Báo cáo khoa học: "Một số kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản trong động cơ IAMZ - 236" docx

Một số kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản trong động cơ IAMZ - 236 TS. trơng tất đích Bộ môn Kỹ thuật máy Khoa Cơ khí - Trờng Đại học GTVT Tóm tắt: Bi báo trình by các kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản của động cơ IAMZ - 236 đặt trên ôtô MAZ - 5549 dựa trên lý thuyết độ tin cậy. Summary: The article presents the results of basic mechanical details lifetime in internal combustion engine, IAMZ 236 used for MAZ 5549 trucks based on reliability theory. i. đặt vấn đề Động cơ là tổng thành quan trọng nhất của ôtô, nó quyết định khả năng làm việc của xe về cả hai mặt kỹ thuật và kinh tế. Bởi vì chi phí lớn nhất cho việc khai thác ôtô là chi phí về nhiên liệu, mà chi phí này cao hay thấp lại hoàn toàn phụ thuộc và trạng thái kỹ thuật của động cơ. Một khi các tính năng kỹ thuật nh khả năng kéo, vợt dốc và tăng tốc giảm nghĩa là động cơ làm việc kém hiệu quả. Trong động cơ các chi tiết của bộ hơi và trục khuỷu có ý nghĩa chủ yếu quyết định các tính năng kỹ thuật trên, đó là các chi tiết cơ bản của động cơ, chúng h hỏng trớc hết là do mòn dần. Để định mức phụ tùng cho động cơ, xác định định ngạch sửa chữa hợp lý cần phải xác định tuổi thọ của các chi tiết cơ bản nh xilanh, xéc - măng, piston, trục cơ, bạc trục, bạc biên, cụm bơm cao áp và vòi phun. Do vậy xác định tuổi thọ của các chi tiết cơ bản có ý nghĩa quan trọng hàng đầu trong khai thác ôtô. ii. nội dung 2.1. Tóm tắt phơng pháp xác định tuổi thọ của chi tiết máy theo lý thuyết độ tin cậy Đối với các chi tiết máy hỏng do mòn dần, việc tính tuổi thọ trung bình L 0 theo hai cách: Cách thứ nhất tính theo độ chống mòn I 0 : L 0 = I 0 .H gh (2.1) Với: I 0 - độ chống mòn trung bình (1000km/mm) H gh - lợng mòn giới hạn. Cách thứ hai xác định theo cờng độ mài mòn K: K = 1/I (2.2) Với I là đại lợng ngẫu nhiên đợc xác định bằng đo đạc thực tế trong điều kiện sử dụng. ở đây ta chọn I làm đối tợng thực nghiệm đối với các chi tiết cơ bản của động cơ. Các bớc tiến hành là: - Lập dãy số liệu theo thứ tự tăng dần của I - Kiểm tra số hạng biên - Xây dựng đờng phân phối thực nghiệm - Xác định các thông số theo các quy luật phân phối khác nhau, kiểm định để chọn phân phối phù hợp nhất bằng phơng pháp bình phơng cực tiểu. 2.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm về tuổi thọ chi tiết cơ bản trong động cơ IMAZ - 236 Kết quả nghiên cứu đo độ mòn thực tế ở các chi tiết cơ bản, với phơng pháp đã trình bày ở trên, đã thu đợc các kết quả tính toán tuổi thọ chi tiết động cơ của ôtô MAZ - 5549 nh sau: Những chi tiết cơ bản đợc nghiên cứu là: xylanh, piston, xécmăng, trục khuỷu. a. Xylanh: Số xilanh đợc đo độ mòn là hơn 100 cái của 20 động cơ ứng với số kilômét xe chạy. Sau đây là số liệu tính toán cho các xylanh có độ mòn lớn nhất tức là độ chống mòn nhỏ nhất: Xylanh số 5 (10.000km/mm) 19,95 12,35 13,88 17,12 21,12 22,03 30,00 31,05 33,02 45,35 54,16 68,42 78,13 87,47 87,54 110,52 114,68 Kết quả tính toán: - Độ chống mòn trung bình: I 0 = 486.850 km/mm - Luật phân phối độ chống mòn Weibull - Tuổi thọ trung bình là: L 0 = 243.425 km ứng với H gh = 0,5 mm b. Trục khuỷu Đối với 20 trục khuỷu đợc đo, ta thấy cổ trục số 4 có độ mòn lớn nhất: Độ chống mòn I (10.000km/mm) 25,34 26,27 26,52 33,10 33,16 34,65 41,84 48,21 55,14 76,46 78,15 78,89 82,26 83,13 85,15 94,71 96,89 Kết quả tính toán: - Độ chống mòn trung bình: I 0 = 492.300 km/mm - Luật phân phối độ chống mòn Weibull Số liệu tính toán cho các cổ biên có độ mòn lớn nhất nh sau: với I (10.000km/mm) 20,34 21,15 22,01 23,30 25,00 27,50 31,25 35,86 44,47 45,84 67,50 29,44 15,63 14,80 13,74 12,65 11,88 Kết quả tính toán: - Độ chống mòn trung bình: I 0 = 146.250 km/mm - Luật phân phối đều Nh vậy tuổi thọ trục khuỷu tính theo mỗi lần hạ cốt, với độ mòn giới hạn H gh = 0,20mm là: L 0 = 298.460 km c. Piston: Đặc điểm của piston động cơ IMAZ - 236 là có xécmăng ở phần dẫn hớng, nên phần dẫn hớng của piston ít mòn, khi nghiên cứu chúng tôi chú ý đến độ mòn ở các rãnh xécmăng và đờng kính lỗ chốt piston. - Rãnh xécmăng: Trong số 5 rãnh xécmăng của piston thì các rãnh số 1, 2, 3 có tiết diện hình thang, còn rãnh xécmăng số 4, 5 có tiết diện hình chữ nhật. Vì vậy độ chính xác của các phép đo đạc đạt cao nhất ở các rãnh số 4, 5. Cụ thể đối với rãnh số 4 độ chống mòn trung bình: I 0 = 1.414.500 km/mm. Tuổi thọ trung bình của rãnh tơng ứng với H gh = 0,1 mm là: L 0 = 141.450 km - Lỗ chốt piston: Qua kiểm tra 18 lỗ chốt có 190.000 km đến 292.000km xe chạy, đều thấy kích thớc dao động từ 50,01 mm đến 50,02 mm, tức là độ mòn của lỗ chốt piston nhỏ hơn so với độ mòn của rãnh xécmăng. Nếu so sánh với tuổi thọ của xilanh thì piston có tuổi thọ lớn hơn. Vì vậy trong thực tế khi hạ cốt xylanh ngời ta chọn lại piston để dùng là có cơ sở. d. Xécmăng Qua nghiên cứu đo đạc về chiều dày, chiều cao và sự tăng khe hở miệng của 30 bộ xécmăng, chúng tôi tính đợc: - Độ chống mòn trung bình: I 0 = 22,23.103 km/mm - Tuổi thọ trung bình: L 0 = 111.150 km Các kết quả tính toán ở trên có thể tóm tắt trong bảng 2.1 sau: 2.3 Xác định tuổi thọ gama phần trăm Dựa vào kết quả ở bảng 2.1, so sánh tuổi thọ của các chi tiết, có thể quyết định tuổi thọ của trục khuỷu, tính đến khi hạ cốt là 250 000 km, đồng thời tiến hành thay thế xilanh. Chu kỳ thay thế xécmăng và chọn lại Piston nằm trong khoảng 100.000 km. Do tuổi thọ của trục khuỷu phân bố theo luật Weibuld nên xác suất hỏng khi đạt trạng thái giới hạn tại thời điểm ứng với 250.000 km xe chạy là: = b 0 b L tK exp1)t(F (2.3) Trong đó: t - quãng đờng xe chạy tính đến thời điểm hạ cốt K b - hệ số tra theo (1) B - tính theo hệ số biến thiên thực tế V x 2 x V1ln(b += (2.4) Kết quả tính toán ta có: F(t) = 0.61. Nếu lấy xác xuất không hỏng là 80% thì hệ số dự trữ độ tin cậy tính theo công thức: b 1 80 100 lnKK btc = (2.5) Kết quả tính toán ta có: K tc = 3.046. Tuổi thọ gama phần trăm tính theo công thức: Bảng 2.1. TT Tên chi tiết Độ chống mòn trung bình I 0 (10 4 km/mm) Luật phân phối Giới hạn mòn (mm) Tuổi thọ trung bình L 0 (km) Chu kỳ thay thế sửa chữa 1 Xylanh 468,85 Weibull 0,50 243.425 250.000 2 Trục khuỷu 149,23 Weibull 0,20 293.460 Hạ cốt 250.000 3 Piston 1414,5 Trung bình 0,10 141.450 150.000 4 Xécmăng 22,23 Trung bình 5 111.150 110.000 tc 0 80 K L tt == (2.6) Kết quả tính là: km000.80tt 80 = = Trong điều kiện ta lấy cơ số là 250.000 km thì có khoảng 60% số chi tiết đạt trạng thái giới hạn. (Xem tiếp trang 7) . Một số kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản trong động cơ IAMZ - 236 TS. trơng tất đích Bộ môn Kỹ thuật máy Khoa Cơ khí - Trờng Đại học GTVT Tóm tắt: Bi báo trình by các. động cơ IMAZ - 236 Kết quả nghiên cứu đo độ mòn thực tế ở các chi tiết cơ bản, với phơng pháp đã trình bày ở trên, đã thu đợc các kết quả tính toán tuổi thọ chi tiết động cơ của ôtô MAZ - 5549. nghĩa là động cơ làm việc kém hiệu quả. Trong động cơ các chi tiết của bộ hơi và trục khuỷu có ý nghĩa chủ yếu quyết định các tính năng kỹ thuật trên, đó là các chi tiết cơ bản của động cơ, chúng