Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
Данная курсовая работа рассматривает изучение методов диагностирования частоты вращения коленчатого вала двигателя Д-120 выпускаемого на ООО «ВМТЗ» Частота вращения коленчатого вала непосредстванным образом влияет на мощность двигателя, расход топлива, которые являются одними из основных параметров двигателя. Исходя из данных полученных в результате измерения частоты в ращения коленчатого вала, мощности, расхода топлива, и крутящего момента, делается вывод о годности двигателя. Целью данной курсовой работы является разработка метрологического обеспечения и повышение качества диагностирования.
1. Термины и определения
В настоящей курсовой работе применяются определения, содержащиеся в законе РФ «Об обеспечении единства измерения».
Закон РФ «Об обеспечении единства измерения» устанавливает следующие основные понятия:
- методика выполнения измерений - это совокупность правил, норм и
требований к методу измерений, средствам измерений, условиям измерений,
алгоритм измерений и вычислений, а также к оператору, выполняющему
измерения;
- метод измерения - это прием или совокупность приемов сравнения
измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с
реализированными принципами измерения;
- поверка средства измерений - совокупность операций, выполняемых
органами Государственной метрологической службы с целью определения и
подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим
требованиям;
- погрешность средства измерения - разность между показателями СИ и истинным значением измеряемой физической величины;
2. Обыект исследования
Двигатель является важнейшей частью автомобиля. От качества и точности настройки узлов и агрегатов его составляющих зависит, как долговечность службы двигателя, так и безопасность и комфортность езды. Двигатель при его производстве диагностируют для выявления потребности в регулировке или обнаружения дефектов при его сборке или производстве составных частей, которые не обнаружились ранее.
Объектом исследования является дизельный двигатель Д-120.
Двигатель Д120 – это четырехтактный дизельный двигатель воздушного охлаждения, выпускаемый Владимирским моторо-тракторным заводом, специализацией которого является выпуск тракторов, дизельных двигателей и различного навесного оборудования и запасных частей к тракторной технике.
Двигатель Д120 обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40%, Эксплуатационная мощность достигает 30 л.с., а номинальная равна 32 л.с. Цилиндры Д120 имеют двухрядное вертикальное расположение, диаметр каждого равен 105 мм, а рабочий объем – 2,08 л. В Д120 воздух подается в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия, когда воздух нагревается до температуры самовоспламенения дизельного топлива (800—900°С), оно впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим давлением. Удельный расход топлива при номинальной мощности двигателя Д120 равен 228 г/(кВтхч), а при эксплуатационной – 245 г/(кВтхч).
Устанавливается на трактора:
Рис.1 двигатель Д-120.
Технические характеристики данного двигателя приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные характеристики двигателя Д-120
|
Марка |
Д 120 |
|
Эксплуатационная мощность, кВт (л.с.) |
22 |
|
Номинальная частота вращения, об./мин. |
2000 |
|
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм. |
105/120 |
|
Число и расположение цилиндров |
2р |
|
Рабочий объем цилиндров, л. |
2,08 |
|
Максимальный крутящий момент, Нм (кгс.м) |
113,4 |
|
Номинальный коэффициент запаса крутящего момента, |
COLSPAN=2>15 (-3,+10) |
|
Удельный расход топлива, г/кВт.ч.(г/л.с.ч.) при эксплуатационной мощности |
245+7 |
|
Относительный расход масла на угар от расхода топлива,% |
0,3 – 0,5 |
|
Масса дизеля в состоянии поставки, сухого, кг |
272-295 (в зависимости от комплектации) |
|
Габаритные размеры, мм. |
689 |
Контролируемым параметром является частота вращения коленчатого вала предельные значения которого составляют 500-2700 [об/мин]
3. Выбор средств измерения
При выборе СИ учитывают совокупность метрологических (цена деления, погрешность, пределы измерений, измерительное усилие), эксплуатационных и экономических показателей, к которым относятся: массовость (повторяемость измеряемых размеров) и доступность их для контроля; стоимость и надежность СИ, метод измерения; время, затрачиваемое на настройку и процесс измерения; масса, габаритные размеры, рабочая нагрузка; жесткость объекта контроля, шероховатость его поверхности; режим работы и т.д.
Общие принципы выбора СИ включает следующие положения:
Следовательно, качество измерений на разных участках шкалы неодинаково.
5. К регистрирующей аппаратуре предъявляются следующие основные требования:
Здесь предусматривается введение коэффициента уточнения Кт при известном допуске Т и предельном значении [изм] погрешности измерения.
Кт = Т/2 [изм]
Величину измерения, обратную Кт , называют относительной погрешностью метода измерения Амет=1/ Кт
Значение пределов допускаемых погрешностей [изм] для линейных размеров задаются в зависимости от допусков и квалитетов как [∆изм] = |0,20-0,35| Т
Для линейных размеров указанное соотношение между [∆изм] и Т от 20 до 35% соответствует Кт =2,5-1,4
5.2. Выбор СИ с учетом безошибочности контроля и его стоимости.
Этот принцип предполагает предварительную оценку вероятностей ошибок ;1-го и 2-го рода. Схема выбора СИ включает следующие этапы: оценивают или обоснованно задают законы распределения контролируемого параметра и погрешности измерения; задаются соответствующей вероятностью ошибок 1-го и 2-го рода; по таблице находят соответствующие значения коэффициентов уточнения Кт; при известном допуске на параметр, СИ выбирают по таблицам.
5.3. Выбор СИ по технико-экономическим показателям.
Данный принцип является предпочтительным при эксплуатационном контроле ТС, поскольку позволяет принять во внимание, как метрологические характеристики СИ, так и технико-экономические показатели эксплуатации самого ТС с учетом его ресурса, межконтрольной наработки, издержки на ТО и ремонт. В основу метода положен критерий оптимизации точности измерения, устанавливающий связь между точностью и удельными издержками на контрольно-диагностические операции с учетом дополнительных ТО и ремонтов ТС из-за погрешностей в оценке параметров ее технического состояния.
Целевая функция, определяющая удельные издержки при оптимальной средней квадратичной погрешности измерения параметра состояния, имеет вид;
G(c)=min[B(a)+C(a)], где
G(c) - целевая функция минимума удельных издержек, связанных с измерением параметра, а также с ТО и ТР машины по восстановлению значения измеряемого параметра до номинального;
В (а) - суммарные издержки на измерение параметра состояний в зависимости от СКО погрешности а;
С(а) - средние дополнительные издержки за один межконтрольный период на предупредительное восстановление и устранение последствий отказа в зависимости от СКО погрешности измерения а.
При определении частоты вращения коленчатого вала используется тахометр электронный который реализует в себе метод подсчета кол-ва импульсов датчика закалиброванный промежуток времени В данной курсовой работе будет использован тахометр электронный ТЭ-3 Тахометр — прибор для измерения частоты вращения валов машин и механизмов.
Основной параметр, который будет контролироваться — это частота вращения коленчатого вала. Целью решения данной задачи является выбор оптимального средства измерения для данного показателя. Представим в таблице 1 перечень тахометров и их характеристики
Таблица 1. Перечень СИ, используемых для контроля частоты вращения коленчатого вала.
|
Средство измерения |
Предельно допустимая погрешность СИ, % |
Предельное допустимое значение для частоты вращения, об/мин |
Стоимость СИ, тыс. руб. |
Коэффициент КJ |
|
Цифровой тахометр АТА-6001 |
0,05 |
1600 |
6,4 |
|
|
Тахометр электронный 7тз |
2 |
1600 |
6,7 |
|
|
Цифровой тахометр ЦД9902 |
0,25% |
1600 |
7,9 |
Для расчетов нам понадобятся следующие формулы:
Приведем пояснения к вышеуказанным формулам:
Р1, Р2 – ошибки первого и второго рода;
РНЗ – вероятность неверного заключения;
А – СКО погрешности результата измерения;
В – характеристика рассеяния конкретного параметра (В=2);
Q – целевая функция, объединяющая два критерия: достоверности и стоимости;
δ – предельно допустимая погрешность средства измерения;
Т – предельно допустимое значение для параметра диагностирования;
Сi – стоимость i - го средства измерения;
Сmax – максимальная стоимость i – го средства измерения;
k=1,15;
Н=1.
Значения коэффициентов берутся для равномерного закона распределения.
1.
2.
3.
Произведем расчет целевой функции:
Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что наиболее рациональным является Цифровой тахометр ЦД9902, т.к Q1< Q3< Q2. Данный тахометр не смотря на его более высокую стоимость, чем остальные имеет самую маленькую погрешность, что позволит проводить диагностику с наибольшей точностью, что является гарантией качества.
4. Методика выполнения измерения на выбранное средство измерения
4.1. Условия измерений
Основа метода основана на счетно-импульсном принципе, заключающемся в подсчете
количества импульсов, прямо-пропорционально зависящих от частоты вращения вала дизеля и поступающих от датчика в течение определенного интервала времени (2 с).
4.3. Требования к СИ
Цифровой тахометр предназначен для измерения угловой скорости вращающихся частей машин, механизмов и приборов с передачей данных результатов измерения на компьютер. Результат измерения может быть представлен в виде частоты и периода следования импульсов. Дополнительно по заказу может быть реализована функция счета импульсов. Прибор работает в комплекте с электромагнитным датчиком типа ПД 2546 или другим с аналогичными параметрами выходных сигналов.
Рис.1 Принципиальная схема работы тахометра.
4.4. Операции при подготовке к выполнению измерений
До производства работ оператор обрабатывает последующую процедуру выполнения измерений и операций, используемых в измерительном процессе, требований методик измерений, а также убеждается, что средства, используемые для измерений и фиксирования влияющих величин, соответствующих заданным параметрам. До начала измерений оператор опробует средства измерений, т.е. проверяет действие органов управления, регулировки, настройки и т.д.
Для проведения испытаний двигателя его при помощи электотельфера устанавливают на платформу и закрепляют. Далее оператор проверяет правилность сборки ГРМ, затем производит при помощи электродвигателя вращение коленчатого вала в холостую в течение 5 минут. После этого он заводит двигатель, и после его прогрева производит измерение таких параметров как мощность, крутящий момент, частота вращения коленчатого вала, расход топлива. При необходимости производит наладку двигателя.
Для измерения частоты вращения коленчатого вала оператор наклеивает датчик холла на вал. После этого он подводит к этому датчику электромагнитный датчик тахометра. И снимает показания, после этого он проводит регулировку. Если она требуется.
4.5. Операции при выполнении измерений
Принцип действия: пластину наклеивают на коленчатый вал двигателя после этого двигаель, установленный на стенде заводят подносят на расстояние не более 10 см электромагнитный датчик к пластине, наклеенной, на коленчатой вал и снимают показания с дисплея прибора в оборотах в минуту. По показаниям прибора необходимо установить требуемую частоту вращения до указанных в технологическом процессе величин
4.6 Операции обработки результатов измерений
Результаты измерений снимаются непосредственно.
4.7. Нормативы, процедура и периодичность контроля погрешности результатов выполняемых измерений
4.7.1. Оформление результатов измерений
Результаты измерений оформляются в виде таблиц и графиков, рекомендуемых приложением 4 ГОСТ 18509-88 и таблице 4.При необходимости параметры дизелей приводятся стандартным атмосферным условием согласно указания п.6.2 ГОСт18509-88.
4.7.2.Требования к квалификации операторов.
К выполнению измерений и обработки их результатов допускаются испытатели двигателей с квалификацией не ниже 5 разряда.
4.7.3.Требования по обеспечению безопасности выполняемых работ.
При ведении измерений в процессе испытаний тракторных и комбайновых дизелей должны выполняться требования безопасности предусмотренные
- ГОСТ18509-883
-ГОСТ12.2.019
-инструкции по эксплуатации данной модели дизеля
-соответствующими разделами ТУ на каждую модель дизеля
-инструкции по технике безопасности ОАО ВТЗ NN 97;77;67;43;51;83
4.7.4.Требования к обеспечению охраны окружающей среды.
1.Санитарно гигиенические требования к воздуху на рабочих местах испытателей -по ГОСТ 12.1.005-76.
2.Уровни шума на рабочих местах должны соответствовать нормами приведенным в ГОСТ 12.1.003-83.
3.Вибрации на рабочих местах и органах управления дизелем, испытательным стендом и измерительными приборами по ГОСТ 12.1.012-78.
Метод прямых измерений
Установка УТ-05-60
10…60000 об/мин
δ=0,005%
Метод косвенных измерений
Рабочие эталоны времени и частоты
Цифровой тахометр ЦД9902
1…100000
δ=0,25%
Рабочее средство измерений
2-го разряда
1-го разряда
РАБОЧИЕ ЭТАЛОНЫ
Операции и средства поверки
Применяемые для поверки образцовые и вспомогательные средства измерений должны быть исправны и иметь свидетельства о государственной (ведомственной) поверке или метрологической аттестации.
Условия поверки и подготовка к ней
При проведении поверки должны быть обеспечены нормальные условия для работы прибора. Представленный на поверку прибор должен быть исправным, полностью укомплектованным и иметь всю техническую документацию по эксплуатации, паспорт или выпускной аттестат.
Проведение поверки
Внешний осмотр:
При проведении внешнего осмотра устанавливается соответствие внешнего вида прибора указанным в инструкции по эксплуатации требованиям, а также проверяются комплектность прибора и четкость маркировки шкал, отсчетных устройств разметки экрана и т.д.
Внешний осмотр
При проведении внешнего осмотра должны быть проверены:
- сохранность пломб;
- комплектность согласно таблице 1;
- отсутствие видимых механических повреждений;
- отсутствие ослабления креплений элементов схемы (определяется на слух при
наклонах изделия).
7 ПОРЯДОК ПОВЕРКИ
Поверка параметров тахометра электронного производится не реже 1 раза в год.
7.1 Операции и средства поверки
7.1.1 При проведении поверки должны производиться операции и применяться средства
поверки, указанные в таблице 2.
|
Номер пункта раздела поверки |
Наименование операции |
Средство поверки |
|
7.3 |
Внешний осмотр |
|
|
7.4 |
Опробование |
Тахометрическая установка Источник питания постоянного тока |
|
7.5 |
Определение основной погрешности измерения частоты вращения и контроль выдачи уставок дискретных сигналов |
Тахометрическая установка Источник питания постоянного тока Прибор комбинированный |
7.1.2 Основные технические характеристики образцовых средств поверки, необходимых
при поверке тахометра электронного по методикам настоящего раздела, указаны
в таблице 3.
7.2 Условия поверки и подготовка к ней
7.2.1 При проведении операций поверки должны соблюдаться нормальные
климатические условия:
- температура окружающей среды - плюс (25 ±10)°C;
- относительная влажность воздуха - (65 ±15)%;
- атмосферное давление 0,1± 0,004 МПа.
7.2.2 Перед проведением поверки тахометр электронный должен быть выдержан не
менее 4 ч при температуре (25 ±10)°C.
|
Наименование средства поверки |
Основные технические характеристики средства поверки |
Рекомендуемое средство поверки |
|
Тахометрическая установка |
10-2000 об/мин, погрешность 0,05% |
УТ-05-60 |
|
Источник питани постоянного тока |
Uвых=24В, нестабильность 0,01% при изменении на- пряжения сети на ±10% |
Б5-47А |
|
Прибор комбинированный |
Измерение сопротивления от 0 до 1 МОм |
Ц4352 |
7.3.1 Внешний осмотр
При проведении внешнего осмотра должны быть проверены:
- сохранность пломб;
- комплектность согласно таблице 1;
- отсутствие видимых механических повреждений;
- отсутствие ослабления креплений элементов схемы (определяется на слух при
наклонах изделия).
ТЭ, имеющие дефекты, бракуются и направляются в ремонт.
7.4 Опробование
направляются в ремонт.
17.5 Определение основной погрешности измерения частоты вращения и контроль
выдачи уставок дискретных сигналов
7.5.1 Определение основной погрешности измерения частоты вращения производится с
помощью тахометрической установки.
7.5.2 Измерения проводят на следующих частотах, установленных на тахометрической
установке: 10, 100, 249, 251, 674, 676, 750, 849, 851, 2000 об/мин, что соответствует
показаниям на тахометре: 20, 200, 498, 502, 1348, 1352, 1500, 1698, 1702, 4000 об/мин.
7.5.3 Основную погрешность измерения частоты вращения определяют как разность (по
абсолютному значению) между показанием тахометре и показанием тахометрической установки увеличенного в два раза.
7.5.4 Контроль выдачи уставок дискретных сигналов производится с помощью прибора
комбинированного:
- для показаний менее 500 об/мин. (1350 об/мин., 1700 об/мин.) сопротивление между
контактами “11” и “12” ( “14” и “15”; “17” и “18” ) соединителя тахометра более 500 кОм между
контактами “12” и “13” ( “15” и “16”; “18” и “19” ) – не более 2 Ом и индикатор единичный
“1” ( “2”, “3” ) не светится;
- для показаний более 500 об/мин. (1350 об/мин., 1700 об/мин.) сопротивление между
контактами “12” и “13” ( “15” и “16”; “18” и “19” ) соединителя тахометра более 500 кОм между
контактами “11” и “12” ( “14” и “15”; “17” и “18” ) – не более 2 Ом и индикатор единичный
“1” ( “2”, “3” ) светится.
7.6 Оформление результатов поверки
7.6.1 Результаты поверки считаются положительными, если тахометр удовлетворяет всем
требованиям настоящей методики.
7.6.2 Положительные результаты поверки оформляются путем записи или отметки
в формулярах ААРЛ.433646.001ФО и ААРЛ.402233.003ФО в разделе 7 “Поверка прибора”.
7.6.3 Результаты поверки считаются отрицательными, если при проведении поверки
установлено несоответствие поверяемого тахометра хотя бы одному из требований настоящей
методики.
7.6.4 Отрицательные результаты поверки оформляются путем выдачи свидетельства о
непригодности с указанием причин непригодности.7.3 Проведение поверки
Оптимизация межповерочного интервала
Рабочие СИ подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору подвергаются обязательной государственной поверке и имеют вполне определенные МПИ. Периодичность же поверок СИ, обслуживаемых ведомственной МС, должна устанавливаться ведомствами на соответствующей методической основе и базироваться на определенных критериях.
Все методы расчета МПИ можно разделить по подходу на экономические и технические, а по используемому математическому аппарату – на вероятностные и детерминированные. Возможны и комбинации этих методов: экономические вероятностные, экономические детерминированные, технико-экономические вероятностные.
При техническом подходе МПИ, как правило, устанавливают на основе статистических данных о надежности СИ в условиях реальной эксплуатации.
По истечении установленного срока t все СИ однородной группы были подвергнуты поверки, при этом из 100 шт. приборов было забраковано 20 шт. Учитывая, что Q = 1–РДОП получим из уравнения расчетное значение МПИ
год-1,
Согласно формуле определяем статистическое значение
.
Определяем необходимость корректировки МПИ:
0,81≤Р≤0,89
Статистическое значение Р=0,80 выходит за пределы полученных границ. Следовательно, МПИ (tМПИ=0,8 года) был назначен неверно и по результатам проведенной поверки подлежит коррекции.
По формуле определяем МПИ с учетом коэффициента коррекции
года или 7 месяцев.