của ơtơ trong quá trình sử dụng dẫn đến hậu quả là các hư hỏng chỉ được phát hiện khi nĩ đã xuất hiện một cách rõ rệt Các hư hỏng liên quan đến việc giảm thiểu chút ít cơng suất, tăng chi phí nhiên liệu, tăng lượng thải độc hại ở khí xả, biến dạng phần truyền lực, di động, giảm hiệu quả phanh , cĩ thể ngay cả người lái cũng khơng nhận biết được Các hư hỏng loại này trong thời kỳ phát sinh chỉ cĩ thể nhận biết nhờ chẩn đốn
Trong các thơng số chẩn đốn biểu diễn các quá trình làm việc của các
Trang 2cách hợp lý nhất, tránh các hiện tượng sử dụng quá thời hạn, dẫn đến các hư hỏng đáng tiếc hoặc khai thác chưa hết khả năng làm việc của các trang thiết bị mà đã đưa đi sửa chữa dẫn đến giảm hiệu quả khi sử dụng xe
Xuất phát từ tình hình đĩ trong luận văn này tơi xin đề cập đến việc “nghiên cứu chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota”
Mục tiêu của luận văn:
Trên cơ sở quá trình thay đổi thơng số trạng thái, xây dựng hàm biểu
diễn sự thay đổi thơng số trạng thái để đánh giá độ mịn các chỉ tiết trong hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, trên cơ sở đĩ dự báo hành trình cịn lại của chúng
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, luận văn phải thực hiện được các nội dung sau:
Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu
+ Khái quát về chẩn đốn
+ Phương pháp tiến hành chẩn đốn
+ Tình hình nghiên cứu chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
Chương 1: Quá trình thay đổi thơng số trạng thái của hệ thống
truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
+ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thay đổi thơng số của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
+ Biểu diễn tốn học quá trình thay đổi trạng thái của các phần tử hệ
thống truyền lực và hệ thống phanh
Trang 3Chương 3: Giải bài tốn chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
+ Thí nghiệm đo đạc các thơng số cơ bản của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
+ Chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Trang 41 Khái quát về chẩn đốn
Chẩn đốn tình trạng kỹ thuật là đưa ra các chỉ dẫn về việc thay thế, điều chỉnh các cụm, các tổng thành và xác định dự trữ khoảng làm việc cịn lại của chúng Việc tính tốn các chỉ tiêu bất kỳ, đặc trưng cho trạng thái của đối tượng trong tương lai được dựa trên cơ sở các yếu tố dự báo Người ta sử dụng các yếu tố chẩn đốn hầu như trong tất cả các ngành khoa học, trong kỹ thuật,
trong cơng nghệ Và hiện nay nĩ cĩ thể được coi như là một bộ mơn khoa học
độc lập cĩ các đặc trưng tổng hợp
Ngày nay các cơ sở của lý thuyết chung về chẩn đốn đã được xây dựng Nhờ lý thuyết chẩn đốn cĩ thể xác định được các đặc trưng và các thơng số của một quá trình bất kỳ và dự báo sự phát triển của nĩ trong tương lai
Nhiệm vụ cơ bản của chẩn đốn là cho biết sự thay đổi tối ưu các đặc
điểm cần chẩn đốn và các thơng số cần chẩn đốn Từ đĩ cĩ được các hiệu
quả cao nhất khi lựa chọn sớm các tiêu chuẩn (trong kinh tế, trong kỹ thuật và cơng nghệ) Khi đĩ để thơng báo được phải nhờ vào kết quả dự báo mới cĩ thể nĩi một cách tổng hợp về tương lai của quá trình đang nghiên cứu
Một cách khác, quá trình chan đốn là phương pháp đánh giá một quá trình nhờ quy luật thay đổi các đặc tính và thơng số của nĩ
Các quá trình chẩn đốn cĩ thể khác nhau phụ thuộc vào đặc trưng của
Trang 5chẩn đốn, làm sáng tỏ và chính xác hố các đặc trưng và thơng số cấu trúc của quá trình Sau khi phân tích, xác định đặc tính và sự thay đổi của các chỉ tiêu đĩ Nhờ việc nghiên cứu cĩ sử dụng các cơng cụ tốn học xác định
Giai đoạn 2: Là giai đoạn chẩn đốn, giai đoạn này phải xác định được sự thay đổi các đặc tính cho phép và đặc tính ban đầu của các thơng số Tiến hành đo đạc chúng và lựa chọn phương pháp chẩn đốn
Giai đoạn 3: Là giai đoạn kết thúc, thường cĩ ba bước:
Buéc 1: Chan đốn các đặc tính và các thơng số của các phần tử một cách độc lập với nhau
Bước 2: Tiến hành tổng hợp các chẩn đốn riêng
Bước 3: Kết hợp theo một quy tắc nhất định và các quá trình chẩn đốn cho tồn bộ quá trình nghiên cứu chung Với bước này phải thực hiện các cơng việc chuẩn hố các kết quả chẩn đốn Kiến tạo các kết quả ở một dạng xác định, thuận tiện cho việc khái quát việc chẩn đốn cho các đặc tính khác
nhau Kết thúc việc chẩn đốn bằng cách tổng hợp các kết quả về sự thay đổi
đặc tính
Rõ ràng chẩn đốn được nghiên cứu với phương pháp biện chứng: Nghiên cứu một quá trình, một hiện tượng trong mối quan hệ phức tạp, nhiều về đa dạng và với các mâu thuẫn cần giải quyết
Trang 6xe Toyota cĩ kể đến ảnh hưởng của tất cả các yếu tố
Trước hết là các yếu tố điều khiển và chẩn đốn Đĩ là các điều kiện kỹ
thuật để sửa chữa và bảo dưỡng cũng như kiểm tra định kỳ tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota được xác định bằng các yếu tố tổng hợp: các đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng làm việc của các phần tử mà các giá trị của nĩ dùng để xây dựng các yêu cầu kỹ thuật cho sửa chữa và bảo dưỡng kỹ thuật
Quá trình thay đổi trạng thái cĩ thể gồm 3 dạng:
a) Thay đổi các thơng số trạng thái mà khơng thay đổi chất lượng các phần tử b) Thay đổi các thơng số trạng thái đồng thời thay đổi chất lượng các phần tử c) Thay đổi các thơng số trạng thái đồng thời thay đổi chất lượng hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Quá trình thứ nhất đặc trưng cho sự làm việc tiêu chuẩn của các phần tử trong vùng từ trạng thái ban đầu đến trạng thái giới hạn
Quá trình thứ hai đặc trưng cho sự hỏng hĩc của các phần tử đạt được giá trị giới hạn, làm mất khả năng làm việc của chúng
Trang 7quan hệ giữa các hàm thay đổi các thơng số trạng thái với xác xuất hư hỏng của các phần tử của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Việc điều khiển tình trạng của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
được thực hiện sau khi đã chẩn đốn với chu kỳ xác định nhờ các yêu cầu kỹ thuật khi sửa chữa và bảo dưỡng xe Các yêu cầu kỹ thuật khi đĩ rất rộng, bao gồm: các yêu cầu về giá trị các thơng số trạng thái ban đầu, các thơng số trạng thái cho phép (ví dụ độ mịn cho phép của các chi tiết), các yêu cầu về sự làm
việc bình thường của các phần tử Cĩ nghĩa là các yêu cầu của việc tổ chức
quá trình đầu tiên, là sự thay đổi trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh Vì vậy việc nghiên cứu và điều khiển quá trình này là quá trình chính và quyết định trong chẩn đốn với các chỉ tiêu tối ưu của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Khĩ khăn của việc điều chỉnh quá trình thay đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh là thiếu các phương pháp vạn năng, làm đơn giản việc đánh giá sự thay đổi các thơng số trạng thái Việc ảnh hưởng của các yêu cầu kỹ thuật đến sự khơng hỏng hĩc của các phần tử: khơng cĩ
các cơng cụ tính tốn đầy đủ để cĩ thể ghi lại sự thay đổi động học các thơng
số trạng thái khi tổng hợp các yếu tố ngẫu nhiên và các yếu tố xác định Điều đĩ khơng cho phép dự báo các hư hỏng, độ bền lâu, dự trữ khoảng làm việc cịn lại của các phần tử, các chỉ tiêu khác của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật khi sửa chữa và bảo dưỡng chúng cũng
như chu kỳ chẩn đốn
Để tiến hành chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh nĩi riêng cần phải giải quyết các nhiệm vụ cơ bản sau:
Trang 8trình thay đổi các thơng số
- Hồn thiện cơ sở lý thuyết chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh đồng thời sử dụng mơ hình tốn biểu điễn quá
trình thay đổi các thơng số
- Xác định quy tắc và phương pháp xác định độ lệch cho phép tối ưu của các thơng số trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
- Giải quyết vấn đề chẩn đốn với hàng loạt các chỉ tiêu khai thác tối ưu của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
2 Phương pháp tiến hành chẩn đốn
Các phương pháp chẩn đốn dự trữ khoảng làm việc và các chỉ tiêu độ tin cậy khác đều sử dụng các thơng tin thường xuyên về đối tượng chẩn đốn ở các lĩnh vực: về vật liệu, các phần tử, về tải trọng, về áp suất, về kích thước Các thơng tin này nhận được khi quan sát và đo đạc trong thời gian khai thác hệ thống truyền lực và hệ thống phanh Trên cơ sở các thơng tin tổng hợp về đối tượng cần phải xác định thời điểm tốt nhất để dừng khai thác, tiến hành bảo dưỡng hoặc sửa chữa
Giả sử một đối tượng cụ thể khi đo đạc tại thời điểm / cĩ được các kết quả cụ thể gọi là véc tơ chẩn đốn, véc tơ dấu hiệu w Véc tơ các dấu hiệu w là thành phần của khơng gian chẩn đốn hay là khơng gian các dấu hiệu W
Gia str véc to w(t) do tai thoi diém t,, t,, t, duoc két qua w,, w¿, .W, Để cho gọn quy ước T, = {t,, t;, , t,} và w(T,)= {w¡, w;, W,} Trên cơ sở một số quy luật, theo kết quả quan sát w(T,) sẽ đưa ra các chẩn đốn trong khoảng (T, + t) Quá trình chẩn đốn này cĩ thể viết gọn là w(t/T,,)
Trang 9Nếu mỗi điểm trong khơng gian W cho một xác xuất mất khả năng làm việc
Để giải quyết vấn đề đĩ phải đo được với khối lượng lớn đặc biệt khi đối tượng gồm nhiều loại và phức tạp Để khắc phục điều đĩ người ta sử dụng khơng phải khơng gian các dấu hiệu mà là khơng gian trạng thái của đối tượng
Khơng gian trạng thái U được chọn sao cho trạng thái của đối tượng tại mỗi thời điểm t cĩ thể cho một véc to u(t) Khi đĩ phương trình vi phân biểu
diễn sự thay đổi trạng thái cĩ đạng: a = f(u,q,a) (*)
Ở day: q(t) - La véc to biểu điễn các tác động bên ngồi a- Là véc tơ các thơng số của đối tượng
Mối quan hệ giữa u và w cĩ dạng: w = G(u,n,b) (**) O day: n(t)- Véc tơ của các nhiễu của hệ thống đĩ
b- Véc tơ gồm các thơng số của hệ thống do, cĩ thể là một vài thơng số của đối tượng ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa u và w
Nếu cho miền © là miền trạng thái cho phép trong khơng gian trạng thai U thi sử dụng (*) va (**) sé tim duoc gia tri u(T,) tương ứng với các giá trị đo đạc w(T,) va du báo được u(t) trén doan (t,, t,,,) Để dự báo độ bền lâu sử dụng quy luật: đối tượng cĩ thể khai thác đến thời điểm t,., nếu u(t) e © khi tat cat € (t,, t,,,)
Giá trị thực của sự dự báo độ bền lâu rõ ràng cĩ tính xác suất Véc tơ q(t) va véc to nhiéu n(t) thường là đại lượng ngẫu nhiên theo t Khi đĩ u(t) là một quá trình ngẫu nhiên và xác suất làm việc khơng hư hỏng là:
Trang 10Đây là xác suất cĩ điều kiện P(A/B) Sự kiện A: véc tơ u thuộc miền @ trong khoảng thời gian (t,, t) với điều kiện B là giá trị w( Tụ) = {w,, w,, , w,} tại thời điểm (T,) = {t,, t,, ., t,}
Xuất phát từ ý tưởng trên, cĩ nhiều phương pháp chẩn đốn dự trữ khoảng làm việc của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh Các phương pháp đĩ là: phương pháp chẩn đốn xác suất, phương pháp chẩn đốn trên cơ sở mơ hình Markov, chẩn đốn dự trữ khoảng làm việc cịn lại theo sự phát triển của
vết nứt, chẩn đốn theo thay đổi thơng số trạng thái
Phương pháp chẩn đốn xác suất xác định dự trữ khoảng làm việc cồn
lai 0(T,) dựa vào hàm độ tin cậy theo dạng bất phương trình: P(t,+ Ơ/T,) > PÏ Ở đây P” là giá trị xác suất cho phép làm việc khơng hỏng hĩc
Từ đĩ tìm hàm phân bố dự trữ khoảng làm việc
Phương pháp chẩn đốn dựa trên cơ sở mơ hình Kumuliat cũng dựa trên lý thuyết độ tin cậy để xác định dự trữ khoảng làm việc cịn lại của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Ở phương pháp bán xác định về nguyên tắc giống hai phương pháp trên nhưng ở đây sử dụng một số hàm xấp xỉ để đơn giản hố việc tính tốn
Với phương pháp chấn đốn dựa trên mơ hình Markov thì khi chẩn đốn cho rằng thơng số chỉ phụ thuộc vào trạng thái cuối cùng của hệ thống mà khơng phụ thuộc vào quá trình trước đĩ Từ đĩ viết phương trình Phơcker- Plăng- Kơnmơgơrơv cho hàm phân bố dự trữ khoảng làm việc và xác định dự trữ khoảng làm việc cịn lại
Trang 11Phương pháp chẩn đốn dựa theo sự thay đổi thơng số trạng thái của các phân tử về bản chất là dựa trên các số liệu đo đạc khi chẩn đốn, tìm quy luật
thay đổi thơng số trạng thái và chẩn đốn theo phương hướng phát triển trong
tương lai
Trong các phương pháp trên thì sử dụng phương pháp chẩn đốn theo sự thay đổi thơng số trạng thái là đơn giản vì việc tính xác suất cĩ điều kiện ở các phương pháp trên là rất khĩ khăn Cịn khi chấn đốn theo sự thay đổi thơng số cĩ thể sử dụng các biểu thức tốn học để biểu diễn sự thay đổi thơng số trên cơ sở một số số liệu đo đạc trước
3 Tình hình nghiên cứu chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
Do tầm quan trọng và ý nghĩa thực tiễn rất thiết thực của việc chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của xe ơtơ nĩi chung và hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota nĩi riêng, mà các cơng trình nghiên cứu về chẩn đốn đã được quan tâm rất sớm, Theo quan điểm của các nước Đơng Âu, một số tác giả như Sadrytrev, Dexcherinxky cho rang quá trình thay đổi thơng số trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh là quá trình tuyến tính trong quá trình khai thác, tức là giá trị của các thơng số thay đổi tỉ lệ bậc nhất với thời gian làm việc của chúng
Mặt khác nếu sử dụng quy luật thay đổi thơng số trạng thái theo % làm việc và km làm việc giới hạn để đánh giá tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, thì bắt buộc phải biết được tổng hành trình đã chạy được của chúng Việc ghi chép một cách chính xác vào lí lịch của xe tại
các đơn vị số km đã chạy là rất cần thiết Do đĩ để đánh giá tình trạng kỹ
thuật, hoặc chẩn đốn là rất thuận tiện
Trang 12cơ sở lơ gic md, mang no ron để xây dựng hệ thống chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của các phương tiện giao thơng vận tải, nghiên cứu thành lập tập luật của cơ sở tri thức suy diễn và chương trình chẩn đốn cho đối tượng nghiên cứu là động cơ ơ tơ Tác giả Nguyễn Đức Tuấn trên cơ sở quá trình thay đổi tình trạng kỹ thuật của ơ tơ kết hợp với chi phí cho việc bảo dưỡng sửa chữa và khấu hao, đã nghiên cứu xác định chu kỳ tác động kỹ thuật cho ơ tơ
Xe Toyota được sử dụng chủ yếu ở Việt Nam, ngồi ra chúng cịn được
sử dụng nhiều ở các nước trong khu vực để kiểm tra tình trạng kỹ thuật của
chúng, phải dựa vào các tài liệu kỹ thuật Theo tài liệu đĩ thì các thơng số kỹ thuật và quy luật thay đổi giá trị của các thơng số trạng thái theo thời gian làm việc được áp dụng ở Việt Nam Mặc dù đã cĩ một số cơng trình nghiên cứu về lĩnh vực chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của ơtơ quân sự Tuy vậy về lĩnh vực chan đốn tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota Vios ở Việt Nam cịn hạn chế
4 Đặt vấn đề nghiên cứu
Cơ sở khoa học: Trên cơ sở nhiều phương pháp chẩn đốn khác nhau lựa chọn phương pháp chẩn đốn dựa trên cơ sở thay đổi thơng số trạng thái
để đánh giá tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
thường được sử dụng khi cĩ nhiều thơng tin về trạng thái của hệ thống
Cơ sở thực tiễn: Hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota là một đối tượng chẩn đốn phức tạp, cĩ nhiều thiết bị để xác định các thơng tin về tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, áp dụng thuận tiện cho việc chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của đối tượng
Trang 13Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu trong đề tài này là hệ thống truyền lực và hệ thống phanh Toyota Vios 1.5 được sử dụng nhiều ở Việt Nam đề tài chỉ tập trung nghiên cứu chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
Luận văn gồm phần mở đầu, tổng quan, ba chương và phụ lục vấn đề nghiên cứu chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota và phần kết luận của qúa trình nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu trong luận văn là trên cơ sở quá trình thay đổi thơng số trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ
Trang 14CHUONG 1
QUA TRINH THAY DOI THONG SO TRANG THAI CUA HE THONG TRUYEN LUC VA HE THONG PHANH XE TOYOTA
1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thay đổi thơng số của hệ thống
truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
Cĩ rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi thơng số trạng thái trong các quá trình thực Các yếu tố đĩ cĩ thể phân chia thành hai nhĩm chính
- Nhĩm các yếu tố bên trong hay là ảnh hưởng của chất lượng sản phẩm khi chế tạo tại nhà máy (yếu tố kết cấu)
- Nhĩm các yếu tố khai thác hay là các yếu tố bên ngồi
Nhĩm thứ nhất liên quan đến các yếu tố như là chất lượng chế tạo, lắp ráp chạy rà (độ cứng và độ bĩng của các bề mặt làm việc, khe hở và độ găng ban đầu, chế độ chạy rà ) ngồi ra cịn liên quan đến đặc trưng cấu trúc và kết cấu của các phần tử chính
Nhĩm thứ hai (các yếu tố bên ngồi) đặc trưng bởi các yếu tố khai thác Các yếu tố liên quan đến điều kiện mặt đường, khí hậu, cường độ làm việc Các phương pháp, mức độ và trình độ tiến hành bảo dưỡng, sửa chữa v.v
Sự thay đổi thơng số trạng thái của phần tử với sự mài mịn của chỉ tiết dưới tác dụng của nhĩm thứ nhất, khi các yếu tố ảnh hưởng ở điều kiện bình thường được đặc trưng bởi các đường cong tăng một cách liên tục nếu lấy khơng phải là một phần tử, ta sẽ nhận được một họ đường cong khơng trùng nhau (hình 1.1a)
Đường cong đĩ nhận được trong điều kiện thử nghiệm tại nhà máy hoặc thí nghiệm ở phịng thí nghiệm làm việc ở chế độ ổn định
Trang 15điểm, do điều kiện khai thác như là tăng tải, thiếu dầu bơi trơn cịn các thay đổi khác là do điều kiện làm việc tốt hơn
Lượng mịn Lượng mịn
Thời gian làm việc Thời gian làm việc
a) b)
Hình 1.1: Đặc trưng của đường cong thay đổi thơng số của các phần tử a Đường cong trơn; b Đường cong gãy khúc
I1- Đường cong thay đổi thơng số thực; 2-Đường cong thay đổi thơng số
trung bình
1.1.1 Độ phản tán tốc độ thay đổi thơng số của các phần tử
Tốc độ thay đổi thơng số, tốc độ mịn thành phần của các chi tiết, là một trong các yếu tố quan trọng nhất đến tính ngẫu nhiên của độ bền lâu của các phần tử Phân tích độ mài mịn của một dạng chỉ tiết, hay sự thay đổi thơng số trạng thái của các phần tử hệ thống truyền lực và hệ thống phanh trong điều kiện khai thác thực tế cho thấy độ phân tán đáng kể các chỉ tiêu về giá trị, khi mà điều kiện sử dụng như nhau Như vậy tốc độ thay đổi thơng số là yếu tố chung, đa dạng, là đặc trưng tổng hợp ảnh hưởng của nhiều yếu tố
bên trong và bên ngồi Tốc độ thay đổi thơng số của phần tử cụ thể cĩ thể là
khơng đổi, thay đổi liên tục hoặc gián đoạn Trong quá trình sửa chữa khi phải chọn bộ lại các chi tiết, thấy rằng tốc độ mịn là gián đoạn và được biểu thị bằng đường gẫy khúc của đường cong mài mịn theo thời gian
Trang 161.1.2 Ảnh hưởng của cấu trúc phần tử
Trong thiết kế và chế tạo thì hình dáng hình học và kích thước cua chi tiết được xác định Kết cấu cấu trúc phần tử, ảnh hưởng đến cả số lượng và chất lượng thay đổi thơng số
Nếu độ phân tán sự thay đổi giá trị thơng số phụ thuộc vào tính ngẫu nhiên của tốc độ thay đổi, thì đặc trưng động học của sự thay đổi này phụ thuộc vào chính cấu trúc của phần tử Khi ảnh hưởng của điều kiện khai thác khơng đáng kể thì thơng số của phần tử phụ thuộc vào cấu trúc của nĩ Cĩ thể cĩ dạng phụ thuộc tuyến tính, hoặc là đường cong liên tục hoặc liên tục từng khúc trong một khoảng nào đĩ
1.1.3 Ảnh hưởng của độ lệch giới hạn thơng số
Khi thơng số của phần tử đạt đến giá trị giới hạn thì phần tử đã bị hỏng Khi đĩ phần tử mất khả năng làm việc Mối quan hệ giữa độ lệch giới hạn và hư hỏng cĩ đặc tính xác suất
1.1.4 Ảnh hưởng của sự già hố các chỉ tiết
Sự già hố rõ ràng làm tăng tốc độ thay đổi thơng số trạng thái của phần
tử Cĩ thể chia ra làm 3 yếu tố gây ra quá trình già hố các chỉ tiết, các cụm,
hệ thống:
- Lượng mịn và biến dạng của các chi tiết cơ bản khơng được thay thế trong thời hạn phục vụ bằng hoặc lớn hơn chu kỳ khai thác đầy đủ đối tượng
- Độ mịn các chi tiết được thay thế, đã được khai thác trong vịng một chu kỳ sửa chữa
- Sửa chữa hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
Trang 17làm thay đổi sự cố định và lực kẹp của các chi tiết, cơ cấu, làm giảm diện tích tiếp xúc bề mặt, tăng tải trọng riêng
Ảnh hưởng đến độ mài mịn của chỉ tiết cịn nhiêu yếu tố khác: như sự thay đổi khoảng cách giữa các bề mặt, tăng tải trọng động, tăng ứng suất tiếp xúc bề mặt, làm mất lớp chống mịn bề mặt vốn đã rất mỏng
1.1.5 Độ lệch cho phép của thơng số phần tử
Yếu tố này liên quan đến các nhĩm yếu tố bên ngồi, yếu tố khai thác
Khi đừng sự thay đổi thơng số của các phần tử cụ thể tại các thời điểm
khi mà thơng số đã quá giá trị cho phép, cĩ thể tăng tính khơng hỏng và giảm dự trữ khoảng làm việc trung bình của tất cả các phần tử
1.1.6 Ảnh hưởng của chu kỳ kiểm tra và sửa chữa
Yếu tố này liên quan đến yếu tố bên ngồi, yếu tố khai thác Khi tăng
chu kỳ kiểm tra sẽ giảm số lần kiểm tra và tăng xác suất hư hỏng của phần tử
trong điều kiện sử dụng như nhau Khi giảm chu kỳ việc kiểm tra thì việc
kiểm tra thường xuyên hơn và cĩ thể chẩn đốn được khả năng hư hỏng của
phần tử Như vậy chu kỳ kiểm tra và chu kỳ sửa chữa cĩ ảnh hưởng đến sự thay đổi thơng số trạng thái của phần lớn các phần tử hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
1.2 Biểu diễn tốn học quá trình thay đổi trạng thái của các phần tử hệ
thống truyền lực và hệ thống phanh
Biểu diễn tốn học quá trình thay đổi thơng số là cơng việc quan trọng
trong chẩn đốn của các phần tử Sai số và khối lượng chẩn đốn phụ thuộc
vào lựa chọn hàm xấp xỉ biểu diến sự thay đổi thơng số Việc lựa chọn khơng đúng sẽ dẫn đến nhiều sai lầm về các chỉ tiêu của phần tử Yêu cầu đối với hàm biểu diễn sự thay đổi của thơng số là:
- Phải tính đến sự thay đổi thơng số vật lý dưới ảnh hưởng của các
thơng số bên ngồi và bên trong, đến giá trị ngẫu nhiên của tốc độ và đặc
Trang 18- Đặc tính tổng hợp của thay đổi các thơng số cĩ thể tăng hoặc giảm
phụ thuộc vào thời gian sử dụng
- Hàm số cĩ tính vạn năng, đặc trưng bởi sự phụ thuộc tuyến tính hàm mũ, hàm lũy thừa và sự phụ thuộc vào thời gian sử dụng
- Gồm khơng nhiều các hệ số để giảm nhẹ việc chẩn đốn, đảm bảo khả năng xây dựng các đồ thị, bảng biểu đơn giảm và tất nhiên các cơng thức đơn giản
Trên cơ sở phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thay đổi các thơng số, các yêu cầu với các biểu thức tốn học của quá trình này, cần chú ý một số điểm sau:
- Sự thay đổi các thơng số trạng thái cần phải được xấp xỉ bằng bằng
hàm ngẫu nhiên với các thay đổi thực
Giá trị hàm U(t) (hàm biểu diễn sự thay đổi của thơng số) tại thời điểm
là giá trị dương đa trị Qúa trình thay đổi thơng số thực cĩ thể coi là đơn trị
trong khoảng từ (0) đến giá trị giới hạn của sự thay đổi thơng số
1.2.1 Biểu diễn chung của hàm số
Khi xem xét hai nhĩm các yếu tố ảnh hưởng đã trình bày ở phần trên,
chọn phép nghiên cứu sự thay đổi của thơng số tại một thời điểm nào đĩ, như
là tổng của hai đại lượng ngẫu nhiên:
U,,=U+Z (1.1)
O day: U,,: Luong tang thuc té cia thơng số (là đại lượng ngẫu nhiên lién tuc duong)
U: Lượng thay đổi lý thuyết của thơng số dưới ảnh hưởng của các yếu tố bên trong (thực chất là đại lượng ngẫu nhiên liên tục dương)
Trang 19Đại luong U tao ra phân bố sự thay đổi thơng số tại các thời điểm xác định theo kết quả làm việc của các phần tử, đặc trưng cho tải trọng khai thác trung bình
Đại lượng Z tạo ra phân bố độ lệch của sự thay đổi thực thơng số khỏi đường cong U
Giá trị trung bình của đại lượng U„ của tất cả các phần tử thí nghiệm, cĩ được theo kết quả đo đạc lần một, lần hai Tạo ra biểu đồ của một dãy các điểm thực nghiệm Đường cong xây dựng theo các điểm này bằng phương
pháp bình phương tối thiểu đặc trưng cho quá trình nào đĩ, biểu diễn sự thay
đổi thơng số của phần lớn các phần tử trong điều kiện khai thác trung bình Giá trị tại một điểm nào đĩ trên đường cong là giá trị trung bình của đại lượng ngẫu nhiên U(t) Độ lệch của đường cong thực nghiệm với đường cong lý thuyết sẽ là giá trị trung bình của đại lượng Z Giá trị này sẽ tiến tới (0) nếu tăng số lần thử hoặc thời gian làm việc của một phần tử
Xét sự thay đổi thực của thơng số trạng thái của đa số các phần tử như là đại lượng ngẫu nhiên U(t) Nĩi chung nĩ là đại lượng tốn khá phức tạp Cĩ
thể biểu diễn các hàm ngẫu nhiên thành các hàm ngẫu nhiên thành phần nhờ
khai triển:
U@) =f(Ð + Š V,#@) (1.2)
Ở đây: f (t)- là kỳ vọng tốn học của đại lượng ngẫu nhiên V,- hệ số khai triển thứ ¡
f,(t)- 14 ham toa d6 thit i
Sử dụng đại lượng ngẫu nhiên Ư, (đại lượng trung tam U) va Z ở thời điểm làm việc đầu tiên làm hệ số khai triển Khi đĩ hàm toạ độ là hàm thực đặc trưng cho sự thay đổi của đại lượng Ú° và Z„ phụ thuộc vào thời gian làm
việc t Khi đĩ thay cho phương trình (1.2) cĩ thể viết đại lượng ngẫu nhiên ở
Trang 20U(t) = £,(t) + V.° f(t) + Vi £0 (1.3)
MỊV,*] = M[V,'] = 0; MỊV,° V.']=0
Ở đây: f(Q) và f,()- là đại lượng đặc trưng cho sự phụ thuộc của Ú° và giá trị Z vào thời gian làm việc
V,°- là đại lượng ngẫu nhiên trung tâm biểu diễn sự thay đổi thơng số
trong một thời gian làm việc t = 1, 0 dưới ảnh hưởng của các yếu tố bên trong V,.'- là đại lượng ngẫu nhiên trung tâm tại thời điểm t của độ lệch Z trên một đơn vị thay đổi thơng số dưới ảnh hưởng của các yếu tố bên ngồi
Do tác động vật lý xuất hiện đại lượng ngẫu nhiên V,° và V,!, cĩ thể
coi như là tốc độ thay đổi thơng số và tốc độ của độ lệch Nếu V,° với một phần tử cụ thể là hằng số, cịn với phần lớn các phần tử là đại lượng ngẫu nhiên thì đại lượng V,' với một phần tử cụ thể cĩ thể nhận các giá trị khác nhau Khi đĩ V,' trong khoảng thời gian xem xét như là một quá trình ngẫu nhiên ổn định với kỳ vọng bằng (0) và đại lượng ngẫu nhiên độc lập trong khoảng đĩ Hàm tăng xác định thứ nhất cĩ thể xác định từ biểu thức: t t ga “50 _ /,® (1.4) m f ,t=1,0) Ở đây m, là kỳ vọng tốn học của đại lượng ngẫu nhiên trung tâm U khi t= 1,0 Tươngtự: f,(t)= _ 2,0 (1.5) Z,lAU0) =1,0]
O day Ztb(t) va Z,,[AU(t)=1,0] 1a giá trị trung bình của đại lượng Z phụ
thuộc vào thời gian làm việc t khi AU()=1,0
Trang 21hai thành phần đầu và biểu diễn đại lượng khơng trung tâm của tốc độ thay
đổi thơng số như là:
V=m + V°
Khi đĩ: U(t)= V, f(t) + Vi £,(0 (1.6)
a -_ 1 đơn vị biểu diễn sự thay đổi thơng số
Đại lượng VÀ cĩ thứ nguyên là:
1 đơn vị thời gian làm việc Đại lượng V, tại thời điểm t khơng cĩ thứ nguyên khi thứ nguyên ở hàm xác định f(t) và f,(t) tưng ứng là đơn vị thời gian làm việc và đơn vị biểu diễn thơng số
Thành phần thứ nhất của phương trình (1.6) đặc trưng cho sự thay đổi thơng số dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố bên trong, cịn thành phần thứ hai đặc trưng cho ảnh hưởng của các yếu tố bên ngồi (yếu tố khai thác)
Thành phần thứ nhất:
U(t) = V f() (1.7)
là hàm ngẫu nhiên thành phần
Tất cả các giá trị thực cĩ thể của hàm số này cĩ thể nhận được từ biểu
đồ biểu diễn sự thay đổi của hàm số
Biểu thức (1.6) biểu diễn sự thay đổi của hàm số dạng đơn giản, cho phép thể hiện ý nghĩa vật lý của từng thành phần
Hàm ngẫu nhiên tuyến tính cĩ dạng:
Ủ(@) =V,t+ZZ (1.8)
Hàm (1.6) và (1.8) cĩ thể đặc trưng cho sự thay đổi thơng số của một phần tử cụ thể cĩ ý nghĩa là đặc trưng cho một quá trình Khi đĩ V, là một hằng số, cịn Z là đại lượng ngẫu nhiên tại thời điểm t Khi quá trình thay đổi thơng số trạng thái của phần tử liên tục, cũng như tính gần đúng quá trình thay
đổi thực của thơng số, thành phần Z cĩ thể bằng (0)
Trang 22Lấy hàm đơn giản (1.9) là cơ sở Các hàm ngẫu nhiên khác biểu diễn sự thay đổi thơng số sẽ cĩ được bằng cách phức tạp hố hàm (1.9)
Hệ số phân tán của đại lượng ngẫu nhiên tại giá trị xác định t, của hàm ngẫu nhiên thành phần V,f(t) là hằng số, bằng hệ số phân tán của đại lượng ngẫu nhiên V, Điều đĩ cĩ thể chứng minh như sau:
Tại thời điểm làm việc xác định t, cĩ giá trị ngẫu nhiên U(t,) với độ lệch bình phương trung bình ơøụ = ừvf(t;), kỳ vọng tốn hoc cua đại lượng này:
f,(t,) = my.f,(t,) Ở đây m, là kỳ vọng tốn học của Vụ
Khi đĩ hệ số phân tán của đại lượng U(,) là:
Ov _OrStt) _ Ov (1.10)
ƒ,Œ) m⁄#Œ) m
1.2.2 Hàm tốc độ thay đổi thơng số
Sự biến thiên của Vụ thường rất lớn dẫn đến làm phân tán đáng kể dự trữ khoảng làm việc của phần tử Vì vậy, với mục đích nâng cao độ chính xác và giảm bớt khĩ khăn khi chẩn đốn trạng thái kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota tại các vùng cĩ giá trị giới hạn, việc quan trọng là phải giảm độ phân tán của Vụ Điều đĩ cĩ thể tiến hành khi xây dựng mối quan hệ của hàm biểu diễn tốc độ thay đổi của thơng số với các tính chất của vật liệu và điều kiện làm việc của chi tiết, các cụm của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
Mối quan hệ giữa tốc độ thay đổi thơng số (ví dụ độ mịn của chỉ tiết) và các chỉ tiêu về tính chất vật liệu, điều kiện làm việc (độ cứng bề mặt của kim loại, tải trọng riêng trên bề mặt của chỉ tiết, tốc độ chuyển động tương đối của chúng) thường được biểu thị bằng hàm số với sự phụ thuộc xác định Mối quan hệ này cĩ được từ kết quả thực nghiệm hoặc nghiên cứu lý thuyết
Vex = (Ky, Xo, vey Xp oer Xn) (1.11) Ở day: V.x la ham thay đổi thơng số xác định
Trang 23Tại thời điểm đĩ, tốc độ thay đổi thơng số chịu ảnh hưởng của hàng loạt các thơng số và nĩ phân tán trong điều kiện khai thác thực Hàm số được tính bằng cơng thức (1.11) với các tham số (j = 1, 2, , n) là các dai lượng ngẫu nhiên
Như vậy phải tính đến ảnh hưởng của tham số và độ phân tán của tham số đĩ Để giải quyết vấn đề trên cần sử dụng phương pháp hệ số ngẫu nhiên Thực chất của phương pháp này là chuyển sự ngẫu nhiên sang hệ số K Hệ số này đặc trưng cho ảnh hưởng của tất cả các tham số: tính chất vật liệu và điều kiện làm việc đến VC và coi đại lượng VC là hàm ngẫu nhiên tuyến tính thành phần
V= KA{V,x}= KA{F(x,, X,, , X,)} (1.12)
Ở đây A là hệ số được tạo ra một cách tuyến tính bởi hàm (1.11) tương ứng với K
Việc áp dụng đại lượng K cĩ liên quan đến ảnh hưởng khơng như nhau về một phương điện nào đĩ của các hàm số Vụ, khi thay đổi hàm (1.11)
Trong phương trình (1.12), đại lượng ngẫu nhiên là K, cịn các thành phần cịn lại là đại lượng xác định Hệ số phân tán tốc độ thay đổi thơng số khi đĩ bằng hệ số phân tán của đại lượng K, và rất hiếm khi giảm độ phân tán tốc độ thay đổi thơng số và độ phân tán dự trữ khoảng làm việc của phần tử
Khi áp dụng phương pháp hệ số ngẫu nhiên cĩ thể tìm được giá trị tốc
độ thay đổi thơng số trung bình như sau:
my = Ky A[F(%i, X¿, , Xa] (1.13) Ở đây Kạ là kỳ vọng tốn học của đại lượng K
Trang 242 »| Om » ” Oo x, o j=l Ox; vy, =| e+ (1.14) My My 2 O > 4s Ư đây :_ là đạo hàm riêng của hàm m, theo biến x, Xj
o,; 14 độ lệch bình phương trung bình của tham số thứ j khỏi giá trị x Cĩ thể chứng minh việc áp dụng hệ số ngẫu nhiên bằng tốc độ mài mịn chỉ tiết như sau:
Cĩ một lượng lớn các chi tiết loại ra từ số các chi tiết bị mài mịn Trên cơ sở kết quả thí nghiệm thấy tốc độ mịn tỷ lệ thuận với áp suất trên bề mặt làm việc p và tỷ lệ nghịch với độ cứng bề mặt HB Các tham số và đại lượng K đã biết và với độ lệch bình phương trung bình của chúng ơ, , Gyg, Ox Yéu cau xác định hàm liên hệ và giảm độ phân tán tốc độ mịn chỉ tiết:
Trên cơ sở cơng thức (1.12):
Vo = K-#
HB
Trong đĩ: đại lượng A khơng sử dụng do sự tuyến tinh của p/HB với K Khi khơng cĩ độ phân tán của các tham số p và HB thì độ lệch bình phương trung bình của tốc độ mịn là:
Pp
Oy = Oy —— V K HB
Trang 251.2.3 Tính tốn các yếu tố khác
Cấu trúc, kết cấu của phần tử cĩ ảnh hưởng đến đặc tính của đường cong biểu diễn sự thay đổi thơng số Nĩ được tính bằng kỳ vọng tốn của sự
thay đổi thơng số đĩ
Trong biểu thức (1.6) U() = f() + V, f¡(), đặc trưng của đường cong
biểu diễn sự thay đổi thơng số được phản ánh bởi hàm xác định f(t) Hàm này cĩ thể là các hàm khác nhau: hàm tuyến tính, hàm mũ, hàm luỹ thừa, hàm luỹ thừa nhiều thành phần cấp n giá trị giới hạn mà các thơng số đạt được phản ánh sự hư hỏng của phần tử Việc tính tốn sự thay đổi giới hạn của phần tử
tiến hành trên cơ sở sự biến đổi của các đại lượng ngẫu nhiên Xét điểm này
dựa trên cơ sở hàm (1.9) U(t) =V .t = K.A.[F(x,, X,, , X,)].t Cũng như trước day V, 1a dai luong ng4u nhién vdéi mật độ phân bố là (Vc) Ư„ Cc ten= (Ugh, VC>0) (1.15)
Khi đĩ mật độ phân bố dự trữ khoảng làm việc của phần tử tại thời điểm thơng số đạt giá trị gidi han U,, , như là một hàm số của biến ngẫu nhiên
P(t) = @;[R(Đ] [RO] (1.16) O day : R(t) 1a ham nguoc
R(t) 14 dao ham của hàm ngược
Trang 26cọc 0n Ua) „|_( KsUm (1.18) mt \ f my4 Trong đĩ: K; = T + 1 b- Là thơng số hình dáng của phân bố T- Chỉ số của hàm Gamma
Nhờ sự phân tán của sự thay đổi giới hạn thơng số, mật độ phân bố dự trữ khoảng làm việc cĩ thể tìm như là hàm số của hai đại lượng ngẫu nhiên U,, va Ve
Sự già hố khơng làm thay đổi đặc tính của đường cong hàm f(t) nhung làm tăng tốc độ thay đổi thơng số Quá trình này được tính như đại lượng my
va o, để hiệu chỉnh đự trữ khoảng làm việc của phần tử
Khi tính khoảng thời gian làm việc giữa các lần kiểm tra, giống như đại lượng ngẫu nhiên, từ phương trình (1.6) và (1.9) cĩ được :
06=V7LŠ1„|*V 2ƒ |Š 1s (1.19)
U@=Ƒ„ 1,
Ở đây tụ, là khoảng làm việc thứ ¡ giữa các lần kiểm tra
Phân tích các kết quả biểu diễn tốn học quá trình thay đổi thơng số thấy rằng chúng hồn tồn thoả mãn các yêu cầu riêng ở phần đầu do loại đi tính vạn năng của hàm số biểu diễn sự thay đổi trạng thái của phần tử
1.2.4 Xấp xỉ thay đổi thơng số trạng thái của các phần tử hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Với quan điểm chẩn đốn trạng thái kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, điều quan tâm nhất là thành phần đầu tiên của hàm U(t), phương
trình (1.6)
Trang 27Thành phần phụ thuộc vào thời gian làm việc, cĩ khả năng sử dụng điều đĩ với mục đích chẩn đốn
Như đã lưu ý, đặc tính thay đổi thơng số của phần tử được xác định nhờ hàm tường f(t) Hàm này cĩ thể khác nhau
Việc lựa chọn hàm này hay hàm khác (hàm mũ, hàm tuyến tính, hàm luỹ thừa, hàm mũ nhiều thành phần cấp n ) phải sao cho gần với giá trị xấp xỉ
hàm thay đổi thơng số trạng thái của phần tử Ở đây chưa đủ để chỉ ra sự phù
hợp nhất của kỳ vọng tốn học với đường cong thực nghiệm trung bình Cần phải cĩ được sự phù hợp đĩ của hệ thống các đường cong lý thuyết và hệ thống đường cong thực nghiệm Khi sai số của các đường cong lý thuyết lớn, sẽ tăng hệ số phân tán của sự thay đổi thơng số của các phần tử, làm giảm hiệu quả chẩn đốn các chỉ tiêu hệ thống truyền lực và hệ thống phanh Như vậy tiêu chỉ của việc xấp xỉ ở đây sử dụng các hệ số phân tán Tương tự hệ số phân tán khoảng làm việc của phần tử rõ ràng cĩ thơng tin nhiều hơn, vì nĩ
tính đến tất cả các vùng thay đổi thơng số cĩ thể đến đặc tính của sự thay đổi
thơng số, khi mà hệ số phân tán của sự thay đổi thơng số cĩ thể phản ánh cục bộ mức độ xấp xỉ chỉ cĩ ở một hoặc một số bộ phận Khi xấp xỉ hàm biểu diễn sự thay đổi thơng số, cần phải tính thời gian làm việc ban đầu của các chỉ tiết Tại đây độ tăng sự thay đổi thơng số được quan sát nhanh chĩng Nĩi chung mối quan tâm lớn nhất khơng phải là thời gian làm việc ban đầu mà là sự thay đổi thơng số gần đại lượng U,„ Bởi vì tại giá trị U, cho biết phần tử đã hỏng Vì vậy yêu cầu khi xấp xỉ hàm thay đổi thơng số phải thể hiện trong khoảng từ khi kết thúc giai đoạn chạy rà đến khi thơng số đạt đến giá trị giới hạn
Trong nhiều trường hợp với độ chính xác vừa phải, cĩ thể bỏ qua giai đoạn chạy rà của phần tử, cĩ nghĩa là ở giai đoạn này khơng xấp xỉ sự thay đổi thơng số Khi đĩ đặc tính của hàm biểu diễn sự thay đổi trạng thái ở giai đoạn làm việc ban đầu cĩ thể nhận như ở các giai đoạn khác
Trang 28Ở đây U, là tham số đặc trưng cho giai đoạn làm việc ban đầu của phần tử
Cĩ giá trị bằng tung độ khi t = 0 Đảm bảo xấp xỉ tốt cho việc thay đổi thơng số từ cuối thời gian làm việc ban đầu đến thời điểm đạt được giá trị U,,
(trong một đơn vị thay đổi thơng số)
Vì sự thay đổi thơng số trong thời gian làm việc ban đầu là khơng lớn so với U,, nên sự biến thiên của tham số U, theo ban chất của nĩ là một đại lượng ngẫu nhiên, cĩ thể khơng cần quan tâm đến Điều đĩ cho phép xem thơng số U; như là một đại lượng xác định
Trường hợp Z = 0 điều kiện tồn tại của hàm ngẫu nhiên thành phần biểu diễn sự thay đổi thơng số U() được bảo đảm bằng cách chuyển thành phần U;,
sang vế trái của biểu thức (1.20)
Ví dụ : Khi thơng số thay đổi tuyến tính ở giai đoạn làm việc ban đầu:
U,(t)=Vo.t+U, (1.21)
Sẽ cĩ dạng: U(@) = U,() - U; = Vẹ.t - Đây là phương trình (1.9)
Khi sử dụng hàm luỹ thừa biểu diễn sự thay đổi của thơng số thì :
U,(@ = Vẹ.tˆ+ZZ+ U, (1.22a)
UŒ) = Vẹ.tˆ+ Z2
Hay 1a (khi Z = 0): U(t) = U,(t) - U,= Vet (1.22b)
(t,œ, Ve>0)
Ở đây c là chỉ số luỹ thừa xác định đặc tính thay đổi thơng số
Trong cơng thức (1.22b) thì V, cĩ thể xem như là tốc độ thay đổi thơng số khi t =1,0 giảm đi œ lần Rõ ràng vi phân biểu thức (1.22b) theo t và lấy t =l sẽ cĩ:
Trang 29Khi œ = 1 và Z = 0 biểu thức xấp xỉ là hàm ngẫu nhiên tuyến tính thành phần Trong trường hợp đĩ tốc độ thay đổi thơng số với một phần tử cụ thể trong thời gian làm việc là hằng số
Khi œ > 1 và 0< œ < 1 các phần tử sẽ cĩ tốc độ thay đổi thơng số trạng
thái tương ứng là đơn điệu tăng và đơn điệu giảm Khơng khĩ khăn nhận thấy rằng hàm luỹ thừa biểu diễn sự thay đổi thơng số trạng thái cĩ ý nghĩa vật lý rõ ràng Điều đĩ cho thấy sự thuận lợi của việc sử dụng hàm luỹ thừa trong thực tế dự báo Vì vật trong phần tiếp theo sẽ chú ý nhiều đến hàm luỹ thừa, đặc biệt trong việc tính đặc điểm thay đổi thơng số
Độ chính xác khi xác định các tham số của hàm xấp xi ảnh hưởng đến sai số của việc biểu diễn sự thay đổi thơng số trạng thái của phần tử
Khi hàm biểu diễn sự thay đổi thơng số trạng thái là hàm luỹ thừa và
phân bố V, là phân bố chuẩn, đựa vào phương trình (1.17) cĩ thể viết mật độ
phân bố dự trữ khoảng làm việc của phần tử như sau: Uue U ght my) p(t) = ——* —— exp) - (1.24) 27Ơ,f 20, Khi phân bố dự trữ khoảng làm việc của phần tử là phân bố Vâybun thì: KU wt 2#] ©Xxp| — Kia (1.25) p(t) — b_ a+l 4% m-f my
Trang 30Sau khi biến đổi cĩ thể tìm được dự trữ khoảng làm việc trung bình của phần tu T,,: 1 T„=~ Kim rị — a) my a (1.26) Độ lệch bình phương trung bình của nĩ là: 2 ơ= K r2 ]-7? (1.27) a.b MB Cịn hệ số phân tán của dự trữ khoảng làm việc: v= as) (1.28) I{-z;)| Ở đây T' là hàm Gamma, là hàm thực khi giá trị của biểu thức trong
ngoặc lớn hơn khơng (0)
Xét thành phần Z trong phương trình (1.22a) U() = V,.t” + Z
Phương trình trên cĩ thể viết như sau:
Z=V, (V,.t”) (1.29)
Ở đây: V.- là đại lượng ngẫu nhiên của độ lệch Z tại thời điểm t trên một đơn vị thay đổi thơng số với kỳ vọng tốn học bằng khơng (0)
Khi chẩn đốn theo sự thay đổi thống kê trung bình thơng số của phần lớn các phần tử cùng tên thì V, là V, là đại lượng ngẫu nhiên độc lập Khi chẩn đốn theo quá trình thay đổi thơng số thực của một phần tử cụ thể, thì V, là đại lượng khơng đổi với phần tử đĩ, cịn V, là đại lượng ngẫu nhiên Trường
Trang 31Đặc điểm để phân biệt đại lượng V, là: nếu V, là hằng số với một phần
tử cụ thể thì V, cĩ thể nhận được các giá trị khác nhau, thay đổi trong khoảng
từ lữ 2 đến (-1) Vì vậy khi V, # 0 thì đường cong thực biểu diễn sự thay
đổi thơng số cĩ dạng gãy khúc, khơng trơn Kết hợp (1.29) và (1.22a) sẽ cĩ:
U(t) = V t* + V,.V,.t% = (1 + V,).t.V (1.30)
Kỳ vọng tốn học của (1.30) la: M[U(t)] = m,.t® (1.31)
Độ lệch bình phương trung bình của (1.30) là
Ou = | Out oyoutm)-t (1.32)
Ở đây oy oy 1a độ lệch bình phương trung bình của đại lượng Vẹ và V, Hệ số phân tán của đại lượng ngẫu nhiên tại một mặt bất kỳ là:
“na In (1.33)
Ở đây Gu, ø; là độ lệch bình phương trung bình của đại lượng ngẫu nhiên V¿ và độ lệch bình phương trung bình của Z trong khoảng thay đổi thơng số lý thuyết, cĩ nghĩa là ơy
Như vậy độ lệch bình phương trung bình U(t) trong phương trình (1.30) là đại lượng tỷ lệ với t”, cịn hệ số phân tán là hằng số ở mọi khoảng làm việc
Khi xác định mật độ phân bố khoảng làm việc, khoảng làm việc trung bình và hệ số phân tán khoảng làm việc của phần tử tính đến Z trong phương trình (1.32), và cũng như vậy hệ số phân tán được sử dụng là vụạ;
Khi hàm biểu diễn sự thay đổi của thơng số cĩ dạng:
U,(Ð= a e*°°-ÚU, (1.34)
(t, a, Ve> 0)
Trang 32Sau khi lơ ga rít hai vế của phương trình (1.34) sẽ cĩ dạng:
In[U(@) + 1] = Ina+ V,.t (1.35)
Ở dạng biến đổi như vậy V, sẽ đặc trưng cho tốc độ ngẫu nhiên biểu diễn sự thay đổi thơng số, cịn Ina: là tham số đặc trưng cho sự thay đổi thơng số trong giai đoạn làm việc ban đầu
Mật độ phân bố khoảng làm việc trong trường hợp khi V, là phân bố chuẩn như sau: no U gh g(t) = ——4 — exp|| In" -my | 20; (1.36) \2Z-Œy-f a Khi V, là phân bố Vâybun thì khoảng làm việc trung bình của phần tử cĩ thể tính theo cơng thức: T„= an, rÍn;)] (1.37)
Tương tự cĩ thể viết cho tất cả các hàm xấp xỉ biểu diễn sự thay đổi thơng số khác và đánh giá khoảng làm việc của phần tử Tuy nhiên sử dụng nhiều hàm xấp xi khác nhau cĩ rất nhiều ưu việt (tăng độ chính xác việc xấp xi va chẩn đốn) nhưng sẽ phức tạp trong tính tốn Mỗi hàm xấp xỉ biểu diễn sự thay đổi của thơng số yêu cầu cĩ việc tính tốn riêng Khi chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh phải áp dụng các cơng thức phù hợp, các biểu đồ phù hợp đơi khi vấn đề này làm phức tạp hố quá trình chẩn đốn
Trang 33dam bao khi chan đốn Tất nhiên với tư cách là hàm được tạo ra, mong muốn hàm là tuyến tính sao cho đơn giản nhất và là hàm cơ sở Như vậy (1.29) là hàm thoả mãn các yếu tố đĩ Nhiệm vụ đĩ thuộc lĩnh vực tốn học
Vấn đề là ở chỗ cĩ rất nhiều hàm xấp xỉ biểu diễn sự thay đổi thơng số trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota Cần phải cĩ một đường cong cho phép so sánh, đánh giá trạng thái kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh Nhờ các chỉ tiêu chung này, tiến hành chẩn đốn sự thay đổi thơng số, khoảng làm việc cịn lại, độ bên lâu, giá trị thơng số của các phần tử khác nhau với các quy luật khác nhau phản ánh sự thay đổi trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota
1.2.5 Độ bên lâu - chủ tiêu định lượng chung phản ánh trạng thái của các phần tử hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyofa
Cĩ thể chia độ bền lâu của chỉ tiết và hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota ra làm hai loại: độ bền lâu thụ động và độ bền lâu chủ động
Độ bền lâu của chi tiết là phần được chuẩn bị ban đầu của chỉ tiết, nĩ
được sử dụng như là cơ sở để phục hồi chúng Độ bền lâu chủ động của chi tiết Fc xuất hiện do sự tái sinh độ bền lâu bị động khi gia cơng lại chỉ tiết bị hư hỏng và khả năng làm việc của chúng
Các chi tiết khác nhau của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe toyota khác nhau về dự trữ khả năng làm việc, dự trữ cĩ ích khi sửa chữa, nĩ được xác định bởi độ bên lâu của chúng Để hiểu thực chất của hiện tượng, cần chia ra nhiều nhĩm theo đặc điểm riêng và nghiên cứu mỗi nhĩm riêng Cĩ thể chia các chỉ tiết ra các nhĩm sau:
- Nhĩm các chỉ tiết khơng được sửa chữa và khơng thay thé - Nhĩm các chi tiết khơng được sửa chữa và được thay thế - Nhĩm các chỉ tiết được sửa chữa nhưng khơng được phục hồi - Nhĩm các chi tiết được phục hồi
Trang 34Trong trường hợp trên, thuật ngữ "phục hồi chỉ tiết" được hiểu là các chỉ tiết được phục hồi lại kích thước Với thuật ngữ "chi tiết được sửa chữa" được hiểu là chi tiết được loại bỏ độ mịn, hư hỏng nhưng khơng được phục hồi
Khi phân tích tất cả các nhĩm chỉ tiết cĩ thể nhận biết từng nhĩm, trong độ bền lâu chủ động đặc trưng cho dự trữ khoảng làm việc đến khi hư hỏng
Về phương diện chẩn đốn trạng thái kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota phải lưu ý chính loại độ bền lâu này Cần phải
đưa ra được phương trình biểu diễn sự thay đổi độ bền lâu chủ động phụ thuộc
vào trạng thái của phần tử
Trên cơ sở phân tích các nguồn tài liệu cĩ thể hình thành các yêu cầu sau với độ bền lâu chủ động:
- Phải tính đến sự thay đổi thơng số trạng thái và các hệ số của các hàm xấp xi khác nhau
- Phụ thuộc tuyến tính vào thời gian làm việc - Khơng thứ nguyên
- Được tiêu chuẩn hố
- Cĩ quan hệ với các hàm số của phần tử, với việc khơng hư hỏng và với dự trữ khoảng làm việc của phần tử
- Đơn giản trong biểu điễn và tính tốn, cĩ thể sử dụng trong các tài liệu kỹ thuật thơng dụng, đĩ là điều kiện khi sửa chữa, bảo dưỡng kỹ thuật
Với thoả mãn yêu cầu thứ nhất, thứ hai và thứ tư bảo đảm sự so sánh
của các phần tử khác nhau.Yêu cầu thứ hai đảm bảo sử dụng hàm cơ bản (1.9) Các yêu cầu cịn lại đảm bảo tính vạn năng, thuận tiện khi sử dụng độ bền lâu
Trang 35Yêu cầu thứ ba và thứ tư cĩ thể thoả mãn, nếu chia hàm biểu diễn sự thay đổi thơng số cần được hiệu chỉnh cho chính nĩ, nhưng với sự thay đổi thơng số đạt đến giá trị giới hạn Trường hợp đĩ thứ nguyên biến mất cịn miền thay đổi thơng số đao động trong khoảng từ 0-+1
Khi hàm biểu diễn sự thay đổi của thơng số là tuyến tính (hàm 1.21) cĩ tính đến tham số biểu diễn giai đoạn làm việc ban đầu của phần tử thì I”„ cĩ dạng: T;e= U,O-U, =U,0=VŠ+ „TU: U ỹ Ve 1.38 Mc Ư.u—Ù; t )
Trong đĩ: I}„ - là đại lượng biểu diễn sự thay đổi độ bền lâu chủ động
Biến đổi hàm luỹ thừa biểu diễn sự thay đổi thơng số trong trường hợp
này tiến hành bằng cách chuyển U, sang vế trái, hiệu chỉnh bằng cách lấy căn bậc œ và chẩn đốn hàm hiệu chỉnh với độ lệch giới hạn của thơng số: 4 ,Œ)— 1 ;Ú) —J¡ gh #_ | Ve 1.39 Ứ‹ “ỦỤ, -Ụ, (139) Khi hàm biểu diễn sự thay đổi thơng số cĩ dang: U,(t) = a el -U,
Trang 36gh a V c (1.40)
ự 0-0!
a
Trong một số trường hợp, để chẩn đốn sự thay đổi thơng số phải đưa vào x các hàm tuyến tính từng đoạn xác định
at
V ott
U,O=
noe: [UO Goat (1.41)
Trong trường hợp đĩ phải chuyển thành phần tự do sang vế trái sẽ được hàm tuyến tính ngẫu nhiên: 1 1 -1 V lUi@)]'=|Ua0)ƒ-a`= =2 (1.42) Chuẩn hố cách chia hàm hiệu chỉnh độ lệch giới hạn thơng số được: (U teh) -d iol -a re te [UOT - User V Xác định phương trình thay đổi độ bền lâu chủ động khi xấp xỉ thơng số 1 (1.43) gh ƒ.= động học trạng thái của phần tử bằng hàm luỹ thừa nhiều thành phần: U,®=U,+*3V.f i=l (1.44)
Ở đây một trong các hệ số VD V, = Vụ là ngẫu nhiên
Vi phân biểu thức (1.44) (n-1) dần theo t và chuyển U, sang vế trái
Khi đĩ:
oe =G(n-1).V,,+G(n).V,+ (1.45)
Trang 37
O day G(n) 1a nhan tir n
Chuyển vế thành phần tự do và chuyển vế theo độ lệch của thơng số sẽ được: d’ vo] _n — G(n — 1) V 1 Te = t® J” u(r) =ƑŸ+=- V T ~~ a -))-V,, ng] V?= P (1.46)
Ở đây T là thời gian làm việc mà ở trong khoảng thời gian đĩ cĩ sự thay đổi thơng số khi đĩ V, đạt đến giá trị giới hạn
Việc cho phép vi phân như các bước biển đổi khác cĩ thể chứng minh ý nghĩa vật lý của la
Ở phương trình (1.46) Trong trường hợp này kết quả nhận được khơng phải chính sự thay đổi thơng số chuẩn mà là tốc độ tiêu chuẩn (n=2) và gia tốc (n=3) của sự thay đổi đĩ Khi đĩ kết quả vi phân nhận được tỉ lệ với thời gian làm việc Tăng t đến giá trị T (thời gian làm việc của phần tử) sẽ tăng sự
thay đổi độ bền lâu đến một đơn vị, cịn sự thay đổi thơng số đến giá trị U,
Như vậy chuyển các hàm số thuộc hàm tuyến tính vào t các thành phần phụ thuộc (1.38), (1.40), (1.43), (1.46) làm cho các hàm này cĩ ý nghĩa vật lý xác định Tương tự như vậy cĩ thể tạo ra các hàm số khác
Rõ ràng để xây dựng về cơ bản thứ tự các bước chuyển xấp xỉ biểu diễn sự thay đổi thơng số thành hàm cơ sở, đặc trưng cho sự thay đổi độ bền lâu của các phần tử theo các thơng số như sau:
Trang 38- Tuyến tính hố hàm số được tạo ra ở vế trái và vế phải của phương trình với mục đích chia thành bậc nhất
- Chuẩn hố hàm được tuyến tính bằng cách chia phần bên trái và bên phải của chúng cho đại lượng cĩ độ lệch thơng số giới hạn
Sau khi biến đổi, sẽ nhận được đại lượng I}„, đại lượng này như là sự
thay đổi được biến dổi chuẩn hố của thơng số, nĩ phụ thuộc tuyến tính vào
thời gian làm việc:
Tv = fr[U,(t)] = Vet (1.47)
Ở đây fr là hàm biến đổi
Đề xác định sự thay đổi độ bền lâu, I'+¿ phải được tính đây đủ hoặc nhờ
biểu đồ thành phần dựa vào bang dé tìm hàm fr[U,(t)] theo sự thay đổi giá trị
U(t), theo U,, đã xác định hoặc theo các hệ số của hàm xấp xỉ Sau khi xác định I}„„ nhờ cơng thức cơ bản sẽ cĩ các chỉ tiêu quan trọng của các phần tử được nghiên cứu của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Khi đĩ độ bên lâu chủ động của phần tử ở thời điểm t: T,=1-T,,=1-Ve"t (1.48) Khoảng làm việc của phần tử theo sự đo đạc tại thời điểm t cho thơng số: {a l„ (1.49) Dự trữ khoảng làm việc của phân tử :7 = (1.50) tả
Độ thay đổi độ bên lâu chủ động của phần tử sau khi tiến hành dự báo
Trang 39Độ thay đổi thơng số trạng thái của phần tử với sự thay đổi độ bền lâu đã cho:
U,(t) = RC.) (1.52)
Ở đây R là chỉ s6 cla ham nguoc f,[U,(t)]
Giá trị cịn lại của phần tử được sửa chữa hoặc sửa chữa lại ứng với độ
bền lâu chủ động: C,=C.T,,=CU=T,,) (1.53)
Trang 40Kết luận chương 1
Lý thuyết trình bày ở trên đã đưa ra các cơng thức để xác định hàng loạt các chỉ tiêu của một phần tử cụ thể Sử dụng tiếp theo các đánh giá thống kê
cho đặc trưng của độ bền lâu Khi biết các thơng số phân bố của tốc độ thay đổi độ bên lâu JZƒˆ cĩ thể xây dựng theo cơng thức (1.17), (1.18) xác suất hư hỏng của phần tử tại một thời điểm t nhất định khơng phụ thuộc vào dạng hàm xấp xỉ Nhờ các cơng thức đơn giản tương ứng này cĩ thể đưa ra khả năng xác định khoảng làm việc của phần tử khi da biét T,,
Nhờ giá trị tiêu chuẩn V¿#" cĩ thể nghiên cứu phân bố các phần tử
khơng chỉ của một loại mà của nhiều loại khác nhau Xuất hiện khả năng đồng thời phân tích một số lượng lớn các phần tử của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, để xác định độ khơng hỏng hĩc, khoảng làm việc và các chỉ tiêu khác của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh
Như vậy, độ bền lâu chủ động như phương trình (1.47) trở thành chỉ tiêu vạn năng, là cơng cụ đặc trưng cho sự thay đổi thơng số của các phần tử
bất kỳ để đối chiếu, so sánh chúng cũng như đánh giá tổng hợp tất cả hệ thống