A STUDY OF RELIABILITY OF HIGH-PRESSURE FUEL PUMPS

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

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.

Вероятность безотказной работы топливной аппаратуры характеризуется произведением:

(1)

где – вероятность нахождения -го параметра в момент в пределах установленного допуска:

где – нижняя и верхняя границы установленного допуска на изменение параметра .

Вероятность в свою очередь для каждого из моментов времени определяется по формуле:

(2)

где – математическое ожидание и дисперсия случайного процесса изменения параметра ; – среднеквадратическое отклонение.

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:

(3)

где – затраты на проведение одной проверки и регулировки; – затраты на устранение отказа; – вероятность появления отказа за время ; – межрегулировочный период.

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:

(4)

где .

Дисперсию найдем по формуле:

(5)

(6)

Находим коэффициент вариации:

(7)

где тыс. мото-ч.

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 должен быть не более 1,5. Для наименьшей (первой) точки информации  тыс. мото-ч. и близлежащей к ней точки  тыс. мото-ч., находим:

(8)

что меньше 1,5.

Для наибольшей точки информации  тыс. мото-ч и близлежащей к ней точки  тыс. мото-ч имеет , что также меньше 1,5. В соответствии с полученными данными выпадающих точек информации нет. Все точки являются достоверными.

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  и .

Найдем параметры методом моментов. Суть его в следующем. По найденному коэффициенту вариации (0,543) по соответствующей таблице находим  и . Тогда:

(9)

По известным параметрам составляем интегральную функцию распределения, закона Вейбулла:

(10)

По критерию  определим степень расхождения опытной и теоретической вероятностей:

(11)

где  – теоретическая частота, которая подсчитывается по формуле:

(12)

Определим число степеней свободы:

(13)

где – число интервалов;  – число обязательных связей.

Для распределения Вейбулла , тогда . По таблице «Критерий согласия » по   находим, что вероятность совпадения закона Вейбулла составляет более 0,3 или более 30%. (выбранный закон считается недействительным, если вероятность совпадения меньше 0,1). Можно считать, что наработка до замены топливного насоса УТН-5 подчинена закону распределения Вейбулла. Определим доверительные границы средней наработки насоса до замены по уравнениям:

(14)

Для доверительной вероятности ,  имеет  и .

Таким образом, средняя наработка топливных насосов УТН-5А до их замены в условиях реальной эксплуатации при  – от 2,94 до 4,24 тыс. мото-ч.

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.