Техническая экплуатация автомобілів. 
Розрахунок ймовірності безвідмовної роботи деталей ЦПГ

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1.Ведение.

2. Завдання курсову работу.

3. Розрахунок параметрів розподілу ресурсів деталі автомобильных.

двигунів трьома методами.

4. Визначення довірчих кордонів виміру структурного параметра.

розвивати напрацювання до першого ресурсного діагностування.

5. Прогнозування залишкового ресурсу деталі циліндропоршневої.

групи автомобільного двигуна з урахуванням результатів діагностування.

6. Выводы.

1.

Введение

.

За результатами численних досліджень річна продуктивність автомобілів до закінчення терміну їх служба знижується в 1,5 — 2 разу проти початкової, знижується безпеку конструкції автомобілів. За термін їхньої служби автомобіля Витрати його технічне обслуговування може й ремонт перевершують початкову вартість 5 — 7 раз. Тому важливим напрямом як із проектуванні, і при експлуатації автомобілів є точна і достовірна прогнозна оцінка основних показників надійності їх деталей. У курсової роботі розглядаються питання прогнозуванню параметрів середнього та залишкового ресурсів деталей автомобільних двигателей.

До деталей, лимитирующим надійність двигунів, насамперед ставляться деталі циліндропоршневої групи і кривошипно-шатунного механізму, відмови яких, переважно, пов’язані зі зношеністю. На знос деталей двигуна впливає сукупність чинників, найголовнішим серед яких є властивості тертьових матеріалів (фізико-механічні, хімічні), режими роботи (швидкісні, нагрузочные, теплові), геометричні параметри (форма, розміри, шорсткість поверхні), змащування (кількість, очищення, підвід).

Визначення показників довговічності може здійснюватися з урахуванням обробки даних, отриманих за результатами натурних спостережень групи автомобілів, що експлуатуються за певних умов. Для цих цілей можна використовувати експериментальні матеріали з приводу видам зносу і характеристикам зношування існуючих конструкцій двигунів. Через війну для прогнозування показників довговічності можна використовувати кореляційні рівняння довговічності деталей автомобіля. Проте й першій дії і у другому випадках неможливо уникнути помилок, викликаних необхідністю обліку лише різноманіття чинників, які впливають на процес зношування деталей автомобіля. Тому може складатися комбінований прогноз, дозволяє врахувати гідності першого і другого варіантів прогнозування.

З використанням діагностичної інформацією процесі експлуатації автомобілів найпростішим способом прогнозування залишкового ресурсу деталей двигуна є аналітичне прогнозування по статечної модели.

2. Завдання курсову работу.

У процесі експлуатації автомобільних двигунів замінялися деталі ЦПГ (кільця, гільзи циліндрів, поршні) при перевищенні припустимого зносу робочих поверхонь. У процесі спостережень було зафіксоване N = 66 перших замін деталей ЦПГ при напрацюваннях, які у таблиці 2. Припустимо, що розподіл ресурсу деталей ЦПГ до першої заміни підпорядковується нормальному закону. Потрібна знайти параметри розподілу (математичне чекання, і середнє квадратичне відхилення), перевірити гіпотезу про вигляді закону розподілу, розрахувати щільність розподілу, ймовірність безвідмовної роботи і середній ресурс детали.

За результатами розрахунків побудувати гистограмму і криві емпіричну і теоретичної щільності розподілу ймовірностей, і ймовірності безвідмовної роботи детали.

Вихідні дані перебувають у таблиці 1.

ТАБЛИЦЯ 1.

Вихідні дані на курсової проект.

Найменування параметра.

Одиниця.

измерения.

Значение.

Параметра.

Марка автомобиля.

;

КамАЗ 5410.

Двигатель.

;

6ч12×12д.

Максимальна частота обертання колінчатого вала.

мин-1.

Робочий обсяг циліндра.

л.

9,0.

Максимальний крутний момент, Ме.

Н*м.

Діаметр поршня, D.

дм.

1,20.

Хід поршня, S.

дм.

1,20.

Модуль пружності, Е.

МПа 105.

1,0.

Зазор замку кільця у вільному стані, А.

дм.

0,188.

Радіальна товщина кільця, t.

дм.

0,050.

Висота кільця, b.

дм.

0,030.

* Твердість по Бринеллю: кольцо,.

гильза,.

поршень.

НВк.

НВг.

700 / 100.

Коефіцієнт микрорезания.

1,77.

Передатне число коробки передач при разгоне.

для порожнього автомобиля.

i??г.

i??п.

3,1.

2,4.

Коефіцієнт, враховує відсоток руху за типами доріг: в городе.

в пригороде.

під'їзні пути.

?1.

??

??

0,5.

0,46.

0,04.

Коефіцієнт використання пробігу.

0,68.

Коефіцієнт опору движению:

— міські і приміські дороги.

— під'їзні шляху.

???

??

0,02.

0,04.

* * Швидкість руху автомобіля, Va.

в міських умовах, Va1.

у передмісті, Va2.

на під'їзних шляхах, Va3.

км / ч.

25 (30).

35 (40).

5 (10).

Рік початку випуску двигуна, Т.

Вимірювальне тиск, Рi.

Па 105.

2,35.

Атмосферне тиск, Р2.

Па 105.

1,01.

Початкова площу перейменують на замку кільця, F2−0.

мкм2 104.

9,50.

Середньоквадратичне відхилення початковій площі замку кільця, ?F2−0.

мкм2.

Гранична площа зазору в замку кільця, F2-п.

мкм2 104.

42,6.

Показник ступеня, ?

1,4.

Середньоквадратичне відхилення похибки діагностування, ??F2−1.

Навантаження на седельно-сцепное устройство.

кгс.

Припустима маса полуприцепа.

кг.

Власна масса.

кг.

До того ж на передню ось.

кг.

До того ж на тележку.

кг.

Максимальна швидкість автопоезда.

км/ч.

80 — 100.

Передатне число головною передачи.

7,22(6,53; 5,94).

Розмір шин.

260R508.

Статичний радіус ведучого колеса.

м.

0,488.

Лобова площадь.

м2.

6,74.

Коефіцієнт обтекаемости.

Н*с2/м4.

0,6.

Вже згадана деталь.

Компресси-онное кольцо.

** У дужках дані наведено для порожнього автомобиля.

3. Розрахунок параметрів розподілу ресурсів деталі автомобільних двигателей.

п. 3.1. Розрахунок параметрів розподілу ресурсів деталі автомобільних двигунів за результатами їхньої спостереження эксплуатации.

п. 3.1.1. Параметри розподілу ресурсів деталі розраховуються з урахуванням обробки статистичної інформацію про відмовах, можна побачити в експлуатації, й закони використовують і розробити стратегії підтримання працездатності, оцінки довговічності і безвідмовності конструкції й потреби в запасних частях.

Виявимо найбільше lmax і найменше lmin значення ті напрацювання й визначимо ширину інтервалів групування по формуле:

?l = (lmax — lmin) / 1+ 3,2*lg N, тис. км, где.

N — загальна кількість спостережень, N= 66.

ТАБЛИЦЯ 2.

Значення ресурсів l (розставлено зі збільшення), тис. км.

66,3.

132,5.

156,4.

164,1.

180,3.

188,4.

197,0.

211,4.

219,6.

229,1.

241,9.

87,7.

136,7.

156,9.

164,5.

181,0.

188,7.

198,5.

212,0.

220,8.

233,1.

242,7.

96,7.

138,0.

157,0.

168,4.

182,1.

189,1.

200,2.

213,7.

221,7.

233,6.

246,9.

107,2.

140,9.

158,0.

170,2.

182,7.

190,1.

205,7.

214,0.

223,7.

237,6.

251,1.

112,5.

151,6.

158,8.

172,7.

187,3.

190,9.

206,8.

214,2.

226,0.

238,4.

268,8.

126,4.

155,0.

159,4.

173,9.

188,2.

194,5.

211,3.

214,6.

226,5.

241,7.

312,5.

???, 2 (тис. км).

?l =36,086???36??тыс. км.

п. 3.1.2. Підрахуємо частоти влучення випадкової величини ресурсу l в інтервалі групування. Виберемо початкова lн й остаточне lн значення величини, які беруться ближчі один до целочисленному lmax і lmin .

lн = 66; l1 =66 +36 =102; l2 =102 +36 =138; l3 =138 +36 =174;

l4= 174 +36=210; l5 =210 +36 =246; l6= 246 +36 =282; l7 =282 +36 =318;

lн = 66 і l7 = lк = 318 (тис. км).

lнl1l2 l3 l4 l5 l6 lк.

66 102 138 174 210 246 282 318.

Креслимо пряму і розбиваємо на інтервали рівні від 66 до 318 тис. км.

п. 3.1.3. Визначимо скільки ресурсів потрапляє у інтервали і визначимо середини цих інтервалів. Для зручності користування дані обчислень занесём в таблицю 3.

ТАБЛИЦЯ 3.

Визначення частоти влучення ресурсів у задані интервалы.

No интервала.

Кордони інтервалів (тис. км).

Середини інтервалів (тис. км).

Частота влучення в інтервал, ni.

66 — 102.

102 — 138.

138 — 174.

174 — 210.

210 — 246.

246 — 282.

282 — 318.

п. 3.1.4.Определение параметрів і характеристик нормального закону. Щільність ймовірності f (l) нормального закону має вид:

_ _____ _ _.

f (l) = 1/ (???exp[ - (li — a) 2 / 2??2 ], де.

_ _.

a і? — параметри нормального закону распределения;

exp (z) — форма уявлення числа е певною мірою z: exp (z)= ez.

а) обчислимо математичне очікування a по формуле:

_ r __.

a = 1 / N* ??li * ni, где.

i=1.

r — кількість интервалов;

N — загальна кількість наблюдений;

li — середини интервалов;

ni — частота влучення в интервалы.

_.

а = 1 / 66* (84*3 + 120*6 + 156*15 + 192*17+ 228*21 + 264*3 + 300*1) =.

= 1 / 66 *12 456 = 188,72 727 ??188,73 (тис. км).

б) Розрахуємо середньоквадратичне відхилення ??за такою формулою:

_________________________.

??= ??1 / (N — 1) * ???li — a)2 * ni, (тис. км).

______________________.

??= ??1 / (66 — 1) * ???li — a)2 * ni ,= 46,2898 ??46,29 (тис. км).

в) обчислимо значення емпіричну щільності розподілу ймовірностей fэ (li) по інтервалам наработки:

_.

fэ (li) = ni / (N * ?l) ,.

р) розрахуємо нормовані і центрированные відхилення середини интервалов:

_ _ _ _.

yi = (lia) /? ,.

буд) визначимо значення теоретичної плотности? распределения ймовірностей fт (li) за такою формулою:_ _.

fт (li) = (1 / ???fо (yi), где.

___.

fо (yi) = (1 /? 2?) * exp (-yi2 / 2).

Отримані значення розрахунків у пунктах в, р, буд зведемо в таблицю 4.

ТАБЛИЦЯ 4.

Таблиця обчислень емпіричну і теоретичної щільності розподілу ймовірностей і нормованих і зосереджених відхилень середини интервалов.

n і Параметры.

yi.

fэ (li).

fо (li).

fт (li).

n1.

— 2,262.

0,0013.

0,0333.

0,0007.

n2.

— 1,485.

0,0025.

0,1333.

0,0029.

n3.

— 0,707.

0,0063.

0,3278.

0,0071.

n4.

0,071.

0,0072.

0,4.

0,0086.

n5.

0,848.

0,0088.

0,2857.

0,0062.

n6.

1,626.

0,0013.

0,1089.

0,0023.

n7.

2,404.

0,0004.

0,0222.

0,0005.

е) За результатами розрахунків будуємо малюнку 1 гистограмму: емпіричну криву, розподіл плотностей ймовірностей fэ (li), теоретичну криву розподілу fт (li) і що вирівнює кривую.

Мал.1. Гистограмма середини інтервалів, крива розподілу плотностей ймовірностей fэ (li), теоретичну криву розподілу fт (li) і выравнивающая (огибающая) кривая.

п. 3.1.5. Перевірка злагоди між емпіричним і теоретичним (нормальним) законом розподілу критерієм ?? Пірсона :

а.) Визначимо міру розбіжності ?? між емпіричним і теоретичним распределениями:

r.

???ni — ni`)2 / ni`, где?

i=1.

ni і ni` — відповідність емпіричну і теоретичної частоти влучення випадкової величини в i-ый интервал.

Для зручності обчислень критерій ?? визначимо по формуле:

r __ _.

?2 = N * ?l * ???fэ (li) — fт (li) ]2 / fт (li) ,.

i=1.

?2 =5,12.

б.) Обчислимо число ступенів свободи m (у своїй інтервали, у яких частоти ni менше 5-ти об'єднаємо з іншими интервалами):

m = r1 — k — 1, где.

r1 — число інтервалів отримане при объединении;

k — кількість параметрів закону распределения.

Нормальний закон є двухпараметрическим й математичним очікуванням та середнім квадратичным відхиленням, тобто. k=2.

m = 4−2-1 = 1.

в.) По значенням ?? і m визначимо ймовірність згоди P (??) теоретичного і емпіричного виміру P (??) = P (5,12) = 0,0821; Р (??) > 0,05, отже емпіричне розподіл цілком узгоджується з нормальним законом распределения.

п. 3.1.6. Визначення оцінок показників надёжности детали:

а) розрахуємо значення середнього ресурсу R нормального законі розподілу, який чисельно дорівнює математичного очікуванню тож R= а = 188,73 (тис. км).

б) розрахуємо ймовірність безвідмовної роботи деталі по інтервалам напрацювання з формуле:

__ r.

P (li) = (N — ??ni / N) ,.

i=1.

P (l1) = (66−3)/66 = 0,95;… P (l7) =(66−66)/66 = 0.

в) побудуємо криву ймовірності безвідмовної роботи деталі P (li) залежно від неї напрацювання l малюнку 2.

Рис. 2 Графік P (li) крива ймовірності безвідмовної роботи деталі залежно від напрацювання l.

п. 3.2. Розрахунок параметрів розподілу ресурсів деталі по корреляционным рівнянням долговечности.

Для збирання цих по експлуатаційної надійності агрегатів автомобіля потрібно 5−6 років, тому оцінка довговічності нових моделей двигунів виготовляють основі аналогії, прискорених випробувань, і прогнозних моделей .

Однією з напрямів прогнозування є розробка полуэмпирических моделей, що становлять кореляційну залежність лінії регресії між величинами, котрі характеризують рівень нагруженности, і показником ресурсу аналізованої детали.

Для деталей двигуна даний підхід реалізований у вигляді кореляційних рівнянь долговечности:

До = А+В (R — С*n)-1, де.

Докритерій нагруженности;

А, У, З — коэффициенты;

R — середній ресурс детали;

n = Т-Т0=1980;1970=10 — прогнозований період (Трік початку випуску двигуна, Т0- 1970 рік точку відліку прогнозованого периода).

Критерій нагруженности розраховується за формуле:

Кя = kмк*kт*Sк (pR + 0.1D2*pi*b-1*r-1),.

середній ресурс розраховується рівнянням: Кя = - 25,2 + 81 840 / (Rк — 2,75n), де.

kмк — питомий критерій фізико-механічних властивостей кольца;

kт — питомий критерій тепло напряженности;

pR — удільне тиск на стінку циліндра від сил пружності кільця МПа;

D — діаметр циліндра, дм;

pi — середнє індикаторного тиску, МПа;

b — висота верхнього компресійного кільця, дм;

r = 0,5(D — t) — радіус осьової лінії кільця, дм;

t — радіальна товщина кільця, дм;

Sк — шлях тертя кільця, м/км;

? — ставлення радіуса кривошипа до довжини шатуна;

P.S — хід поршня, м;

???— щільність матеріалу кільця, Н/м3 .

п. 3.2.1. Розрахунок критерію нагруженности деталі двигуна входять такі этапы:

а) Знаходяться значення опорів дороги Р? ij, повітря Pwij, розгону P? ij автомобіля при заданих варіантах дорожньо-транспортних умовах эксплуатации:

Р?ij = (Ga + ?qн)?і (H), де {1}.

Ga — гравітація спорядженого автомобіля, Н;

qн — номінальна вантажопідйомність, М;

? — коефіцієнт використання вантажопідйомності, ?=1;

?і — коефіцієнт опору руху .

Ga = 15 125*9.8 = 148 225 (Н),.

qн = 8100*9.8 =79 380 (Н),.

(79 380+148225)*0.04=9104,23 175,21587,62 964,54552,1.

Pwij = (kF*V2aij)/13 (H), где{2}.

k — чинник обтічності автомобіля, Н*с2/м2 ;

F — лобова площа автомобіля, м2;

Vaij — швидкість руху автомобіля в навантаженому і порожньому стані різноманітні типам доріг, км/год .

P?ij = ki [(Me? io? i? j ??)/rk] (H), где{3}.

ki — коефіцієнт, враховує інерційні нагрузки (междугородние перевезення — ki=0, місто та під'їзні шляху ki = 0,2, кар'єри ki = 0,3);

Me — максимальний крутний момент Me = 700, Н*м;

io? — передатне число головною передачі io = 7,22;

i?j — передатне число коробки передач в j-м ваговій стані .

ТАБЛИЦЯ 5.

Значення розрахованих сил опорів дороги, повітря і розгону .

Транспортні условия.

Город.

Пригород.

Під'їзні пути.

Рассчитываемые параметры.

Р?j.

PW1j.

PY1j.

P?2j.

Pw2j.

P ?3j.

PW3j.

PY3j.

Завантажений автомобиль.

4552,1.

194,423.

5778,958.

4552,1.

381,069.

9104,2.

7,777.

5778,958.

Порожній автомобиль.

1587,6.

279,969.

4474,033.

1587,6.

497,723.

3175,2.

31,108.

4474,033.

б) Розраховуються середні значення ефективного тиску Peij для заданих умов експлуатації з рівняння мощностного балансу, про те, щоб врахувати вплив дорожньо-транспортних умов і конструктивних особливостей трансмісії автомобіля на нагруженность деталей двигателя:

Peij =???і ?j[(1.25rk?10−2)/(Vh?io?ikij??т)]?[(1-ki)(P?ij+Pwij)+P?ij], де.

rk — динамічний радіус колеса, м; на дорогах з твердим покриттям rk? rст ;

Vh — робочий обсяг циліндрів двигуна, л;

io — передатне число головною передачі;

ikij — середньозважене передатне число коробки передач;

?т — к.п.д. трансмісії автомобіля;

?і, ?j — коефіцієнти, враховують розподіл пробігу автомобіля за типами дорог.

??і = 1 і пробігу ??j = 1;

P?ij, Pwij P? ij — відповідно опору дороги, повітря і розгону в 1-му ваговій стані на j-м дорожньому покритті, М .

ikij= 0,6? Vmax (? ?j ??і? Vij)-1,где.

Vmax — максимальна швидкість автомобіля, км/год;

Vij — середня швидкість автомобіля в 1-му ваговій стані при j-х дорожніх умовах,.

Vij=?(?1?Vа1г+?2?Vа2г+?3?Vа3г)+(1-?)(?1?Vа1п+?2?Vа2п+?3?Vа3п), где.

? — коефіцієнт використання пробігу .

Vij=0.68*(0.5*25+0.46*35+0.04*5)+(1−0.68)*(0.5*30+0.46*40+0.03*10)=30,368, (км/ч),.

ikij = 0.6*90/30.368 =1,778.

0.5*0.68*((1.25*0.488*0.01)/(9*7.22*1.778*0.9))*((1−0.02)*(3175.2+31.108)+4 474.033)=0,1 519 127.

Значення середньозваженого ефективного тиску Ре визначається за такою формулою :

Ре = ?(?1?Ре1г+?2?Ре2г+?3?Ре3г)+(1-?)(?1?Ре1п+?2?Ре2п+?3?Ре3п), де.

? — коефіцієнт використання пробігу;

?і - коефіцієнт, враховує відсоток руху автомобіля за типами доріг;

Регi, Репi — середнє ефективне тиск на своєму шляху автомобіля в навантаженому і.

порожньому стані різноманітні типам доріг .

0.68*(0.5*0.2 080 473+0.46*0.9 642 883+0.04*0.293 379)=0.1 088 789.

(1−0.68)*(0.5*0.1 257 443+0.46*0.4 076 188+0.04*0.15 191 270)=0.2 806 372; Pe=0,1 369 426, МПа.

ТАБЛИЦЯ 6.

Таблиця розрахованих значень давления.

Транспортні условия.

Город.

Пригород.

Під'їзні пути.

Середнє значення параметров.

Рассчитываемые параметры.

Pe1j.

Pe2j.

Pe3j.

Pe.

Pм.

Pi.

Гружёный автомобиль.

0,2 080 473.

0,9 642 883.

0,293 379.

0,1 088 789.

0,2 067 211.

0,3156.

Порожній автомобиль.

0,1 257 443.

0,4 076 188.

0,1 519 127.

0,2 806 372.

0,2 067 211.

0,2 347 848.

? 0,1 369 426 0,20 672 110,3436637.

Для визначення Рм використовується залежність:

Pм = А+В*сm, где.

А, У — коефіцієнти, встановлювані экспериментально;

сm = (2S? io? 0,6Vmax)/(60? 0.377?rk).

cm — середня швидкість поршня, м/с;

cm = (2*0.12*7.22*0.6*90)/(60*0.377*0.488) =8,476 757, м/c.

Pм = 0.105+0.012*8.476 757 =0,2 067 211 (МПа).

Визначимо середнє индикаторное тиск .

Рi = Pe + Pм, (МПа).

Рi= 0,1 369 426+0.2 067 211= 0,3 436 637 МПа.

п. 3.2.2. Розрахуємо значення питомої тиску, виникає від сил пружності компресійного кольца:

PR = (0.424*E*A)/[(3-?)*D*(D*t-1−1)3], (МПа), де.

Є - модуль пружності, МПА;

? — стала, що залежить від эпюры тиску (?=0,196);

А — зазор в замку кільця у вільному состоянии.

PR=(0.424*1.2*100 000*0.170)/((3−0.196)*1.2*(1.2*(1/0.05)-1)*23*23)=0,2 112 775 Мпа ,.

п. 3.2.3. Визначається критерій фізико-механічних властивостей матеріалів аналізованого поєднання циліндропоршневої групи :

а) гільза — компрессионное кільце :

Кмк =(?0,2t*НВкm*НВгn)/(НВк+НВг), де.

?0,2t — коефіцієнт микрорезания;

НВк, НВг — відповідно, твердість по Бринеллю кільця і гільзи, од.;

m, n — показники ступеня, при розрахунку ресурсу кільця приймаються n=2 і m=1,5.

Кмк =(1,59*7001,5*2302)/(700+230) = 1 675 008.

Питома значення критерію знайдемо з співвідношення :

kм = 1/ lgКм.

kм = 1/log 1 675 008= 0,16 066 794.

п. 3.2.4. Оцінюється критерій теплонапряженности детали:

Кт = D0.38* cm0.5 [ (632pi)/(HH*?i)]0.88, де.

HH — нижча теплотворная здатність палива, для дизельного палива HH=42 496кДж/кг Кт = 0,120.38*8,4 767 570.5*((632*0,3156)/(42 496*0,45))0.88 = 0,23 458 596.

Визначимо удільне значення критерію теплонапряженности:

kт = Кт / Ктmax, де.

Ктmax — граничне значення критерію теплонапряженности для аналізованої конструкції двигателя:

сm = (2S*ne)/60.

сm= (2*0.12*2600)/60 =10.4;

ре = [(0.314*?*Me)/Vh ] *10−2 ,.

pe= ((0.314*4*700)/9)*0.01 = 0,9 768 888, МПа.

Ктmax = 0.120,38*10.40,5*((632*0.9 768 888)/(42 496*0.45))0.88 = 0,702 317.

kт = 0.23 458 596/ 0.702 317=0,3 340 172.

п. 3.2.5. Розрахуємо шлях тертя компресійного кільця за кілометр пути:

Sт = (100*S*io*ikij)/(?*rk),.

Sт= (100*0.12*7.22*1.778)/(3.14*0.488) =100,5312, м/с.

З розрахованих параметрів визначимо критерій нагруженности :

Кя = kмк*kт*Sк (pR+0.1D2*pi*b-1*r-1).

Кк=0.16 067*0.3340*1005.312*(0.2 112 775+(0.1*1.2*1.2*0.34 367*(1/0.03)*(1/(0.5*(1.2−0.05)))))=166,1719.

З кореляційного рівняння долговечности:

Кя = -25,2+81 840/(Rк-2,75n) визначимо середній ресурс детали:

Rк = 81 840 / (Кя + 25,2) + 2.75n.

Rк= (81 840/(166.1719+25.2) +13*2.75)=463,399, (тыс.км) .

п. 3.2.6. Визначимо середньоквадратичне відхилення розподілу ресурсів детали:

Обчислимо коефіцієнт варіації по кореляційної зависимости.

V= 16,507 R-0,807,.

V = 16,507*463.399−0,807 = 0,1165.

середньоквадратичне відхилення обчислюється з співвідношення :

?R =V? R.

?R = 0.1165*463.399 =53,98 598, (тыс.км).

Для побудови кривою розподілу щільності ймовірності нормального закону рассчитаем:

____.

f (l) = 1/(?R? 2?)*exp.(-(li — Rk)2 /2?R2).

ТАБЛИЦЯ 7.

Таблиця розрахованих значень для кривою розподілу щільності вероятности.

l (т.км).

f (li).

0,00.

0,00.

0,00.

0,00.

0.00.

0.00.

0.8.

0.46.

0.176.

0.436.

0.693.

0.705.

0.0046.

0.192.

0.0016.

0.9.

За результатами розрахунків побудуємо криву розподілу ресурсів деталі по КУД на рис. 4.

п. 3.3. Розрахунок параметрів розподілу ресурсів деталі автомобільного двигуна по комбінованому прогнозу.

Комбінований прогноз сприймається як завдання прийняття рішень за умов невизначеності з імовірною оцінкою несуперечливості результатів.

п. 3.3.1. Комбінований прогноз складається з урахуванням параметрів щільності розподілу ресурсів, які є результатом їх розрахунку по КУД і методи обробки статистичних даних розподілу ресурсів деталі автомобільних двигунів в експлуатації. Для нормальних законів розподілів з параметрами чи? (обробка статистичних даних) і R і ?R (визначення по КУД) параметри розподілу ресурсів по комбінованому прогнозу визначаються такими зависимостями.

f? (t) = (2?D?)-0.5 exp (-((t-t?)2 / (2D?)), де.

Математичне очікування визначається по формуле:

t? = ?1*R+ ?2*a,.

t? = 0.5 772 487*463.399+0.4 227 513*188.73 =347,2823, (тис. км).

Середньоквадратичне відхилення обчислюється по формуле:

D1 = ?2; D2 = ?R2.

D??= ?12 D1 + ?12D2 ;

________________.

?? =? ?12*?R2+ ?22*?2, де.

?1, ?2 — вагові коефіцієнти, зумовлені за такою формулою:

?1=?2/(?R2+?2) ;

?2=?R2 / (?R2+?2);

?2= 53.985 982 / (46.22+53.985 982) =0,5 772 487;

?1= 46.22 / (46.22 +53.985 982) =0,4 227 513.

D1 = 46.22 =2134,44; D2 = 53.985 982 =2914,486.

D? = 0.57 724 872 *2914.486 +0.42 275 132 *2134.44=1352,618.

______________________________.

?? =? 0.57 724 872 *53.985 982 + 0.4 227 512* 46.22 = 36.772.

Розраховуємо значення для теоретичної кривою розподілу щільності ймовірності нормального закону від параметрами отриманими по комбінованому прогнозу і з отриманим даним побудуємо криву на рис 4.

ТАБЛИЦЯ 8.

Таблиця розрахованих значень для теоретичної кривою розподілу щільності вероятности.

t (т.км)).

f (t).

0.00.

0.00.

0.00.

0.1.

0.56.

0.83.

0.475.

0.1 084.

0.865.

0.276.

0.34.

0.17.

0.00.

0.00.

Рис. 4. Графіки розподілу щільності ймовірності .

п. 4. Визначення довірчих кордонів зміни структурного параметра технічного стану циліндропоршневої групи розвивати напрацювання до першого ресурсного диагностирования.

Деталі ЦПГ функціонально поєднані між собою, у ролі структурного параметра вибираються інтегральні показники. Розглядаються три основних параметри: зазор в замку верхнього компресійного кільця, зазор в сопряжениях кольцо-канавка поршня і зазор між гільзою і спідницею поршня.

Проте лімітує надійність ЦПГ, зазвичай, знос верхнього компресійного кільця по радіальної товщині. Глибина діагностування визначається найвищим рівнем, у якому оцінюється значення параметра технічного стану предопределяющего ремонт вузла. Для деталей ЦПГ, з урахуванням викладеного, як структурного параметра то, можливо обрано площа зазору в замку верхнього компресійного кільця (F2-i).

Як моделі, адекватно що відбиває зміна структурного параметра однойменних деталей, використовується статечний функция:

F2-i = F2−0+?it?, де.

F2−0 — середнє початковій площі замку компресійного кільця, мкм2;

?і - середня швидкість зміни F2-i мкм2/ тыс. км;

t — напрацювання, тыс. км;

? — показник ступеня функції зміни параметра .

Для визначення довірчих кордонів використовується залежність середнього квадратического відхилення структурного параметра? F2-i від наработки:

?F2-i2 = ?F2-i2+??i2 t2?, де.

?F2-i, ??і - середнє квадратическое відхилення F2−0 і ?i.

Розрахунок проходить за наступним етапах .

1. Визначається значение:

?і = (F2-п — F2−0)/R?, де.

F2-п — граничне значення структурного параметра, мкм2;

?і = ((42.6−9.5)*10 000)/ 463.3991.4= 61.304 305.

2. З методу линеаризации після перетворення рівнянь оцінюється ??i:

??і = [?2((?i (2+2?)/?/(F2-п-F2−0)2/?))?R2-(?i2/(F2-п-F2−0)2)?F2−02]½.

??і = (1,42* ((61,3043,43 /3 310 001,43) *53,985 982- (61,3042 /3 310 002)*51 752)0,5 =.

=(1.96*((1 352 342.7 / 78 226 492)*2914.486 -(3758.1804 / 109 561 000 000)*26 780 625))0.5 = 9.846.

3. Знаходяться довірчі кордону зміни параметра, використовуючи як F2−0,.

?F2−0, ?і, ??і їх оцінки:

F2-iBH = (F2−0? t?? F2−0)+(?і ?f t??? i)t?, де {26}.

F2-iB, F2-iH — поточні значення верхнього й нижнього довірчих меж структурного параметра, мкм2;

t? — статистика Стьюдента для ?=0,95;

R2(t1,t2) =0,8 — нормована кореляційна функція, деталей ЦПГ;

ТАБЛИЦЯ 9.

Таблиця розрахованих значень кордонів зміни параметров.

l (i).

FB, 104.

13.97.

11.4.

18.74.

21.52.

24.51.

27.7.

31.07.

34.61.

38.3.

42.13.

46.11.

50.21.

54.44.

58.79.

63.26.

67.83.

FH, 104.

11.09.

12.77.

14.67.

16.76.

19.01.

21.41.

23.94.

26.6.

29.37.

32.25.

35.24.

38.33.

41.51.

44.78.

48.13.

51.57.

___________.

f =? 1-R2(t1,t2) — коефіцієнт перемішування реалізацій;

З розрахунків, для 5−6 значень структурного параметра буде в діапазоні от.

? t? F2−0 до F2-п зображуються на рис. 5, криві нижньої і верхньої меж, посеред таблиці 9.

4.Определяются мінімальне Rв і забезпечити максимальне Rн значення ресурсу деталей. І тому в рівняння {26} підставляються F2-iB= F2-п, тогда:

Rвн = {[ F2-п -(F2-о? t? ?F2-o)] / (?і? f t??? i)}1/?, {27}.

Rв = ((42.6*104-(9.5*104+1.96*5175))/ (61.3+0.45*1.96*9.846))1/1.4= 412.31, мкм2.

Rн = ((42.6*104-(9.5*104−1.96*5175))/ (61.3+0.45*1.96*9.846))1/1.4= 430.76, мкм2.

Див. Мал.5. Графіки верхньої та нижньої кордонів зміни параметра.

5. Оцінюється напрацювання до першого ресурсного диагностирования:

tg1 = Rв — Lтo, где{28}.

Lтo — періодичність TO-2, встановлюється з урахуванням марки і умов експлуатації автомобиля,.

tg1 = 430 -12 = 418, т. км.

5. Прогнозування залишкового ресурсу деталі ЦПГ автомобільного двигуна з урахуванням результатів диагностирования.

Прогнозна оцінка залишкового ресурсу складає основі математичну модель зміни параметра до функцій напрацювання. Значення структурного параметра при tgi визначається з урахуванням результатів діагностування ЦПГ.

п. 5.1. Визначення структурного параметра з урахуванням результатів диагностирования.

Як кошти ресурсного діагностування ЦПГ можна використовувати пневмотестер моделі К-272. Принципова схема виміру площі замку верхнього компресійного кільця за величиною падіння стиснутого повітря, подаваного в циліндр, представлена на рис. 6.

Значення структурного параметра розраховується нa підставі наступній зависимости:

F2−1 = K (2?p / ([1-(p2 / pi2]pi))½, где{29}.

К=(?1/?2)*F1/3,13 ,.

До — коефіцієнт, враховує співвідношення коефіцієнтів опору закінчення через вхідний сопло ?1 і зазор кільця ?2, і навіть площа вхідного сопла (К=0,542•106 мкм2);

Рис. 6. Принципова схема діагностування ЦПГ пневмотестером моделі К-272 :

1 — фільтр; 2, 3 — блок харчування; 4 — вхідний сопло; 5 — вимірювальний блок; 6 — манометр.

р2 — атмосферне давление;

?р = рв — pi ,.

?p — величина падіння стиснутого повітря, подаваного в циліндр, Па;

рo — робочий тиск (рo = 0,26•106 Па);

pi — вимірювальне тиск, отриманий у результаті діагностування, Па.

Відповідно до залежністю {29}, розраховується значення F2−1, відповідне величині pi, з умови завдання, і кілька довільно вибраних значень буде в діапазоні від початковій до граничною площі замку. З отриманих значень будується залежність F2-i = f (pi).

ТАБЛИЦЯ 10.

Таблиця розрахованих значень F2−1, за зміни давления.

pi.

0.25*106.

0.2*106.

0.21*106.

0.215*106.

0.22*106.

F2−1.

27,7*104.

48,6*104.

42,6*104.

39,7*104.

37,69*104.

п. 5.2. Прогнозування залишкового ресурсу деталі двигуна по статечної моделі з урахуванням результатів диагностирования.

Можливі два варіанта прогнозування залишкового ресурсу по статечної моделі: апроксимація статистичних даних, і використання моделі із наперед заданими показниками ступеня для аналізованого поєднання. У курсової роботі приймемо другого варіанта. Як моделі, що відбиває залежність структурного параметра від напрацювання, використовується рівняння {22}.

п. 5.2.1. Розраховуються швидкості зміни верхньої (?дв) та нижньої (?дн) кордонів структурного параметра:

?дв = [(F2−1+ ft?? F2−0) — (F2−0 — t?? F2−0)] / tg1?. {30}.

?дн = [(F2−1- ft?? F2−0) — (F2−0 + t?? F2−0)] / tg1?, де {31}.

t? — статистика Стьюдента для ?=0,95;

F2−0 — початкова значення площі замку компресійного кільця, мкм2*104;

tg1 — напрацювання до першого ресурсного диагностирования;

?F2−1 — середнє квадратическое відхилення похибки діагностування, мкм2;

?F2−0 — середнє квадратическое відхилення початковій площі замку кільця, мкм2;

? — показник степени.

?дв = 66,75; ?дн = 38,98.

З отриманих результатів будуються криві верхньої та нижньої кордонів зміни структурного параметра, певні за результатами диагностирования.

Див. Мал.8. Графіки кривих верхньої та нижньої кордонів зміни структурного параметра.

п. 5.2.3. Оцінюється ресурс ЦПГ по верхньої (Rдв) та нижньої (Rдн) кордонів реализаций:

Rдв = [(F2-п — (F2−0 — t?? F2−0)) /?в ]1/ ?, {34}.

Rдн = [(F2-п — (F2−0 + t?? F2−0)) /?зв ]1/ ?, {35}.

RдB = 473,4; RдH = 550,57.

Знаходяться кордону залишкового ресурсу ЦПГ:

RостВ = RдВ — tg1;{36}.

RостН = RдН — tg1. {37}.

RостВ = 473.4 — 418 =55,4; RостВ = 550.57- 418=132,57.

RостH — RостВ = 132.57−55.4=77,17.

Аналізуються результати розрахунків RостВН з позиції ухвалення рішення про періодичності і обсязі ремонтних впливів, виходячи з таких условий:

RостВ — LТО ==> 55.4? 13 умова не выполняется.

?RостВ > LТО; 55,4 >13.

? — планується ремонт двигуна при пробігу RВ;

?RостН — RостВ < LТО 77.17.

?RостВ > LТО; 55,4>13.

?— планується повторне діагностування при пробігу tg2 = RВ — LТО.

?RостН — RостВ > LТО. 77.17>13.

Отже проводиться повторне діагностування при пробігу равном:

tg2 = 55.4 — 13 = 42,4 (тыс.км).

6. Выводы.

З зіставлення прогнозних оцінок параметрів середнього ресурсу, виконаних по корреляционным рівнянням довговічності на основі обробки статистичних даних, зроблено висновок про рівень їх несуперечливості і необхідності навчання моделей, із накопиченням експериментальних данных.

Розглянута реалізація структурного параметра щодо області, його зміни для сукупності однойменних двигунів. Виділено чинники, які визначили ресурс деталі, та протизсувні заходи, які треба провести автотранспортному підприємству, эксплуатирующему аналізовані автомобілі, підвищення надійності двигателя.

7.

Список литературы

:

1. Двигуни внутрішнього згоряння. Підручник для вузів. Під редакцією Луканина В. М. М.: Вищу школу, 1985 г.;

2. Короткий автомобільний довідник. НИИАТ. М.: Транспорт, 1971 г.;

3. Методичні вказівки до курсової роботі. СПб.: СЗПИ, 1989 г.;

4. Іванов З. Є. Курс лекцій з дисципліни технічна експлуатація автмобилей. СПб.: СЗПИ, 1998 г.