Оценка соответствия ресурса узла трения параметрам ремонтного цикла машины
Завершающим этапом исследований этого раздела курсового проекта является оценка соответствия ресурса детали параметрам ремонтного цикла машины. Два варианта решения этой задачи показано на фрагменте 6.
Первый вариант заключается в сравнении полученного гамма - процентного ресурса
RV(0.8) = 12.9 тыс. ч при допустимой
д = 0.8
с назначенным ресурсом
Rr = 24 тыс. ч.Второй вариант относится к решению задачи путем сравнения фактической расчетной износостойкости детали со значением износостойкости, которая требуется для безотказной работы детали в межремонтный период. С учетом того, что износостойкостью назевается отношение наработки к износу в период этой наработки, на фрагменте 6 фактическая износостойкость принята равной гамма – процентной износостойкости Cv(
д) = 6.15, которая оказалась примерно в два раза меньше требуемой износостойкости Cd = 11.4 тыс.ч/мм .
С помощью программы в редакторе MathCAD результаты определения всех параметров, характеризующих долговечность рассматриваемой детали автоматически занесены в итоговую таблице « Итог1».
Эта таблица во первых позволяет убедиться в приемлемой достоверности расчетов и в хорошем согласии эмпирических и расчетных распределений. Во вторых по таблице можно судить о степени соответствия долговечности исследуемой детали заданной системе ППР, которая характеризуется требуемой износостойкостью
Cd.
Фрагмент 7
Фрагмент 6 с оценкой долговечности детали завершается логической программой проверки диапазона величин, в который попадает расчетное значение износостойкости.
В данном случае при параметре качества
качество=1 рассматриваемый узел трения не удовлетворяет требованиям эксплуатации.
Поэтому необходимо либо сократить межремонтный период, либо принять меры по увеличению износостойкости. Этот вопрос более подробно должен быть рассмотрен в следующем параграфе.
В этом разделе в заключении целесообразно рассмотреть проблему влияния на ресурс узла трения его качества. Для этого были выполнены расчеты износостойкости при двух вариантах
качество=2 и качество=3. Рассмотрим только ключевые фрагменты этих вариантов.
Вариант «качество=2».
Фрагмент 8
Этот пример соответствует случаю неуверенного заключения о качестве узла трения, поскольку износостойкость близка к норме, но может быть и ниже ее, как показано на фрагменте 7.
Вариант «качество=3».
Фрагмент 9
Этот пример соответствует случаю уверенного заключения о высоком качестве узла трения, поскольку износостойкость заведомо выше нормы.
При рассмотрении этих примеров целесообразно обратить внимание на изменение формы крутизны графиков распределений, что приводит к увеличению Гамма – процентного ресурса.
В зависимости от величины гамма- процентной износостойкости могут быть рекомендованы следующие варианты принятия решения об изменении норматива ресурса до рассматриваемого вида ремонта.
Ресурс можно не менять (наиболее вероятный случай),
Ресурс можно увеличить до расчетной величины (что не всегда выполнимо),
Ресурс можно увеличить вдвое и тем самым перенести дефектацию детали на следующий вид ремонта.
Ресурс следует снизить или принять меры по увеличению износостойкости детали.
Из результатов расчета и анализа износостойкости цилиндровой втулки следует следующее заключение.
Заключение
Применительно к тяжелым условиям эксплуатации расчетная износостойкость цилиндровой втулки CV(д) = 6.14 тыс.ч/мм < Cd = 11.44 тыс.ч/мм, что не обеспечивает надежную работу до среднего ремонта с периодичностью 24 тыс.ч. Для устранения такого положения следует либо сократить периодичность средних ремонтов с 24 до 20 тыс.ч., либо разработать и принять конструктивно – технологические или организационно –технологические меры для повышения износостойкости.
Анализ методов повышения износостойкости детали
Конструктивно – технологические мероприятия
Повышение износостойкости путем разработки и внедрения конструктивно-технологических проектов возможно и экономически целесообразно осуществлять только фирмой-поставщиком дизеля или запасных деталей.
Это связано с необходимостью разработки и принятия новой документации на основании специальных научных исследований, что приводит к увеличению стоимости деталей, которая обычно превышает потери от недостаточной износостойкости при изучении допустимых повреждений.
Для повышения долговечности втолок цилиндров применяются такие технологические способы.
Замена материала втулки, например чугуна марки СЧ28-48 на чугун марки СЧ 32-52,
Электролитическое покрытие зеркала цилиндров пористым хромом,
Упрочнение и повышение чистоты поверхности путем внедрения финишной обработки зеркала цилиндра методом накатывания или вибронакатывания и др.
Имеются специальные технологий финишной обработки втулок, которые позволяют не только повышать прочность и гладкость поверхности, но и создавать регулярный микрорельеф, который улучшает условия смазки элементов узла трения. Такой эффект достигается за счет снижения скорости стекания масла с поверхности и создания более стабильной масляной пленки между втулкой и кольцами.
Метод обработки накаткой роликами позволяет повысить прочность и долговечность и других элементов втулок. Например для предупреждения образования трещин под посадочным буртом таким путем можно упрочнять галтель этого элемента. Эти же способом можно повышать кавитационную стойкость внешней поверхности и пр.
Следует отметить, что в литературе приводятся и многие другие способы повышения стойкости втулок к изнашиванию.
Имеются конструктивные способы повышения долговечности этой детали, которые связаны со снижением температуры втулок за счет более интенсивного охлаждения со стороны воды. Однако при этом следует ограничивать возможность усиления кавитации с внешней стороны втулок. Для этого можно рекомендовать применение эмульсионных присадок к охлаждающей воде.
Скорость изнашивания втулок в значительной степени зависит от организации смазки узла трения «кольца - втулка». Для подвода масла к рабочей поверхности в верхней части втулок имеется четыре отверстия.
В рассматриваемом двигателе применяется принудительная смазка с помощью плунжерных насосов лубрикаторов. Имеется возможность регулировать количество подачи масла вручную.
Следовательно на эффективность смазки зависит от культуры и квалификации обслуживания дизеля.
Этот фактор так же влияет и на качество очистки масла в системе двигателя, где установлены фильтры грубой и тонкой очистки. При их эксплуатации должен осуществляться регулярный контроль за их состоянием.
На износостойкость втулок большое влияние оказывает выбор оптимальных свойств топлива. Известно, что применение более дешевых тяжелых топлив с повышенным содержанием серы ускоряет износ верхней части втулок.
Организационно –технологические мероприятия
В первую очередь целесообразно рассмотреть мероприятия, которые направлены на повышение качества и стабильности работы служб в сфере эксплуатации.
Согласно работе [] следствием повышения качества эксплуатации техники является уменьшение дисперсии или коэффициента вариации износостойкости и ресурса узлов трения. Поэтому даже при неизменной средней износостойкости уменьшение рассеивания этого показателя должно привести к увеличению гамма- процентного ресурса.
Для оценки повышения качества до необходимого уровня в настоящем учебном пособии предлагается методика и программа расчета требуемого коэффициента вариации и показателя формы распределения Вейбулла по данным о среднем и назначенном ресурсе детали. Расчетные операции показаны на фрагменте П3-1.
На фрагменте П3-2 приведен график двух вариантов распределения вероятности не достижения предельного состояния втулки, где показана причина увеличения 80-процентного ресурса при повышении качества технической эксплуатации.
В нашем примере для повышения износостойкости с 9.37 до 11.44 тыс.ч/мм или ресурса с 19 до 24 тыс.ч. необходимо что бы коэффициент вариации снизился с 0.405 до 0.257, т.е. в 1.65 раза.
Рассмотрим возможные мероприятия, которые могут обеспечить этот показатель применительно к втулке цилиндров главного двигателя речного судна.
1. Повышать квалификацию штурманской службы, особенно при швартовке судов к причалам для уменьшения количества изменений режимов работы двигателей.
2.Строго соблюдать требования к качеству применяемого топлива и масла. Ограничивать применение топлива с высоким содержанием серы.
3.Строго соблюдать правила технического обслуживания системы смазки (операции по очитке фильтров, сепарации масла и пр.).
4.Своевремнно и качественно выполнять работы по ТОР.
5.Разработать и применить систему постоянного мониторинга состояния втулки цилиндра на основе ее диагностики без разборки или с минимальной разборкой.
В рассматриваемом случае методы контроля состояния узла трения «поршневые кольца - втулка цилиндров» можно разделить на три группы в зависимости от объекта исследования.
Фрагмент П3 1
При этом кольца имеют большую скорость изнашивания чем втулки, а поэтому методы контроля должны быть направлены на прогнозирования технического обслуживания (например через 6 тыс.ч.).
Вторая группа – непосредственный контроль состояния колец, что так же связано с прогнозированием сроков ТО.
Третья группа-контроль изнашивания самой цилиндровой втулки для прогнозирования СР (например, 24 тыс. ч.).
Примером первой группы методов контроля является измерение степени компрессии камеры сжатия цилиндра с помощью пневмоиндикатора. На эту тему по данной дисциплине предусмотрена специальная лабораторная работа.
В качестве примера второй группы методов контроля состояния узла трения можно привести измерение зазора в замке поршневого кольца при частичном подъеме поршня в ТО.
Типичным методом третьей группы является измерение внутреннего диаметра втулки без выемки поршневой группы одновременно с работами по контролю состояния поршневых колец.
Последнее мероприятие выбирается в качестве темы узлового вопроса, поскольку оно касается прогнозирования работ среднего ремонта всего дизеля через 24 тыс. ч.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
1.Организация курсового проектирования 4
1.1.Тема курсового проектирования и объект исследования 4
1.2.Техническое задание 4
1.3.Требование к оснащению аудиторий 4
1.4.Требование к системному компьютерному обеспечению 5
1.5.Методическое обеспечение курсового проектирования 5
1.6.Отчетная документация и аттестация 6
2.Составление и оформление информационных частей курсового проекта 8
3.Составление и оформление введения и первого раздела курсового проекта 8
Конструкция и условия работы узла трения 25
4.Составление и оформление второго раздела курсового проекта 29
5.Составление и оформление третьего раздела курсового проекта 30
6.Составление и оформление четвертого раздела курсового проекта 31
7.Прототип курсового проекта по дисциплине «Техническая эксплуатация и надежность промышленного оборудования» 33
Раздел П1. Описание объекта исследования 36
П1.1.Основные характеристики машины 36
П1.2.Конструкция и условия работы узла трения 37
П1.3.Ремонтный цикл машины и распределение ее элементов по видам ремонта 39
П1.4.Оценка долговечности узла трения машины 42
Исходные данные 42
Построение опытного распределения вероятностей 43
Расчет параметров распределения вероятностей и гамма -процентного ресурса 43
Оценка соответствия ресурса узла трения параметрам ремонтного цикла машины 49
П1.5.Заключение 53
П1.6.Анализ методов повышения износостойкости детали 54
П1.7.Конструктивно – технологические мероприятия 54
П1.8.Организационно –технологические мероприятия 55
