Khóa luận nghiên cứu chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe toyota

Xuất phát từ tình hình đó trong luận văn này tôi xin đề cập đến việc “nghiên cứu chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota” Mục tiêu của luận văn: Trê

của ôtô trong quá trình sử dụng dẫn đến hậu quả là các hư hỏng chỉ được phát hiện khi nó đã xuất hiện một cách rõ rệt Các hư hỏng liên quan đến việc giảm thiểu chút ít công 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 , có thể ngay

cả người lái cũng không nhận biết được Các hư hỏng loại này trong thời kỳ phát sinh chỉ có thể nhận biết nhờ chẩn đoán

Trong các thông số chẩn đoán biểu diễn các quá trình làm việc của các

phần cấu trúc ôtô có thể chứa một số dấu hiệu chẩn đoán Khi đã có được các tập hợp dấu hiệu người ta sẽ xác định, dự kiến các phương pháp xử lý thông tin nhận được từ quá trình chẩn đoán Việc chẩn đoán ôtô thường được tiến hành theo các cụm lắp ráp, các phần cấu trúc Tương ứng với các phần cấu trúc mà người ta phân nhóm các thiết bị chẩn đoán sử dụng cho ôtô Việc đánh giá tình trạng kỹ thuật của ôtô thường được tiến hành trong quá trình sử dụng, trong khoảng giữa các thời kỳ sửa chữa, chăm sóc, bảo dưỡng kỹ thuật

Đề đánh giá tình trạng kỹ thuật một cách tổng thể ngoài việc sử dụng các thiết

bị được trang bị trên ôtô như đồng hồ tốc độ, công tơ mét, đồng hồ báo mức nhiên liệu, áp suất dầu nhờn, nhiệt độ nước làm mát, đồng hồ hoặc đèn báo nạp Người ta còn sử dụng các thiết bị chuyên đùng cho chẩn đoán và đánh giá kỹ thuật ôtô Giữa kiểm tra và chẩn đoán cũng cần được phân biệt, khi kiểm tra cần xác định những giá trị đo nhất định để so sánh với giá trị cần thiết còn khi chẩn đoán cần đặt sai lệch giữa các trạng thái trong tương quan với hoạt động của hệ thống, các quan hệ hỏng hóc, các kiến thức kinh nghiệm

và mục đích chính là xác định mức độ tin cậy của ôtô để tiếp tục khai thác Trên cơ sở chấn đoán dự báo để thiết lập việc khai thác triệt để hiệu quả sử dụng cũng như xây dựng những quy định bảo dưỡng, những biện pháp khắc phục hư hỏng sau chẩn đoán và lập kế hoạch sửa chữa hợp lý theo nghĩa làm

cách 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 đó trong luận văn này tôi xin đề cập đến việc

“nghiên cứu chẩn đoán 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 thông số trạng thái, xây dựng hàm biểu

diễn sự thay đổi thông số trạng thái để đánh giá độ mòn các chỉ tiết trong hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, trên cơ sở đó dự báo hành trình còn 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 đoán

+ Phương pháp tiến hành chẩn đoán

+ Tình hình nghiên cứu chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota

Chương 1: Quá trình thay đổi thông số trạng thái của hệ thống

truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thay đổi thông số của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota

+ Biểu diễn toán học quá trình thay đổi trạng thái của các phần tử hệ

thống truyền lực và hệ thống phanh

Chương 2: Cơ sở xác định sự thay đổi thông số trạng thái

+ Cơ sở lý thuyết thông tin để xác định thông số chẩn đoán

Chương 3: Giải bài toán chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota

+ Thí nghiệm đo đạc các thông số cơ bản của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh

+ Chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống truyền lực và hệ thống phanh

xe Toyota

Kết luận

1 Khái quát về chẩn đoán

Chẩn đoán 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 còn lại của chúng Việc tính toán 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 đoán hầu như trong tất cả các ngành khoa học, trong kỹ thuật,

trong công nghệ Và hiện nay nó có thể được coi như là một bộ môn khoa học

độc lập có các đặc trưng tổng hợp

Ngày nay các cơ sở của lý thuyết chung về chẩn đoán đã được xây dựng Nhờ lý thuyết chẩn đoán có thể xác định được các đặc trưng và các thông số của một quá trình bất kỳ và dự báo sự phát triển của nó trong tương lai

Nhiệm vụ cơ bản của chẩn đoán là cho biết sự thay đổi tối ưu các đặc

điểm cần chẩn đoán và các thông số cần chẩn đoán Từ đó có được các hiệu

quả cao nhất khi lựa chọn sớm các tiêu chuẩn (trong kinh tế, trong kỹ thuật và công nghệ) Khi đó để thông báo được phải nhờ vào kết quả dự báo mới có thể nói một cách tổng hợp về tương lai của quá trình đang nghiên cứu

Một cách khác, quá trình chan đoán là phương pháp đánh giá một quá trình nhờ quy luật thay đổi các đặc tính và thông số của nó

Các quá trình chẩn đoán có thể khác nhau phụ thuộc vào đặc trưng của

quá trình nghiên cứu và mục đích chẩn đoán Từ sự xuất hiện và phát triển của quá trình chẩn đoán thấy rằng chẩn đoán tình trạng kỹ thuật là một môn khoa học nghiên cứu về tương lai của một hệ thống, để biết được điều gì sẽ xảy ra với hệ thống khi đã biết được hệ thống các dấu hiệu ở thời điểm hiện tại hoặc

ở một thời điểm cho trước

chẩn đoán, làm sáng tỏ và chính xác hoá các đặc trưng và thông số cấu trúc của quá trình Sau khi phân tích, xác định đặc tính và sự thay đổi của các chỉ tiêu đó Nhờ việc nghiên cứu có sử dụng các công cụ toán học xác định

Giai đoạn 2: Là giai đoạn chẩn đoán, giai đoạn này phải xác định được

sự thay đổi các đặc tính cho phép và đặc tính ban đầu của các thông số Tiến hành đo đạc chúng và lựa chọn phương pháp chẩn đoán

Giai đoạn 3: Là giai đoạn kết thúc, thường có ba bước:

Buéc 1: Chan đoán các đặc tính và các thông số của các phần tử một cách độc lập với nhau

Bước 2: Tiến hành tổng hợp các chẩn đoán riêng

Bước 3: Kết hợp theo một quy tắc nhất định và các quá trình chẩn đoán cho toàn bộ quá trình nghiên cứu chung Với bước này phải thực hiện các công việc chuẩn hoá các kết quả chẩn đoán Kiến tạo các kết quả ở một dạng xác định, thuận tiện cho việc khái quát việc chẩn đoán cho các đặc tính khác

nhau Kết thúc việc chẩn đoán bằng cách tổng hợp các kết quả về sự thay đổi

đặc tính

Rõ ràng chẩn đoán 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

Trong kỹ thuật: giai đoạn của chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh được xây dựng dựa trên cơ sở phân tích các hư hỏng của nó, lựa chọn và lập luận theo kết quả phân tích các thông số cấu trúc và thông số chẩn đoán Xác định quy luật thay đổi của các thông số

đó Xây dựng và áp dụng các mô hình động học trạng thái của các phần tử của

hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, có kể đến mối liên quan của các thông

số cấu trúc và các thông số chẩn đoán

xe Toyota có kể đến ảnh hưởng của tất cả các yếu tố

Trước hết là các yếu tố điều khiển và chẩn đoán Đó 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 nó dùng để xây dựng các yêu cầu kỹ thuật cho sửa chữa và bảo dưỡng kỹ thuật

Quá trình thay đổi trạng thái có thể gồm 3 dạng:

a) Thay đổi các thông số trạng thái mà không thay đổi chất lượng các phần tử

b) Thay đổi các thông số trạng thái đồng thời thay đổi chất lượng các phần tử

c) Thay đổi các thông 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 hóc của các phần tử đạt được giá trị giới hạn, làm mất khả năng làm việc của chúng

Quá trình thứ ba đặc trưng cho sự mất khả năng làm việc không chỉ các phần tử (các chỉ tiết, các cặp lắp ghép, các cụm) mà cả hệ thống truyền lực và

hệ thống phanh (các cụm) Chúng trở thành đối tượng sửa chữa (để phục hồi lại khả năng làm việc của chúng) Ba quá trình trên thay đổi một cách biện chứng với nhau Sự thay đổi chất lượng của quá trình thứ nhất ảnh hưởng đến tần số hư hỏng Nó làm chậm hoặc tăng nhanh quá trình chuyển từ trạng thái ban đầu đến khi cần sửa chữa Và ngược lại quá trình thứ hai và thứ ba cũng ảnh hưởng đến nhịp điệu thay đổi của quá trình thứ nhất

quan hệ giữa các hàm thay đổi các thông 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 đoán với chu kỳ xác định nhờ các yêu cầu kỹ thuật khi sửa chữa và bảo dưỡng xe Các yêu cầu kỹ thuật khi đó rất rộng, bao gồm: các yêu cầu về giá trị các thông số trạng thái ban đầu, các thông số trạng thái cho phép (ví dụ độ mòn cho phép của các chi tiết), các yêu cầu về sự làm

việc bình thường của các phần tử Có 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 đoán với các chỉ tiêu tối ưu của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh

Khó 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 thông số trạng thái Việc ảnh hưởng của các yêu cầu kỹ thuật đến sự không hỏng hóc của các phần tử: không có

các công cụ tính toán đầy đủ để có thể ghi lại sự thay đổi động học các thông

số trạng thái khi tổng hợp các yếu tố ngẫu nhiên và các yếu tố xác định Điều

đó không cho phép dự báo các hư hỏng, độ bền lâu, dự trữ khoảng làm việc còn 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 đoán

Để tiến hành chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và

hệ thống phanh nói riêng cần phải giải quyết các nhiệm vụ cơ bản sau:

- Xây dựng mô hình toán học quá trình thay đổi các thông số trạng thái

kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh có tính đến các yếu tố cơ bản được đặc trưng bởi các giá trị ngẫu nhiên và xác định

trình thay đổi các thông số

- Hoàn thiện cơ sở lý thuyết chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh đồng thời sử dụng mô hình toán biểu điễn quá

trình thay đổi các thông số

- Xác định quy tắc và phương pháp xác định độ lệch cho phép tối ưu của các thông số trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh

- Giải quyết vấn đề chẩn đoán 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 đoán

Các phương pháp chẩn đoán dự trữ khoảng làm việc và các chỉ tiêu độ tin cậy khác đều sử dụng các thông tin thường xuyên về đối tượng chẩn đoán ở các lĩnh vực: về vật liệu, các phần tử, về tải trọng, về áp suất, về kích thước Các thông 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 thông 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 / có được các kết quả cụ thể gọi là véc tơ chẩn đoán, véc tơ dấu hiệu w Véc tơ các dấu hiệu w là thành phần của không gian chẩn đoán hay là không 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 đoán trong khoảng (T, + t) Quá trình chẩn đoán này có thể viết gọn là w(t/T,,)

Xuất phát điểm của dự báo dựa trên khái niệm chẩn đoán kỹ thuật Giả

sử trong không gian W lấy miền ©„ biểu diễn trạng thái còn khả năng làm

Nếu mỗi điểm trong không gian W cho một xác xuất mất khả năng làm việc

Để giải quyết vấn đề đó phải đo được với khối lượng lớn đặc biệt khi đối tượng gồm nhiều loại và phức tạp Để khắc phục điều đó người ta

sử dụng không phải không gian các dấu hiệu mà là không gian trạng thái của đối tượng

Không gian trạng thái U được chọn sao cho trạng thái của đối tượng tại mỗi thời điểm t có thể cho một véc to u(t) Khi đó phương trình vi phân biểu

Ở day: q(t) - La véc to biểu điễn các tác động bên ngoài

a- Là véc tơ các thông số của đối tượng

Mối quan hệ giữa u và w có dạng: w = G(u,n,b) (**)

O day: n(t)- Véc tơ của các nhiễu của hệ thống đó

b- Véc tơ gồm các thông số của hệ thống do, có thể là một vài thông số của đối tượng ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa u và w

Nếu cho miền © là miền trạng thái cho phép trong không 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 có 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 có tính xác suất Véc tơ q(t) va véc to nhiéu n(t) thường là đại lượng ngẫu nhiên theo t Khi đó u(t) là một quá trình ngẫu nhiên và xác suất làm việc không hư hỏng là:

P(t/T¿) = P[u(v) c ©; v € (t,, t/w(T,,)]

Đây là xác suất có 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, có nhiều phương pháp chẩn đoán dự trữ khoảng làm việc của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh Các phương pháp

đó là: phương pháp chẩn đoán xác suất, phương pháp chẩn đoán trên cơ sở mô hình Markov, chẩn đoán dự trữ khoảng làm việc còn lại theo sự phát triển của

vết nứt, chẩn đoán theo thay đổi thông số trạng thái

Phương pháp chẩn đoán 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,+ Ô/T,) > PÏ

Ở đây P” là giá trị xác suất cho phép làm việc không hỏng hóc

Từ đó tìm hàm phân bố dự trữ khoảng làm việc

Phương pháp chẩn đoán dựa trên cơ sở mô hình Kumuliat cũng dựa trên

lý thuyết độ tin cậy để xác định dự trữ khoảng làm việc còn 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 hoá việc tính toán

Với phương pháp chấn đoán dựa trên mô hình Markov thì khi chẩn đoán cho rằng thông số chỉ phụ thuộc vào trạng thái cuối cùng của hệ thống

mà không phụ thuộc vào quá trình trước đó Từ đó viết phương trình Phôcker- Plăng- Kônmôgôrôv cho hàm phân bố dự trữ khoảng làm việc và xác định dự trữ khoảng làm việc còn lại

Phương pháp chẩn đoán theo sự phát triển của vết nứt khi tiến hành phải tìm xác suất mất khả năng làm việc của đối tượng theo kích thước giới hạn của vết nứt Cho rằng các vết nứt là độc lập Trạng thái giới hạn xảy ra khi một trong các vết nứt đạt đến giá trị giới hạn Từ đó tiến hành xây dựng hàm phân

bố dự trữ khoảng làm việc còn lại của đối tượng tính đến xác suất không hỏng

Phương pháp chẩn đoán dựa theo sự thay đổi thông số trạng thái của các phân tử về bản chất là dựa trên các số liệu đo đạc khi chẩn đoán, tìm quy luật

thay đổi thông số trạng thái và chẩn đoán theo phương hướng phát triển trong

tương lai

Trong các phương pháp trên thì sử dụng phương pháp chẩn đoán theo sự thay đổi thông số trạng thái là đơn giản vì việc tính xác suất có điều kiện ở các phương pháp trên là rất khó khăn Còn khi chấn đoán theo sự thay đổi thông

số có thể sử dụng các biểu thức toán học để biểu diễn sự thay đổi thông số trên cơ sở một số số liệu đo đạc trước

3 Tình hình nghiên cứu chẩn đoán 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 đoán tình trạng kỹ thuật của xe ôtô nói chung và hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota nói riêng, mà các công trình nghiên cứu về chẩn đoán đã được quan tâm rất sớm, Theo quan điểm của các nước Đông Âu, một số tác giả như Sadrytrev, Dexcherinxky cho rang quá trình thay đổi thông 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 thông số thay đổi tỉ lệ bậc nhất với thời gian làm việc của chúng

Mặt khác nếu sử dụng quy luật thay đổi thông 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 đó để đánh giá tình trạng kỹ

thuật, hoặc chẩn đoán là rất thuận tiện

Trong những năm gần đây các ngành công nghiệp (ô tô, máy xây dựng, tàu biển ) đã có những nghiên cứu chủ yếu về lĩnh vực chẩn đoán tình trạng

kỹ thuật Tác giả Phạm Thị Thu Hương, Lê Hùng Lân đã nghiên cứu ứng dụng

cơ sở lô gic md, mang no ron để xây dựng hệ thống chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của các phương tiện giao thông vận tải, nghiên cứu thành lập tập luật của

cơ sở tri thức suy diễn và chương trình chẩn đoán cho đối tượng nghiên cứu là động cơ ô tô Tác giả Nguyễn Đức Tuấn trên cơ sở quá trình thay đổi tình trạng kỹ thuật của ô tô 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 ô tô

Xe Toyota được sử dụng chủ yếu ở Việt Nam, ngoài ra chúng còn 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 đó thì các thông số kỹ thuật và quy luật thay đổi giá trị của các thông số trạng thái theo thời gian làm việc được áp dụng ở Việt Nam Mặc dù đã có một số công trình nghiên cứu về lĩnh vực chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của ôtô quân sự Tuy vậy về lĩnh vực chan đoán tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota Vios ở Việt Nam còn hạn chế

4 Đặt vấn đề nghiên cứu

Cơ sở khoa học: Trên cơ sở nhiều phương pháp chẩn đoán khác nhau lựa chọn phương pháp chẩn đoán dựa trên cơ sở thay đổi thông số trạng thái

để đánh giá tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh

thường được sử dụng khi có nhiều thông 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 đoán phức tạp, có nhiều thiết bị để xác định các thông tin

về tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, áp dụng thuận tiện cho việc chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của đối tượng

Mục đích nghiên cứu: Trên cơ sở quá trình thay đổi thông số trạng thái, xây dựng hàm biểu diễn sự thay đổi thông số trạng thái để đánh giá độ mòn các chỉ tiết trong hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, trên cơ sở đó dự báo hành trình còn lại của chúng trong tương lai, từ đó có kế hoạch khai thác, sửa chữa phục hồi thay thế và chế tạo phụ tùng để đảm bảo khả năng làm việc cao

Đối 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 đoán 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 đoán 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 thông số trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ

thống phanh Toyota, tiến hành biểu diễn quá trình thay đổi thông số đó.

CHUONG 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 thông số của hệ thống

truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi thông số trạng thái trong các quá trình thực Các yếu tố đó có thể phân chia thành hai nhóm chính

- Nhóm các yếu tố bên trong hay là ảnh hưởng của chất lượng sản phẩm khi chế tạo tại nhà máy (yếu tố kết cấu)

- Nhóm các yếu tố khai thác hay là các yếu tố bên ngoài

Nhóm thứ nhất liên quan đến các yếu tố như là chất lượng chế tạo, lắp ráp chạy rà (độ cứng và độ bóng của các bề mặt làm việc, khe hở và độ găng ban đầu, chế độ chạy rà ) ngoài ra còn liên quan đến đặc trưng cấu trúc và kết cấu của các phần tử chính

Nhóm thứ hai (các yếu tố bên ngoài) 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 thông số trạng thái của phần tử với sự mài mòn của chỉ tiết dưới tác dụng của nhóm 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 không phải là một phần tử, ta sẽ nhận được một họ đường cong không trùng nhau (hình 1.1a)

Đường cong đó nhận được trong điều kiện thử nghiệm tại nhà máy hoặc thí nghiệm ở phòng thí nghiệm làm việc ở chế độ ổn định

Sự thay đổi các thông số của phần tử (sự mòn của chi tiết) dưới ảnh hưởng của nhóm các yếu tố ảnh hưởng thứ hai không theo đường liên tục (hình 1.1b) Tức là chỉ liên tục từng khúc Có đoạn chỉ thay đổi tại một số thời

điểm, do điều kiện khai thác như là tăng tải, thiếu dầu bôi trơn còn các thay đổi khác là do điều kiện làm việc tốt hơn

Thời gian làm việc Thời gian làm việc

Hình 1.1: Đặc trưng của đường cong thay đổi thông số của các phần tử

a Đường cong trơn; b Đường cong gãy khúc

I1- Đường cong thay đổi thông số thực; 2-Đường cong thay đổi thông số

trung bình

1.1.1 Độ phản tán tốc độ thay đổi thông số của các phần tử

Tốc độ thay đổi thông số, tốc độ mòn 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 mòn của một dạng chỉ tiết, hay sự thay đổi thông 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 thông số

là yếu tố chung, đa dạng, là đặc trưng tổng hợp ảnh hưởng của nhiều yếu tố

bên trong và bên ngoài Tốc độ thay đổi thông số của phần tử cụ thể có thể là

không 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 mòn là gián đoạn và được biểu thị bằng đường gẫy khúc của đường cong mài mòn theo thời gian

Các đường cong như vậy đặc trưng cho quá trình thay đổi thông số với sự đảo lộn mạnh Đó chính là biểu hiện bên ngoài của quá trình mài mòn thực tế

1.1.2 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 thông số

Nếu độ phân tán sự thay đổi giá trị thông 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 không đáng kể thì thông số của phần tử phụ thuộc vào cấu trúc của nó Có thể

có dạng phụ thuộc tuyến tính, hoặc là đường cong liên tục hoặc liên tục từng khúc trong một khoảng nào đó

1.1.3 Ảnh hưởng của độ lệch giới hạn thông số

Khi thông số của phần tử đạt đến giá trị giới hạn thì phần tử đã bị hỏng Khi đó phần tử mất khả năng làm việc Mối quan hệ giữa độ lệch giới hạn và

hư hỏng có đặc tính xác suất

1.1.4 Ảnh hưởng của sự già hoá các chỉ tiết

Sự già hoá rõ ràng làm tăng tốc độ thay đổi thông số trạng thái của phần

tử Có thể chia ra làm 3 yếu tố gây ra quá trình già hoá các chỉ tiết, các cụm,

- Sửa chữa hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota

Sự mài mòn của chỉ tiết cơ bản, ảnh hưởng đáng kể đến sự già hoá của các cụm máy của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh Trong thời gian làm việc, tại vị trí tiếp xúc của các chi tiết này hình dáng sẽ thay đổi Khi quan sát thấy chúng thay đổi độ găng, xuất hiện và tăng khe hở của cặp lắp ghép Vì giữa các chi tiết có độ lệch tâm, hiện tượng này xuất hiện do mất độ đồng tâm,

làm 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 mòn của chỉ tiết còn 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 mòn bề mặt vốn đã rất mỏng

1.1.5 Độ lệch cho phép của thông số phần tử

Yếu tố này liên quan đến các nhóm yếu tố bên ngoài, yếu tố khai thác

Khi đừng sự thay đổi thông số của các phần tử cụ thể tại các thời điểm

khi mà thông số đã quá giá trị cho phép, có thể tăng tính không 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 ngoài, 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 có thể chẩn đoán được khả năng hư hỏng của

phần tử Như vậy chu kỳ kiểm tra và chu kỳ sửa chữa có ảnh hưởng đến sự thay đổi thông số trạng thái của phần lớn các phần tử hệ thống truyền lực và

hệ thống phanh

1.2 Biểu diễn toán học quá trình thay đổi trạng thái của các phần tử hệ

thống truyền lực và hệ thống phanh

Biểu diễn toán học quá trình thay đổi thông số là công việc quan trọng

trong chẩn đoán của các phần tử Sai số và khối lượng chẩn đoán phụ thuộc

vào lựa chọn hàm xấp xỉ biểu diến sự thay đổi thông số Việc lựa chọn không 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 thông số là:

- Phải tính đến sự thay đổi thông số vật lý dưới ảnh hưởng của các

thông số bên ngoài và bên trong, đến giá trị ngẫu nhiên của tốc độ và đặc

trưng hư hỏng của thông số Tính đến chu kỳ kiểm tra

- Đặc tính tổng hợp của thay đổi các thông số có thể tăng hoặc giảm

phụ thuộc vào thời gian sử dụng

- Hàm số có 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 không nhiều các hệ số để giảm nhẹ việc chẩn đoán, đảm bảo khả năng xây dựng các đồ thị, bảng biểu đơn giảm và tất nhiên các công thức đơn giản

Trên cơ sở phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thay đổi các thông số, các yêu cầu với các biểu thức toán học của quá trình này, cần chú ý một số điểm sau:

- Sự thay đổi các thông 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 thông số) tại thời điểm

là giá trị dương đa trị Qúa trình thay đổi thông số thực có thể coi là đơn trị

trong khoảng từ (0) đến giá trị giới hạn của sự thay đổi thông số

1.2.1 Biểu diễn chung của hàm số

Khi xem xét hai nhóm các yếu tố ảnh hưởng đã trình bày ở phần trên,

chọn phép nghiên cứu sự thay đổi của thông số tại một thời điểm nào đó, như

là tổng của hai đại lượng ngẫu nhiên:

O day: U,,: Luong tang thuc té cia thông số (là đại lượng ngẫu nhiên lién tuc duong)

U: Lượng thay đổi lý thuyết của thông số dưới ảnh hưởng của các yếu

tố bên trong (thực chất là đại lượng ngẫu nhiên liên tục dương)

Z: Là độ lệch đại lượng U dưới tác dụng của yếu tố khai thác bên ngoài (là đại lượng ngẫu nhiên liên tục)

Đại luong U tao ra phân bố sự thay đổi thông 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 thông số khỏi đường cong U

Giá trị trung bình của đại lượng U„ của tất cả các phần tử thí nghiệm,

có 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 đó, biểu diễn sự thay

đổi thông số của phần lớn các phần tử trong điều kiện khai thác trung bình

Giá trị tại một điểm nào đó 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 thông số trạng thái của đa số các phần tử như

là đại lượng ngẫu nhiên U(t) Nói chung nó là đại lượng toán khá phức tạp Có

thể biểu diễn các hàm ngẫu nhiên thành các hàm ngẫu nhiên thành phần nhờ

khai triển:

Ở đây: f (t)- là kỳ vọng toán 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 Ö, (đại lượng trung tam U) va Z ở thời điểm làm việc đầu tiên làm hệ số khai triển Khi đó 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 đó thay cho phương trình (1.2) có thể viết đại lượng ngẫu nhiên ở

thời điểm t như sau:

U(t) = £,(t) + V.° f(t) + Vi £0 (1.3)

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 thông 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 thông số dưới ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài

Do tác động vật lý xuất hiện đại lượng ngẫu nhiên V,° và V,!, có thể

coi như là tốc độ thay đổi thông số và tốc độ của độ lệch Nếu V,° với một phần tử cụ thể là hằng số, còn với phần lớn các phần tử là đại lượng ngẫu nhiên thì đại lượng V,' với một phần tử cụ thể có thể nhận các giá trị khác nhau Khi đó 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

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

Nếu kể đến phương trình (1.4) có thể viết đại lượng ngẫu nhiên biểu diễn sự thay đổi thông số tại thời điểm t ở dạng đơn giản hơn, sau khi rút gọn

hai thành phần đầu và biểu diễn đại lượng không trung tâm của tốc độ thay

đổi thông số như là:

V=m + V°

Khi đó: U(t)= V, f(t) + Vi £,(0 (1.6)

a -_ 1 đơn vị biểu diễn sự thay đổi thông số

1 đơn vị thời gian làm việc Đại lượng V, tại thời điểm t không có 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 thông số

Thành phần thứ nhất của phương trình (1.6) đặc trưng cho sự thay đổi thông số dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố bên trong, còn thành phần thứ hai đặc trưng cho ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài (yếu tố khai thác)

Thành phần thứ nhất:

là hàm ngẫu nhiên thành phần

Tất cả các giá trị thực có thể của hàm số này có 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 có dạng:

Hàm (1.6) và (1.8) có thể đặc trưng cho sự thay đổi thông số của một phần tử cụ thể có ý nghĩa là đặc trưng cho một quá trình Khi đó V, là một hằng số, còn Z là đại lượng ngẫu nhiên tại thời điểm t Khi quá trình thay đổi thông số trạng thái của phần tử liên tục, cũng như tính gần đúng quá trình thay

đổi thực của thông số, thành phần Z có thể bằng (0)

Lấy 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:

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

x¡ là giá trị của tham số thứ j

Tại thời điểm đó, tốc độ thay đổi thông số chịu ảnh hưởng của hàng loạt các thông số và nó phân tán trong điều kiện khai thác thực Hàm số được tính bằng công 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 đó 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

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 có liên quan đến ảnh hưởng không như nhau

về một phương điện nào đó của các hàm số Vụ, khi thay đổi hàm (1.11)

Trong phương trình (1.12), đại lượng ngẫu nhiên là K, còn các thành phần còn lại là đại lượng xác định Hệ số phân tán tốc độ thay đổi thông số khi đó bằng hệ số phân tán của đại lượng K, và rất hiếm khi giảm độ phân tán tốc độ thay đổi thông số và độ phân tán dự trữ khoảng làm việc của phần tử

Khi áp dụng phương pháp hệ số ngẫu nhiên có thể tìm được giá trị tốc

độ thay đổi thông số trung bình như sau:

my = Ky A[F(%i, X¿, , Xa] (1.13)

Ở đây Kạ là kỳ vọng toán học của đại lượng K

Tính độ phân tán trong điều kiện khai thác các tham số x,, X,, ., X, khi

sử dụng phương pháp tuyến tính hàm số với sai số bình phương trung bình không lớn của các hàm số x Biểu thức (1.13) được coi như là hàm số Hệ số phân tán đại lượng V¿ trong trường hợp biến số không phụ thuộc là:

Có thể chứng minh việc áp dụng hệ số ngẫu nhiên bằng tốc độ mài mòn chỉ tiết như sau:

Có một lượng lớn các chi tiết loại ra từ số các chi tiết bị mài mòn Trên

cơ sở kết quả thí nghiệm thấy tốc độ mòn 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 mòn chỉ tiết:

Trên cơ sở công thức (1.12):

Vo = K-#

HB

Trong đó: đại lượng A không sử dụng do sự tuyến tinh của p/HB với K Khi không có độ phân tán của các tham số p và HB thì độ lệch bình phương trung bình của tốc độ mòn là:

Pp

Oy = Oy —— V K HB

Trong trường hợp có độ phân tán của các tham số độc lập p và HB đồng thời tính đến ảnh hưởng của điều kiện khai thác Theo công thức (1.14) nhận được:

1.2.3 Tính toán các yếu tố khác

Cấu trúc, kết cấu của phần tử có ảnh hưởng đến đặc tính của đường cong biểu diễn sự thay đổi thông số Nó được tính bằng kỳ vọng toán của sự

thay đổi thông số đó

Trong biểu thức (1.6) U() = f() + V, f¡(), đặc trưng của đường cong

biểu diễn sự thay đổi thông số được phản ánh bởi hàm xác định f(t) Hàm này

có 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 thông số đạt được phản ánh sự hư hỏng của phần tử Việc tính toán 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

O day : R(t) 1a ham nguoc

R(t) 14 dao ham của hàm ngược

Khi V, 1a phan b6 chuan:

dự trữ khoảng làm việc có thể tìm như là hàm số của hai đại lượng ngẫu nhiên U,, va Ve

Sự già hoá không làm thay đổi đặc tính của đường cong hàm f(t) nhung làm tăng tốc độ thay đổi thông 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) có được :

U@=Ƒ„ 1,

Ở đây tụ, là khoảng làm việc thứ ¡ giữa các lần kiểm tra

Phân tích các kết quả biểu diễn toán học quá trình thay đổi thông số thấy rằng chúng hoàn toàn 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 thông số trạng thái của các phần tử hệ thống truyền lực và hệ thống phanh

Với quan điểm chẩn đoán 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)

U,= Vẹ f9 +V,f@)

Thành phần phụ thuộc vào thời gian làm việc, có khả năng sử dụng điều

hàm thay đổi thông số trạng thái của phần tử Ở đây chưa đủ để chỉ ra sự phù

hợp nhất của kỳ vọng toán học với đường cong thực nghiệm trung bình Cần phải có được sự phù hợp đó 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 thông số của các phần tử, làm giảm hiệu quả chẩn đoán 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 có thông tin nhiều hơn, vì nó

tính đến tất cả các vùng thay đổi thông số có thể đến đặc tính của sự thay đổi

thông số, khi mà hệ số phân tán của sự thay đổi thông số có thể phản ánh cục

bộ mức độ xấp xỉ chỉ có ở một hoặc một số bộ phận Khi xấp xỉ hàm biểu diễn

sự thay đổi thông số, cần phải tính thời gian làm việc ban đầu của các chỉ tiết Tại đây độ tăng sự thay đổi thông số được quan sát nhanh chóng Nói chung mối quan tâm lớn nhất không phải là thời gian làm việc ban đầu mà là sự thay đổi thông 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 thông số phải thể hiện trong khoảng từ khi kết thúc giai đoạn chạy rà đến khi thông số đạt đến giá trị giới hạn

Trong nhiều trường hợp với độ chính xác vừa phải, có thể bỏ qua giai đoạn chạy rà của phần tử, có nghĩa là ở giai đoạn này không xấp xỉ sự thay đổi thông số Khi đó đặc tính của hàm biểu diễn sự thay đổi trạng thái ở giai đoạn làm việc ban đầu có thể nhận như ở các giai đoạn khác

Ở đây U, là tham số đặc trưng cho giai đoạn làm việc ban đầu của phần tử

Có giá trị bằng tung độ khi t = 0 Đảm bảo xấp xỉ tốt cho việc thay đổi thông số từ cuối thời gian làm việc ban đầu đến thời điểm đạt được giá trị U,,

(trong một đơn vị thay đổi thông số)

Vì sự thay đổi thông số trong thời gian làm việc ban đầu là không lớn

so với U,, nên sự biến thiên của tham số U, theo ban chất của nó là một đại lượng ngẫu nhiên, có thể không cần quan tâm đến Điều đó cho phép xem thông 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 thông số U() được bảo đảm bằng cách chuyển thành phần U;,

sang vế trái của biểu thức (1.20)

Ví dụ : Khi thông số thay đổi tuyến tính ở giai đoạn làm việc ban đầu:

Sẽ có dạng: U(@) = U,() - U; = Vẹ.t - Đây là phương trình (1.9)

Khi sử dụng hàm luỹ thừa biểu diễn sự thay đổi của thông số thì :

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 thông số

Trong công thức (1.22b) thì V, có thể xem như là tốc độ thay đổi thông

số khi t =1,0 giảm đi œ lần Rõ ràng vi phân biểu thức (1.22b) theo t và lấy

t =l sẽ có:

Khi œ = 1 và Z = 0 biểu thức xấp xỉ là hàm ngẫu nhiên tuyến tính thành phần Trong trường hợp đó tốc độ thay đổi thông 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 có tốc độ thay đổi thông số trạng

thái tương ứng là đơn điệu tăng và đơn điệu giảm Không khó khăn nhận thấy rằng hàm luỹ thừa biểu diễn sự thay đổi thông số trạng thái có ý nghĩa vật lý

rõ ràng Điều đó 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 thông 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 thông số trạng thái của phần tử

Khi hàm biểu diễn sự thay đổi thông số trạng thái là hàm luỹ thừa và

phân bố V, là phân bố chuẩn, đựa vào phương trình (1.17) có thể viết mật độ

phân bố dự trữ khoảng làm việc của phần tử như sau:

Sau khi biến đổi có thể tìm được dự trữ khoảng làm việc trung bình của

I{-z;)|

Ở đây T' là hàm Gamma, là hàm thực khi giá trị của biểu thức trong

ngoặc lớn hơn không (0)

Xét thành phần Z trong phương trình (1.22a) U() = V,.t” + Z

Phương trình trên có thể viết như sau:

hợp sự thay đổi thông số đều thì V, = 0.

Đặc điểm để phân biệt đại lượng V, là: nếu V, là hằng số với một phần

tử cụ thể thì V, có 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 thông số có dạng gãy khúc, không trơn

Kết hợp (1.29) và (1.22a) sẽ có:

U(t) = V t* + V,.V,.t% = (1 + V,).t.V (1.30)

Kỳ vọng toán 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 thông số lý thuyết, có 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”, còn 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 thông số có dạng:

(t, a, Ve> 0)

Ở đây a là hệ số.

Sau khi lô ga rít hai vế của phương trình (1.34) sẽ có dạng:

Ở dạng biến đổi như vậy V, sẽ đặc trưng cho tốc độ ngẫu nhiên biểu diễn sự thay đổi thông số, còn Ina: là tham số đặc trưng cho sự thay đổi thông

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:

xi va chẩn đoán) nhưng sẽ phức tạp trong tính toán Mỗi hàm xấp xỉ biểu diễn

sự thay đổi của thông số yêu cầu có việc tính toán riêng Khi chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh phải áp dụng các công thức phù hợp, các biểu đồ phù hợp đôi khi vấn đề này làm phức tạp hoá quá trình chẩn đoán

Một cách hợp lý là sau khi đã chọn và tìm được các hệ số của biểu thức bất kỳ, phải biến chúng thành một hàm xác định Với hàm đó xây dựng, chế tạo các thiết bị chẩn đoán, các bảng, biểu đồ Con đường đó sử dụng rộng rãi lớp các biểu thức xấp xỉ ứng với các đảm bảo không lớn về toán học, và các

dam bao khi chan đoán 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 đó Nhiệm vụ đó thuộc lĩnh vực toán học

Vấn đề là ở chỗ có rất nhiều hàm xấp xỉ biểu diễn sự thay đổi thông số trạng thái của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh xe Toyota Cần phải có 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 đoán sự thay đổi thông số, khoảng làm việc còn lại, độ bên lâu, giá trị thông 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

Có 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, nó

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 công 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 có ích khi sửa chữa, nó được xác định bởi độ bên lâu của chúng Để hiểu thực chất của hiện tượng, cần chia ra nhiều nhóm theo đặc điểm riêng và nghiên cứu mỗi nhóm riêng

Có thể chia các chỉ tiết ra các nhóm sau:

- Nhóm các chỉ tiết không được sửa chữa và không thay thé

- Nhóm các chi tiết không được sửa chữa và được thay thế

- Nhóm các chỉ tiết được sửa chữa nhưng không được phục hồi

- Nhóm các chi tiết được phục hồi

- Nhóm các chi tiết được sửa chữa và được thay thế

Trong 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 mòn, hư hỏng nhưng không được phục hồi

Khi phân tích tất cả các nhóm chỉ tiết có thể nhận biết từng nhóm, trong

độ bền lâu chủ động đặc trưng cho dự trữ khoảng làm việc đến khi hư hỏng

Về phương diện chẩn đoán 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 có thể hình thành các yêu cầu sau với độ bền lâu chủ động:

- Phải tính đến sự thay đổi thông số trạng thái và các hệ số của các hàm xấp xi khác nhau

- Phụ thuộc tuyến tính vào thời gian làm việc

- Không thứ nguyên

- Được tiêu chuẩn hoá

- Có quan hệ với các hàm số của phần tử, với việc không hư hỏng và với

dự trữ khoảng làm việc của phần tử

- Đơn giản trong biểu điễn và tính toán, có thể sử dụng trong các tài liệu

kỹ thuật thông dụng, đó 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 còn lại đảm bảo tính vạn năng, thuận tiện khi sử dụng độ bền lâu

Yêu cầu thứ nhất và thứ hai có thể thực hiện được nhờ việc so sánh các hàm xấp xỉ Khi đó việc so sánh cần được tiến hành bằng cách để tham số thay đổi thông số Iˆ,¿ phụ thuộc tuyến tính vào thời gian làm việc (yêu cầu thứ hai)

Yêu cầu thứ ba và thứ tư có thể thoả mãn, nếu chia hàm biểu diễn sự thay đổi thông số cần được hiệu chỉnh cho chính nó, nhưng với sự thay đổi thông số đạt đến giá trị giới hạn Trường hợp đó thứ nguyên biến mất còn miền thay đổi thông số đao động trong khoảng từ 0-+1

Khi hàm biểu diễn sự thay đổi của thông số là tuyến tính (hàm 1.21)

có tính đến tham số biểu diễn giai đoạn làm việc ban đầu của phần tử thì I”„

Trong đó: I}„ - là đại lượng biểu diễn sự thay đổi độ bền lâu chủ động

Biến đổi hàm luỹ thừa biểu diễn sự thay đổi thông số trong trường hợp

này tiến hành bằng cách chuyển U, sang vế trái, hiệu chỉnh bằng cách lấy căn bậc œ và chẩn đoán hàm hiệu chỉnh với độ lệch giới hạn của thông số:

Trong trường hợp đó phải chuyển thành phần tự do sang vế trái sẽ được

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 đó:

í

O day G(n) 1a nhan tir n

Chuyển vế thành phần tự do và chuyển vế theo độ lệch của thông số

thay đổi độ bền lâu đến một đơn vị, còn sự thay đổi thông 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 có ý nghĩa vật lý xác định Tương tự như vậy có 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 thông số thành hàm cơ sở, đặc trưng cho sự thay đổi độ bền lâu của các phần tử theo các thông số như sau:

- Chuyển vế trái của hàm xấp xỉ thông số đặc trưng cho giai đoạn làm việc ban đầu của phần tử U,

- Tuyến tính hoá hàm số được tạo ra ở vế trái và vế phải của phương trình với mục đích chia thành bậc nhất

- Chuẩn hoá hàm được tuyến tính bằng cách chia phần bên trái và bên phải của chúng cho đại lượng có độ lệch thông 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 hoá của thông số, nó phụ thuộc tuyến tính vào

thời gian làm việc:

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 công thức cơ bản sẽ có các chỉ tiêu quan trọng của các phần tử được nghiên cứu của hệ thống truyền lực và hệ thống phanh

Khi đó độ bên lâu chủ động của phần tử ở thời điểm t:

Độ thay đổi độ bên lâu chủ động của phần tử sau khi tiến hành dự báo

Độ thay đổi thông số trạng thái của phần tử với sự thay đổi độ bền lâu

đã cho:

Ở đây R là chỉ s6 cla ham nguoc f,[U,(t)]

Giá trị còn lại của phần tử được sửa chữa hoặc sửa chữa lại ứng với độ

Ở đây C là giá trị ban đầu của phần tử được sửa chữa phù hợp với độ bền lâu chủ động hoặc là giá trị ban đầu của phần tử được sửa chữa lại

Nhờ giá trị tiêu chuẩn V¿#" có thể nghiên cứu phân bố các phần tử

không 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 không hỏng hóc, 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 công cụ đặc trưng cho sự thay đổi thông số của các phần tử

bất kỳ để đối chiếu, so sánh chúng cũng như đánh giá tổng hợp tất cả hệ thống

truyền lực và hệ thống phanh Phân tích các phương trình biểu diễn sự thay đổi

độ bền lâu cho thấy chúng thoả mãn yêu cầu với các chỉ tiêu đó