Алексаньян И.М. Материалы для вып. практич. раб. по дисц. Надежность механич. систем. Метод. пособ. 2017

где Рпр и Рнач - предельное и начальное наименьшие значения параметров (берутся из технических условий на диагностику машины. Табл. 1);

Риз - измеренный параметр (получают при диагностике);

tн - наработка с начала эксплуатации нового узла, механизма, сопряжения до диагностики (берут из документации по учёту наработки машины);

α - показатель степени, характеризующий изменение зависимости

(табл. 2);

Кп - коэффициент запаса величины параметра, принимают равным: Кп=1 при условии α≤1;

Прочитайте текст и определите гарантированный ресурс безотказной работы двигателя ЯМЗ-240 НВ, взяв в качестве параметра эффективную мощность. При наработке tн=500 м3, мощность при диагностике составляла 217 кВт. Опишите ход расчёта, дайте полученный результат и аргументируйте необходимость определения гарантированного ресурса для эксплуатационных хозяйств.

12

Таблица 1

13

14

Таблица 2

Пример ответа студента:

1.Определение запаса параметра

Ипрmin Pпр Риз 206 217 11кВт

Ипрmax Pпр Риз 235 217 18кВт

2.Определение использования параметра

Ип Pиз Рнач 217 220 3кВт

3.Определение коэффициента запаса величины параметра

при Рпр=206<Pнач=220 и α=2>1

при Рпр=235>Pнач и α>1

Кп 217235 0,92

4.Определение гарантированного ресурса

tгарРпрmin 113 5002 2,92 2677

tгарРпрmax 183 5002 0,92 1380

Следовательно, при работе с максимальной мощностью отказ не возникнет при наработке 1380 м3, а при минимальной – 2677 м3, т.е. ресурс зависит от интенсивности использования объекта.

15

Знание гарантированного ресурса безотказной работы машины позволит своевременно определять её техническое состояние, работоспособность и планировать объёмы выполняемой работы.

ИНТЕРВЬЮ № 3 Раздел 2 Долговечность машины и её элементов ИНТЕРВЬЮ ВВОД (текст)

Прочтите текст и определите остаточный ресурс КШМ двигателя СМД-62, если в интервале наработки 400 м-ч прорыв газов в картер составляет 66 и 86 л/мин, и предельный 120 л/мин, α = 1,3, номинальный прорыв газов – 46 л/мин.

Аргументируйте, как снижение и увеличение значений диагностических параметров оказывает влияние на работоспособность цилиндропоршневой группы ДВС.

Диагностирование цилиндропоршневой группы производится по функциональным параметрам: изменению давления сжатия в цилиндрах; прорыву газов в картер; угару масла; утечкам сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр; разрежению в камере сгорания; изменению шума и вибрации; изменению параметров моторного масла; величине тока, потребляемого стартером.

Большое количество параметров определения технического состояния цилиндропоршневой группы позволяет объединять их по трём зонам измерений: камера сгорания, блок цилиндров, картер двигателя. В зоне камеры сгорания проверяют, как правило, давление сжатия, прорыв газов в картер, утечку сжатого воздуха, разрежение в камере сгорания. Давление сжатия (компрессию) в каждом цилиндре проверяют компрессометром не менее трёх раз на прогретом двигателе при вращении коленчатого вала стартером или пусковым двигателем. Минимально допустимое давление сжатия для двигателей с искровым зажиганием равно 0,6-0,7 Мпа, для дизельных – 1,4 Мпа. Расход картерных газов изменяется в пределах от 30 до 200 л/мин и зависит от типа двигателя.

Объём газов измеряется при максимальном крутящем моменте газовым расходомером, соединённым через шланги с маслозаливной горловиной.

Пример ответа студента:

1. Изменение параметров при одном и повторном измерении

Иi 1 66 46 20 л/минИi 86 46 40 л/мин

2. Предельное приращение порыва газов в картер

Ипр 120 46 74 л/мин

3. tост 400(1,3 74 40 1) 680м ч 40 20

16

ИНТЕРВЬЮ № 4 Раздел 2 Долговечность машины и её элементов ИНТЕРВЬЮ ВВОД (текст)

Прочтите текст и определите остаточный ресурс двигателя при условии, что ремонт его не проводили и данные по замеру контролируемых параметров при предшествующих замерах отсутствуют.

При диагностировании двигателя ЯМЗ-238НБ с наработкой с начала эксплуатации 5000 м-ч были получены следующие значения контролируемых параметров: зазор в шатунном подшипнике на момент замера 0,31 мм, предельный 0,5 мм, номинальный 0,13 мм, α = 1,5.

Расход картерных газов 130 л/мин, номинальный расход 80 л/мин, предельный 180 л/мин, α = 1,3.

Угар масла 0,5 кг/м-ч, предельный 0,75 кг/м-ч, α = 2, номинальный –

0,25 кг/м-ч

Диагностирование цилиндропоршневой группы производится по функциональным параметрам: изменению давления сжатия в цилиндрах; прорыву газов в картер; угару масла; утечкам сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр; разрежению в камере сгорания; изменению шума и вибрации; изменению параметров моторного масла; величине тока, потребляемого стартером.

Большое количество параметров определения технического состояния цилиндропоршневой группы позволяет объединять их по трём зонам измерений: камера сгорания, блок цилиндров, картер двигателя. В зоне камеры сгорания проверяют, как правило, давление сжатия, прорыв газов в картер, утечку сжатого воздуха, разрежение в камере сгорания. Давление сжатия (компрессию) в каждом цилиндре проверяют компрессометром не менее трёх раз на прогретом двигателе при вращении коленчатого вала стартером или пусковым двигателем. Минимально допустимое давление сжатия для двигателей с искровым зажиганием равно 0,6-0,7 МПа, для дизельных – 1,4 МПа. Расход картерных газов изменяется в пределах от 30 до 200 л/мин и зависит от типа двигателя.

Пример ответа студента:

17

Остаточный ресурс двигателя принимаем по предельному расходу масла на угар, т.е. остаточному ресурсу двигателя 2077 м-ч.

Определив остаточный ресурс механизмов и сопряжения, и учитывая напряжённость работы в условиях эксплуатации, можно установить не только время постановки машины в ремонт, но и объём и длительность ремонта, а также заранее планировать приобретение необходимых запасных частей.

ИНТЕРВЬЮ № 5 Раздел 2 Долговечность машины и её элементов ИНТЕРВЬЮ (ввод текста)

Прочтите текст и подсчитайте надёжность кривошипо-шатунного механизма двигателя при следующей условной надёжности элементов:

-блок цилиндров – Р1=0,99

-головка блока – Р2=0,98

-маховик – Р3=0,99

-коленчатый вал – Р4=0,93

-шатун – Р5=0,97

-поршень – Р6=0,98

-поршневой палец – Р7=0,96

-поршневые кольца – Р8=0,91

Надёжность машин и других технических устройств можно повысить, если при выходе из строя цепи деталей вместо неё подключить другую. В общем случае может быть m резервных параллельно включённых систем. Различают два способа резервирования: общее, при котором резервируется система в целом, и раздельное, при котором резервируется система поэлементно.

Надёжность системы, состоящей из n последовательно включенных элементов, при равной их надёжности выражается формулой

Ро= роn

где Ро – надёжность системы;

pon - надёжность элемента системы.

Если же в системе имеется m резервных цепей равной надёжности, то надёжность системы

Р1=1-(1- рon )m+1

При раздельном резервировании надёжность системы определяется так:

Р2=[1-(1- рon )m+1]n

Сопоставление этих двух уравнений показывает, что раздельное резервирование значительно выгоднее общего:

Р2>P1

и его преимущества возрастают при увеличении количества резервируемых элементов и кратности резервирования.

Резервные элементы или цепи могут быть подключены постоянно или по мере отказа основной цепи, то есть замещать отказавшие

18

элементы. Преимущество резервирования замещением особенно сильно сказывается при низкой надёжности элементов, когда возрастает необходимость резервирования.

Примером резервирования является независимая работа ручных и ножных тормозов, запасное колесо, заводная рукоятка и др.

Одной из возможностей повышения надёжности работы машин является рациональный подбор резерва запасных частей и за счёт этого сокращение простоев техники по техническим неисправностям.

Аргументируйте, что лучше иметь в запасе: агрегаты, узлы или детали с учётом условий эксплуатации.

Пример ответа студента:

РКШМ 0,99 0,98 0,99 0,93 0,97 0,98 0,96 0,91 0,8

то есть, при данной надёжности элементов КШМ безотказно проработают 80 % КШМ. При наличии в запасе коленчатого вала и поршневых колец:

Ркв.=1-(1-0,93)2=0,99

Ркп 1 (1 0,91)2 0,99

Надёжность КШМ при наличие в запасе коленчатого вала и поршневых колец:

Ркшм 0,99 0,98 0,99 0,99 0,97 0,98 0,96 0,99 0,85

Если иметь в запасе один полнокомплектный КШМ, то:

Ркшм=1-(1-0,8)2=0,96

то есть надёжность соответственно увеличивается в 1,6 и в 1,2 раза.

Ещё большая эффективность в повышении надёжности будет получена, если вместо комплектных механизмов и систем резервировать отдельные детали.

При хорошо оборудованных профилакториях и мастерских целесообразно создавать запас из узлов и деталей. При работе в отрыве от постоянных баз необходимо в запасе иметь агрегаты и узлы.

Таким образом, резервирование – это одно из основных средств обеспечения заданного уровня надёжности объекта при недостаточно надёжных элементах.

Цель резервирования – обеспечить отказоустойчивость объекта в целом, то есть сохранять его работоспособность, когда возник отказ одного или нескольких элементов.

19

ИНТЕРВЬЮ № 6 Раздел 3 Ремонтопригодность машин ИНТЕРВЬЮ (ввод текст)

При диагностировании двигателя СМД-14 с наработкой с начала эксплуатации 2900 моточасов получены следующие значения контролируемых параметров: угар масла в % к расходу топлива 3,5 α=1,5; прорыв газов в картер 100 л/мин α=1,3; давление масла 1,0 кгс/см2, α=1,4.

Номинальные и предельные значения контролируемых параметров по данным завода-изготовителя соответственно составляют:

Определите остаточный ресурс двигателя при условии, что ремонт его не производился и данные по замеру контролируемых параметров при предшествующих замерах отсутствуют.

Аргументируйте, какие действия необходимо предпринять.

Пример ответа студента:

По угару масла

Иi = 3,5-3,0=0,5 Ипр = 4-3,0=1,0

tост 2900(1,5 1,00,5 1) 870м ч

По прорыву газов в картере

Иi = 100-46=54 Ипр = 120-46=74

tост 2900(1,3 5474 1) 290м ч

По давлению масла

Иi = 1,0-0,6= 0,4 Ипр = 0,9-2,2= 0,3

tост 2900(1,4 0,40,3 1) 539м ч

Остаточный ресурс двигателя принимал по прорыву газов в картер двигателя.

ИНТЕРВЬЮ № 7 Раздел 3 Ремонтопригодность машин ИНТЕРВЬЮ (ввод текста)

Прочтите текст и определите остаточный ресурс двигателя при условии, что ремонт его не проводили и данные по замеру контролируемых параметров при предшествующих замерах отсутствуют.

20