПб. СЗПИ, 1998г