Техническая эксплуатация автомобилей. Расчет вероятности безотказной работы деталей ЦПГ (стр. 3 из 5)

M_e - максимальный крутящий момент M_e = 700, Н_*м;

i_o× - передаточное число главной передачи i_o = 7,22;

i_wj - передаточное число коробки передач в j-м весовом состоянии .

ТАБЛИЦА 5.

Значения рассчитанных сил сопротивлений дороги, воздуха и разгона .

Транспортные условия	Город			Пригород		Подъездные пути
Рассчитываемые параметры	Рyj	PW1j	PY1j	Py2j	Pw2j	Py3j	PW3j	PY3j
Груженый автомобиль	4552,1	194,423	5778,958	4552,1	381,069	9104,2	7,777	5778,958
Порожний автомобиль	1587,6	279,969	4474,033	1587,6	497,723	3175,2	31,108	4474,033

б) Рассчитываются средние значения эффективного давления P_eijдля 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:

P_eij =ååa_ib_j[(1.25r_k×10^-2)/(V_h×i_o×i_kij×h_т)]×[(1–k_i)(P_yij+P_wij)+P_gij] , где

r_k - динамический радиус колеса, м; на дорогах с твёрдым покрытием r_k»r_ст ;

V_h - рабочий объем цилиндров двигателя, л;

i_o - передаточное число главной передачи;

i_kij - средневзвешенное передаточное число коробки передач;

h_т– к.п.д. трансмиссии автомобиля;

a_i, b_j – коэффициенты, учитывающие распределение пробега автомобиля по типам дорог

åa_i = 1 и использование пробегаåb_j= 1;

P_yij, P_wijP_gij- соответственно сопротивления дороги, воздуха и разгона в i-м весовом состоянии на j-м дорожном покрытии, Н .

i_kij= 0,6×V_max(åb_jåa_i×V_ij)^-1,где

V_max - максимальная скорость автомобиля, км/ч;

V_ij - средняя скорость автомобиля в i-м весовом состоянии при j-х дорожных условиях,

V_ij=b(a₁×V_а1г+a₂×V_а2г+a₃×V_а3г)+(1-b)(a₁×V_а1п+a₂×V_а2п+a₃×V_а3п),где

b - коэффициент использования пробега .

V_ij=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),

i_kij= 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)+04474.033)=0,1519127

Значение средневзвешенного эффективного давления Р_е определяется по формуле :

Р_е = b(a₁×Р_е1г+a₂×Р_е2г+a₃×Р_е3г)+(1-b)(a₁×Р_е1п+a₂×Р_е2п+a₃×Р_е3п), где

b- коэффициент использования пробега;

a_i - коэффициент, учитывающий процент движения автомобиля по типам дорог;

Р_егi, Р_епi - среднее эффективное давление при движении автомобиля в груженом и

порожнем состоянии по различным типам дорог .

0.68*(0.5*0.2080473+0.46*0.09642883+0.04*0.293379)=0.1088789

(1-0.68)*(0.5*0.1257443+0.46*0.04076188+0.04*0.15191270)=0.02806372; P_e=0,1369426 , МПа

ТАБЛИЦА 6.

Таблица рассчитанных значений давления.

Транспортные условия	Город	Пригород	Подъездные пути	Среднее значение параметров
Рассчитываемые параметры	Pe1j	Pe2j	Pe3j	Pe	Pм	Pi
Гружёный автомобиль	0,2080473	0,09642883	0,293379	0,1088789	0,2067211	0,3156
Порожний автомобиль	0,1257443	0,04076188	0,1519127	0,02806372	0,2067211	0,2347848

S 0,1369426 0,2067211 0,3436637

Для определения Р_м используется зависимость:

P_м = А+В*с_m, где

А, В -- коэффициенты, устанавливаемые экспериментально;

с_m = (2S×i_o× 0,6V_max)/(60× 0.377×r_k)

c_m -- средняя скорость поршня, м/с;

c_m = (2*0.12*7.22*0.6*90)/(60*0.377*0.488) =8,476757 , м/c

P_м = 0.105+0.012*8.476757 =0,2067211 (МПа).

Определим среднее индикаторное давление .

Р_i = P_e + P_м, (МПа)

Р_i= 0,1369426+0.2067211= 0,3436637 МПа

п.3.2.2. Рассчитаем значение удельного давления, возникающего от сил упругости компрессионного кольца:

P_R = (0.424*E*A)/[(3-x)*D*(D*t^-1-1)³], (МПа), где

Е - модуль упругости, МПА;

x - постоянная, зависящая от эпюры давления (x=0,196);

А - зазор в замке кольца в свободном состоянии.

P_R=(0.424*1.2*100000*0.170)/((3-0.196)*1.2*(1.2*(1/0.05)-1)*23*23)=0,2112775 Мпа ,

п.3.2.3. Определяется критерий физико-механических свойств материалов рассматриваемого сопряжения цилиндропоршневой группы :

а) гильза - компрессионное кольцо :

К_м^к =(e_0,2^t_*НВ_к^m_*НВ_гⁿ)/(НВ_к+НВ_г), где

e_0,2^t - коэффициент микрорезания;

НВ_к, НВ_г – соответственно, твердость по Бринеллю кольца и гильзы, ед.;

m, n- показатели степени, при расчете ресурса кольца принимаются n=2 и m=1,5.

К_м^к =(1,59*700^1,5_*230²)/(700+230) = 1675008

Удельное значение критерия найдем из соотношения :

k_м = 1/ lgК_м

k_м = 1/log1675008= 0,16066794

п.3.2.4. Оценивается критерий теплонапряженности детали:

К_т = D^0.38_* c_m^0..5 [ (632p_i)/(H_H*h_i)]^0.88, где

H_H - низшая теплотворная способность топлива, для дизельного топлива H_H=42496кДж/кг К_т = 0,12^0.38*8,476757^0.5*((632*0,3156)/(42496*0,45))^0.88 =0,023458596

Определим удельное значение критерия теплонапряженности:

k_т = К_т / К_т^max, где

К_т^max - предельное значение критерия теплонапряженности для рассматриваемой конструкции двигателя:

с_m = (2S*n_e)/60

с_m= (2*0.12*2600)/60 =10.4;

р_е = [(0.314*t*M_e)/V_h ] *10^-2,

p_e= ((0.314*4*700)/9)*0.01 = 0,9768888, МПа

К_т^max= 0.12^0,38*10.4^0,5*((632*0.9768888)/(42496*0.45))^0.88 = 0,0702317

k_т = 0.023458596/ 0.0702317=0,3340172

п.3.2.5. Рассчитаем путь трения компрессионного кольца за один километр пути:

S_т = (100*S*i_o*i_kij)/(p*r_k),

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

На основании рассчитанных параметров определим критерий нагруженности :

К_к = k_м^к_*k_т*S_к(p_R+0.1D²_*p_i*b^-1_*r^-1)

К_к=0.16067*0.3340*1005.312*(0.2112775+(0.1*1.2*1.2*0.34367*(1/0.03)*(1/(0.5*(1.2-0.05)))))=166,1719

Из корреляционного уравнения долговечности:

К_к = -25,2+81840/(R_к-2,75n)определим средний ресурс детали:

R_к = 81840 / (К_к + 25,2) + 2.75n

R_к=(81840/(166.1719+25.2) +13*2.75)=463,399,(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 = 16,507*463.399^-0,807 = 0,1165

среднеквадратичное отклонение вычисляется из соотношения :

s_R =V × R

s_R= 0.1165*463.399 =53,98598, (тыс.км)

Для построения кривой распределения плотности вероятности нормального закона рассчитаем:

____

f(l) = 1/(s_R×Ö 2p)_*exp.(-(l_i - R_k )2 /2s_R²)

ТАБЛИЦА 7.

Таблица рассчитанных значений для кривой распределения плотности вероятности

l(т.км)	84	120	156	192	228	264	300	336	372	408	444	480	516	552	588	624
f (li)	0,00	0,00	0,00	0,00	0.00	0.00	0.00008	0.00046	0.00176	0.00436	0.00693	0.00705	0.0046	0.00192	0.0016	0.00009

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 s (обработка статистических данных) и R и s_R(определение по КУД) параметры распределения ресурсов по комбинированному прогнозу определяются следующими зависимостями.

f_S (t) = (2pD_S)^-0.5 exp(-((t-t_S)² / (2D_S)),где

Математическое ожидание определяется по формуле:

t_å = x₁*R+x₂*a,