Nghiên cứu độ tin cậy trên cơ sở mòn của động cơ diezel d165 sông công thái nguyên

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hµ néi - Ngun đình mÃn Nghiên cứu độ tin cậy sở mòn động diezel d165 sông công - thái nguyên Chuyên ngành: Động lực học độ bền máy, khí cụ dụng cụ Mà số: 2.01.03 Người h­íng dÉn khoa häc: 1- GS.TSKH bµnh tiÕn long 2- PGs.TS Nguyễn DoÃn ý Thái nguyên - 2005 LờI CAM ĐOAN Với danh dự giảng viên đại học, xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình khác Trừ phần tham khảo đà ghi rõ luận án Tác giả Nguyễn đình mÃn Lời cảm ơn Lời xin bày tỏ lòng biết ¬n vµ kÝnh träng nhÊt tíi GS TSKH Bµnh TiÕn Long, Thứ trưởng Bộ Giáo dục Đào tạo, Thầy hướng dẫn khoa học thứ định hướng chủ đạo đóng góp quý báu thầy suốt trình làm nghiên cứu sinh viết luận án Tôi muốn tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn DoÃn ý, Thầy hướng dẫn khoa học thứ hai tình cảm, tận tình điều kiện tốt thầy dành cho nghiên cứu đà giúp hoàn thành tốt luận án Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến LÃnh đạo Cán Trung tâm đào tạo bồi dưỡng Sau đại học, đến Bộ môn Gia công vật liệu Dụng cụ Công nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà nội giúp đỡ quý báu, tạo điều kiện cho hoàn thành luận án hạn Tôi muốn cám ¬n Ban Gi¸m hiƯu, Ban chđ nhiƯm khoa C¬ khÝ, Bộ môn Hình hoạ-Vẽ kỹ thuật Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên đà dành cho quan tâm điều kiện thuận lợi nhất, giúp hoàn thành nghiên cứu Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới nhà khoa học: GS.TSKH Nguyễn Anh Tuấn, PGS.TS Đỗ Đức Tuấn, PGS.TS Trần Vệ Quốc, TS Trần Thọ, PGS.TS Trần Hữu Đà, PGS.TS Trịnh Quang Vinh, ThS Trần Công Nghiệp đà tận tình giúp đỡ phương pháp nghiên cứu, tài liệu liên quan vấn đề xử lý số liệu luận án Đặc biệt muốn bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Ban Giám đốc, Phòng Công nghệ, Phòng Thiết kế, Phòng Thị trường, Xưởng Cơ khí Công ty Diezel Sông công - Thái nguyên đà hết lòng giúp đỡ việc chế tạo chi tiết máy thử mòn, mẫu thí nghiệm cung cấp tài liệu, số liệu liên quan đến động diezel D165 Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Gia đình, Anh em bạn bè đà thường xuyên động viên dành cho môi trường làm việc tốt Mở đầu 1- Tính cấp thiết đề tài Độ tin cậy (ĐTC) khả chi tiết máy, cấu máy, thiết bị, linh kiện, thực chức trì chức năng, nhiệm vụ suốt thời hạn đà định, ứng với điều kiện vận hành, chăm sóc bảo dưỡng cụ thể Như ĐTC khả làm việc máy chi tiết máy liên quan mật thiết với Nếu khả làm việc biểu thị khả máy thực chức năng, nhiệm vụ đà định độ tin cậy đặc trưng thêm xác suất trì khả suốt thời hạn qui định ĐTC đặc trưng quan trọng chất lượng máy Nếu máy chi tiết máy không đủ ĐTC, có nghĩa tiêu sử dụng chúng bị phá hoại, chi tiết máy bị khả làm việc trước thời hạn quy định, gây nên thiệt hại to lớn suất giảm, tiêu thụ lượng tăng, sửa chữa tốn Hiện c¸c chi tiÕt m¸y cịng nh­ c¸c m¸y mãc, thiÕt bị chế tạo Việt nam chưa công bố rõ ràng xác tiêu ĐTC tuổi thọ.Việc xác định tiêu cho chi tiết máy, máy thiết bị chế tạo vận hành mức độ hạn chế hay xác định cho chi tiết đặc biệt quan trọng Ngày với sản xuất khí hoá tự động hoá cao, ĐTC có ý nghĩa quan trọng, cấu thiết bị bị hỏng, làm đình trệ dây chuyền sản xuất Chính ngày đòi hỏi cấp bách chi tiết, máy, thiết bị kỹ thuật trước xuất xưởng sử dụng chúng phải xác định tiêu ĐTC tuổi thọ Qua người sử dụng nhận biết khả sử dụng, phạm vi sử dụng chi tiết máy, máy thiết bị nhằm: - Tối ưu hoá trình sử dụng chi tiết máy, máy thiết bị - Lập quy trình bảo dưỡng, thay thế, sữa chữa hợp lý - Kế hoạch hoá trình sản xuất Độ tin cậy xác định sở thông số biểu hỏng sản phẩm lượng mòn, khe hở, kích thước tốc độ phát triển vết nứt, mức tăng cường độ tiếng ồn, mức tăng lượng tiêu hao nhiên liệu, độ xác biểu khác khả làm việc sản phẩm Trong đó, đa số máy móc thiết bị, mài mòn bề mặt tiếp xúc cặp chi tiết chuyển động có ma sát nguyên nhân chủ yếu làm thông số kỹ thuật thay đổi theo hướng xấu Mòn phá hoại bề mặt chi tiết máy tiếp xúc ma sát, làm giảm ĐTC tuổi thọ máy móc thiết bị Chi phí cho việc sữa chữa máy móc thiết bị mòn lớn tăng lên hàng năm Tại nước phát triển Anh, Mỹ, Đức, tổn thất mòn năm chiếm khoảng 1-2% ngân sách Việt nam, tổn thất mòn tới hàng trăm triệu đô la năm Vì việc nghiên cứu độ tin cậy sở mòn chi tiết máy, máy thiết bị vấn đề cấp thiết nước ta Động diezel D165 Công ty Diezel Sông công-Thái nguyên (D165-SCTN) sản xuất sử dụng rộng rÃi kinh tế quốc dân, phục vụ đắc lực cho việc giới hoá nông nghiệp cày, phay đất, vận tải thuỷ bộ, làm nguồn động lực cho máy xay xát, máy nghiền đá, máy nghiền quặng, máy nghiền thức ăn gia súc, máy bơm nước, Độ tin cậy động diezel D165-SCTN phụ thuộc nhiều vào độ tin cậy cặp ma sát séc măng-sơ mi Cặp ma sát động D165SCTN chiếm khoảng 2-3% giá thành động cơ, lại chi tiết quan trọng góp phần định đến hai số tính chất lượng động hiệu suất học hiệu suất đốt động Tổn thất ma sát động diezel có nhiều nguyên nhân, tổn thất ma sát cặp séc măngsơ mi chiếm khoảng 50% Nguyên nhân hỏng séc măng sơ mi chủ yếu mòn Vì vậy, việc nghiên cứu độ tin cậy sở mòn động diezel D165SCTN, tác giả tập trung vào việc nghiên cứu độ tin cậy cặp ma sát séc măngsơ mi động Để góp phần xác định ĐTC nhóm chi tiết bị mài mòn sử dụng máy móc thiết bị nước ta, đồng thời để đáp ứng yêu cầu vừa nêu trên, đề tài nghiên cứu lựa chọn có nội dung là: "Nghiên cứu độ tin cậy sở mòn Của động diezel D165 Sông công - Thái nguyên" 2- Mục đích nghiên cứu đề tài 2.1 Nghiên cứu trình tự bước xác định ĐTC chi tiết máy, máy thiết bị theo thể mòn 2.2 Xác định mòn mẫu vật liệu séc măng sơ mi động diezel D165-SCTN phòng thí nghiệm Trên sở kết mòn thu được, xác định độ tin cậy chúng 2.3 Khảo sát mòn chi tiết séc măng sơ mi động D165-SCTN điều kiện động làm việc trường 2.4 Trên sở số liệu mòn đà thống kê trường, xác định độ tin cậy theo thời gian sơ mi, séc măng, nhóm séc măng đôi ma sát séc măng- sơ mi 2.5 Xác định chu kỳ thay nhóm séc măng sơ mi theo yêu cầu độ tin cậy người sử dụng 2.6 Xác định mối liên hệ độ tin cậy mẫu vật liệu séc măng sơ mi sở thí nghiệm mòn phòng thí nghiệm độ tin cậy nhóm séc măng sơ mi động làm việc trường 2.7 Nghiên cứu biện pháp để nâng cao độ tin cậy séc măng sơ mi 2.8 Cùng với việc xác định độ tin cậy sở mòn séc măng sơ mi động D165-SCTN, tác giả xác định độ tin cậy séc măng sơ mi động diezel S1100 Ju đông- Trung quốc (S1100-JĐTQ) để có sở đánh giá, so sánh độ tin cậy séc măng sơ mi loại động Động S1100-JĐTQ có thông số kỹ thuật với động D165-SCTN sử dụng Việt nam với thị phần lớn, tỉnh phía bắc Khảo sát mức độ sử dụng loại động để chạy máy nghiền đá tỉnh Thái nguyên, Bắc cạn, Tuyên quang thấy động S1100-JĐTQ sử dụng gấp -5 lần động D165-SCTN 3- Phương pháp thiết bị nghiên cứu 3.1 Nghiên cứu lý thuyết độ tin cậy, lý thuyết xác suất thống kê, lý thuyết quy hoạch phương pháp thực nghiệm 3.2 Nghiên cứu phòng thí nghiệm độ tin cậy sở mòn mẫu vật liệu séc măng sơ mi 3.3 Khảo sát mòn séc măng sơ mi động làm việc trường để làm sở xác định độ tin cậy chúng 3.4 Xây dựng chương trình máy tính chuyên dụng phục vụ cho luận án để xử lý số liệu mòn thu thí nghiệm khảo sát thực tế 3.5 Thiết bị phục vụ cho nghiên cứu bao gồm: máy thử mòn, máy tính, máy in đen trắng, máy in màu, pan me số, đồng hồ đo lỗ, lá, mẫu, vòng kiểm, vận tốc kế đo tốc độ, máy đo nhám bề mặt, máy đo độ cứng, cân, 4- ý nghĩa khoa học đề tài 4.1 Đề tài đà đưa trình tự bước xác định độ tin cậy sở mòn chi tiết máy, máy thiết bị 4.2 Đề tài góp phần thúc ®Èy viƯc øng dơng lý thut ®é tin cËy vµo công nghiệp Việt nam, vấn đề nước ta bắt đầu quan tâm 4.3 Đề tài xác định vai trò quan trọng độ tin cậy chi tiết máy, máy thiết bị, sản xuất khí hoá tự động hoá ngày phát triển Khi thiết kế, chế tạo sử dụng chi tiết máy, máy thiết bị vấn đề độ tin cậy chúng cần xem xét đánh giá nghiêm túc bỏ qua được, có đem lại cho sản phẩm tối ưu có độ tin cậy cao nhất, tuổi thọ dài độ an toàn sử dụng cao 4.4 Xây dựng phần mềm xác định phương trình hồi quy, kiểm tra luật phân phối xác đại lượng ngẫu nhiên, xác định ĐTC phần tử ĐTC hệ thống 4.5 Các kết nghiên cứu sau mang ý nghĩa khoa học: ã Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm đà xác định quan hệ lượng mòn U mẫu vật liệu séc măng sơ mi với áp suất p vận tốc trượt v Quan hệ tuân theo hàm số mũ U = kpmv.n, k, m, n hệ số ã Căn vào lượng mòn đo được, đà xác định hàm tin cậy mẫu vật liệu chi tiết séc măng, sơ mi cặp ma sát séc măng-sơ mi ã Một số tác giả nước giới đà nghiên cứu tuổi thọ séc măng sơ mi vài loại động diezel, tuổi thọ trung bình, ứng với độ tin cậy 50% Đề tài đà xác định tuổi thọ ứng với độ tin cậy, đồng thời xác định chu kỳ thay nhóm séc măng sơ mi theo yêu cầu độ tin cậy người sử dụng, kết có ý nghĩa khoa học hÕt søc to lín 5- ý nghÜa thùc tiƠn cđa đề tài 5.1 Trên sở khảo sát mòn séc măng sơ mi loại động diezel D165-SCTN S1100-JĐTQ điều kiện làm việc trường, đà xác định ĐTC sơ mi, séc măng, nhóm séc măng ĐTC cặp ma sát séc măng-sơ mi loại động Với ĐTC đà xác định, đánh giá chất lượng séc măng sơ mi Công ty Diezel Sông công sản xuất 5.2 Định chu kỳ thay nhóm séc măng sơ mi theo yêu cầu độ tin cậy người sử dụng Kết vừa có ý nghÜa khoa häc võa cã ý nghÜa thùc tiÔn Chän ®óng thêi ®iĨm ®Ĩ thay thÕ cã t¸c dơng rÊt lớn công tác bảo dưỡng kỹ thuật sữa chữa động cơ, an toàn cho người thiết bị Người sử dụng hoàn toàn chủ động thời gian để thay séc măng sơ mi có kế hoạch chuẩn bị đầy đủ số lượng phụ tùng dự trữ Kết đà áp dụng vào thực tiễn, mang lại hiệu kinh tế cao 5.3 Trên sở ĐTC đà xác định, đề số biện pháp để nâng cao ĐTC séc măng sơ mi Các biện pháp Công ty Diezel Sông công nghiên cứu để áp dụng cách thích hợp 5.4 Bằng phương pháp đà nghiên cứu ta xác định ĐTC sở mòn máy móc, thiết bị sử dụng Việt nam 6- Nội dung luận án Luận án gồm 145 trang, 51bảng, 90 hình vẽ Phụ lục I gồm 21 trang đặt phần cuối luận án Phụ lục II gồm chương trình máy tính - 80 trang đóng thành tập riêng Nội dung luận án bao gồm : Mở đầu Chương 1: Tổng quan nghiên cứu ĐTC sở mòn chi tiết máy, máy, thiết bị séc măng, sơ mi động diezel Chương 2: Xác định ĐTC sở mòn mẫu vật liệu séc măng sơ mi động diezel D165-SCTN S1100-JĐTQ Chương 3: Xác định ĐTC séc măng sơ mi sở mòn động diezel D165-SCTN S1100-JĐTQ điều kiện sử dụng thực tế trường Chương 4: Một số biện pháp nâng cao ĐTC séc măng sơ mi động D165-SCTN Kết luận chung Tài liệu tham khảo Chương tổng quan nghiên cứu độ tin cậy sở mòn chi tiết máy, máy, thiết bị séc măng, sơ mi động diezel 1.1- ý nghÜa cđa vÊn ®Ị ®é tin cËy Độ tin cậy tính chất đối tượng (chi tiết, phận, thiết bị, hệ thống, ) thể xác suất đối tượng hoạt động theo chức yêu cầu điều kiện định khoảng thời gian cho trước Từ quan điểm chất lượng, định nghĩa độ tin cậy khả trì chức đối tượng Sự tin cậy nhìn nhận thước đo thực thành công sản phẩm Độ tin cậy xem công cụ để xem xét đánh giá chi tiết máy, máy thiết bị Những sản phẩm chất lượng không tin cậy dẫn tới l·ng phÝ cho nỊn kinh tÕ qc d©n vỊ vèn đầu tư, lượng, nguyên vật liệu sức lao động xà hội sản xuất chúng Trong trường hợp định, sản phẩm thiếu tin cậy trực tiếp gián tiếp gây tai hoạ cho tính mạng nhiều người, chí đe doạ uy tín an toàn hay nhiều quốc gia Giải vấn đề độ tin cậy trở thành nhiệm vụ có ý nghĩa hàng đầu, nhằm khai thác nguồn dự trữ lớn lao, nâng cao hiệu lao động, lực lao động sức sản xuất xà hội Việc nghiên cứu độ tin cậy đà làm xuất hiƯn mét lÜnh vùc míi cđa khoa häc vµ kü thuật bên cạnh khoa học khác: khoa học ®é tin cËy NhiƯm vơ chđ u cđa ngµnh khoa học nghiên cứu trình thay đổi tiêu chất lượng sản phẩm theo thời gian, thiết lập quy luật xuất hỏng đối tượng phương pháp dự báo chúng, đưa phương pháp để nâng cao độ tin cậy sản phẩm thiết kế chế tạo biện pháp để giữ nguyên độ tin cậy thời gian bảo quản sử dụng 1.2- Các khái niệm đối tượng nghiên cứu [13], [31], [37] 1.2.1- Đối tượng phục hồi: đối tượng mà khả làm việc thiết lập lại trường hợp xảy hỏng 235 for j=1:n fprintf(f,'\n%d\t\t%4.3f\t\t%d\t\t%4.3f\t\t%d\t\t%4.3f',xx(j),tongmoi(j),xx(n+j),tong moi(n+j),xx(2*n+j),tongmoi(2*n+j)); end fclose(f); luu.x=x; luu.tong=tong; handles.luu=luu; guidata(hObject, handles); function pe=calcup(qui) pe=1-qui; function [x]= vec2ma(m,n,A) %generate matrix(m,n) from vector A syntax [x]=vec2ma(m,n,A) %If size of matrix X is bigger than size of Vector A then the remain will be filled with x=zeros(m,n); z=m*n; l=length(A); if z >l for t=l+1:z A(t)=0; end end for j=1:m for k=1:n i=(j-1)*n+k; x(j,k)=A(i); end end function kqsb=tinhsobo(t) n=length(t); 236 xmin=min(t); xmax=max(t); %be rong khoang chia delta=(xmax-xmin)/(1+3.32*log10(n)); %xac dinh cac nhom i=1; while temp=xmin+i*delta; if (temp>xmax) break end i=i+1; end; k=i; X=zeros(1,k+1); X(1)=xmin; for i=1:k X(i+1)=xmin+i*delta; end Xtv=zeros(1,k); for i=1:k Xtv(i)=xmin+(2*i-1)*(delta/2); end H=zeros(1,k); for i=1:k count=0; for j=1:n if and((X(i)