Một số kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản trong động cơ IAMZ - 236 TS.. trương tất đích Bộ môn Kỹ thuật máy Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT Tóm tắt: Bμi báo trình
Trang 1Một số kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản trong động cơ IAMZ - 236
TS trương tất đích
Bộ môn Kỹ thuật máy Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT
Tóm tắt: Bμi báo trình bμy 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
như khả năng kéo, vượt 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 hư hỏng trước 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 như
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 phương 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 L0 theo hai cách:
Cách thứ nhất tính theo độ chống mòn I0:
L0 = I0.Hgh (2.1) Với: I0 - độ chống mòn trung bình (1000km/mm)
Hgh - lượng mòn giới hạn
Cách thứ hai xác định theo cường độ mài mòn K:
K = 1/I (2.2) Với I là đại lượng ngẫu nhiên được xác
định bằng đo đạc thực tế trong điều kiện sử dụng
ở đây ta chọn I làm đối tượng thực nghiệm đối với các chi tiết cơ bản của động cơ Các bước tiến hành là:
Trang 2- Lập dãy số liệu theo thứ tự tăng dần của I
- Kiểm tra số hạng biên
- Xây dựng đường 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 phương pháp bình
phương 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 phương pháp đã trình
bày ở trên, đã thu được các kết quả tính toán
tuổi thọ chi tiết động cơ của ôtô MAZ - 5549
như sau:
Những chi tiết cơ bản được nghiên cứu là:
xylanh, piston, xécmăng, trục khuỷu
a Xylanh:
Số xilanh được 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:
I0 = 486.850 km/mm
- Luật phân phối độ chống mòn Weibull
- Tuổi thọ trung bình là:
L0 = 243.425 km ứng với Hgh = 0,5 mm
b Trục khuỷu
Đối với 20 trục khuỷu được 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:
I0 = 492.300 km/mm
- Luật phân phối độ chống mòn Weibull
Số liệu tính toán cho các cổ biên có độ mòn lớn nhất như 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:
I0 = 146.250 km/mm
- Luật phân phối đều Như vậy tuổi thọ trục khuỷu tính theo mỗi lần hạ cốt, với độ mòn giới hạn Hgh = 0,20mm là:
L0 = 298.460 km
c Piston:
Đặc điểm của piston động cơ IMAZ - 236
là có xécmăng ở phần dẫn hướng, nên phần dẫn hướng của piston ít mòn, khi nghiên cứu chúng tôi chú ý đến độ mòn ở các rãnh xécmăng và đường 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
Trang 3Cụ thể đối với rãnh số 4 độ chống mòn
trung bình: I0 = 1.414.500 km/mm
Tuổi thọ trung bình của rãnh tương ứng
với Hgh = 0,1 mm là:
L0 = 141.450 km
- Lỗ chốt piston:
Qua kiểm tra 18 lỗ chốt có 190.000 km
đến 292.000km xe chạy, đều thấy kích thước
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 người 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 được:
- Độ chống mòn trung bình:
I0 = 22,23.103 km/mm
- Tuổi thọ trung bình:
L0 = 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:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟⎟
⎞
⎜⎜
⎛
ư
ư
=
b
0
b
L
t K exp 1 ) t (
Trong đó: t - quãng đường xe chạy tính
đến thời điểm hạ cốt
Kb - hệ số tra theo (1)
B - tính theo hệ số biến thiên thực tế Vx
2 x
V 1 ln(
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 ln K
Ktc = b ư (2.5) Kết quả tính toán ta có: Ktc = 3.046
Tuổi thọ gama phần trăm tính theo công thức:
Bảng 2.1.
TT Tên chi tiết
Độ chống mòn trung bình
I0 (10 4 km/mm)
Luật phân phối
Giới hạn mòn (mm)
Tuổi thọ trung bình
L0 (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 t
tγ = =
Kết quả tính là:
km 000 80 t
tγ = 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)