Исследования на износ гнезд клапанов

Исследования на износ гнезд клапанов

Гнездо клапана является одной из наиболее изнашиваемых деталей головки цилиндров, так как оно подвергается тепловому, химическому и механическому воздействию и имеет внутреннее напряжение. Поэтому имеет смысл исследования, изучающие условия работы и износ гнезд клапанов.

Нами было произведено исследование износа клапанного гнезда по утопанию клапана. Сбор информации проводился в условиях Рославльского завода в течении двух месяцев после разборки двигателей, поступивших в ремонт.

Измерение утопания клапана проводилось с помощью штангенциркуля с пределами измерения 0…125 мм и точностью отсчета 0,05 мм. Всего было измерено шестьдесят клапанных гнезд.

Техническим требованием на капитальный ремонт деталей двигателя установлено утопание клапана относительно поверхности головки цилиндров 1,15 - 1,5 мм у новых и не более 3 мм у бывших в работе.

В результате измерений получены шестьдесят действительных размеров утопания клапана относительно поверхности головки цилиндров. Записав их в порядке возрастания значений получим ряд случайных дискретных величин.

Таблица 3.1 - Ряд случайных дискретных величин

Математическую обработку этой опытной информации приводим по методике предложенной Ю. Н. Артемьевым.

Для упрощения дальнейших расчетов составим статический ряд информации. Для этого всю информацию необходимо разбить на n-интервалов, количество которых может быть подсчитано по формуле

где N - число испытаний

Величина интервалов составит

Статический ряд информации составляется обычно из четырех горизонтальных строк:

в 1-ой строке указывают границу каждого интервала;

во 2-ой строке - количество случаев (частот ) в каждом интервале;

в 3-ей строке - опытною вероятность

в 4-ой - опытною (интегральную) вероятность ;

Таблица 3.2 - Статический ряд информации

Определяем средневзвешенное значение действительных размеров по формуле

где n - количество интервалов в статическом ряду;

- значение середины i-го интервала;

- опытная вероятность i-го интервала;

Расстояние действительных размеров как случайных величин характеризуется средним квадратическими отклонениями и дисперсией D. Они определяют величину рассеивания значений случайной величины относительно центра группирования.

Среднее квадратичное отклонение и величину дисперсии находим по следующим формулам:

где - значение середины i-го интервала;

- среднее взвешенное значение действительных размеров ;

- опытная вероятность i-го интервала;

где D - величина дисперсии;

- среднее квадратическое отклонение;

Опытная информация может иметь ошибочные точки, выпадающие из общего закона распределения. Поэтому перед окончательной математической обработкой информация должна быть проверена на выпадающие точки.

Проверку информации проведем n правилу . Токаю проверка проводится следующим образом: от полученного расчетным путем среднего значения последовательно вычитается и прибавляется . Границы доверенности информации будут соответственно равны:

Нижняя граница

Верхняя граница

В нашем случае все точки информации считаются действительными.

Составленный по данным исходной информации статический ряд (таблица 3.2) дает полную информацию опытного распределения действительных размеров .

По данным статического ряда могут быть построены гистограмма, полигон и кривая накопленных опытных вероятностей, которые дают наглядное представление об распределения величины утопания клапанов.

По сои абсцисс всех графиков откладывается в масштабе значений действительных размеров , а по оси ординат - частота или опытная вероятность у гистограммы и полигона и накопленная опытная вероятность у кривой накопленных вероятностей.

Гистограмма и полигон является дифференциальными, а кривая накопленных опытных вероятностей - интегральными статическими (опытными) законами распределения действительных размеров . Площадь каждого прямоугольника гистограмм или соответствующая этому же интервалу площадь полигона определяют опытную вероятность или количество клапанных гнезд (в долях единицы) у которых значения утопания клапанов находится в границах этого интервала. Точки полигона образуется пересечением ординаты, равной опытной вероятности интервала и абсциссы, равной середине этого интервала. Начальная и конечная точки полигона распределения приравниваются абсцисса начала первого и конца последнего интервалов статического ряда.

Для выборки и оценки теоретического закона распределения случайной величины подсчитываем значение коэффициента вариации V по формуле:

33

При наличии статистического ряда за величину смещение tсм принимаем значение величины утопания клапана в качестве интервала.

tсм =1.2мм

Так как V?0,33, то распределение величины утопания клапанов будет соответствовать теоретическому закону нормального распределения.

Закон нормального распределения характеризуется дифференциальной f(t) и интегральной F(t) функциями. Дифференциальная функция нормального распределения определяется по формуле:

где tc - среднее значение действительных размеров ti в заданном интервале А;

fo(ti)- центрированная и нормированная дифференциальная функция (у-1,0, t=0)

Функция fо (t) табулирована, она является честной.

fo(-t)=fo(t)

В результате расчета значение дифференциальной функции , применительно к нашему случаю получаем таблицу 3.3, приведенную ниже.

Интегральная функция F(t) определяется по следующему уравнению:

где - значение конца интервала статистического ряда;

- центрированная, нормированная интегральная функция .

Для функции справедлива зависимость:

Таблица 3.3 - Значение дифференциальной функции

Таблица 3.4 - значение интегральной функции

Построив на листе теоретические кривые дифференциальной и интегральной функции, мы видим, что они почти совпадают с построенными ранее полигоном и кривой накопленных опытных вероятностей, что лишний раз подтверждает принадлежность полученного статистического ряда закона распределению закону нормального распределения (закону Гаусса). По построенной гистограмме мы можем сказать, что в среднем 36% головок имеют износ гнезд выше допустимого. Но так как необходимо восстановление 100% ресурса, то есть показатели должны быть на уровне с показателями новой головки, то 97%головок цилиндров, поступающих в ремонт, нуждаются в восстановлении гнезд клапанов. Поэтому целесообразным будет установление седел клапанов у всех головок, поступающих в ремонт.