Báo cáo khoa học: "Một số kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản trong động cơ IAMZ - 236" docx

Một số kết quả nghiên cứu về tuổi thọ
của các chi tiết cơ bản trong động cơ IAMZ - 236

TS. trơng tất đích
Bộ môn Kỹ thuật máy
Khoa Cơ khí - Trờng Đại học GTVT

Tóm tắt: Bi báo trình by các kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản của
động cơ IAMZ - 236 đặt trên ôtô MAZ - 5549 dựa trên lý thuyết độ tin cậy.
Summary: The article presents the results of basic mechanical details lifetime in internal
combustion engine, IAMZ 236 used for MAZ 5549 trucks based on reliability theory.
i. đặt vấn đề
Động cơ là tổng thành quan trọng nhất
của ôtô, nó quyết định khả năng làm việc của
xe về cả hai mặt kỹ thuật và kinh tế. Bởi vì chi
phí lớn nhất cho việc khai thác ôtô là chi phí
về nhiên liệu, mà chi phí này cao hay thấp lại
hoàn toàn phụ thuộc và trạng thái kỹ thuật
của động cơ. Một khi các tính năng kỹ thuật
nh khả năng kéo, vợt dốc và tăng tốc giảm
nghĩa là động cơ làm việc kém hiệu quả.
Trong động cơ các chi tiết của bộ hơi và trục
khuỷu có ý nghĩa chủ yếu quyết định các tính
năng kỹ thuật trên, đó là các chi tiết cơ bản
của động cơ, chúng h hỏng trớc hết là do
mòn dần.
Để định mức phụ tùng cho động cơ, xác
định định ngạch sửa chữa hợp lý cần phải xác
định tuổi thọ của các chi tiết cơ bản nh
xilanh, xéc - măng, piston, trục cơ, bạc trục,

bạc biên, cụm bơm cao áp và vòi phun. Do
vậy xác định tuổi thọ của các chi tiết cơ bản
có ý nghĩa quan trọng hàng đầu trong khai
thác ôtô.

ii. nội dung
2.1. Tóm tắt phơng pháp xác định
tuổi thọ của chi tiết máy theo lý thuyết độ
tin cậy
Đối với các chi tiết máy hỏng do mòn
dần, việc tính tuổi thọ trung bình L
0
theo hai
cách:
Cách thứ nhất tính theo độ chống mòn I
0
:
L
0
= I
0
.H
gh
(2.1)
Với: I
0
- độ chống mòn trung bình
(1000km/mm)
H
gh

- lợng mòn giới hạn.
Cách thứ hai xác định theo cờng độ mài
mòn K:
K = 1/I (2.2)
Với I là đại lợng ngẫu nhiên đợc xác
định bằng đo đạc thực tế trong điều kiện sử
dụng.
ở đây ta chọn I làm đối tợng thực
nghiệm đối với các chi tiết cơ bản của động
cơ. Các bớc tiến hành là:

- Lập dãy số liệu theo thứ tự tăng dần của I
- Kiểm tra số hạng biên
- Xây dựng đờng phân phối thực nghiệm
- Xác định các thông số theo các quy luật
phân phối khác nhau, kiểm định để chọn phân
phối phù hợp nhất bằng phơng pháp bình
phơng cực tiểu.
2.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
về tuổi thọ chi tiết cơ bản trong động cơ
IMAZ - 236
Kết quả nghiên cứu đo độ mòn thực tế ở
các chi tiết cơ bản, với phơng pháp đã trình
bày ở trên, đã thu đợc các kết quả tính toán
tuổi thọ chi tiết động cơ của ôtô MAZ - 5549
nh sau:
Những chi tiết cơ bản đợc nghiên cứu là:
xylanh, piston, xécmăng, trục khuỷu.
a. Xylanh:
Số xilanh đợc đo độ mòn là hơn 100 cái

của 20 động cơ ứng với số kilômét xe chạy.
Sau đây là số liệu tính toán cho các
xylanh có độ mòn lớn nhất tức là độ chống
mòn nhỏ nhất:
Xylanh số 5 (10.000km/mm)
19,95 12,35 13,88 17,12 21,12 22,03
30,00 31,05 33,02 45,35 54,16 68,42
78,13 87,47 87,54 110,52 114,68
Kết quả tính toán:
- Độ chống mòn trung bình:
I
0
= 486.850 km/mm
- Luật phân phối độ chống mòn Weibull
- Tuổi thọ trung bình là:
L
0
= 243.425 km ứng với H
gh
= 0,5 mm
b. Trục khuỷu
Đối với 20 trục khuỷu đợc đo, ta thấy cổ
trục số 4 có độ mòn lớn nhất:
Độ chống mòn I (10.000km/mm)
25,34 26,27 26,52 33,10 33,16 34,65
41,84 48,21 55,14 76,46 78,15 78,89
82,26 83,13 85,15 94,71 96,89
Kết quả tính toán:
- Độ chống mòn trung bình:
I

0
= 492.300 km/mm
- Luật phân phối độ chống mòn Weibull
Số liệu tính toán cho các cổ biên có độ
mòn lớn nhất nh sau:
với I (10.000km/mm)
20,34 21,15 22,01 23,30 25,00 27,50
31,25 35,86 44,47 45,84 67,50 29,44
15,63 14,80 13,74 12,65 11,88
Kết quả tính toán:
- Độ chống mòn trung bình:
I
0
= 146.250 km/mm
- Luật phân phối đều
Nh vậy tuổi thọ trục khuỷu tính theo mỗi
lần hạ cốt, với độ mòn giới hạn H
gh
= 0,20mm
là:
L
0
= 298.460 km
c. Piston:
Đặc điểm của piston động cơ IMAZ - 236
là có xécmăng ở phần dẫn hớng, nên phần
dẫn hớng của piston ít mòn, khi nghiên cứu
chúng tôi chú ý đến độ mòn ở các rãnh
xécmăng và đờng kính lỗ chốt piston.
- Rãnh xécmăng:

Trong số 5 rãnh xécmăng của piston thì
các rãnh số 1, 2, 3 có tiết diện hình thang, còn
rãnh xécmăng số 4, 5 có tiết diện hình chữ
nhật. Vì vậy độ chính xác của các phép đo
đạc đạt cao nhất ở các rãnh số 4, 5.

Cụ thể đối với rãnh số 4 độ chống mòn
trung bình: I
0
= 1.414.500 km/mm.
Tuổi thọ trung bình của rãnh tơng ứng
với H
gh
= 0,1 mm là:
L
0
= 141.450 km
- Lỗ chốt piston:
Qua kiểm tra 18 lỗ chốt có 190.000 km
đến 292.000km xe chạy, đều thấy kích thớc
dao động từ 50,01 mm đến 50,02 mm, tức là
độ mòn của lỗ chốt piston nhỏ hơn so với độ
mòn của rãnh xécmăng. Nếu so sánh với tuổi
thọ của xilanh thì piston có tuổi thọ lớn hơn. Vì
vậy trong thực tế khi hạ cốt xylanh ngời ta
chọn lại piston để dùng là có cơ sở.

d. Xécmăng
Qua nghiên cứu đo đạc về chiều dày,
chiều cao và sự tăng khe hở miệng của 30 bộ

xécmăng, chúng tôi tính đợc:
- Độ chống mòn trung bình:
I
0
= 22,23.103 km/mm
- Tuổi thọ trung bình:
L
0
= 111.150 km
Các kết quả tính toán ở trên có thể tóm
tắt trong bảng 2.1 sau:
2.3 Xác định tuổi thọ gama phần trăm
Dựa vào kết quả ở bảng 2.1, so sánh tuổi
thọ của các chi tiết, có thể quyết định tuổi thọ
của trục khuỷu, tính đến khi hạ cốt là 250 000
km, đồng thời tiến hành thay thế xilanh. Chu
kỳ thay thế xécmăng và chọn lại Piston nằm
trong khoảng 100.000 km.
Do tuổi thọ của trục khuỷu phân bố theo
luật Weibuld nên xác suất hỏng khi đạt trạng
thái giới hạn tại thời điểm ứng với 250.000 km
xe chạy là:

=
b
0
b
L
tK
exp1)t(F
(2.3)
Trong đó: t - quãng đờng xe chạy tính
đến thời điểm hạ cốt
K
b
- hệ số tra theo (1)
B - tính theo hệ số biến thiên
thực tế V
x
2
x
V1ln(b += (2.4)
Kết quả tính toán ta có: F(t) = 0.61.
Nếu lấy xác xuất không hỏng là 80% thì
hệ số dự trữ độ tin cậy tính theo công thức:

b
1
80
100
lnKK
btc
= (2.5)
Kết quả tính toán ta có: K
tc
= 3.046.
Tuổi thọ gama
phần trăm tính theo
công thức:
Bảng 2.1.
TT Tên chi tiết
Độ chống mòn
trung bình
I
0
(10
4
km/mm)
Luật
phân phối
Giới hạn
mòn (mm)
Tuổi thọ
trung bình
L
0

(km)
Chu kỳ
thay thế
sửa chữa
1 Xylanh 468,85 Weibull 0,50 243.425 250.000
2 Trục khuỷu 149,23 Weibull 0,20
293.460
Hạ cốt
250.000
3 Piston 1414,5 Trung bình 0,10 141.450 150.000
4 Xécmăng 22,23 Trung bình 5 111.150 110.000
tc
0
80
K
L
tt ==


(2.6)
Kết quả tính là:
km000.80tt
80
=
=


Trong điều kiện ta lấy cơ số là 250.000 km thì
có khoảng 60% số chi tiết đạt trạng thái giới hạn.
(Xem tiếp trang 7)