Анализ закономерностей распределения отказов элементов инжекционной системы питания двигателей методом сплайн-функций

В моделировании симуляции (Simulation) рессоры с помощью ANSYS 12.0. мы получаем эквивалентное напряжение (Equivalent stress), суммарную деформацию (Total déformation) и запас прочности (Safety Factor). В результате моделирования определяем максимальные нагрузки не разрушающие рессору (рисунок 12).

Рисунок 12 - Вид после симуляции рессоры

Расчеты показали, что требуется выбор оптимизационных методов моделирования при эксплуатации механизмов подвески автобусов Исузу.

Рисунок 13 - Поломки рессор Список литературы

1 Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: анализ конструкций,

элементы расчета. М.: Машиностроение, 1989. 305 с.

2 Успенский И.Н., Мельников А.А. Проектирование подвески

автомобиля. М.: Машиностроение, 1976. 273 с.

3 Кузнецов В.А, Дьяков И. Ф. Конструирование и расчет автомобиля.

Подвеска автомобиля. Ульяновск: УлГТУ, 2003. 64 с.

УДК 656.1 : 681.325 Б.А. Каюмов

Андижанский машиностроительный институт, Узбекистан

АНАЛИЗ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ ИНЖЕКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ МЕТОДОМ СПЛАЙН-ФУНКЦИЙ

Аннотация. В статье приведена методика определения количественной оценки эксплуатационной надежности системы питания двигателей с применением прогрессивного способа анализа данных методом сплайн-функций в дорожно-климатических условиях Республики Узбекистан. Апробация методики проведена на подконтрольных автомобилях ЗАО «ДжиЭм Узбекистан»

Ключевые слова: надежность, эксплуатация, си-

стема питания, инжектор, топливный насос, наработка на отказ, сплайн-функция, закономерности распределения отказов.

B.A. Kayumov

Andijon Mechanical Engineering Institute, the Republic of Uzbekistan

ANALYSIS OF ELEMENT FAILURE DISTRIBUTION PATTERNS IN INJECTION FUEL SUPPLY SYSTEM BY THE METHOD OF SPLINE FUNCTIONS

Abstract. The article describes the method of determining the quantitative assessment of operational reliability of the fuel supply system using a progressive method of data analysis by spline functions on the roads and in the climate of the Republic of Uzbekistan. The method was tested on the cars of GM Uzbekistan, CJSC.

Index terms: reliability, operation, fuel supply system, injector, fuel pump, mean time between failures, spline function, failure distribution patterns.

В настоящее время одной из основных задач отечественной автомобильной промышленности является повышение эксплуатационной надежности автомобильного транспорта. Развитие автомобилестроения в Узбекистане и расширение социально-экономических отношений с соседними государствами, расположенными в зонах жаркого климата, требуют создания конкурентоспособных машин и систем с высокой надежностью работы, устойчивых к эксплуатации в условиях повышенной температуры и запыленности воздуха.

Известно, что эксплуатационная надежность автомобильных двигателей, прежде всего, зависит от условий их работы, которые в основном определяются запыленностью окружающей среды и загрязнением топлива и масла. В этом отношении показатели эксплуатационной надежности двигателей автомобилей ЗАО «ДжиЭмУзбекистан» в настоящее время не имеют количественной оценки при условии их работы в зонах с высокой температурой и запыленностью воздуха. И это создает определенные трудности при обеспечении эксплуатационной надежности ин-жекционной системы питания двигателей в условиях эксплуатации.

Поэтому проведение исследований по количественной оценке и обеспечению эксплуатационной надежности инжекционной системы питания двигателей при эксплуатации их в дорожно-климатических условиях Республики Узбекистан является актуальным вопросом [1].

В связи с этим проведены экспериментальные и теоретические исследования по определению закономерностей возникновения отказов деталей и узлов двигателей с инжекционной системой впрыска топлива. На основе анализа разновидностей отказов разработаны теоретические основы закономерностей возникновения отказов, установлена взаимосвязь между частотами появления отказов и наработкой автомобиля, приведено описание объектов и методика исследований. Разработан программный продукт для моделирования вероятности возникновения отказов инжекционной системы питания бензиновых двигателей на ЭВМ [2].

Проведены функциональные исследования возникновения отказов в элементах инжекционной системы питания. Рассмотрены возможные варианты видов распределения случайных величин возникновения отказов в этих

системах.

Для определенного количества деталей и узлов ин-жекционной системы питания процесс изменения технического состояния зависит от пробега автомобиля или времени работы системы и носит монотонный характер отказов, т.е. в этом случае изменение параметров технического состояния системы может быть выражено рациональной функцией второго порядка:

у=ап+а,1+а1+а,1+...+а I

^ 0 12 3 п

у=а0+а11,

где а1 - интенсивность изменения параметра технического состояния системы, зависящая от конструкции или условий эксплуатации элемента.

Впервые разработаны теоретические предпосылки для аналитической оценки показателей надежности работы бензиновых двигателей с инжекционной системой питания при условии их эксплуатации в жарких и запыленных зонах территории Узбекистана. Полученные закономерности для оценки показателей безотказности инжекционной системы питания двигателей подтверждены экспериментальными исследованиями в условиях рядовой эксплуатации автомобилей ЗАО «ДжиЭмУзбе-кистан» на территориях Узбекистана.

С целью определения закономерности распределения и частоты появления отказов системы топливопо-дачи были подвергнуты статистической обработке результаты эксплуатационных наблюдений подконтрольных автомобилей «Ыех1а». Результаты статистической обработки эксплуатационных данных показали (рисунок 1), что плотность распределения отказов элементов инжекционной системы питания аппроксимируются нормальным законом, так как кривые расчетных и экспериментальных данных соответствуют допустимой ошибке.

Расчет производился по нижеследующей формуле при уровне значимости а =0,1:

/(0 =

1

У-'У

2ст2

<7 у/2 Я

Впервые разработан метод моделирования закономерностей распределения плотности появления отказов элементов системы питания двигателей с применением прогрессивного способа анализа данных сплайн-функций.

Задача построения сплайна по экспериментальным данным заключается в нахождении коэффициентов Ъ и в определении сетки сплайна д [3].

Для определения коэффициентов 6 получаем систему линейных уравнений

А., В'_х (*0) + Ъ0В'_0 (дс0) + 6,В\ (х0) = /'(*0) • к

V, В1_1

V, К-1(*,) + Ь„в„ (X,.) + Вм+Х (х,) = /' (*,) • и

где И=хм-х- шаг интерполяции;

/ (х0) и / (Хд,) - производная функции в концах сетки.

где ад - начальные значения параметра технического состояния системы;

а1, а2, а}, ... а - коэффициенты, определяющие характер и степень зависимости изменения технического состояния (у) от наработки (/);

/ - наработка, пробег или время работы системы. Закономерности изменения параметров технического состояния элементов (например, зазоры между штоком инжектора и ее седлом) можно охарактеризовать также и линейными уравнениями:

Й 0.15

и

о

£

ж

Я" 0.1

Наработка на отказ, тыс. км

1 - по данным эксплуатационных наблюдений;

2 - теоретическая кривая Рисунок 1 - Гистограмма плотности распределения случаев появления отказов топливных насосов инжекционной системы питания бензиновых двигателей

Коэффициенты можно получить путем расчета по формуле Ь1 = Ь(/(х)). Целесообразно привести формулы в готовом виде, чтобы оценить объем вычислительных операций и возможности для организации процессов распараллеливания и конвейеризации. Нижеприведенные формулы назовем К-точечными. Для сплайнов второй степени:

1) трехточечная формула:

ь» =\{-/,-г + Щ-/М)-. 2) пятиточечная формула:

Ъ, = ^

В случае использования метода наименьших квадратов узлы функции расположены гораздо чаще узлов сплайна.

С учетом вышеизложенных положений и аналитических выкладок для исследования отказов инжекционной системы питания бензиновых двигателей была разработана программа моделирования отказов с применением методов сплайн-функций.

Полученные результаты исследований по программе сплайн-функций, основанные на обработке данных эксплуатационных наблюдений в графическом виде, представлены на рисунке 2.

На основе обобщения и анализа статистических данных по надежности системы питания 228 подконтрольных автомобилей «Ыех|'а» выявлены закономерности плотности распределения, удовлетворительно описываемые функцией нормального закона, что позволяет выбрать теоретические основы обеспечения надежности.

Апробирован метод моделирования закономерно-

74

ВЕСТНИК КГУ, 2014. №2

стей распределения плотностей появления отказов элементов системы питания с использованием метода сплайн-функций, обеспечивающего значительное сокращение временно-трудовых затрат на обработку результатов экспериментальных исследований и повышение их точности по сравнению с традиционными математическими методами, приоритет которого защищен патентом «Гувохнома Ойи 00641» Государственного патентного ведомства республики Узбекистан.

Наработка на отказ, тыс, км

1 - эксплуатационная; 2 - обработанная нормальным законом; 3 - обработанная сплайн-функциями Рисунок 2 - Плотность распределения частоты появления отказов инжекционной системы питания по программе сплайн-функций

Произведена количественная оценка показателей эксплуатационной надежности инжекционной системы питания бензиновых двигателей при условной разбивании территории Республики Узбекистан на четыре региона в зависимости от климатических и дорожных условий. Определено, что интенсивность общих отказов по регионам составляет, соответственно, 0,03; 0,031; 0,036; 0,036 отказов на тысячи километров, а средняя наработка на отказ - 33,2; 31,95; 27,97; 28,25 тыс.км.

Список литературы

1 Каюмов Б.А. Повышения эксплуатационной надежности

инжекционной системы питания ДВ С // Международная интеграция автодорожного образования: сборник трудов международной научно-практической конференции. Ташкент, 2002. С. 26-28.

2 Каюшов Б.А, Зайнидинов Х.Н., Алматаев Т.О. Автомобиль

кисмларининг ишдан чикишларини сплайн- функциялар усулида моделлаштириш дастури. Узбекистон РеспубликасиДавлат Патент идораси, Гувохнома № йО/ 00641, Тошкент, 19 май 2003 й.

3 Зайнидинов Х. Н. Сплайн-метод обработки результатов стендовых

испытаний //Композиционные материалы. 2001. № 3. С. 45-49.

УДК 629.3.06

В.В. Емельянов, В.И. Васильев Курганский государственный университет

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Аннотация. В статье разработана методика ускоренных испытаний на надежность электромеханического усилителя рулевого управления с редуктором.

Ключевые слова: автомобиль, усилитель руля, электрический привод, редуктор, износ, неисправность.

V.V. Emelyanov, V.I. Vasiliev Kurgan State University

DEVICE FOR ACCELERATED TESTING THE RELIABILITY OF THE ELECTROMECHANICAL USILITELI STEERING CONTROL OF THE VEHICLE

Abstract. The article developed a method of accelerated testing the reliability of the Electromechanical steering with gear.

Index terms: car, power steering, electric actuator, gearbox, deterioration, failure.

Не так давно владельцы легковых автомобилей столкнулись с таким нововведением, как электромеханический усилитель рулевого управления (ЭМУР) с редуктором. Электрический тип привода усилителя руля, не так давно появившись, становится с каждым годом все более популярным. ЭМУР имеет много преимуществ, но в данной статье мы рассмотрим надежность и недостатки данного устройства.

К недостаткам относится то, что грамотно продиа-гностировать ЭМУР собственными силами невозможно. Любые вопросы следует решать в авторизованном сервисе. Электроусилитель - деталь неремонтопригодная. Меняется единым сборным узлом. Отсюда логично следует дороговизна ремонта.

Надежность ЭМУР значительно снижается вследствие серьезных неисправностей, таких как заклинивание рулевого механизма, сломанная рейка, случаи самопроизвольного вращения, стук в редукторе при вращении рулевого колеса, выход из строя датчика момента, выход из строя блока управления электроусилителем и т.д. Последствия таких дефектов - ДТП разной степени тяжести.

Для выяснения причины выхода из строя ЭМУР разработано и создано устройство для ускоренных испытаний «Испытательный стенд ЭМУР» (рисунок 1), который предназначен для изучения возникновения и развития неисправностей ЭМУР при различных режимах работы.

«Испытательный стенд ЭМУР» состоит из основных блоков:

- персональный компьютер (PC);

- управляющее устройство (УУ);

- электромеханический усилитель рулевого управления ЭМУР;