Контрольная работа по дисциплине основы работоспособности технических систем Вариант 7 Выполнил студент группы затуд115
 Скачать 298.5 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых Кафедра «Автомобильный транспорт» КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине: «основы работоспособности технических систем» Вариант 7 Выполнил студент группы ЗАТуд-115 Гришаев И.М. Проверил к.т.н. доцент Нуждин Р.В. Владимир 2018 СОДЕРЖАНИЕ. 1 Основные причины потери автомобилем работоспособности…………...3 2 Задача №1…………………………………………………………………….9 3 Задача №2……………………………………………………………………11 4 Список используемой литературы…………………………………………13 1 Основные причины потери автомобилем работоспособности К основным причинам возникновения отказов и повреждений относятся усталость металлов, остаточные деформации, старение, коррозия и изнашивание. Усталостное разрушение происходит в результате возникновения и постепенного развития в металлических деталях машин трещин из-за многократного воздействия переменных нагрузок. Причиной начала процесса усталостного разрушения являются дефекты кристаллической решетки (пустоты, включения и др.) которые приводят к образованию микро-, а затем и макротрещин. Критериями усталостного разрушения металлов являются предел выносливости (усталости) и долговечность. Пределом выносливости называют наибольшее напряжение цикла, которое металл образца выдерживает без разрушения при неограниченном числе циклов нагружения. На предел выносливости оказывают влияние металлические характеристики металла (пределы текучести и прочности, твердость) и, кроме того, дефекты обработки поверхности детали (образование концентраторов напряжений на границе участков ожогов при шлифовании, неравномерно наклепанный слой и др.) Долговечность при усталостном нагружении - число циклов нагружения, при котором в данных условиях испытания происходит разрушение. При многократном нагружении в металле в начале накапливаются необратимые изменения, которые приводят к возникновению микроскопических трещин, затем к их увеличению и углублению внутрь детали по ее сечению с последующим хрупким разрушением металла. Усталостному разрушению подвержены такие узлы, как пружины, рессоры, элементы ходовой части, кузова, рамы, валы, полуоси, зубья шестерен и другие. Процесс развития усталостного разрушения делят на три периода: упрочнение, разупрочнения и разрушения. Трещины начинают развиваться во втором, наиболее продолжительном периоде. По некоторым данным интервал между моментом образования видимой усталости трещины и моментом разрушения металла составляет от 60 до 90 % от общего срока службы детали. Остаточные деформации – результат пластического деформирования металла, проявляющегося в необратимом изменении формы детали после снятия нагрузки. Такие деформации возникают при больших давлениях на поверхности детали или при воздействии нагрузок, вызывающих напряжение за пределом упругости. В первом случае появляется смятие поверхностей, а во втором – скручивание или изгиб. Смятию поверхностей подвергаются детали, работающих в условиях значительных нагрузок, при отсутствии относительного перемещения контактирующих поверхностей. Такому виду разрушения подвержены шпоночные, шлицевые и резьбовые соединения, упоры, штифты и другие. Влияние пластических деформаций на интенсивность отказов может быть уменьшено или почти устранено путем повышения твердости элементов пар. Остаточные напряжения могут возникать также в результате релаксации внутренних напряжений в деталях (блоки и головки цилиндров, другие корпусные детали), которые вызывают их коробление. Старение изделий – это процесс изменения строения и свойств материала, происходящий либо самопроизвольно при длительной выдержке и обычной температуры, либо в результате нагрева при искусственном старении. В случае самопроизвольного процесса перехода материала из нестабильного состояния в стабильное происходит перемещение атомов в металле, изменяется его кристаллическая структура. Процесс старения неоднозначный и включает в себя целую гамму параллельных процессов. С целью улучшения или стабилизации характеристик металлических деталей машин на практике нередко применяют искусственное старение. Однако при этом наряду с улучшением одних характеристик материала детали может произойти ухудшение других. Так, например, упрочнение при старении сопровождается одновременно снижением пластичности металла. Механизм указанных превращений очень сложен, и на характер их протекания наиболее существенное влияние оказывает температура материала. Эти превращения могут происходить в широком диапазоне температур, включая температуры, характерные для обычных условий эксплуатации изделия. В результате старения происходит изменение механических и физических свойств металла: на первых стадиях наблюдается упрочнение, увеличение твердости и повышение сопротивляемости пластической деформации. На последних стадиях прочность металла снижается. Старение изделий из неметаллических материалов заключается в изменении во времени их физико-механических свойств под влиянием окружающей среды и условий эксплуатации: кислорода, воздуха, перепадов температур, влажности, воздействия солнечных лучей. При этом происходит снижение прочности, эластичности, увеличение хрупкости при низких температурах, появление трещин и др. Коррозионное разрушение – следствие химического или электрохимического взаимодействия металлов с коррозионной средой. В результате часть металла переходит в ионное состояние с образованием окислов, солей. Химическая коррозия протекает в неэлектрических средах и заключается во взаимодействии металла с компонентами этих сред. Закономерности протекания химической коррозии те же, что и в процессе окисления металлов. На поверхности металла образуется пленка кислорода, адсорбированного или на чистой поверхности (химическая адсорбция), или молекулы кислорода закрепляются на поверхности предыдущего слоя (физическая адсорбция), или увеличивается толщина пленки окисла (реакция окисления). Частными случаями химической коррозии являются газовая и коррозия в повышенной температуре. В таких условиях работают, например, цилиндры, поршни, клапаны, выхлопные трубы двигателей внутреннего сгорания. Агрессивными свойствами при этом обладает не только кислород, но и пары воды, углекислота, сернистый газ, хлор, сероводород. При газовой коррозии клапанов и выхлопной трубы происходит процесс образования окалины, который усиливается по мере роста температуры нагрева. При циклических изменениях температуры в окалине возникают внутренние напряжения, которые обусловлены большой разницей коэффициентов линейного расширения (у окалины он намного меньше, чем у металла). В результате окалина разрушается. Коррозия в неэлектриках происходит при взаимодействии на металл агрессивных органических веществ: жидких топлив, растворителей, смазочных масел. Коррозионная активность последних зависит от содержания серы, агрессивных продуктов окисления смазочного масла, хлора, йода и других активных элементов противозадирных присадок. При попадании в масло воды процесс коррозии становится электрохимическим. Электрохимическая коррозия развивается при воздействии на металл электропроводной среды – раствора электролита. Процесс электрохимической коррозии можно рассматривать как результат работы коррозионных гальванических элементов взаимодействия металла с электролитом (водой, водными растворами солей, кислот, расплавов солей). Контактная коррозия возникает при контакте разнородных металлов, имеющих различные электрохимические потенциалы, в электропроводящих средах. Кроме того, такая коррозия проявляется при контакте однородных металлов, соединенные между собой болтами, заклепками, сваркой или пайкой. Щелевая коррозия протекает в узких зазорах контактирующих поверхностях металлов. Кроме того, она возникает при контакте металла с неметаллом. Такому виду разрушения подвержены клапанные устройства, калиброванные дозирующие устройства, гильзы цилиндров под резиновыми, уплотнительными манжетами и др. Коррозия под напряжение протекает при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений, приводящих к деформации металла. В процессе деформирования металла снижается его термодинамическая стабильность, нарушается защитная пленка на поверхности, что способствует активации процесса коррозии. Такому виду коррозии подвержены оси автомобилей, рессоры, клапаны двигателей внутреннего сгорания. Характер и скорость протекания коррозионных процессов зависит от множества факторов, которые характеризуют состояние метала, его химический состав, технологические особенности изготовления полуфабрикатов (литье, обработка давлением и др.), технологические процессы обработки поверхностей деталей (механические, химико-термические и др.). Причинами потери работоспособности детали могут послужить:
Основные причины потери работоспособности подшипников качения:
Задача №2 Наработка изделия до отказа подчиняется нормальному закону. Требуется по известным значениям параметров, приведенным в таблице для своего варианта, определить остальные, обозначенные в таблице как Х.
Решение: Определим вероятность отказа на наработке t1. F(t1) = 1 – P(t1)=1- 0.4=0.6 Определим значение среднеквадратичного отклонения. Предварительно определим по таблице квантиль нормального распределения для F(t1) = 0,6. u0,6=0,2533 Выразим из отношения  = величину среднеквадратичного отклонения. Получим: Определим плотность вероятности отказов. Нормированная и центрированная величина наработки t1  = Определим по таблице значение функции f0(x), учитывая, что f0(-x) = f0(x) f1(0,25) =0,3867 Плотность вероятности отказов равна  Определим плотность вероятности отказов. Нормированная и центрированная величина наработки t2  = F(t2)= 0,5987 Находим вероятность безотказной работы для t2 P(t2)=1- F(t2)=1-0,5987=0.4123 Задача №3 Рассчитать вероятности безотказной работы N автомобилей, эксплуатируемых в течение D дней, если известно, что за первые десять дней возникло 4 отказа, а в дальнейшем количество отказов в каждые 10 дней увеличивалось на 1 (т.е. за вторые 10 дней отказало 5 автомобилей, за третьи 10 дней - 6 и т.д.). Построить график изменения вероятности безотказной работы и вероятности отказов за период эксплуатации автомобилей. Определить среднюю наработку на отказ автомобиля при его суточном пробеге lC, км, при условии, что через 20 дней после указанного срока (после D дней) все автомобили получили отказы. Исходные данные: 90-N - принимается по варианту, соответствующему первой цифре номера; 90-D и 260-lC - по варианту, соответствующему последней цифре номера.
Построение графиков:  Рис. 1: График вероятности отказов и вероятность безотказной работы. Список используемой литературы 1. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник / Под. ред. Е.С. Куз-нецова. – М.: Наука, 2001. – 535 с. 2. Авдонькин В.А. Теоретические основы технической эксплуатации ав-томобилей. - М.: Машиностроение, 1985. – 215 с. 3. Проников А.С. Надежность машин. - М.: Мащиностроение, 1978. 4. Дунаев А.П. Надежность транспортных средств. Учебное пособие. – М.: ГАСБУ, 1995. – 110 с. 5. Гурвич И.Б., Сыркин П.Э. Эксплуатационная надежность автомобиль-ных двигателей".-М.: Транспорт, 1984. 6. Купцова Г.К. и др. Обработка информации о надежности машин. - М.: МАДИ, 1985. http://ru-ecology.info/post/100763100030007/ http://someref.ru/referat/434.html |
,тыс.км
