Обоснование периодичности проведения регулировочных работ в двигателе семейства СМД методом определения вероятностных характеристик поведения прогнозирующего параметра

46

Труды лесоинженерного факультета Петр ГУ

Обоснование периодичности проведения регулировочных работ в двигателе семейства СМД методом определения

вероятностных характеристик поведения прогнозирующего параметра

Мазуркевич М.А.1 Петрозаводский государственный университет

Рассматриваются вопросы обоснования периодичности проведения регулировочных работ газораспределительного механизма двигателя СМД-18БН путем расчета вероятностных характеристик (вероятности безотказной работы и периода эксплуатации, приводящего к резкому росту отказов).

Ключевые слова: вероятность безотказной работы, начальный размер детали, предельный износ, наработка, зазоры, скорость изнашивания, газораспределительный механизм, техническое обслуживание.

Для двигателей вну гренннего сгорания (ДВС) важной характеристикой является величина зазоров между впускным и выпускным клапанами и их толкателями (коромыслами). При нормальной величине зазора обеспечиваются заданные углы начала открытия и конца закрытия клапанов относительно ВМТ и HTM поршней (фазы газораспределения), а значит, и оптимальные условия наполнения цилиндров воздухом, и динамики движения деталей механизма при этом. В процессе эксплуатации ДВС рабочие поверхности кулачков распределительного вала, толкателей, коромысел изнашиваются, что ведет к увеличению зазоров в клапанном механизме. По мере увеличения зазоров изменяются фазы газораспределения, нарушается рабочий процесс, изменяется динамика движения деталей и повышается интенсивность изнашивания.

Правилами технической эксплуатации ДВС установлена периодичность выполнения данного вида регулировочных работ, в частности для лесных машин, равная наработке 300 м.-ч. (при очередном ТО-2). Однако данные работы [I] показывают, что эта периодичность не является обоснованной, а критерием необходимости выполнения регулировок в клапанном механизме является повышенный шум в работе ДВС.

В этой связи обоснование периодичности регулировки зазоров в клапанах газораспределительного механизма (ГРМ) ДВС является актуальной задачей. Для обоснования периодичности регулировки зазоров в ГРМ двигателей лесных машин (в частности двигателя СМД-18ВН) воспользуемся данными вышеприведенной работы, в которой полученный экспериментальный материал использовался для расчета трудо-

1 А втор - доцент, зав. кафедрой тяговых машин

© М.А.Мазуркевич, 1996

емкости ТО-2 лесных машин. Обработка экспериментального ряда позволила получить зависимость скорости нарастания износа в клапанах ГРМ со следующими характеристиками: оценка математического ожидания скорости изнашивания (т vи = 0.0008 мм/ моточасов), оценка среднего квадратичного отклонения (5ч = 0.00017). Начальный зазор в клапанах, по рекомендации работы [1], составляет 0.4. Изменение износа по пробегу подчиняется линейной зависимости типа

у=Ь+а-Х,

где

а и Ь - эмпирические коэффициенты скорости

изнашивания; х - наработка (в моточасах).

Применяя допущения, изложенные в работах [2,3] , представим процесс изнашивания в виде полуслучайного процесса, в котором случайной величиной является скорость изнашивания, а детерминированным параметром - время работы двигателя I. Скорость изнашивания распределена по нормальному закону с вышеприведенными параметрами Шуи и 5и . критерий согласия Пирсона х2 - 0.44.

За случайное событие, приводящее к отказу, примем момент пересечения кривых изнашивания величины износа иПр

ЛбЯЯР^ 1 ^^ У f(t) ! 1 V 1 HN-

и и I

II - величина износа, и - г* - участок нормальной работы.

Рис. 1. Типичный вид закона изнашивания

Опуская математические расчеты, получаем функцию распределения плотности отказов Г (I) в следующем виде, названную Г.В. Дружининым а-распределением.

Г

в = Цп р-и0. а и

Мазуркевич М.А. "Обоснование периодичности проведения регулировочных....

47

mv

а = аи

где

ио - начальный зазор, мм; ипр - предельный зазор, мм; аи- среднее квадратичное отклонение; Шуи - математическое ожидание скорости

изнашивания. Нормируемый множитель с в формуле (2) определяется по аргументам:

Zr

В

t2~a

Z2 =

В

При a > 2, с = I, что является наиболее частым случаем для практики. В нашем примере a = 4,7. Рассчитанный график функции плотности отказов f(t) для зазоров в клапанах ГРМ представлен на рис.2

f

/ \

=х

ф V-

t

1—

Рис.2. Функция плотности распределения отказов в клапанах ГРМ двигателя СМД-18БН

Анализируя график функции f (t), видим, что отказы в системе начинают возникать начиная со 170 м.-ч. и достигают максимального значения к 280 м.-ч., а к 460 м.-ч. практически у всех ДВС, по данному параметру, наступит отказ, Для обоснования оптимальной величины наработки, при которой необходимо проводить регулировку, рассмотрим следующие параметры: вероятность безотказной работы P(t) и значение наработки tH, которая приравнивается к математическому ожиданию периода проведения регулировочных работ [3].

Интегрируя плотность распределения f(t), получаем интегральную функцию Q(t) и вычисляем ВВР по

формуле:

P

Полученный график вероятности безотказной работы представлен на рис. 3.

P

Рис.3. График вероятности безотказной работы ГРМ по параметру

Значение Ь является одной из важнейших характеристик (наряду с вероятностью безотказной работы) надежности, так как характеризует начало периода эксплуатации, приводящего к резкому росту массовых отказов. При этом наработка ^ принимается равной:

tH = B' gH(0t) '

где

gH

Для нашего случая a = 4.705; gH (a) = 0.142; В = 1471; t„ = 0.142- 1471 = 208 м.-ч.

Вероятность безотказной работы для периода t н равна P(t) = 0.9634. Если следовать рекомендациям заво-да-изготовителя (tH = 300 м.-ч ), то вероятность безотказной работы P(t) = 0.5482. Это означает, что у 45% двигателей зазоры в ГРМ будут выше предельного. Таким образом, периодичность регулировки клапанов, установленная заводом-изготовителем, возможно, применима для двигателей, установленных на тракторах, работающих в менее тяжелых условиях, чем лесные трактора. Учитывая тяжелые эксплуатационные режимы работы лесных тракторов, проверку зазоров в ГРМ необходимо производить при каждом ТО-1 (кратность проведения профилактических работ для лесных тракторов ОТЗ следующая: ТО-1 -100 м.-ч., ТО-2 - 300 м.-ч., ТО-3 - 900 м.-ч.) и при необходимости (зазор более 0.5, что соответствует наработке 215 м.-ч.) проводить регулировку.

ЛИТЕРАТУРА

1 .Технические средства диагностирования. Справочник / Под ред. чл.-корр. АН СССР В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1989.

2. Пронников A.C. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1974.

3. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986.