Выбор средств измерения

Обыект исследования

Двигатель является важнейшей частью автомобиля. От качества и точности настройки узлов и агрегатов его составляющих зависит, как долговечность службы двигателя, так и безопасность и комфортность езды. Двигатель при его производстве диагностируют для выявления потребности в регулировке или обнаружения дефектов при его сборке или производстве составных частей, которые не обнаружились ранее.

Объектом исследования является дизельный двигатель Д-120.

Двигатель Д120 – это четырехтактный дизельный двигатель воздушного охлаждения, выпускаемый Владимирским моторо-тракторным заводом, специализацией которого является выпуск тракторов, дизельных двигателей и различного навесного оборудования и запасных частей к тракторной технике.

Двигатель Д120 обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40%, Эксплуатационная мощность достигает 30 л.с., а номинальная равна 32 л.с. Цилиндры Д120 имеют двухрядное вертикальное расположение, диаметр каждого равен 105 мм, а рабочий объем – 2,08 л. В Д120 воздух подается в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия, когда воздух нагревается до температуры самовоспламенения дизельного топлива (800—900°С), оно впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим давлением. Удельный расход топлива при номинальной мощности двигателя Д120 равен 228 г/(кВтхч), а при эксплуатационной – 245 г/(кВтхч).

Устанавливается на трактора:

· Т25Ф и ХТЗ-2511

· самоходные шасси Т-16МГ(СШ-25)

· малогабаритные погрузчики ПУМ-500, ПУМ-500М, ДП-1604

· компрессорные станции ПКСД-1,75

· сварочные агрегаты типа АДД

· электростанции АД-8-Т400-1ВП, ЭД-8-Т400-1ВП

Рис.1 двигатель Д-120.

Технические характеристики данного двигателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики двигателя Д-120

Марка	Д 120
Эксплуатационная мощность, кВт (л.с.)	22 (30)
Номинальная частота вращения, об./мин.
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм.	105/120
Число и расположение цилиндров	2р
Рабочий объем цилиндров, л.	2,08
Максимальный крутящий момент, Нм (кгс.м)	113,4 (11,55)
Номинальный коэффициент запаса крутящего момента,	COLSPAN=2>15 (-3,+10)
Удельный расход топлива, г/кВт.ч.(г/л.с.ч.) при эксплуатационной мощности	245+7 (180+5)
Относительный расход масла на угар от расхода топлива,%	0,3 – 0,5
Масса дизеля в состоянии поставки, сухого, кг	272-295 (в зависимости от комплектации)
Габаритные размеры, мм. длина ширина высота	689 628 865

Контролируемым параметром является частота вращения коленчатого вала предельные значения которого составляют 500-2700[об/мин]

При выборе СИ учитывают совокупность метрологических (цена деления, погрешность, пределы измерений, измерительное усилие), эксплуатационных и экономических показателей, к которым относятся: массовость (повторяемость измеряемых размеров) и доступность их для контроля; стоимость и надежность СИ, метод измерения; время, затрачиваемое на настройку и процесс измерения; масса, габаритные размеры, рабочая нагрузка; жесткость объекта контроля, шероховатость его поверхности; режим работы и т.д.

Общие принципы выбора СИ включает следующие положения:

1. Для гарантирования заданной или расчетной относительной погрешности
измерения _И, относительная погрешность СИ _СИ должна быть на (25-30)% ниже,
чем _И (т.е. _СИ = 0,7 _И).

2. Выбор СИ зависит от масштаба производства или качества находящихся в
эксплуатации однотипных ТС.

3. Метод измерения, определяемый целью контроля, выдвигает требования к
СИ по базировке: если контролируется точность технологического процесса, то
выбираются СИ для технических баз; если ТС контролируется с точки зрения эксплуатации, то СИ выбирается под эксплуатационные базы.

4. При выборе СИ по метрологическим характеристикам необходимо учитывать следующее:

— если технологический процесс неустойчив, т.е. невозможны существенные отклонения измеряемого параметра за пределы поля допуска, то нужно, чтобы пределы шкалы СИ превышали диапазон рассеяния значений параметра;

— цена деления шкалы должна выбираться с учетом заданной точности измерения;

— поскольку качество измерения определяется величиной относительной погрешности =±(/)100 % , т.е. с уменьшением X величина 5 увеличивается (качество измерений ухудшается).

Следовательно, качество измерений на разных участках шкалы неодинаково.

5. К регистрирующей аппаратуре предъявляются следующие основные требования:

— сигнал, проходящий через СИ должен сохранять необходимую информацию, не
подвергаться искажению и отделяться от помех;

— первичные преобразователи (датчики) должны потреблять минимум энергии от
объекта измерения и их подключение не должно нарушать его нормальной рабо
ты;

— носитель информации должен иметь достаточный объем для регистрации всех
необходимых сведений;

— регистрирующая аппаратура должна обеспечивать получение информации в
возможно сжатые сроки.

— 5.1. Выбор СИ по коэффициенту уточнения.

Здесь предусматривается введение коэффициента уточнения К_т при известном допуске Т и предельном значении [_изм] погрешности измерения.

К_т= Т/2 [_изм]

Величину измерения, обратную К_т, называют относительной погрешностью метода измерения А_мет=1/ К_т

Значение пределов допускаемых погрешностей [_изм] для линейных размеров задаются в зависимости от допусков и квалитетов как [∆_изм] = |0,20-0,35| Т

Для линейных размеров указанное соотношение между [∆_изм] и Т от 20 до 35% соответствует К_т =2,5-1,4

5.2. Выбор СИ с учетом безошибочности контроля и его стоимости.

Этот принцип предполагает предварительную оценку вероятностей ошибок ;1-го и 2-го рода. Схема выбора СИ включает следующие этапы: оценивают или обоснованно задают законы распределения контролируемого параметра и погрешности измерения; задаются соответствующей вероятностью ошибок 1-го и 2-го рода; по таблице находят соответствующие значения коэффициентов уточнения К_т; при известном допуске на параметр, СИ выбирают по таблицам.

5.3. Выбор СИ по технико-экономическим показателям.

Данный принцип является предпочтительным при эксплуатационном контроле ТС, поскольку позволяет принять во внимание, как метрологические характеристики СИ, так и технико-экономические показатели эксплуатации самого ТС с учетом его ресурса, межконтрольной наработки, издержки на ТО и ремонт. В основу метода положен критерий оптимизации точности измерения, устанавливающий связь между точностью и удельными издержками на контрольно-диагностические операции с учетом дополнительных ТО и ремонтов ТС из-за погрешностей в оценке параметров ее технического состояния.

Целевая функция, определяющая удельные издержки при оптимальной средней квадратичной погрешности измерения параметра состояния, имеет вид;

G(c)=min[B(a)+C(a)], где

G(c) - целевая функция минимума удельных издержек, связанных с измерением параметра, а также с ТО и ТР машины по восстановлению значения измеряемого параметра до номинального;

В (а) - суммарные издержки на измерение параметра состояний в зависимости от СКО погрешности а;

С(а) - средние дополнительные издержки за один межконтрольный период на предупредительное восстановление и устранение последствий отказа в зависимости от СКО погрешности измерения а.

При определении частоты вращения коленчатого вала используется тахометр электронный который реализует в себе метод подсчета кол-ва импульсов датчика закалиброванный промежуток времени В данной курсовой работе будет использован тахометр электронный ТЭ-3 Тахометр — прибор для измерения частоты вращения валов машин и механизмов.

Основной параметр, который будет контролироваться — это частота вращения коленчатого вала. Целью решения данной задачи является выбор оптимального средства измерения для данного показателя. Представим в таблице 1 перечень тахометров и их характеристики

Таблица 1. Перечень СИ, используемых для контроля частоты вращения коленчатого вала.

Средство измерения	Предельно допустимая погрешность СИ, %	Предельное допустимое значение для частоты вращения, об/мин	Стоимость СИ, тыс. руб.	Коэффициент К_J
Цифровой тахометр АТА-6001	0,05		6,4
Тахометр электронный 7тз			6,7
Цифровой тахометр ЦД9902	0,25%		7,9

Для расчетов нам понадобятся следующие формулы:

Приведем пояснения к вышеуказанным формулам:

Р₁, Р2 – ошибки первого и второго рода;

Р_НЗ – вероятность неверного заключения;

А – СКО погрешности результата измерения;

В – характеристика рассеяния конкретного параметра (В=2);

Q – целевая функция, объединяющая два критерия: достоверности и стоимости;

δ – предельно допустимая погрешность средства измерения;

Т – предельно допустимое значение для параметра диагностирования;

С_i – стоимость i - го средства измерения;

С_max – максимальная стоимость i – го средства измерения;

k=1,15;

Н=1.

Значения коэффициентов берутся для равномерного закона распределения.

Произведем расчет целевой функции:

Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что наиболее рациональным является Цифровой тахометр ЦД9902, т.к Q₁< Q₃< Q₂_.Данный тахометр не смотря на его более высокую стоимость, чем остальные имеет самую маленькую погрешность, что позволит проводить диагностику с наибольшей точностью, что является гарантией качества.