1658

Лабораторная работа №2

Тема: «Изнашивание элементов машин».

Цель работы: Освоение методов исследования износа на практике.

Приборы и принадлежности: Машина трения МИ–1, электро - аналитические весы с ценой деления 0,1 мг.

Изнашиванием называют процесс разрушения и отделения материала с поверхности твёрдого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Основными количественными характеристиками изнашивания являются: износ, скорость изнашивания, интенсивность изнашивания.

Работа машины делится на три периода: начальный период работы – приработка, период установившегося режима изнашивания и период катастрофического изнашивания.

Методы испытаний механизмов на изнашивание делятся на эксплуатационные, стендовые и лабораторные.

Порядок выполнения работы:

1)Изучить конструкцию, машины трения МИ-1, начертить схему.

2)Ознакомиться с принципом работы электронных аналитических весов.

3)Определить износ образца.

3.1) Взвесить образец, предварительно промыв его в растворителе (бен-

зине).

3.2) Установить образец на шпиндель машины трения и провести испытание в течение 20 мин при нагрузке 40 Н.

3.3) После испытания вторично взвесить образец, предварительно его

промыв в растворителе.

3.4) Вычислить износ образца U, мг, по формуле

где m1 – масса образца до эксперимента, мг; m2 – масса, образца после экспери-

мента, мг.

4)Определить достоверность и погрешность замеров результатов износа

Мпо экспериментальным данным (таблица 4).

5)Составить отчет.

Рисунок 7 – Машина трения МИ–1.

Выбор числа образцов

Для получения достаточно достоверных результатов изнашивания деталей необходимо: провести испытания в сопоставимых условиях такого числа дета-

лей (или образцов), при котором получалась бы ошибка не выше заданной;

учесть погрешности измерений и измерительной аппаратуры.

Выбор числа образцов или деталей для испытаний производится в соот-

ветствии с ГОСТом 27.502-83 (СТ СЭВ 3944-82) двумя способами: параметри-

ческим, когда известен закон изменения случайной величины (износа), и непа-

раметрическим, когда закон распределения неизвестен. Целью выбора является определение такого числа образцов, которое позволило бы получить ошибку не выше заданной.

Большинство деталей строительных и дорожных машин выходит из строя вследствие изнашивания, а для этого процесса характерен нормальный закон распределения измеряемой величины.

Необходимое число N испытываемых образцов определятся формуле

где t (N-1) – квантиль распределения Стьюдента с (N–1) степенью свободы; 0 –

относительная ошибка оценки показателя; в – коэффициент вариации.

Число испытываемых образцов (деталей) зависит от принятой 0, довери-

тельной вероятности и коэффициента вариации в (таблица 2).

Пример. Необходимо определить число объектов наблюдения, при кото-

ром с односторонней доверительной вероятностью = 0,9 относительная ошиб-

ка 0 не превышала 0,1. Среднее значение в равно 0,2.

Решение. По таблице 2 для в = 0,2 при = 0,9 и 0 = 0,1 число N = 8. В ре-

зультате наблюдений за восемью деталями установлено, что в = 0,3, т.е. боль-

ше, чем задано. Поэтому необходимо провести дополнительные наблюдения.

Для в = 0,3, = 0,9, 0 = 0,1 по таблице 1 находим N = 15. Следовательно, необ-

ходимо дополнительно провести наблюдения еще за семью деталями.

Таблица 2

Число объектов наблюдения при нормальном законе распределения,

необходимое для получения заданных достоверных показателей

Достоверность и погрешность замеров результатов

Достоверность и погрешность замеров результатов оценивают на основа-

нии известных положений теории вероятности. Согласно теории ошибок все от-

клонения изменяемых величин подчиняются распределению Стьюдента. Это распределение дает возможность по малому числу проведенных опытов оты-

скивать приближенное значение искомой величины. Точность полученной при-

ближенной величины М с заданной надежностью определяем по формуле

где M – среднее арифметическое значений износа; з – точность замеров.

Пример. Проведен замер восьми деталей (таблица 3). Нужно определить точность замеров з.

где Мi – значение износа; N – число опытов.

Средняя квадратичная ошибка одного измерения , определяется по фор-

муле

N1

436,02 7,9

7

Средняя квадратичная ошибка для среднего арифметического м, опреде-

ляется по формуле

где t – коэффициент Стьюдента (таблица 5).

з 2,37 2,79 6,6

Вывод: при = 0,95 и N=8, точность полученной приближенной величины М составит

M M з 185,4 6,6 мкм.

Таблица 3

Определение ошибок опытов

Исходные данные для выполнения лабораторной работы

Таблица 4

Экспериментальные значения износа, М

Лабораторная работа №3

Тема: «Прогнозирование износа сопряжений».

Цель работы: Практическое освоение метода прогнозирования износа сопряжений, основанного на экстраполяции значений прогнозированного параметра.

Задача: Рассчитать износ втулок двигателя дорожной машины на прогнозируемый период по экспериментальным данным, полученным в результате исследования процесса изнашивания (таблица 7).

Порядок выполнения работы:

1)По экспериментальным данным (см. таблицу 7) построить график

y=f(х).

2)По графику выбрать модель прогнозирования (таблица 6).

3)Определить параметры выбранной функции (см. таблицу 6).

4)Записать модель прогноза с найденными параметрами.

5)Вычислить теоретический динамический ряд (y).

6)Рассчитать прогноз вперёд на прогнозируемый период.

7)Вычислить ошибку прогноза при доверительной вероятности = 0,95.

8)Составить отчет.

Методические указания

Износ деталей машин прогнозируют на стадии конструирования для оценки интенсивности изнашивания и ресурса детали, а также в эксплуатации для определения периодичности проведения и характера управляющих воздействий (регулировочных операций, замены элементов). Износ характеризует техническое состояние деталей или сопряжений машины и может быть использо-

ван в качестве диагностического параметра. Прогнозирование износа основных элементов дорожных машин на определенный период времени (например, год,

межремонтный период, срок службы) имеет очень большое значение для обес-

печения их надежности и повышения эффективности использования.

Различают три этапа прогнозирования: ретроспекцию, диагностику и про-

гноз. Первый этап заключается в исследовании динамики прогнозируемого процесса – выявлении и уточнении закономерностей изменения параметров со-

стояния элементов машины. На втором этапе устанавливают допустимые пре-

делы изменения параметров состояния элементов, разрабатывают или выбирают методы и средства измерения, измеряют параметры технического состояния,

выбирают методы прогнозирования, а также способы оценки достоверности прогноза. Нa третьем этапе прогнозируют изменение параметров состояния элементов, синтезируют прогнозы, обобщая их на техническое состояние (уро-

вень надежности) всей машины.

Таким образом, этап ретроспекции направлен в прошлое, этап диагности-

ки – в настоящее, этап прогноза – в будущее, причем будущее в виде прогноза возвращается к настоящему (воздействует на него). Из этого вытекает возмож-

ность использования результатов прогнозирования процессов изнашивания для управления надежностью машин. В эксплуатации управление надежностью до-

рожных машин может быть осуществлено путем установления технических ус-

ловий на технологические операции, проводимые во время обслуживания и ре-

монта машин. Обосновав допускаемые значения параметров машины (размеры деталей, зазоры в сопряжениях, усилия на рычагах управления и др.) при прове-

дении регулировочных или ремонтных работ, можно задать определенный уро-

вень безотказности и долговечности машины, планировать расход запасных частей, потребность в смазочных материалах, периодичность проведения меро-

приятий технического обслуживания и ремонта.

Использование результатов прогнозирования при разработке техническо-

го задания на изготовление элементов дорожных машин позволяет управлять надежностью машин на стадии проектирования.