A STUDY OF RELIABILITY OF HIGH-PRESSURE FUEL PUMPS
A STUDY OF RELIABILITY OF HIGH-PRESSURE FUEL PUMPS
Abstract
The article provides the results of reliability evaluation of high-pressure fuel pumps in real operating conditions. It is established that the optimum value of the inter-adjustment period for the studied high-pressure fuel pump of the D-240 diesel engine, ensuring the minimum cost of operation in the conditions of the Kabardino-Balkarian Republic, is 3000 motor-hours. Observations on reliability of fuel pumps UTN-5A in conditions of real operation in the farms of the republic have been carried out. It has been established that the operating time of fuel pumps before their replacement obeys the Weibull distribution law: the probability of coincidence is more than 0.3 or more than 30%. As a result of the conducted research, it has been determined that the average operating time of UTN-5A fuel pumps before their replacement in the conditions of real operation under the confidence probability equal to 0.9 is within the range from 2.94 to 4.24 thousand motor-hours.
1. Введение
Один из основополагающих принципов развития АПК – повышение технического уровня машин и оборудования. Оно обусловлено соответствующей надежностью техники, обеспечивающей ресурсосбережение в сельском хозяйстве на основе элементно-агрегатной базы. Ее состав предопределяет на 70…80% надежность техники, материалоемкость – на 40% и эргономику – на 70% , , , .
Пути повышения технического уровня и качества машин и аппаратов можно объединить в следующие группы , , , : конструктивные, связанные с разработкой изделий с высокими технико-экономическими параметрами; технологические, при которых уровень качества изделия обеспечивается за счет прогрессивных технологий; эксплуатационные, связанные с уменьшением трудоемкости и снижением затрат ресурсов при эксплуатации изделий; организационные, к которым можно отнести меры по стандартизации, экономическому стимулированию и ряд других мер, направленных на управление процессом формирования технического уровня и качества оборудования на всех стадиях его жизненного цикла от разработки до снятия с производства.
Снижению материалоемкости машин и повышению при этом их технического уровня способствует также переход от универсальных машин к специальным. Концентрация в одной машине нескольких функций, одновременно не использующих, приводит к завышению ее массы.
За последние годы более половины машин и аппаратов изготавливается с отступлением от технических условий, 30…35% не соответствуют требованиям безопасности, каждый четвертый имеет низкую наработку на отказ. Удельный вес отказов по вине предприятий – изготовителей составляет 60%, в том числе тракторов – 67%, зерноуборочных комбайнов – 84% , , .
Цель исследования – оценка надежности топливных насосов высокого давления (ТНВД) при эксплуатации в условиях Кабардино-Балкарской Республики.
Методика исследования. Испытана партия ТНВД на тракторах МТЗ-80 с двигателем Д-240 до наработки 1000…6000 мото-ч. В ходе испытаний после наработки каждого 1000 мото-ч осуществлялся контроль технического состояния ТНВД на безмоторных стендах.
2. Основные результаты
Вероятность безотказной работы топливной аппаратуры характеризуется произведением:
где
где
Вероятность
где
Пользуясь результатами исследований и расчетов, можно решить задачу определения оптимальной периодичности контроля технического состояния ТНВД на безмоторных стендах в эксплуатации по экономическому критерию.
Вычисленные по формуле (2) вероятности нахождения параметров в пределах установленных допусков приведены в таблице 1.
Суммарные удельные затраты на эксплуатацию топливной аппаратуры складываются из затрат на контроль и регулировку при плановых технических обслуживаниях и потерь связанных с устранением последствий отказов:
где
Вероятности нахождения параметров ТНВД дизеля Д-240 в пределах установленных допусков
Результаты расчета параметров ТНВД дизеля Д-240
Результаты исследования топливных насосов УТН-5А в условиях реальной эксплуатации в хозяйствах Кабардино-Балкарской республики
№№ п/п | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
Наработки насоса в мото-ч | 110 | 150 | 2350 | 2400 | 2640 | 2840 | 3780 | 3850 | 3950 | 4150 | 5430 | 5850 | 6880 |
Принимаем интервал наработки равным 1000 мото-ч и делим период наблюдения на интервалы, получим
Составляем сводную таблицу исходной информации и результатов ее обработки (табл. 4).
Математическое ожидание находим по формуле:
где
Дисперсию найдем по формуле:
Результаты обработки исходной информации
Находим коэффициент вариации:
где
Так как коэффициент вариации больше 0,33, то можно сделать заключение, что наработка топливных насосов до их замены подчиняется закону распределения Вейбулла.
Проверим информацию на выпадающие точки по критерию Ирвина, который в случае отсутствия выпадающих точек для объема выборки
что меньше 1,5.
Для наибольшей точки информации
Для того чтобы пользоваться законом распределения Вейбулла, который применяется к показателям надежности в тех случаях, когда коэффициент вариации больше 0,33, необходимо знать параметры этого распределения
Найдем параметры методом моментов. Суть его в следующем. По найденному коэффициенту вариации (0,543) по соответствующей таблице находим
По известным параметрам составляем интегральную функцию распределения, закона Вейбулла:
По критерию
где
Определим число степеней свободы:
где
Для распределения Вейбулла
Для доверительной вероятности
Таким образом, средняя наработка топливных насосов УТН-5А до их замены в условиях реальной эксплуатации при
3. Заключение
Оптимальная величина межрегулировочного периода топливного насоса высокого давления УТН-5А дизеля Д-240, обеспечивающая минимум затрат на эксплуатацию в условиях Кабардино-Балкарской Республики, составляет 3000 мото-ч. При этом их средняя наработка находится в пределах от 2,94 до 4,24 тыс. мото-ч.