Опыт постановки курса «Диагностика и техническое обслуживание машин» для студентов специальности «Технология обслуживания и ремонта машин в агропромышленном комплексе»

В статье рассмотрено влияние закона распределения и коэффициента вариации входного воздействия на изменение количественных значений установочных допусков на эксплуатационные параметры тракторов. Знание этого закона студентами при изучении курса «Диагностика и техническое обслуживание машин» очень важно. Будущий специалист должен четко усвоить, что оценка технического состояния двигателей внутреннего сгорания с учетом допусков на эксплуатационные параметры тракторов позволит значительно снизить погрешность диагностирования и тем самым исключить ситуацию, когда к эксплуатации может быть допущена техника, имеющая заниженную мощность двигателя.

The article analyses a particular law of machinery functioning as an indispensable component of the student’s professional competence.

Важным моментом постановки курса «Диагностика и техническое обслуживание машин» является формирование у студентов умения достоверной оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания, обеспечивающей эффективное использование машиннотракторных агрегатов (МТА) в условиях реальной эксплуатации.

Оценка технического состояния тракторов в сложившемся курсе «Диагностика и техническое обслуживание машин» производится с применением методик, основанных на использовании статических характеристик двигателя (трактора). Однако в ходе многочисленных исследований установлено, что результатом использования статических методик может стать ситуация, когда к эксплуатации допускается трактор, имеющий заниженную мощность двигателя. Это обусловлено тем, что при оценке технического состояния тракторов в составе МТА не учитываются их динамические свойства, а также закон распределения входного воздействия, соответствующий условиям реальной эксплуатации.

Различают рабочее и тестовое диагностирование тракторов1. Первое осуществляется при выполнении тракторами технологических операций в составе МТА при наличии соответствующих средств контроля. Второе — в стендо вых условиях при подаче нагрузки в виде тестового воздействия.

При рабочем диагностировании распределение входного воздействия соответствует условиям эксплуатации и подчиняется композиции законов Гаусса и арксинуса, в редких случаях — закону Гаусса.

При тестовом диагностировании входное воздействие может быть представлено в виде гармонического детерминированного процесса со случайной начальной фазой.

Рассмотрим следующие случаи определения допусков на эксплуатационные параметры:

• 1)    когда входное воздействие подчиняется сумме законов Гаусса и арксинуса, тестовое — закону арксинуса;

• 2)    когда входное воздействие подчиняется закону Гаусса, тестовое — закону арксинуса.

Для первого случая допуск на эксплуатационный параметр определяется по формуле

^А га = ^А а " ^k а ^ га , где А — допуск на эксплуатационный параметр при выполнении трактором в составе МТА технологической операции (входное воздействие подчиняется сумме законов Гаусса и арксинуса); А_а — допуск на эксплуатационный параметр при тестовом диагностировании

(входное воздействие подчиняется закону арксинуса); к _а ^ _га — поправочный коэффициент, учитывающий изменение отклонений эксплуатационных параметров при замене суммы законов распределения на закон арксинуса тестового воздействия.

Для второго случая допуск на эксплуатационный параметр определяется выражением

^А Г = ^А а • ^k _а ^ г , где А — допуск на эксплуатационный параметр при выполнении трактором в составе МТА технологической операции (входное воздействие подчиняется закону Гаусса); к _а ^ _г — поправочный коэффициент, учитывающий изменение отклонений функциональных параметров при замене закона Гаусса на закон арксинуса.

Поправочные коэффициенты (на примере эффективной мощности двигателя) определяются по формулам:

k

N

а ^ га

N e _Н — М ( N e ) ^га , N e „ — М ( N e ) ^а ’

где

A n , = c • ® _dH • M к [1 + R + 2 D ( ^ _p • T , + М_к / 0 m )];

C n = c • ® _йн • D / ⁰ m ;               _

A n 2 = c • ® _d„ • M , [1 - R - 2 D ( ^ _p • T , + М / 0 m )];

^Cn 2 = ^- c • ® _d„ • D / ⁰ m ;             _

B n 1 = c • to d„ [ 1 + R + 2 D ( ^ p • T p +_ М к / 0 m )]; ^B n 2 = c • ^to d„ ^{[1 -} R ^{- 2 D} ( ^ p • ^T p ^{+ М} / ⁰ M ^{)] —} параметры динамических характеристик двигателя; Щ _дн — номинальное значение угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя, рад/с; М_к — среднее значение момента нагрузки на коленчатом валу двигателя, Н-м; R, D — константы; ^ — относительный коэффициент затухания колебаний элементов регулятора двигателя; T — постоянная времени регулятора двигателя, с; о _м — среднее квадратическое отклонение момента нагрузки на коленчатом валу двигателя, Н-м; ? _н1 — номинальное значение переменной величины t 1 ; Ф(? _н1 ), ф(^ _н1 ) — функция Лапласа и плотность распределения вероятностей аргумента ? _н1 .

Б. Закон арксинуса :

k

N а ^ г

N e „ — М ( N e ) ^г

N e „ — М ( N e ) ^а ’

M ( N e ) ^а = 0,5

^A n 1 ^{+ A}n 2 ^{+ M} к ^{( B}n 1 ⁺ B n 2 ) ⁺

+ M ²( C n 1 + C n 2 ) + A M ( C n 1 + C n 2 )

)

+

+ П ) ^{- 1}

где N_ен — номинальное значение эффективной мощности двигателя, кВт; M(N e )¹, М(N _e )^а, М(N _e )^га — математические ожидания эффективной мощности двигателя соответственно для закона Гаусса, арксинуса, суммы законов Гаусса и арксинуса, определяемые из нижеследующих выражений:

А. Закон Гаусса ¹:             __

M ( N e ) ^г = 0,5[ A n . + A n _г + ( B n . + B n > +

+ (C n . + C n >  + ( C n , + C n 2 ) 0 2 ] +

+ [ A n , - A n 2 + ( B n , - B n 2 )М к + ( C n , - C n 2 )М ² +

+ ( C_ffl - C n 2 ) 0 2 ] Ф ( t J + [( B n 2 - B_ffl ) o„ +

^{+ ( C}n 2 ^{- C}n 1 ^)M« • ⁰ M Ж t И , X

^A n 1 ^{- A}n 2 ^{+ M} к ⁽ B n 1 ^- B n 2 ) ⁺

_ + M к ² ( C n 1 - C n 2 ) + A M ( C n 1 - C n 2 )

X arcsin

I

M „ - М к

A

M

+2

B n 2 - B n 1 + . + M к ( C n 2 -

X

C n 1 ) J

X 2 A M - (М к - М к )²,

где А_м — амплитуда гармонического воздействия, Н-м; М_н — номинальное значение момента нагрузки на валу двигателя, Н-м.

В. Сумма гармонического и гауссовского процессов :

M ( N e ) ^га = 0,5

' A n 1 + A n 2 + M „ ( B n 1 + B n 2 ) + ,      + M „ ² ( C n 1 + C n 2 )

+ 0,5 0 ² (1 + R )( C n 1 + C n 2 ) +

+

⁰ • ^M „

41л

(C , n 2

+7

- C n 1 ) e -°’⁵ R [ (1 + R ) 1 0 + R • 1 1 ],

где R = 0,5 A 1 1 G ² ; I ₀ , I₁ — модифицированные функции Бесселя нулевого и первого порядка.

Количественные характеристики установочных допусков для таких эксплуатационных параметров, как расход топлива ( G _т ), эффективная мощность (N _е ), угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя (щ _д ) в зависимости от коэффициента вариации (vj и закона распределения входного воздействия приведены в таблице.

Анализ материалов таблицы показывает, что количественные значения установочных допусков эксплуатационных параметров тракторов в составе МТА существенно изменяются в зависимости от коэффициента вариации и закона распределения входного воздействия. Будущий специалист должен четко усвоить, что оценка технического состояния двигателей внутреннего сгорания с учетом вышеприведенных допусков на эксплуатационные параметры тракторов позволит снизить погрешность диагностирования до 22 %.

Установочные допуски эксплуатационных параметров культиваторного агрегата (МТЗ-80+КПС-4+4БЗСС-1,0) в зависимости от коэффициента вариации ( V _M) и закона распределения входного воздействия

Закон	V м, %	Аш , д ’ рад/с	A G , т’ г/с	AN , e’ кВт
Г	11	5,95	0,11	1,73
Г	22	11,09	0,39	3,16
Г	33	17,27	0,67	4,32
А	11	17,23	0,30	4,50
А	22	35,49	0,82	9,16
А	33	55,26	1,27	13,80
ГА	11	15,47	0,26	3,98
ГА	22	33,27	0,78	8,53
ГА	33	51,81	1,24	12,53

Примечание. Г — закон Гаусса; А — закон арксинуса; ГА — сумма гармонического и гауссовского процессов.