Đồ án tốt nghiệp phần I: Tổng quan lý thuyết độ tin cậy chơng 1: khái niệm lý thuyết độ tin cậy 1.1.ý nghĩa vấn đề độ tin cậy kỹ thuật: Những sản phẩm kỹ thuật thờng bao gồm số lớn phần tử điện Trong mối liên kết chặt chẽ nghành sản xuất xã hội với trình độ tự động hoá cao ngày h hỏng phần tử không gây thiệt hại riêng cho dây chuyền sản xuất , mà thờng vợt qua phạm vi nhà máy ,thiệt hại xảy cho toàn nghành, gây rối loạn cho tiến độ thực hợp đồng kinh tế với nghành khác ,nớc khác.Trong trờng hợp định ,những sản phẩm thiếu tin cậy trực tiếp gián tiếp gây tai họa cho tính mạng nhiều ngời,thậm chí đe doạ uy tín an toàn hay nhiều quốc gia.Vì việc xác định độ tin cậy sản phẩm kỹ thuật vấn đề có ý nghĩa quan trọng hàng đầu ,nhằm khai thác nguồn dự trữ lớn ,nâng cao hiệu lao động ,năng lực lao động sức sản xuất xã hội 1.1.a.Định nghĩa độ tin cậy kỹ thuật: -Độ tin cậy: thớc đo khả hoạt động phận thiết bị điều kiện trục trặc xảy h hỏng đa vào sử dụng.Độ tin cậy đợc định nghĩa theo cách khác nhng định nghĩa đợc sử dụng nhiều NaSa Theo NaSa ,độ tin cậy khả thiết bị hoạt động hoàn toàn khoảng thời gian dự kiến điều kiện hoạt động ngẫu nhiên Độ tin cậy luôn khả đợc xác định điều kiện máy móc trục trặc hoạt động (bao gồm hệ thống lớn) môi trờng định, khoảng thời gian định với mức tin cậy mong muốn.Do vậy, độ tin cậylà xác suất mà hệ thống xác định hoạt động nh mong đợi Ví dụ:Đối với tên lửa với hệ thống phức tạp gồm hàng nghìn chi tiết khác nhau, độ tin cậy thời gian đếm ngợc bệ phóng xác suất mà công việc không bị dừng chừng lý bao gồm lý nhỏ nh việc bung mối hàn ảng hởng đến mạch vi xử lý Nhng trờng hợp cụ thể độ tin cậy đợc định nghĩa cách phù hợp -Độ tin cậy sử dụng để dự đoán điều trừu tợng, có xác suất mức trung bình đợc dự đoán Độ tin cậy dự đoán số xác định mà thiết bị hoạt động tốt trớc bị hỏng Ví dụ: đồng hồ khí chạy chậm lại Chúng ta dự đoán xác suất mà thiết bị hoạt động số cụ thể trung bình số hỏng hóc xảy khoảng thời gian xác định hay khoảng thời gian trung bình thời điểm hỏng hóc xảy Một thiết bị xác định h hỏng đa vào hoạt động làm chức khoảng thời gian dài khác thờng Độ tin cậy không dự đoán chúng Nh vậy, độ tin cậy đợc coi nh tuyên bố chung dự kiến xảy 1.2.Đối tợng nhiệm vụ độ tin cậy Đối tợng :đối tợng nghiên cứu khoa học độ tin cậylà động ,cơ cấu máy ,thiết bị ,dụng cụ sản phẩm hàng hoá đợc chế tạo nói chung tôt hợp chúng mối quan hệ tơng hỗ nhừam hoàn thành số nhiệm vụ định nh phận Đồ án tốt nghiệp ,nhóm , cụm ,hệ thống chi tiết cấu thành chúng.Ta thờng gọi đối tợng nghiên cứu khoa học :sản phẩm Xem xét chất lợng sản phẩm chế tạo sau thời gian sử dụng ngời ta thấy dù vật liệu chọn lọc kỹ để đảm bảo tính nh điều kiện công nghệ đợc giữ không đổi ,chất lợng sản phẩm đợc chế tạo mang tính ngẫu nhiên Cho dù tiêu chất ban đầu giống ,nhng sau thời gian định ,một mặt tác động môi trờng ,lão hoá hay mài mòn ,điều kiện chăm sóc bảo dỡng ,mặt khác tác dụng tải trọng thờng không theo quy luật biết trớc ,các tiêu ban đầu trở nên khác 1.3.quan điểm kinh tế độ tin cậy: Nâng cao độ tin cậy sản phẩm cần đợc giải trớc hết theo quan điểm kinh tế ,tức cần coi tính kinh tế tiêu chuẩn chủ yếu để giải toán thực tiến độ tin cậy Mặc dù kỹ thuật đại cho phép đạt đợc độ tin cậy tiêu chất lợng khác theo ý muốn Nhng vấn đề chi phí để đạt đợc mục đích đặt Chi phí cao tới mức ,hiệu công việc nâng cao độ tin cậy không đủ bù đắp lại kết giải pháp đợc tiến hành gây thua lỗ.Tất nhiên điều phụ thuộc nhiều vào tính chất giải pháp đợc áp dụng Các biện pháp nâng cao độ tin cậy không đòi hỏi chi phí lớn ,khi khoa học thực tiễn lời giải tối u Khi so sánh phơng án khác để đạt đợc độ tin cậy cần thiết phải xuất phát từ điều kiện hiệu kinh tế tổng cộng đem lại lớn nhất, kể tới chi phí giai đoạn chế tạo giai đoạn khai thác sản phẩm 1.4 Các khái niệm Những khái niệm đơc chia thành nhóm sau: a Các khái niệm đối tợng nghiên cứu: -Đối tợng có phục hồi:là đối tợng mà khả làm việc thiết lập lại trờng hợp xẩy h hỏng - Đối tợng không phục hồi :là đối tợng mà khả làm việc thiết lập trờng hợp xẩy h hỏng - Hệ thống: đối tợng bao gồm tập hợp phần tử Các phần tử đợc liên kết chức tơng hỗ thực nhiều nhiệm vụ - -Phần tử đối tợng có độ tin cậy độc lập, đơn vị chia nhỏ hệ thống Đồ án tốt nghiệp b Các khái niệm trạng thái đối tợng: - khả làm việc :là tính chất đối tợng hoàn thành nhiệm vụ đợc giao trì thông số chủ yếu giới hạn - Hỏng: tổn thất toàn phần tính chất sản phẩm làm giảm thực chất khả làm việc - Trạng thái giới hạn:là trạng thái đối tợng đòi hỏi an toàn giảm hiệu làm việc tới mức khắc phục đợc, làm việc tiếp tục lợi mặt kỹ thuật - Hỏng dần dần: hỏng xuất với biến đổi chậm thông số đầu xác định chất lợng làm cho thống số vợt mức giới hạn cho phép hỏng dần dần, thờng lão hoá, mài mòn ăn mòn - Hỏng đột ngột: hỏng xuất với biến đổi lớn khoảng thời gian ngắn thông số đâu nói - Hỏng hoàn toàn: hỏng sau xẩy đợc phục hồi đa vào sử dụng với mục đích xác định trớc - hỏng phần: hỏng sau xẩy sau đem phục hồi sử dụng vào mục đích xác định nó, nhiên giá trị vài thông số đầu vợt giới hạn cho phép - nhiễu hỏng: làm khả làm việc đối tợng thời gian ngắn, nhng tự khặc phục đợc c Các khái niệm tính chất đối tợng: -Độ tin cậy: tính chất đối tợng, thời điểm định, dới điều kiện làm việc định, hoàn thành nhiệm vụ chức cho trớc, trì đợc giá trị thông số làm việc đợc thiết lập giới hạn cho Độ tin cậy tính chất phức hợp, bao gồm tính chất chủ yếu đối tợng: tính không hỏng, tính sửa chữa, tính bảo quản tính lâu bền +Tính không hỏng: tính chất đối tợng giữ đợc khả làm việc Đặc trng định lợng cho tính không hỏng đại lợng xác suất làm việc không hỏng, thời gian làm việc trung bình lần hỏng, cờng độ hỏng Đồ án tốt nghiệp +Tính sửa chữa: tính chất đối tợng thích ứng với việc tiến hành bảo dỡng sửa chữa +tính bảo quản: tính chất đối tợng trì đợc thông số đầu xác định chất lợng giới hạn cho nằm kho vận chuyển +Tính lâu bền: tính chất đối tợng trì đơc khả làm việc trạng thái giới hạn, kể gián đoạn cần thiết cho việc bảo dỡng sửa chữa Đặc trng cho tính lâu bền đại lợng: tuổi thọ trung bình,trung bình thời gian làm việc, tuổi thọ gamma phần trăm, thời gian làm việc gamma phần trăm, trung bình thời gian làm việc lần sửa chữa, trung bình thời gian làm việc lý d Các đặc trng độ tin cậy: - Lợng công việc: số đo nhiệm vụ mà đối tợng thực nh sản lợng, quãng đờng đi, số chu trình tải trọng đặc biệt thờng dùng khoảng thời gian làm việc - Thời gian phục hồi hay tuổi thọ: khoảng thời gian làm việc tính theo lịch đối tợng, từ bắt đầu bớc vào hoạt động đạt trạng thái giới hạn Đặc trng thờng dùng cho đối tợng chịu tác động thòng xuyên tải trọng môi trờng mà nguyên nhân làm khả làm việc đối tợng thờng ăn mòn, thiệt độ - Thời gian làm việc đến hỏng ( tuổi thọ hữu ích ): tổng thời gian thực nhiệm vụ đối tợng, từ bớc vào hoạt động tới đạt trạng thái giới hạn - Thời gian phục hồi cho phép hay tuổi thọ danh định: thời gian làm việc đến trạng thái giới hạn đợc quy định cho trớc 1.5 Những yếu tố ảnh hởng tới độ tin cậy: Các yếu tố ảnh hởng đến độ tin cậy đợc phân thành yếu tố kỹthuật yếu tố kinh tế-kỹ thuật ( hình 1.1 ): - Các yếu tố kỹ thuật trình vật lý khác h hỏng, trình dẫn tới biến đổi kích thớc, hình dáng, trật tự hình học tơng đối phận, chất lợng bề mằt tính chất khác sản phẩm Đồ án tốt nghiệp - Các yếu tố kinh tế-kỹ thuật: yếu tố làm giảm giá trị sản phẩm kỹ thuật, tiến khoa học kỹ thuật tạo sản phẩm kỹ thuật mới, có suất cao, chất lợng tốt Yếu tố kinh tế kỹ thuật không làm giảm thông số làm việc hay tính chất sử dụng, làm cho sản phẩm trở lên cũ nỗi thời b Phân biệt theo dạng biểu hiện: Về mặt hình thức biểu hiện, yếu tố gây h hỏng chia làm nhóm: dùng hỏng tải lão hoá - Dùng hỏng: khái niệm chung mài mòn, mỏi ăn mòn ( gỉ ) dạng hỏng chủ yếu sản phẩm kỹ thuật, khó có loại trừ yếu tố này, biết sử dụng cách - Sự tải: xẩy sử dung sai quy định hỏng khiến cho tải trọng tăng lên vợt gá trị tới hạn Nó trực tiếp dẫn tới h hỏng làm tăng dùng hỏng - Sự lão hoá: trình biến đổi vật liệu làm thay đổi độ bền Nó phụ thuộc vào yếu tố gây h hỏng, xuất công trình công nghệ chế tạo c Phân biệt theo trình tác dụng: Xét theo khoảng thời gian tác dụng nhanh hay chậm mà yếu tố gây tơng ứng, hỏng đột ngột ( gẫy tải ), hỏng (công suất giảm, tăng mức tiêu hao nhiên liệu mài mòn ) d Phân biệt theo nguyên nhân tác dụng: - Nguyên nhân khách quan gây h hỏng nguyên nhân bên trớc, chẳng hạn môi trờng, nguyên nhân ngời,cụ thể môi trờng, điều kiện thời tiết - Nguyên nhân chủ quan nguyên nhân sai lầm chủ yếu ngời gây ra: sai lầm phơng pháp thiết kế, quy trình công nghệ chế tạo, sơ xuất thao tác Hình 1.1 Các yếu tố ảnh hởng Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật kinnh kinhtếtế- kỹ kỹ thuật thúât h hỏng lỗi thời dùng hỏng mài mòn tải chơng mỏi lão hoá ăn mòn ( gỉ) Một số Hàm phân phối ứng dụng để tính toán độ tin cậy 2.1 Các đại lợng ngẫu nhiên thờng gặp nghiên cứu độ tin cậy Khi tính toán độ tin cậy sản phẩm kỹ thuật nghành khí xây dựng ta thờng gặp: - Các đại lợng đặc trng cho tác dụng ngoại lực lên vật thể : lực tập trung, lực phân bố, lực ma sát, mômen - Các đại lợng cho hình dạng, kích thớc vị trí tơng đối phần tử kết cấu, hay chi tiết máy nh kích thớc tiết diện thanh, đờng kính trục, độ dày tấm, vị trí khoảng cách lỗ khoan hay cách dãnh kết cấu Các đại lợng đặc trng cho sức bền vật liệu: giới hạn chảy, giới hạn bền, giới hạn mỏi, môđun đàn hồi cách đặc trng học khác - Các đại lợng đặc trng cho lợng công việc mà sản phẩm hoàn thành khoảng thời gian nh thời gian phục vụ công trình đo hay năm, quãng đờng mà xe đợc tính m hay km, số chu trình tải trọng mà chi tiết máy phải chịu đo số lần - Các đại lợng biểu h hỏng sản phẩm kỹ thuật nh độ hao mòn, khe hở, kích thớc tốc độ phát triển vết nứt, chiều sâu tôc độ phát triển vết gỉ, số phần tử bị h hỏng hệ thống, mức tăng cờng độ ồn, mức Đồ án tốt nghiệp tăng cờng tiêu hao nhiên liệu động biểu khác khả làm việc máy Cácđại lợng nói coi ngẫu nhiên, phần lớn số đại lợng ngẫu nhiên liên tục với giá trị thể không âm 2.2 Các hàm phân phối ứng dụng để tính độ tin cậy thiết bị Ta cần biết không miền giá trị đại lợng ngẫu nhiên X, mà điều quan trọng cần biết giá trị đại lợng X rơi vào khoảng cho với xác suất nh Đặc trng đầy đủ đại lợng ngẫu nhiên X hàm phân phối xác suất nó, đợc định nghĩa bởi: F(x) = P(X < x), ( 2.1 ) < x < + Biểu thức có nghĩa: giá trị hàm phân phối xác suất đại lợng ngẫu nhiên X thời điểm x, xác suất để đại lợng nhận giá trị nhỏ x F(x): gọi hàm phân phối lý thuyết hay hàm phân phối xác 2.2.1 Hàm phân phối chuẩn Đại lợng ngẫu nhiên liên tục X nhận giá trị trục số thực, thoả mãn phân phối chuẩn, gọi phân phối Gauss có hàm mật độ là: f ( x) = ( x à) exp 2 ( 2.2 ) < x < + , tham số phân phối có ký hiệu: X N ( , ) hàm phân phối có dạng: F ( x) = x ( x à) exp .dt 2 ( 2.3 ) Kỳ vọng phơng sai phân phối là: E(X)= ( 2.4 ) D(X)= ( 2.5 ) : kỳ vọng : phơng sai đại lợng ngẫu nhiên Đồ án tốt nghiệp 2.2.2 Phân phối Poisson: Đại lợng ngẫu nhiên rời rạc X lấy giá trị k = 0, 1, 2, 3, , phân phối rời rạc đại lợng X cho xác xuất: k P( X = k ) = e k = 0, 1, 2, k! ( 2.6 ) hay cho hàm phân phối: F( x) = k0 ( 2.7 ) Đợc gọi phân phối Poisson Hằng số tham số phân phối Kỳ vọng phơng sai phân phối: = E( X ) = ( 2.8 ) = D( X ) = ( 2.9 ) Trong thực tế, dạng phân phói thòng đợc dùng để mô tả tình trạng ngừng máy để sửa chữa, thay phận h hỏng 2.2.3 Phân phối hình học: Đại lợng ngẫu nhiên X rời rạc, nhận giá trị k = 0, 1, 2, 3, , có xác suất: P( X = k) = (1 ). k k = 0, 1, 2, ( 2.10 ) hàm phân phối: F ( X ) = (1 ). k k 0 ( 2.11 ) Hằng số p đợc gọi tham số phân phối ( < p < 1) Kỳ vọng phơng sai phân phối: = E( X ) = ( 2.12 ) Đồ án tốt nghiệp = D( X ) = (1 ) ( 2.13 ) Phân phối hình học thờng đợc dùng để mô tả tuổi thọ ngẫu nhiên máy, thiết bị số sản phẩm bị h hỏng khoảng thời gian làm việc định 2.2.4 Phân phối liên tục: Đại lợng ngẫu nhiên X nhận giá trị khoảng đóng [ a, b ], đợc gọi phân phối hay phân phối vuông góc f( x ) = b a có hàm mật độ là: với a x b ( 2.14 ) Kỳ vọng phơng sai phân phối: = E( X ) = a+b ( 2.15 ) (b a ) = D( X ) = 12 (2.15 ) 2.2.5 Hàm phân phối mũ Đại lợng ngẫu nhiên X với tham số có hàm mật độ là: f ( x) = x e x ( 2.20 ) Trong tham số hình dạng, tham số kích thớc phân phối Hàm phân phối có dạng: t t e dt F( x ) = ( ) x ( 2.21 ) Khi số nguyên, tích phân phần ta có hàm phân phối: F ( x) = ( x ) k e ẽ k! ( 2.22 ) Kỳ vọng, phơng sai mode phân phối: = E( X ) = = D( X ) = o x= (2.23 ) ( 2.24 ) ; > ( 2.25 ) 2.2.7 Phân phối loga chuẩn: Đại lợng ngẫu nhiên liên tục X nhận giá trị dơng đợc gọi phân phối loga chuẩn với tham số qua phép biến đổi Y=lnX ,đại lợng ngẫu nhiên y có phân phối chuẩn với tham số, , Do mật độ X có dạng: f ( x) = (ln x ) exp 2 Kỳ vọng phơng sai đại lợng X tính đợc là: 10 x>0 ( 2.26 ) Đồ án tốt nghiệp E (Vr ) + E (V , ).t V gh Q (t ) = , 1/ [ D(Vr ) + D(V ).t ] ( 5.13 ) Trong Vr : thể tích mòn chạy rà V , : tốc độ thay đổi thể tích mòn V gh : thể tích mòn giới hạn Bảng 5.1 Xác suất hỏng dạng thể mòn khác E[h(t )] = E ( hr ) + E (h , ).t hgh D[h(t )] = D(hr ) + D( h , )t ] E (hr ) + E (h , )t hgh Q (t ) = , 1/ [ D(hr ) + D(h )t ] E (hr ) t E[h(t )] = hr + E (h , ).t ; E (hr ) = hr = const hgh D[h(t )] = D(h , ).t ; D(hr ) = E (hr ) + E (h , )t hgh Q (t ) = D(h , ).t E (hr ) t E[h(t )] = E ( h , ).t ; E (hr ) = hgh D[h(t )] = D(h , ).t ; D(hr ) = hr = E (h , )t hgh Q (t ) = D(h , ).t t 49 Đồ án tốt nghiệp E[h(t )] = h , t + E (hr ).; E (h , ) = h , = const hgh D[h(t )] = D(hr ); D(h , ) = E (hr ) + h , t hgh Q (t ) = D(hr ) E (hr ) t Xác định độ tin cậy cặp ma sát đợc tiến hành theo trình tự sau : - Mỗi thể đợc thay đờng thẳng theo phơng pháp bình phơng bé - Xác định cao độ mòn chạy rà hri tốc độ mòn hi, cho thể - Xác định độ cao mòn hi (t ) theo công thức (5.1) - Xác diịng luật phân phối cách dùng phép kiểm nghiệm giấy xác suất - Xác định giá trị h_ , h , ; s (h ); s (h , ) phơng pháp ớc lợng điểm độc r r _ trực tiếp giấy xác suất Đó ớc lợng E (hr ), E (h , ); D(hr ), D(h , ) tơng ứng - Với độ cao mòn giới hạn hgh biết xác định đợc xác suất không hỏng theo (5.10) ( 5.11) 5.3.2 Quan hệ độ tin cậy cờng độ mòn Trong số trờng hợp, ta biết đặc trng khác mài mòn cờng độ mòn theo chiều dài: Ih = h Sm ( 5.17 ) 50 Đồ án tốt nghiệp Iv = Hoặc cờng độ mòn theo thể tích: Trong đó: V Sm ( 5.18 ) I h : cờng độ mòn độ dài I v : cờng độ mòn khối h: độ cao mòn V: thể tích mòn S m : quãng đờng ma sát Công thức ( 5.17 ) viết theo dạng khác: Ih = h, vm ( 5.19 ) Khi thay h , = I h v m vào (5.10) (5.11) ta có: hgh E (hr ) E ( I h v m )t R (t ) = 1/ [ D(hr + D( I h v m )t ] (5.20) E (hr ) + E ( I h v m )t hgh Q (t ) = 1/ [ D(hr + D( I h v m )t ] ( 5.21) Nếu E (hr ) = hgh >> hr R(t) Q(t) có dạng: hgh E ( I h v m )t R (t ) = 1/ [ D( I h v m )] t ( 5.22) E ( I h v m )t hgh Q (t ) = 1/ [ D( I h v m )] t ( 5.23) Từ ta xác định đợc thời gian làm việc ứng với xác suất đặc trng mòn cho Với v m = const theo (5.23) ta có tuổi thọ % : t = hgh v m [ E ( I h ) x D ( I h ) ], 51 (5.24) Đồ án tốt nghiệp Hoặc thay D( I h ) = ( I h ) = v( I h ) E ( I h ) với v( I h ) hệ số biến động cờng độ mòn, ta có: t = hgh v m E ( I h )[1 xv( I h )] = t 50 1 xv( I h ) (5.25) hgh đo mm v m đo m/s ta có: t = 2,7777.10 hgh (5.26) v m E ( I h )[1 xv( I h )] Cờng độ mòn cần thiết cặp ma sát: E(I h ) = hgh ( 5.27) v m t[1 xv( I h )] Độ mòn qua đặc trng lợng ma sát: Ih = em : ứng suất ma sát trợt v m : mật độ lợng ma sát tỉ số công ma sát thể tích Bảng 5.2: Quan hệ xác suất hỏng với đặc trng lợng v E[h(t )] = E (hr ) + E m em hgh t v D[h(t )] = D(hr ) + D m em E (hr ) t t v E (hr ) + E m t hgh e m Q (t ) = v m / [ D(hr ) + D e t ] m 52 Đồ án tốt nghiệp v E[h(t )] = hr + E m .t em hgh tv m .t D[h(t )] = D em v m E (hr ) + E t + (hr hgh ) em Q(t ) = v m t. em E (hr ) t v m .t E[h(t )] = E em tv m .t D[h(t )] = D em hgh v E (hr ) + E m t hgh em Q(t ) = v m t. em hr = t v m t E[h(t )] = E (hr ) + em hgh D[h(t )] = D(hr ) v m E (hr ) + e t hgh m Q(t ) = (hr ) E (hr ) t với: (.) = D(.) Nếu tốc độ ma sát v m = const ta có: 53 Đồ án tốt nghiệp E (hr ) + E tv m hgh em Q(t ) = 1/ [ D(hr ) + D e v m t ] m Khi E (hr ), D(hr ) , vm = const 54 Đồ án tốt nghiệp phần ii xác định tuổi thọ - độ tin cậy số chi tiết tổng thành ô tô chơng phơng pháp nghiên cứu tuổi thọ, độ tin cậy số chi tiết tổng thành ô tô 1.1 Các hớng nghiên cứu để xác định trạng thái kỹ thuật máy Để đạt đợc mục tiêu đề tài cần có phơng pháp thích hợp để xác định trạng thái kỹ thuật đối tợngcầng nghiên cứu có nhiều hớng lĩnh vực nghiên cứu khác đến mục tiêu xác địng trạng thái kỹ thuật máy: Các hớng nghiên cứu Mỏi Môi trờng quanh máy tttúâlkhjs máymáy Rỉ Mòn Thiết bị nghiên cứu cứucua Tuổi thọ Tập hợp thông tin Tính chất tức thời cục Tính chất: trình, hàng loạt Chuẩn đoán kỹ thuật Lý thuyết độ tin cậy Trạng thái kỹ thuật máy Một cách gián tiếp ngời ta nghiên cứu môi trờng xung quanh máy Ví dụ: nghiên cứu khí thải ô tô tạo lên, nhìn mầu sắc phân tích chất khí đa số 55 Đồ án tốt nghiệp tình trạng kỹ thuật vài kết cấu động cơ: Pittông xécmăng xilanh, đôi bơm cao áp, xúppáp xả ,nạp v.v.Hoặc nghiên cứu tợng rung động âm máy tạo ra, ngời ta phán đoán số tổng thành định - Một số chi tiết bị gẫy, phá hỏng đột ngộtcó thể bị mỏi Lĩnh vực nghiên cứu mỏi lĩnh vực rộng cần có lý thuyết chắn, kinh nghiệm nhìn xét vết hỏng, cần có thiết bị chụp đo cấu trúc tế vi kim loạicũng nh thí nghiệm để kiểm tra tần số chu kỳ bị hỏng mỏi Đặc biệt thiết bị siêu âm để phát vết nứt tế vi chi tiết máy Nghiên cứu gỉ: lĩnh vực nghiên cứu ngắn liền với lý thuyết ăn mòn với thực nghiệm cần nhiều mẫu thử tự nhiên nh phòng thí nghiệm vi khí hậu, nớc ta số quan Viện kỹ thuật nhiệt đới, Viện kỹ thuật quân tiến hành nghiên cứu tác động gỉ môi trờng nhiệt đới, nhng kết cha dõ ràng Hơn gỉ ô tô ( khung, bệ xe, vỏ máy, thành xe, ) phụ thuộc nhiều vào tính bảo quản máy móc Mòn phơng hớng quan trọng không phục vụ nghiên cứu ô tô mà phục vụ lĩnh vực máy móc khác Ngày nghiên cứu mòn hình thành nghành khoa học độc lập: nghành kỹ thuật Tribilogy ( kỹ thuật ma sát mài mòn bôi trơn ) Trong ô tô, chi tiết máy tổng thành nh: xilanh, pittông, xécmăng, trục khuỷu, trục cam mà toàn ổ trục, khớp trục, ly hợp, hãm, hệ thống truyền động lốp ô tô bị mòn Và tợng hỏng chủ yếu chi tiết máy Vì công trình nghiên cứu mòn v\ngoài nớc nhằm: + Giải thích chế mòn để tìm phơng hớng tăng khả chống mòn + Xác định lợng mòn bao gồm phơng pháp xác định độ mòn xác định cụthể lợng mòn để khẳng định chi tiết máy đạt đến giới hạn cha - Hớng nghiên cứu xác định trạng thái kỹ thuật áp dụng cho chi tiết máy hay tổng thành bị hỏng dạng gẫy ( hỏng đột ngột ) hết hẳn khả hoạt động: ắc qui, thiết bị điện, hệ thống phanh hãm v.v Xác định thời điểm xuất hiện tợng hỏng đó, tức xác định tuổi thọ chúng Biện pháp nghiên cứu hớng thống kê trực tiếp thời gian làm việc trực tiếp tới hỏng - Để nghiên cứu trạng thái kỹ thuật máy thông qua nghiên cứu môi trờng xung quanh máy, nghiên cứu mỏi, gỉ, mòn, thiết bị nghiên cứu có vai trò quan trọng 56 Đồ án tốt nghiệp thiết bị đại, xác cung cấp kết nhanh xác Đó phơng hớng nghiên cứu chuẩn đoán kỹ thuật Phơng hóng cho phép ta xác định trạng thái cách riêng lẻ tổng thành hay chi tiết thời điểm định mà ta mong muốn Vì phơng hớng chuẩn đoán kỹ thuật phục vụ cho phơng pháp sửa chữa đại nay, phơng pháp sửa chữa theo trạng thái kỹ thuật cụm máy hay chi tiết máy Nghiên cứu mòn sử dụng thiết bị đại không cần tháo rời máy hay tổng thành, phơng pháp xác định gián tiếp Nhng nghiên cứu mòn phần lớn đợc thục cách đo trực tiếp độ mòn Lọng mòn đo trực tiếp tuổi thọ thống kê tạo nênnhwngx tập hợp thông tin để xác định trạng thái kỹ thuật máy theo phơng pháp lý thuyết độ tin cậy Phơng pháp đa kết luận trình làm việc tổng thành hay chi tiết thông qua lợng đủ lớn quan trắc Những kết luận xác với mức độ xác suất tin cậy có sở vững 1.2 Điều kiện sử dụng, nghiên cứu ôtô vận tải nớc ta Khi đặt vấn đề nghiên cứu ôtô nớc ta khẳng định việc nghiên cứu chủ yếu giai đoạn sử dụng nớc ta điều kiện sử dụng ôtô vận tải có đặc điểm riêng : - Môi trờng làm việc: nớc ta nớc nằm vùng nhiệt đới nên khí hậu nóng, độ ẩm cao, chịu ảnh hởng gió mùa lên không khí có nhiều nớc mặn - Đờng giao thông nói chung nớc ta xấu: đờng hẹp, nhiều dốc mùa khô đờng bụi, mùa ma xe chạy điều kiện đờng lầy, lún, trình bôi trơn bị ảnh hởng xấu, máy móc bị nóng bị mài mòn nhiều - Nớc ta sản suất số ôtô, lại nhập từ nhiều nớc khác Cho nên trang thiết bị xe, trang thiết bị điện cha thích ứng với điều kiện khí hậu nớc ta, trình làm việc chúng nhanh bị mài mòn hỏng nhiều - Số lêọng mác xe nhiều loại cản trở lớn cho việc chuyên môn hoá , tự động hoá trình sửa chữa, bảo dỡng kỹ thuật đạt chất lợng cao Trong trang thiết bị ta vừa thiếu vừa không đồng bộ, nhà xởng chật hẹp thiếu vệ sinh công nghiệp Dầu mỡ dùng cho xe không đúng, việc bảo quản thiết 57 Đồ án tốt nghiệp bị khỏi bụi bẩn Chung ta cha giải thoả đáng vấn đề sản suất vật liệu bôi trơn, lệ thuộc nhiều vào nớc - Việc xử nớc làm mát cha đạt nh yêu cầu, chí dùng nớc làm mát tuỳ tiện không hợp lý - Trình độ bảo quản, bảo dỡng sửa chữa lái xe thấp loại xe đại: Kamaz, Kômatsu, Benlaz, - Tính chất hàng hoá chở xe tải thờng không ổn định với loại xe,cho nên hiệu khai thác tải trọng xe cha cao Do điều kiện việc khai thác ôtô nớc ta cha cao, nh trình độ bảo dỡng sửa chữa cha hợp lý dẫn đến h hỏng nhanh chi tiết tổng thành ôtô Các quy luật suy giảm khả làm việc chúng không giống nh quy định nhà chế tạo Vì kế hoạch mua sắm phụ tùng ôtô, đơn đặt hàng đặt mua phụ tùng ngoại nội dựa quy định định ngạch nhà chế tạo, hay dựa vào kinh nghiệm ngời sử dụng sở khoa học Kết toạ khan phụ tùng gay gắt tồn kho lớn phụ tùng, kể phụ tùng đắt Do việc nghiên cứu qui luật h hỏng ôtô điều kiện khai thác nớc ta vấn đề cấp bách.Tuy nhiên yêu cầu tạo sở khoa học nh nêu phần mục tiêu đề tài Việc nghiên cứu ôtô nớc ta có đặc điểm sau: - Phơng tiện kỹ thuật: không đầy đủ, viện nghiên cứu hay số trờng đại học chuyên nghành ôtô không đầy đủ thiết bị để nghiên cứu Một số trang thiết bị có ỏi, không đồng bộ, mác xe nhiều, khác công suất động cơ, tải trọng xe, Số lợng xe ôtô có lại lẻ tẻ nhiều quan nớc Lực lợng nghiên cứu cha tập trung, kinh phí nghiên cứu hạn hẹp, không cho phép mở rộng quy mô nghiên cứu toàn quốc kể đề tài cấp nhà nớc - Đặc biệt, việc nghiên cứu quy luật mòn tuổi thọ ô tô nớc ta nghiên cứu trình sử dụng dừng xe tháo máy thời điểm ấn định Điều kiện thành lập đội xe khảo nghiệm khó khăn Hiện nớc ta có đội xe khảo nghiệm ( ô tô KAMAZ ), nhng cán nghiên cứu không đợc phép tháo máy mà quan sát tợng hỏng nhìn thấy đợc Cán theo dõi chỗ lấy số liệu thờng không xác liên tục 58 Đồ án tốt nghiệp Phân tích điều kiện ta thấy tiến thành nghiên cứu mục tiêu đạt theo phơng pháp mô hình thí nghiệm rõ ràng không phù hợp Mặt khác kết nghiên cứu không đáp ứng đợc yêu cầu thực tế Các sở sản xuất khả ứng dụng theo phơng pháp Vì cần phải nghiên cứu tuổi thọ - độ tin cậy ô tô theo lý thuyết độ tin cậy kết hợp với thực nghiệm trờng Trong trình nghiên cứu sử dụng phơng pháp chuyên gia, nhng ý kiến cần đợc phân tích cách khách quan phơng pháp nghiên cứu phù hợp với điều kiện nghiên cứu Việt Nam, đồng thời có khả áp dụng vào thực tế coi phơng pháp chung cho miền khác nớc, nhằm phục vụ thiết thực cho sản xuất Tuy nhiên phơng pháp có hạn chế thời gian đòi hỏi tơng đối dài, tốn nhiều công sức Các phơng pháp nghiên cứu tuổi thọ - độ tin cậy ô tô để xác định trạng thái kỹ thuật máy đợc trình bày sơ đồ sau: Xác định tuổi thọ chi tiết tổng thành ôtô Thống kê đo lờng Mô hình thi nghiệm Chi tiết Chi tiết chi tiết hỏng chóng hỏng Theo kinh nghiệm nhiều công trìnhmòn cho dần thấy mòn dạng h hỏng chủ yếu chi tiết đọng ôtô, nh: xilanh, xéc măng, trục cơ, bạc trục, bạc biên, trục cam, đôi bơm cao áp, Mòn đợc tất nhà nghiên cứu nguyên nhân làm giảm độ tin cậy, tiêu kinh tế kỹ thuật ôtô Nó định tuổi thọ chi tiết Xác định tuổixác định tuổi Quithọ xác định Công suất động bảnSố động cơthọ ôtô.Dạng Vì haycơ chu kỳ sửa lợng phân luật tín thời hiệuđiểm âm thanh, Dự ôtô phối tuổi thọ mòn dao đông, mẫu dầu chữa lớn trữ 59 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG xác định tuổi thọ độ tin cậy số chi tiết tổng thành ôtô thông qua nghiên cứu mòn 2.1 Biện pháp, quy trình xác định mòn Ôtô gồm nhièu tổng thành quan trọng,nhng quan trọng phần động cơ, định khả làm việc ôtô mặt kỹ thuật mặt kinh tế Trong động bao gồm: xilanh, pittông, xécmăng chi tiết khác nh trục khuỷu, bạc biên làm việc khắc nghiệt cả, chúng bị hỏng chủ yếu mài mòn, đồng thời tuổi thọ chúng nửa tuổi thọ hệ thống gầm Vì xác định tuổi thọ phận bbọ hơi, trục khuỷu bạc biên giúp ta định chu kỳ bảo dỡng kỹ thuật sửa chữa cách hợp lý Nh ta biết, việc xác định mòn chủ yếu thông qua đo trực tiếp chi tiết bị mòn, Qua việc đo nhiều mẫu quan trắc thực tế khác nhau, xác định đợc quy luật mòn chi tiết Vấn đề quan trọng nghiên cứu tuổi thọ độ tin cậy thông qua nghiên cứu mòn phản ánh điều kiện làm việc đối tợng cần nghiên cứu ( ôtô) Nếu tách riêng yếu tố ảnh hởngmòn nh: dầu mỡ, độ ẩm, tải trọng nghiên cứu điều kiện thí nghiệm, sau tổng hợp lại kết khác nhiều so với đối tợng làm việc thực tế Vấn đề liên quan đến việc định tuổi thọ số chi tiết bị mòn việc khẳng định trạng thái giới hạn chi tiết đó, viịec không đơn giản, cần kết hợp qui định nhà chế tạo kinh nghiệm thực tế, điều kiện sở vật chất, trang thiét bị kỹ thuật Bằng phơng pháp đo trực tiếp ta đo đợc chi tiết bị mòn Để xác định tuổi thọ độ tin cậy số ôtô vận tải ta cần đo trực tiếp độ mòn số chi tiết đôngj cơ: xilanh, trrục cơ, pittông 2.1.2 Đo xilanh Các động đa vào sửa chữa hay bảo dỡng kỹ thuật xởng, sau rửa lau chùi xilanh, cần kiểm tra xem xilanh bị nứt, xớc xâm thực từ hay không Qua ta tiến hành bắt đầu đo, sử dụng đồng hồ đo lỗ xilanh với độ xác 0,001mm tiến hành đo vị trí nh hình vẽ ( 2.1 ): trên, giữa, dới vị trí đo hai mặt phẳng thẳng góc (1- 1); (2 2) Điểm T ứng với điểm chết xéc măng cùng, điểm G ứng với trung điểm chết dới xéc măng, điểm D ứng với điểm chết dới 60 Đồ án tốt nghiệp xéc măng Các số liệu nghi vào mẫu thống kê theo thứ tự xilanh từ đến xilanh cuối T G D 1 Hình 2.1 2.1.2 Đo trục Tiến hành đo độ mòn cổ trục cổ biên nh sau: cổ trục đo vị trí: đầu, giữa, cuối Mỗi vị trí đo rong hai mặt phẳng thẳng góc với Dụng cụ đo Panme có độ xác 0,01 mm.Sự khác kiểm tra độ ô van, độ côn sửa chữa ôtô với việc đo độ mòn để xác định tuổi thọ chỗ: sửa chữa quan tâm tới độ ô van vị trí giữacổ độ côn hai vị trí đầu cuối cổ trục cổ biên, nghiên cứu tuổi thọ trục, chủ yếu quan tâm tới trị số độ mòn theo thời gian quãng đờng làm việc 2.1.3 Đo pittông Các xilanh động ôtô thờng đợc bố trí theo hình chữ V chữ I Khi xilanh đợc bố trí theo hình chữ V phần hớng pittông thờng bị mòn nhanh bố trí hình chữ I Khi đo pittông ta cần đo thông số sau: + Kích thớc phần dẫn hớng 61 Đồ án tốt nghiệp + Kích thớc rãnh xéc măng + Đờng kính lỗ chốt pittông Dụng cụ đo thớc cặp, dụng cụ đo chuyên dùng 62 Đồ án tốt nghiệp 63 [...]... cậy 4.1 Quy hoạch thử độ tin cậy Phân tích độ tin cậy của sản phẩm kỹ thuật nhất thiết phải đòi hỏi các thông tin về chất lợng sản phẩm, những thông tin này nhận dợc nhờ các cuộc thử nghiêm về độ tin cậy. Mỗi loại sản phẩm có những đặc điểm làm viêc và yêu cầu riêng và độ tin cậy Do đó xử lý thông tin về độ tin cậy của sản phẩm dựa trên các phơng pháp thống kê toán học Nói chung trong thự tế thờng tiến... ) : độ lệch tiêu chuẩn của tuổi thọ v(t): hệ số biến động của tuổi thọ (t ) : kỳ vọng số lần hỏng ( hàm phục hồi ) (t ) : cờng độ dòng hỏng S(t): hàm sẵn sàng tại thời điểm t S: hệ số sẵn sàng Abd : tổng hao phí lao động bảo dỡng kỹ thuật (%) : tuổi thọ gamma phần trăm K e : chỉ số kinh tế của độ tin cậy chơng 4 xử lý thống kê các số liệu nhận đợc khi thử độ tin cậy 4.1 Quy hoạch thử độ tin cậy Phân... là giá của độ tin cậy Gtc và đợc tính: t Gtc = Gm tm a ( 3.69 ) Gm : giá của độ tin cậy mẫu t m : thời gian khai thác t: lợng lao động của sản phẩm a: hằng số lấy trong khoảng ( 0,5 1,5 ), đặc trng cho mức độ tiến bộ của sản xuất về khả năng nâng cao độ tin cậy của sản phẩm Với cùng một điều kiện, chất lợng sản phẩm càng thấp, chi phí khai thác càng cao vì vậy cần xác định độ tin cậy tối u các... lợng lao động t kt : C ct + C kt t kt ( 3.67 ) C ct = C cd + C bd ( 3.68 ) Ke = Trong đó: C cd : chi phí cố định C bd : chi phí biến đổi 33 Đồ án tốt nghiệp Cần cố gắng làm chỉ số này có giá trị nhỏ nhất bằng cách phân bổ hợp lý vốn đầu t cho chế tạo và cho khai thác Khi thiết kế một sản phẩm mới có độ tin cậy cao hơn sản phẩm mẫu, ta thờng phải tính những chi phí phụ thêm do việc nâng cao độ tin cậy Chi... chơng 3: R(t): hàm tin cậy, xác suất làm việc không hỏng Q(t): hàm phân phối tuổi thọ, xác suất hỏng f(t): hàm mật độ phân phối tuổi thọ (t ) : cờng độ hỏng R (t ) : xác suất không hỏng thực nghiệm ( hàm tin cậy ) Q(t ) : hàm phân phối tuổi thọ thực nghiệm ( xác suất hỏng ) f (t ) : hàm mật độ tuổi thọ thực nghiệm (t ) : cờng độ hỏng thực nghiệm E(t), à : kỳ vọng tuổi thọ 34 Đồ án tốt nghiệp D(t),... cho (%) 3.9 Các chỉ tiêu kinh tế của độ tin cậy Rõ ràng là viẹc nâng cao tính không hỏng của và tính lâu bền của sản phẩm, một mặt đòi hỏi ngững phí tổn lớn về thiết kế chế tạo, một mặt làm giảm hao phí lao động xã hội trong quá trình sử dụng, bảo dỡng và sửa chữa tránh đợc những tổn thất về kinh kế và thời gian.Nh vậy để đánh giá chỉ tiêu kinh tế của độ tin cậycó thể lấy quan hệ giữa tổng tổng chi... hàm mật độ và hàm phân phối tuổi thọ: f (N ) = ln N 11,06 N 0,0428 0.0428 1 22 Đồ án tốt nghiệp ln N 11.06 Q( N ) = 0 , 0428 Trong đó các hàm ( z ), ( z ) là các hàm mật độ và phân phối của đại lợng ln N 11.06 z = 0 , 0428 Xác suất không hỏng ( hay hàm tin cậy) R(N) và hàm cờng độ hỏng của sản phẩm là: R(N) = 1 Q(N) = 1- (z ) (N ) = f (N ) R( N ) Kết quả tính toán giá trị... 4,12 24 Đồ án tốt nghiệp 3.6 Các chỉ tiêu độ tin cậy của sản phẩm có phục hồi Giả sử sau khi hỏng sản phẩm đợc phục hồi khả năng làm việc bằng cách sửa chữa hoặc thay mới Sản phẩm bắt đầu làm việc ở thời điểm t = 0 Sau một khoảng thời gian làm việc T1 , nó ngừng hoạt động trong thời gian 1 để tiến hành sửa chữa h hỏng, rồi lại hoạt động trong khoảng T2 Ta thấy các đại lợng ngẫu nhiên T1 ,T2 độc lập... hàm mật độ của phân phối Weibull đơn điệu giảm, khi x 0 thì f( x ) Với =1 thì phân phối Weibull hai tham số trở thành phân phối mũ 12 Đồ án tốt nghiệp Với =2 thì phân phối trở thành phân phối Rayleigh với dạng mật độ: x a t2 2a f( x ) = exp t > 0, a > 0 ( 2.39 ) Khi 3 phân phối Weibull khá gần với phân phối chuẩn Phân phối này đợc dùng nhiều trong phân tích tuổi thọ và độ tin cậy, đặc... kiểm nghiệm giả thuyết thống kê và ớc lợng khoảng các ký hiệu sủ dụng trong chơng 2: f(.) Hàm mật độ phân phối F(.) Hàm phân phối 14 Đồ án tốt nghiệp P(.) Xác suất tập trung E(.) Kỳ vọng toán học D(.) phơng sai x - mode của đại lợng x (.) - Hàm gamma f Bậc tự do chơng 3 các chỉ tiêu của độ tin cậy 3.1.Sản phẩm có phục hồi và sản phẩm không phục hồi: Phục hồi là quá trình phát triển và khắc phục ... tế độ tin cậy chơng xử lý thống kê số liệu nhận đợc thử độ tin cậy 4.1 Quy hoạch thử độ tin cậy Phân tích độ tin cậy sản phẩm kỹ thuật thiết phải đòi hỏi thông tin chất lợng sản phẩm, thông tin. .. tin nhận dợc nhờ thử nghiêm độ tin cậy. Mỗi loại sản phẩm có đặc điểm làm viêc yêu cầu riêng độ tin cậy Do xử lý thông tin độ tin cậy sản phẩm dựa phơng pháp thống kê toán học Nói chung thự tế thờng... cao độ tin cậy sản phẩm cần đợc giải trớc hết theo quan điểm kinh tế ,tức cần coi tính kinh tế tiêu chuẩn chủ yếu để giải toán thực tiến độ tin cậy Mặc dù kỹ thuật đại cho phép đạt đợc độ tin cậy