Задание на контрольную работу

При изучении курса «Техническая диагностика на транспорте» студенты выполняют одну контрольную работу.

При выполнении контрольной работы используется ранее рекомендованная основная и дополнительная литература,ресурсы Internet, на которые, по мере необходимости, делаются ссылки в тексте.

Задание на контрольную работу представлено в табл. 6.

В задании приводятся основные исходные данные для прогнозирования среднего ресурса детали двигателя. Кроме этого должны быть приведены исходные данные, выбранные по технической литературе.

По согласованию с руководителем студенту может быть выдано индивидуальное задание научно-исследовательского характера, утверждаемое заведующим кафедрой. При решении наукоемких задач формируется группа студентов для выполнения комплексного проекта с выдачей каждому из них индивидуального задания на конкретную часть проекта.

Выполнение контрольной работы включает следующие этапы:

- изучение по литературным источникам и конспекту лекций целей и задач прогнозирования параметров технического состояния автомобиля;

- выбор и обоснование недостающих исходных данных, необходимых для выполнения расчетов;

- построение графика зависимости между структурным и диагностическим параметрами;

- расчет минимального и максимального значений остаточного ресурса по результатам диагностирования, построение кривых верхней и нижней границ изменения структурного параметра в функции наработки;

- анализ результатов прогнозных оценок.

Выполненная работа в виде расчетно-пояснительной записки и графической части подготавливается к защите.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

1. Введение.

2. Задание на контрольную работу.

3. Расчет параметров распределения ресурсов детали автомобильных двигателей.

Таблица 6

Исходные данные для прогнозирования среднего

ресурса детали двигателя

4. Прогнозирование остаточного ресурса детали цилиндропоршневой группы автомобильного двигателя на основе результатов диагностирования.

5. Выводы.

8. Библиографический список.

9. Содержание.

Графическая часть курсовой работы включает:

- зависимость структурного параметра от диагностического;

- зависимости доверительных границ изменения структурного параметра детали двигателя определенных по результатам диагностирования от наработки;

- зависимости построенные по результатам исследований.

Графики выполняются на отдельных листах формата А1 (ГОСТ 2.301) и подшиваются в пояснительную записку. По осям координат наносятся цифровые сетки, буквенные обозначения параметров и единиц их измерения. Для лучшей наглядности графики следует вычерчивать с использованием различных типов линий (ГОСТ 2.303). Допускается вычерчивание разноцветных графиков. Оформление курсовой работы должно быть выполнено по РД.40 РСФСР 050-87 “Дипломные и курсовые проекты (работы). Правила оформления”.

1. 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 (F_2-i).

В качестве модели, адекватно отражающей изменение структурного параметра одноименных деталей, используется степенная функция:

F_2-i =`F<sub>2-0</sub> +`g_i t^a, (1)

где `F_2-0 - среднее значение начальной площади в замке компрессионного кольца,

мкм²;

g_i - средняя скорость изменения F_2-i, мкм² / тыс. км;

t - наработка, тыс. км;

a - показатель степени функции изменения параметра.

Для определения доверительных границ используется зависимость среднего квадратического отклонения структурного параметра s_F2-i от наработки:

s_F2-i² = s_`F2-i² + s_gi² t^2a, (2)

где s<sub>`F2-i</sub>, s<sub>gi</sub> - среднее квадратическое отклонение`F_2-0 и`g_i.

Расчет проводится по следующим этапам.

1. Определяется значение:

`g_i = (F_2-п - F_2-0) / R^a, (3)

где F_2-п - предельное значение структурного параметра, мкм².

2. На основании метода линеализации после преобразования уравнений (1), (4) оценивается s_`gi:

s<sub>`gi</sub> =[a<sup>2</sup>((`g_i ^(2+2×a)/a / (F_2-п - F_2-0)^2/a))s<sub>`R</sub><sup>2</sup> - (`g_i ² / (F_2-п -`F_2-0)²) s_F2-0²]^1/2. (4)

3. Находятся доверительные границы изменения параметра, используя в качестве `F<sub>2-0</sub>, s<sub>`F2-0</sub> , g_i, s_`gi их оценки:

F_2-i^ВН = (`F<sub>2-0</sub> ± t<sub>b</sub>s<sub>`F2-0</sub> ) + (`g<sub>i</sub> ± f t<sub>b</sub>s<sub>`gi</sub> ) t^a, (5)

где F_2-i^В , F_2-i^Н - текущие значения верхнего и нижнего доверительных пределов

структурного параметра, мкм²;

t_b - статистика Стьюдента для b = 0,95;

f = Ö 1- R²(t₁, t₂) - коэффициент перемешивания реализаций;

(R²(t₁, t₂) - нормированная коореляционная функция, для деталей ЦПГ R²(t₁, t₂) = 0,8).

На основании расчетов, выполняемых по формуле (5), для 5-6 значений структурного параметра в диапазоне от ± t_bF_2-0 до`F_2-п изображаются на рисунке кривые верхней и нижней границ.

4. Определяются минимальное R^в и максимальное R^н значения ресурса деталей. Для этого в уравнение (5) подставляются F_2-i^ВН = F_2-п ; тогда

R^вн = {[ F_2-п - (`F<sub>2-0</sub> ± t<sub>b</sub>s<sub>`F2-0</sub> )] / (`g<sub>i</sub> ± f t<sub>b</sub>s<sub>`gi</sub> )}^1/a. (6)

5. Оценивается наработка до первого ресурсного диагностирования

tg₁ = R_в - L_то, (7)

где L_то - периодичность ТО-2, устанавливается с учетом марки и условий эксплуатации автомобиля (задаются преподавателем) по данным из нормативно-технической литературы.

2. 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. В курсовой работе предусматривается выполнение расчетов по степенной модели.

Значение структурного параметра при tg₁ определяется на основе результатов диагностирования ЦПГ.

5.1. Определение структурного параметра на основе результатов диагностирования

В качестве средства ресурсного диагностирования ЦПГ может быть использован пневмостер. Принципиальная схема измерения площади в замке верхнего компрессионного кольца по величине падения сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр, представлена на рис. 15.

Рис. 15. Принципиальная схема диагностирования ЦПГ пневмотестером: 1 - фильтр, 2, 3 - блок питания, 4 - входное сопло, 5 - измерительный блок, 6 - манометр

Значение структурного параметра рассчитывается на основании следующей зависимости:

F_2-1 = K (2Dp / ([1-(p₂ / p_i)²]p_i))^1/2, (8)

где К = m₁/m₂ × F₁/3,13 - коэффициент, учитывающий соотношение коэффициентов сопротивления истечения через входное сопло m₁ и зазор кольца m₂, а также площадь входного сопла (К = 0,542 × 10⁶ мкм²);

p₂ - атмосферное давление;

Dp = p₀ - p_i - величина падения давления сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр, Па;

p₀ - рабочее давление (p₀ = 0,26 × 10⁶ Па);

p_i - измерительное давление, полученное в результате диагностирования, Па.

В соответствии с зависимостью (8) рассчитывается значение F_2-1, соответствующее величине p_i, приведенной в задании, и 3-4 произвольно выбранных значения в диапазоне от начальной до предельной площади в замке. На основании полученных значений строится зависимость F_2-i = f (p_i).

2.2. 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 контрольной работе принимается второй вариант. В качестве модели, отражающей зависимость структурного параметра от наработки, используется уравнение (1).

Рассчитываются скорости изменения верхней (g_д^В) и нижней (g_д^Н) границ структурного параметра:

g_д^В = [(F_2-1 + f t_bs_DF2-1) - (`F<sub>2-0</sub> - t<sub>b</sub>s<sub>`F2-0</sub>)] / tg₁^a. (9)

g_д^Н = [(F_2-1 - f t_bs_DF2-1) - (`F<sub>2-0</sub> + t<sub>b</sub>s<sub>`F2-0</sub>)] / tg₁^a. (10)

По результатам диагностирования определяются границы изменения структурного параметра:

F_2-i ^ВД = (F_2-0 -t_bs_F2-0) + g^В t^a, (11)

F_2-i ^НД = (F_2-0 +t_bs_F2-0) + g^Н t^a, (12)

Расчет значений F_2-i ^ВД, F_2-i ^НД - производится для 5-6 значений F_2-i в диапазоне от F_2-0 до F_2-п . На основании полученных результатов строятся кривые верхней и нижней границ изменения структурного параметра, определенные по результатам диагностирования.

Оценивается ресурс ЦПГ по верхней (R_Д^В) и нижней (R_Д^Н) границам реализаций:

R_Д^В = [(F_2-п - (`F<sub>2-0</sub> - t<sub>b</sub>s<sub>`F2-0</sub>)) / g^В] ^1/a; (13)

R_Д^Н = [(F_2-п - (`F<sub>2-0</sub> + t<sub>b</sub>s<sub>`F2-0</sub>)) / g^Н] ^1/a. (14)

Находятся границы остаточного ресурса ЦПГ:

R_ост^В = R_Д^В - tg₁, (15)

R_ост^Н = R_Д^Н - tg₁. (16)

Анализируются результаты расчетов R_ост^ВН с позиции принятия решения о периодичности и объеме ремонтных воздействий исходя из следующих условий:

R_ост^В < Lто - двигатель направляется в ремонт для

замены ЦПГ;

ì R_ост^В > Lто

í - планируется ремонт двигателя при

пробеге R^В;

î R_ост^Н - R_ост^В < 2Lто

í - проводится повторное

диагностирование при

î R_ост^Н - R_ост^В > 2Lто пробеге tg₂ = R_ост^В - Lто.

Расчет основных параметров курсовой работы может выполняться на ЭВМ по программе PRO или программам, написанным в среде EXEL или MATCAD.

На основании проведенных с помощью математического моделирования исследований строятся зависимости среднего ресурса от рассматриваемых факторов, дается их краткий анализ.

7. Выводы по работе.

4.2.Текущий контроль. Тренировочные тесты