автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Обоснование средств диагностирования тракторов в динамических режимах

На правах рукописи

и

миньков

Николай Алексеевич

; 1

- 9 КЮЛ

УДК 631.372

ОБОСНОВАНИЕ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТРАКТОРОВ В ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ (на примере трактора класса 1,4)

Специальность 05.20.03 — эксплуатация, восстановление и

ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

' Саранск 1997

Работа выполнена в Мордовском государственном университете имени Н.П. Огарева

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

академик МАНЭБ А.П. Савельев

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В.В. Варнаков, кандидат технических наук, доцент A.B. Котин

Ведущая организация — научно-исследовательский конструк-торско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей, г. Владимир.

Защита состоится " 30 " июня 1997 г. в 10 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 063.72.04 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Мордовском государственном университете по адресу:

430904, Саранск, п/о Ялга, ул. Российская, 5, аудитория 320.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мордовской государственного университета имени Н.П. Огарева.

Автореферат разослан " 30 " мая 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

П.В. Сенин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В современных экономических усло-иях вопросы эффективного использования сельскохозяйственной :хники и снижения затрат на ее эксплуатацию приобретают все злее важное значение.

- Одним из направлений повышения эффективности функдиони-эвания тракторов является обоснование средств для их диагности-эвания в динамических режимах.

Применение средств диагностирования с высокой точностью из-ерения предполагает соответствующий уровень затрат, а с низ-эй — ошибки первого и второго рода и, как следствие, дополни-;льные издержки на ремонт и техническое обслуживание тракто-эв. При этом выбор средств диагностирования не всегда увязыва-хя со степенью использования функциональных параметров дви-1теля при эксплуатации тракторов.

В этой связи учет погрешности измерения функциональных па-шетров двигателя и степени их использования в условиях реаль-эй эксплуатации при обосновании средств диагностирования >акторов в динамических режимах является актуальной пробле-ой.

Работа выполнена в соответствии с региональной межведомст-;нной научно-технической программой научно-исследовательских 160т "Повышение продуктивности сельского хозяйства Нечерно-:мной зоны России в 1986 — 1990 годах" (Программа "Агрокомп-:кс"). Задание 0.51.11.Р "Разработать и освоить прогрессивные зтоды организации, технические процессы и оборудование, обес-;чивающее повышение надежности техники, использования, хра-жия, технического обслуживания, ремонта тракторов, автомоби-:й, сельскохозяйственных машин и восстановление изношенных ¡талей в 1986 — 1990 годах и до 2000 года в Нечерноземной зоне ксии".

Цель исследования — повышение эффективности функциони-шания тракторов за счет обоснования средств для их диагности-шания в динамических режимах.

Объект исследования. Затраты средств, при функционировании техническом обслуживании тракторов типа МТЗ-80.

Научная новизна и основные результаты работы.

1. Разработаны математическая модель, алгоритм и программа гя выбора средств диагностирования тракторов по функциональ-ш параметрам двигателя в динамических режимах, соответству-[цих минимуму удельных приведенных затрат средств.

2. Усовершенствована методика определения суммарных удель-IX затрат средств на единицу выработки трактора, связанных с мерением функциональных параметров двигателя, а также до-лнительных затрат при эксплуатации тракторов с заниженной

мощностью, двигателя, изменением расхода топлива и проведением профилактических работ в связи с ошибками первого и второго рода при диагностировании.

3. Установлены закономерности изменения функциональных параметров (эффективной мощности, расхода топлива, частоты вращения вала) двигателя Д-240Л при вероятностном характере нагрузки и с учетом погрешности их измерения.

4. Разработаны модели, алгоритмы и программы для расчета динамических погрешностей звеньев измерительной цепи с учетом динамических характеристик составляющих элементов и вида входного воздействия.

В'работе представлены научно обоснованные решения по выбору средств диагностирования трактора типа МТЗ-80 с учетом реальных условий эксплуатации с целью повышения эффективности его функционирования. -

Практическая ценность. . Разработана методика по выбору средств диагностирования трактора в динамических режимах и рассчету погрешности измерения функциональных параметров двигателя Д-240Л с учетом вида входного воздействия.

Результаты исследований могут быть использованы в хозяйствах АПК страны, а также на заводах-изготовителях.

Реализация результатов исследований. По результатам исследований разработаны практические рекомендации по выбору -^средств измерения функциональных параметров тракторов.

Результаты исследований внедрены во Всероссийском научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства, АО "Мордовагротехника", используются в учебном процессе Мордовского госуниверситета имени Н.П. Огарева.

Экономический эффект от внедрения результатов исследование может составить около 78 руб. на один трактор класса 14 кН в пм (в ценах 1991 года).

Апробация работы. Основные положения и результаты работь доложены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева (1992 — 1996 гг.), конференции молодых ученых Мордовского госуниверситета (1996 — 1997 гг.), заседании технического совета научно-исследовательского и конструк-торско-техно^огического института тракторных и комбайновые двигателей (г. Владимир, 1997).

Публикация работ по теме. Основное содержание диссертацш отражено в 6 печатных работах. *

Объем диссертации. Диссертация содержит 210 страниц машинописного текста,. 41 рисунок, 12 таблиц и состоит из введения четырех глав, выводов и рекомендаций, списка использованной ли> тературы, включающего 174 наименования и приложений.

«

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечаются актуальность, проблемы, цель и задачи, проводимых исследований.

В первой главе на основе обзора научных исследований дана оценка современному состоянию проблемы и поставлены задачи исследования. Анализируя результаты исследований по диагностированию тракторов, следует отметить, что наряду, с традиционными методами диагностирования при статическом нагружении все более широкое применение и развитие находят методы диагностирования при динамической нагрузке.

В создании и совершенствовании методов и средств диагностирования тракторов по функциональным параметрам внесли большой вклад ученые Л.Е. Агеев, В.А. Аллилуев, Н.С. Ждановский, С.А. Иофинов, В.М. Крутов, В.М. Михлин, A.B. Николаенко, А.П. Савельев, К.Ю. Скибневский и др.

Вопрос определения оптимальной погрешности измерений рассматривался в, работах В.А. Змановского, A.B. Колчина, В.М. Лившица, В.А. В.М. Михлина, А.Г. Сергеева, ученых метрологов В.А. • Грановского, П-В. Новицкого, П.Н. Орнатского, и др. В этой области известны также работы зарубежных ученых: Я. Пиотровского, М. Краус, Э. Вошни. Вопросами точности первичных измерительных преобразователей занимались ученые А.М. Азизов, А.П. Градов, Е.С. Полищук и др. Экономическая точность измерений исследовалась экономистами Н.П. Миф, В.А. Патричным, В.А. Брю-хановым. Выбор средств диагностирования в статических режимах рассматривался в работах П.А. Зеленина, оценка погрешности диагностирования в динамических режимах с учетом вида нагруже-ния — в работах А.П. Савельева, А.Г. Саксина и др.

Таким образом, проблема выбора средств измерения с технико-экономической точки зрения имеет важное значение и рассматривается как в технических измерениях, так и в метрологии, теории управления и информационно-измерительных системах. Однако вопрос учета погрешности при выборе средств диагностирования и влияние ее на эксплуатационные затраты при диагностировании тракторов в динамических режимах и при их эксплуатации практически не рассмотрен.

В связи с этим по данной проблеме необходимо решение следующих основных задач:

1. Усовершенствовать методику выбора средств диагностирования тракторов по функциональным параметрам двигателя в динамических режимах с учетом вида входного воздействия и динамических свойств средств измерения.

2. Установить закономерности изменения функциональных параметров двигателей Д-240Л при вероятностном характере нагруз-

ки с учетом совместного влияния вида входного воздействия и ди намических свойств средств измерения на результаты измерения.

3. Установить зависимости изменения характеристик погреш ности измерения от вида входного воздействия.

4. Обосновать выбор средств диагностирования функциональ ных параметров двигателя Д-240Л в динамических режимах, соот ветствующих минимуму удельных приведенных затрат средств.

Во второй главе "Теоретическое обоснование средств диагно стирования тракторов по функциональным параметрам двигателя динамических режимах" изложены теоретические основы выбор средств диагностирования с,у четом погрешности измерения функ циональных параметров двигателя в динамических режимах в за висимости от вида входного воздействия и динамических свойст применяемых средств измерения.'

При диагностировании трактора по функциональным парамет рам с некоторой погрешностью в процессе дальнейшей его эксплу атации возникают потери из-за эксплуатации трактора с занижен ной мощностью, обусловленные "скрытым" простоем трактора 1 повышенным расходом топлива. Кроме того, с ростом погрешност] диагностирования возрастут затраты на профилактику и повторно диагностирование, вызванные ошибками диагностирования.

Таким образом, возникает вопрос обоснования средств диагно стирования тракторов по функциональным параметрам двигателя при которых общие удельные затраты средств Суд на единицу вы работки трактора (в эталонных гектарах), связанные с его диагно стированием, а также с профилактикой и эксплуатацией трактор были минимальны.

При обосновании оптимального сочетания средств диагностиро вания в качестве критерия оптимизации принимался миниму! удельных затрат средств на единицу выработки трактора (в эта лонных гектарах), связанных с измерением функциональных пара метров двигателя, а также с дополнительными затратами на про филактику и эксплуатацию трактора с заниженной мощносты двигателя, вызванными появлением ошибок 1-го и 2-го рода в за висимости от средней квадратической погрешности (7.

Целевая функция удельных затрат средств определяется выра жением:

Суд = |(СЭ0 + Ст)у5 + СПр • а + Сд(ст)|..-*тт , (1:

где СЭо — общие удельные затраты средств при эксплуатаци трактора с заниженной мощностью двигателя, руб./эт.га;

Ст — затраты, связанные с изменением расхода топлива руб./эт.га;

а и/? — вероятности ошибок 1-го (ложный отказ) и 2-го род (необнаруженный отказ) соответственно;

СПр — затраты, связанные с профилактическими работами при восстановлении мощности двигателя, руб./эт.га;

Сд — затраты на диагностирование двигателя, руб./эт.га; ,

О — среднее квадратическое отклонение погрешности диагно-л'ирования.

Схема изменения удельных издержек средств на единицу выра-эотки трактора в зависимости от средней квадратической погрешности а представлена на рис. 1.

Зоной 1 определяются зависимости удельных дополнительных издержек средств на эксплуатацию трактора с заниженной мощно-:тью двигателя Сэо, изменением расхода топлива Ст и профилактику СПр.- В зоне 2 находится зависимость суммарных удельных из-}ержек средств на диагностирование тракторов по функциональным параметрам двигателя Сд(о). Значение оптимальной средней квадратической погрешности диагностирования сг0пт определяется го суммарным зависимостям средств (кривая 3) и находится в интервале рт 0Ьпт(н) до ОЬпт(в), а разность (Т0Пт(в) — Оопт(н) характери-5ует наибольшую погрешность получаемых на практике оценок

7опт.

Эксплуатационные затраты СЭо могут быть представлены в ви-1е двух составляющих: затрат, связанных с повышенным износом гоставных частей двигателя при эксплуатации трактора с занижений мощностью Сизн и затрат, определяемых как потери от "скрытого" простоя трактора Сэо'» обусловленные снижением эталонной троизводительности трактора при его работе с заниженной мощно-:тью двигателя.

На затраты средств, связанные с эксплуатацией трактора с за-шженной мощностью оказывают влияние характер нагрузки, по-»

Схема изменения удельных издержек средств в зависимости от средней квадратической погрешности

Оопт(н) ОЬпт(в) ОЬпт. % Рис. 1

грешность диагностирования и степень использования мощности двигателя. .

Затраты средств, связанные с изменением расхода топлива Ст зависят от стоимости топлива, среднего значения изменения расхода топлива в зависимости от коэффициента вариации входного воздействия и наработки трактора.

Вероятности ошибок первого (СО и второго ф) рода обусловлены недостаточной точностью проводимых измерений и показывают вероятности неправильного заключения о техническом состоянии трактора. Сумма данных слагаемых а. и /? позволяет определить вероятность ошибочных решений Р0ш при контроле функциональных параметров.

Для определения а и должны быть известны законы, распределения контролируемых параметров и суммарные погрешности диагностирования, а также допуски на контролируемый параметр.

Вероятности ошибок первого и второго рода (ложного и необнаруженного отказа) по контролируемому функциональному параметру трактора, погрешность диагностирования и допуск на контролируемый функциональный параметр при нормальном законе распределения параметра и погрешности связаны следующим образом:

(хм—х)2

ЬнЦ« »*?><"«

(У- - (х~м(х))2 (xn-tQ2

• (3)

где М(х) — математическое ожидание контролируемого параметра;

. d — допуск на контролируемый параметр; (ffA'J Й[— средняя квадратическая погрешность диагностирования; Хц, хв — нижняя и верхняя границы допуска;

dx-f

dx;

(2)

ХвМ > хнИ — верхняя и нижняя границы погрешности измерения.

При контроле п параметров технического состояния трактора вероятности ложного и необнаруженного отказов вычисляются по формулам:

«2= 1-П О-«); ¡=1

п

1 -П (1 (4)

где 02, /ЙЕ — ошибки а и /?, определяемые ошибками контролируемых параметров;

а\, Д — ошибки а и Д возникающие из-за ошибок измерения ¡-го параметра;

п — число контролируемых параметров.

Суммарная погрешность при диагностировании трактора в динамических режимах определяется по формуле:

Дизм = Дм +Д,бр+Лш, (5)

где Дц — методическая погрешность измерения;

Лзбр — погрешность регистрации и обработки полученных результатов;

Дин — инструментальная погрешность.

Методическая погрешность Дм принимается по результатам ранее проведенных исследований. ,

Погрешность обработки Добр при регистрации на осциллограф будет состоять из погрешности расшифровки осциллограммы и погрешности дальнейших операций сглаживания (аппроксимации).

Погрешность расшифровки осциллограммы при регистрации на ленту динамических процессов будет зависеть от скорости протягивания ленты, частоты регистрируемого процесса, ширины записи на осциллограмму и определяется по формуле:

До%х = £ +у2 + ь • их • Д1), (6)

где V — скорость движения ленты мм/с.

г — половина толщины линии записи, равная радиусу светового пятна, мм;

Ь — ширина записи, мм;

— максимальная частота регистрируемого процесса, Гц; Д1 — погрешность отсчетов по оси абсцисс, мм.

При использовании для регистрации и обработки сигналов измерительной системы персонального компьютера погрешность ПЭВМ определяется по паспортным данным.

Инструментальную составляющую погрешности диагностирования Д,„ определяем по формуле:

Лш =Лх:н+Диш+Дюл, (7)

где Доен — основная погрешность средств измерений;

Д»ин — динамическая погрешность измерений;

Адоп — дополнительная погрешность, обусловленная реакцией средств измерений на изменение внешних величин и информативных параметров входного сигнала относительно их нормальных значений.

Основная погрешность средств измерения определяется конст-. руктивными особенностями и принципом действия средств измерений и определяется из паспортных данных прибора.

Наибольшую трудность представляет собой определение динамической погрешности измерений. Структурная схема измерения представлена на рис. 2.

Структурная схема измерения функциональных параметров

входное

Рис.2

Согласно теории измерительных систем и теории автоматического регулирования и управления на каждом из устройств вследствие наличия собственных динамических свойств происходит изменение первоначального сигнала, что и приводит к появлению динамической погрешности измерений.

Значение погрешности определяется по формуле:

Аин(0 = Ь-1 ЮномСр) • х(р) ] -аоном • *(0 • (8)

При представлении входного сигнала в виде случайного процесса с некоторой плотностью входного сигнала 8х(<у) предполагается, что сигнал на входе стационарен и имеет нулевое математическое ожидание. В результате действия такого сигнала на измерительную систему процесс установившейся динамической погрешности также будет стационарным случайным процессом, т.е. ин ] — 0, а спектральная плотность определяется по формуле:

SA,„,i(w) = Sx(cü) • (GhomO) - GHOM(0))2 . (9)

Значение дисперсии динамической погрешности ДДадн 1 в этом случае будет равно:

00

D (Лдии ]=~ / Sx(g>)- [GhomOgí) -G„OM(0)?d(ú. (10)

¿Л —00

В качестве входных сигналов были использованы:

1) гармоническое воздействие yi =уо + Ам sin йЛ;

2) случайная функция с гауссовским распределением

_ 1 уг - т2 У2 ~ afán ехр

3) сумма гармонического воздействия и случайного шума УЗ =У1 +У2.

Дополнительная _ погрешность Ддоп определяется по зависимости изменения погрешности от влияющих величин.

Инструментальная составляющая погрешности измерений определяется как сумма случайных величин, т.е. как статистическая сумма (объединение) составляющих.

Суммарную погрешность диагностирования определяем как ге-эметрическое суммирование средних квадратических отклонений погрешностей методической (7мет> инструментальной (Ти„ и обработки ОЬбр, с учетом законов распределения их составляющих:

ет +Оин +Ообр • .

Затраты на диагностирование Сд и затраты СПр, связанные с проведением профилактических работ при восстановлении функциональных параметров двигателя определяются с учетом времени фостоя трактора при' обслуживании, затрат труда и заработной маты обслуживающего персонала, стоимости оборудования, ис-юльзуемого при диагностировании, а также затрат на запасные гасти и материалы при проведении восстановительных работ.

В итоге теоретического исследования целевая функция оптими-ации вь/бора средств диагностирования тракторов по функцио-альным параметрам двигателя имеет следующий вид:

- - • Г Г/ ^ ^ /< М(Ыен) -Дче ~ ДУер \ „ „ ,

■*» = Ш {|_(Д Ъ 0--М(Иеи)-* Г КпеР' Сэо ) +

+ -Кизн- Цт- Дот- Кпер

^ (tMicKnep i

» CU ■np' tnp.np

Ímk * Кпер

/

1 +s

a + (ч.-пМд+^^Чд+Спр.дМд)

"Ь Crp " trp

tM¡<ÍV

пер J

(12)

где M(Nch) — математическое ожидание мощности двигателя, кВт;

Anc — потери мощности двигателя, кВт;

Амер — потери мощности из-за неточной реализации, кВт;

X — коэффициент загрузки двигателя;

Кпер — средний коэффициент перевода мото-часов в эталонные гектары;

Кизн — коэффициент, учитывающий повышенный износ при эксплуатации двигателя с заниженной мощностью (определяете! по результатам ранее проведенных исследований);

VNe— скорость изменения-эффективной мощности, кВт/эт.га;

с — показатель степени;

Цт — цена 1 кг топлива, руб;

q¡ — среднечасовая тарифная ставка диагноста, мастера-нал а д-чика, тракториста, руб./ч;

п — коэффициент, учитывающий начисление на заработную плату и накладные расходы; - — время диагностирования, ч;

Соб — стоимость диагностического м вспомогательного оборудования, руб.; - .

А — коэффициент, показывающий долю стоимости оборудования, которая приходится на 1 год его эксплуатации;

К — коэффициент использования оборудования;

Tro — время использования оборудования в течении года, ч;

Спр.т—стоимость одного часа простоя, руб./ч;

Стр — стоимость транспортировки трактора (диагностическо! установки) к месту диагностирования, руб;

tnp —. время, затрачиваемое на профилактику тракторного дви-га теля, ч;

tTp — время транспортировки трактора (диагностической установки) к месту диагностирования, ч;

s — коэффициент, учитывающий долю тракторов, проходящиз повторное диагностирование.

Анализ целевой функции (12) показывает, что затраты во мно гом определяются условиями эксплуатации, законами измененш

входного воздействия и погрешностью диагностирован:?;!, а также значением затрат на диагностику и профилактику.

На основе теоретических предпосылок были разработаны алгоритм и программа расчета суммарных удельных затрат средств на единицу выработки трактора и оптимальной погрешности измерения функциональных параметров двигателя при диагностировании трактора в динамических режимах.

В третьей главе "Методика экспериментальных исследований" изложены программа, общая и частная методики исследований.

С целью проверки теоретических положений предусматривались следующие этапы испытаний:

— лабораторные испытания трактора MT3-80JI с двигателем Д-240Л на тормозном стенде;

— лабораторные испытания трактора с имитацией динамической нагрузки через ВОМ трактора MT3-80JI;

— лабораторно-полевые испытания трактора MT3-80JI при выполнении технологических операций (вспашка, культивация, транспорт).

Лабораторные испытания трактора на тормозном стенде проводились с целью определения базовых значений функциональных параметров. Лабораторные испытания с имитацией динамической нагрузки и лабораторно-полевые испытания трактора МТЗ-80Л при выполнении технологических операций выполнялись с целью определения вероятностно-статистических характеристик функциональных параметров и погрешности их диагностирования.

Для регистрации исследуемых параметров трактора использовалась информационно измерительная система. Основным средством регистрации показателе!* работы двигателя была принята запись сигналов на магнитный диск ПЭВМ через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для стендовых испытаний и ленту осциллографа для полевых испытаний.

Результаты измерения обрабатывались по известным и специально разработанным методикам с использованием ПЭВМ.

В четвертой главе "Результаты исследований и их анализ" представлены расчетные и экспериментальные данные.

Для определения погрешности измерения функциональных па-, раметров двигателя Д-240Л использовались результаты лабораторных и полевых испытаний трактора MT3-80JI. В результате стати-ггической обработки получены зависимости вероятностей ошибок i-ro и 2-го рода а и /3 в функции средней квадратической погрешности измерений а (рис. 3).

Зависимости удельных затрат средств Суд от погрешности измерений при различных законах изменения входного воздействия (в качестве нагружающего устройства использован стенд с жидкостным реостатом) представлены на рис. 4.

Зависимость СЕ от точности измерений

а, %

Зависимость Суд от (Тпри различных законах изменения входного воздействия

руб/эт.га

4'

0,4 0,8 1,2 1,6 ' 2,0 2,4

а, %

Рис. 4.1 —закон арксинуса; 2—закон Гаусса; 3 — сумма законов Гаусса и арксинуса; -—-расчетная;-——экспериментальная.

Результаты свидетельствуют о существенном влиянии закона изменения тестового воздействия на погрешность измерения и, следовательно на комплекс средств диагностирования.

На рис. 5 представлены зависимости удельных затрат средств на диагностирование трактора от погрешности измерения функциональных параметров двигателя Д-240Л при различных средствах диагностирования.

г

Зависимость Сд от (Тпри различных средствах диагностирования

Сд, руб./эт.га

0,15

0,10

0,4 0,8 1,2 1,6 2,0

Рис. 5.1 — стендстиристорным управлением; 2 — стенд с жидкостным реостатом; 3 — ферропорошковый электромагнитный нагружатель. '

Экспериментальные данные показали, что затраты средств, связанные с изменением расхода топлива Ст существенно зависят от погрешности измерения. Зависимость С т от вероятности появле-. ния ошибки 2-го рода /3 при различных коэффициентах вариации входного воздействия представлена на рис. б.

Изменение Стот^б при различных коэффициентах вариации входного воздействия

Рис. 6.1 — V-0.11; 2—У-0,22; 3—1>-0,33

Получены значения удельных затрат средств на эксплуатацию трактора с заниженной мощностью двигателя СЭо в зависимости от уровня загрузки двигателя и коэффициента вариации входного воздействия (табл. 1)

Таблица 1

■ Значения затрат средств на эксплуатацию трактора с заниженной мощностью двигателя (при фиксированном коэффициенте вариации нагрузки V- 0,22)

СГ,°/о • А м(Кем), Квт Дыер. % Сэо. руб./эт.га

3 3,82*Ю~3

' 0,6 7 12 5,71 МО-3 8,06*10 3

0,6 4,75-10~2 0,8 47,58 3 7 12 4,70-10_3 7,21- 10_3 1,04'Ю-2

3 5,57* 10_3

1,0 7 12 8,71 *10~3 1,26* 10~3

3 6,94* 10_3

- 0,6 7 12 - 9,92-10~3 1,36-Ю-2

1,0 7,52 МО-2 0,8 47,58 3 7 12 8,62*10 3 1,26*10 2 1,76* 10~2

3 1,03* ю-2

1,0 7 12 1,53*10~2 2,15*10 2

3 1,62 *10—2

0,6 7 12 2,15*10 2 2,81* Ю-2

3 2,05' 10 2

2,0 0,133 0,8 47,58 7 12 2,76* Ю-2 3,64*10 ^ '

3 2,48* Ю-2

1,0 7 12 3,36*10~"2 4/46*10 2

С учетом нормативно-технических документов и проведенных 1сслед0ваний определены количественные характеристики исход-шх данных для тракторов типа МТЗ-80Л и различных средств ди-пиостирования (табл. 2). ,

Таблица 2

Значения удельных затрат средств на диагностирование двигателя Д-240Л (СГ- I %)

Наименование нагружающих устройств Сд, руб. /эт. га

. Стоимость, руб. регистрация на ПЭВМ регистрация на- осциллограф

Стенд с жидкостным реостатом 5160 2,79*10 2 3^99"10 2

Стенд с тиристорным управлением 8200 2,94-Ю-2 4,21'Ю-2

Ферропорошковый электроманитный нагружатель 2170 * 2,66* Ю-2 3,79-Ю-2

Минимум удельных затрат средств на единицу выработки трак-гора в эталонных гектарах достигается при использовании в качестве средств диагностирования ферропорошкового электромагнитного нагружателя с регистрацией сигнала на ПЭВМ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработана вероятностная модель, а на ее основе алгоритм и программа определения оптимального сочетания средств диагностирования тракторов (на примере трактора МТЗ-80Л) по функциональным параметрам двигателя при динамическом нагружении с учетом совместного влияния вида входного воздействия, динамических свойств средств измерения на результаты измерений, и степени использования функциональных параметров.

2. Усовершенствована методика определения погрешности измерений функциональных параметров двигателя при диагностировании трактора в динамических режимах в части учета вида входного воздействия и динамических свойств средств измерения.

3. Установлены зависимости изменения характеристик погрешности измерения функциональных параметров от частоты и амплитуды входного воздействия.

Наибольшей будет погрешность при изменении входного воздействия по гармоническому закону с частотой входного воздействия Г ?= 0,65 Гц и амплитудой 120 Н • м.

4. Получены зависимости и разработана программа для определения среднего квадратического отклонения погрешности измерения функциональных параметров двигателя для входного воздействия в виде суммы законов Гаусса и арксинуса, а также для изменения входного воздействия в виде гау'ссовского или гармонического с постоянной составляющей процессов.

Среднее квадратическое отклонение погрешности измерения функциональных параметров тракторов зависит от закона распределения входного воздействия и степени неравномерности нагрузки. Так, значения среднего квадратического отклонения погрешности при контроле функциональных параметров двигателя Д-240Л соответствующее минимуму удельных затрат при коэффициенте вариации нагрузки V = 0,22 изменяется от 0,8 % при гауссовском нагружении, до 1,35 при гармоническом, с постоянной составляющей процесса.

5. Получены количественные значения вероятностей ошибок первого и второго рода при различных законах нагружения, коэффициента вариации входного воздействия и среднего квадратического отклонения погрешности. При нагружении по сумме законов Гаусса и арксинуса вероятности ошибок а и изменяются при 0"=3 %: а от 0,27 при V = 0,11 до 0,085 пр и V = 0,33; /3 от 0,18 (у = 0,11) до 0,07 (V = 0,33).

6. Получены количественные значения погрешности измерения, диагностических параметров, учитывающие изменения их математических ожиданий и динамических характеристик трактора.

Для средневзвешенного коэффициента загрузки двигателя Д-240Л, и нормативного коэффициента вариации внешней нагрузки без применения средств контроля за уровнем загрузки при работе машинно-тракторных агрегатов оптимальная погрешность измерения функциональных параметров составляет 4 % . .

В качестве средств диагностирования рекомендуется использовать ферропорошковый электромагнитный нагружатёль при гармоническом входном воздействии с регистрацией сигнала на ПЭВМ.

Экономический эффект от внедрения разработанной методики обоснования средств диагностирования тракторов по функциональным параметрам двигателя в динамических режимах складывается вследствие оптимизации затрат на диагностирование и техническое обслуживание. Расчетный экономический эффект для агрегатов с трактором МТЗ-80 составляет около 78 руб. на один трактор в год (в ценах 1991 года).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Миньков H.A., Добряев В.Т., Игайкина И.И. Влияние достоверности контроля на эффективность использования МТА /Науч. конф. "XXII Огаревские чтения" Тез. докл. Саранск, 1994. С. 210 — 211.

2. Миньков H.A. Погрешность измерения при диагностировании тракторов в динамических режимах /Техническое обеспечение перспективных технологий: Сб. науч. тр. Мордов. ун-та. Саранск, 1995. С. 103 — 107.

3. Миньков H.A. Обоснование погрешности измерения диагностических параметров двигателя /Науч. конф. "XXIV Огаревские чтения" Тез. докл. В 3-х ч. Ч. 3. Саранск, 1995. С. 71 — 72.

4. Миньков H.A. Погрешность измерения при диагностировании тракторов /Науч. конф. "XXV Огаревские чтения" Тьз. докл. Саранск, 1996.

5. Савельев А.П., Миньков H.A. Обоснование выбора средств диагностирования тракторов в динамических режимах /Вестник диссертационного совета Д 063.72.04. "Повышение надежности сельскохозяйственной техники". Вып. 2. Саранск. 1997. С. 112 — 115.

6. Миньков H.A. Процесс формирования решения об использовании тракторов /Вестник диссертационного совета Д 063.72.04. "Повышение надежности сельскохозяйственной техники". Вып. 2. Саранск. 1997. С. 110 — 112.

Подписано в печать 26.05.97. Объем 1,0 п.л. Тираж 1 ООэкз. Заказ №316.

Типография Издательства Мордовского университета. 430000, Саранск, ул. Советская, 24.