Содержиние
Методы формирования системы ТО и ремонта
Износ и изнашивание сопряженных деталей.Классификация видов изнашивания
Коэффициент технической готовности как основной показательработы технической службы АТП
Качество автомобиля как совокупность еготехнико-эксплуатационных свойств. Закономерности изменения показателей качестваво времени
Экономико-вероятностный метод ТО
Методы формирования системы ТО и ремонта
Основой системы ТО и ремонтаявляются ее структура и нормативы. Структура системы определяется видами (ступенями)соответствующих воздействий и их числом. Нормативы включают конкретные значенияпериодичности воздействий, трудоемкости, перечни операций и ряд других.
Структура системы ТО и ремонтаопределяется: уровнем надежности и качества автомобилей; целью, котораяпоставлена перед автомобильным транспортом и ТЭА; условиями эксплуатации; имеющимисяресурсами; организационно-техническими ограничениями
Для эксплуатируемого в настоящеевремя подвижного состава автомобильного транспорта уровень влияния отдельныхэлементов структуры системы ТО и ремонта на затраты по обеспечениюработоспособности (без организационно-планировочных затрат) следующий: переченьпрофилактических операций и их периодичность 80-87%; число ступеней (видов) ТОи кратность их периодичности 13-20%. Таким образом, главными факторами,определяющими эффективность системы ТО и ремонта, являются правильноопределенные перечни (что делать) и периодичности (когда делать) профилактическихопераций, затем количество видов ТО и их кратность (как организовать выполнениесовокупности профилактических операций).
Сложность при определенииструктуры системы ТО состоит в том, что ТО включает в себя 8-10 видов работ (смазочные,крепежные, регулировочные, диагностические и др.) и более 150-280 конкретныхобъектов обслуживания, т.е. агрегатов, механизмов, деталей, требующихпредупредительных воздействий.
Каждый узел, механизм,соединение могут иметь свою оптимальную периодичность ТО, определяемуюметодами, изложенными в гл.3. Если следовать этим периодичностям, то автомобильв целом практически непрерывно должен направляться для техническогообслуживания каждого соединения, механизма, агрегата, что вызовет большиесложности с организацией работ и дополнительные потери рабочего времени,особенно на подготовительно-заключительных операциях. При этом объектомвоздействий будет не автомобиль как транспортное средство, а его составныеэлементы.
Поэтому после выделения из всейсовокупности воздействий тех, которые должны выполняться при ТО, и определенияоптимальной периодичности каждой операции (см. гл.3) производят группировкуоперации по видам ТО. Это дает возможность уменьшить число заездов автомобиляна ТО и время простоев на ТО и в ремонте. Однако надо иметь в виду, чтогруппировка операций неизбежно связана с отклонением периодичности ТО данноговида от оптимальной периодичности ТО отдельных операций. При определениипериодичности ТО группы операций («групповую» периодичность) применяютследующие методы.
/>
Рисунок 1. Схема группировкивоздействий по стержневым операциям ТО
Группировка по стержневымоперациям ТО основана на том, что выполнение операций ТО приурочивается коптимальной периодичности lСТ такназываемых стержневых операций, которые обладают следующими признаками:
а) влияют на безопасностьдвижения автомобиля;
б) невыполнение их снижаетбезотказность, экономичность, экологичность и влияет на работоспособностьавтомобиля;
в) характеризуются большойтрудоемкостью, требуют специального оборудования и обустройства постов;
г) регулярно повторяются.
Примерами подобных стержневыхопераций или групп операций являются: смазка деталей и узлов автомобилей черезпресс-масленки — признаки в), г); регулирование тормозной системы — всепризнаки; смена масла в картере двигателя — признаки в), г). Таким образом, поэтому методу периодичность ТО стержневой операции lСТпринимается за периодичность вида ТО или группы операций, т.е. (lТО) 1=lСТ(рисунок 1). Причем одновременно с данной стержневой операцией могутвыполняться те операции, которые имеют периодичность />, где /> – периодичностьпоследующей стержневой операции.
/>
Рисунок 2. Схема применениятехнико-экономического метода для определения групповой оптимальной периодичностиТО: 7, 2,3 — суммарные удельные затраты на ТО и ремонт по отдельнымобъектам; 4 — то же, по группе объектов
Операции, оптимальнаяпериодичность которых Io. i больше периодичности стержневой операции,выполняются с коэффициентов повторяемости
/>, где /> (1)
Такие операции, как правило,состоят из двух частей — контрольной (диагностической) и исполнительской. Причемконтрольная часть производится каждый раз при направлении автомобиля на данныйвид обслуживания, а исполнительская — по потребности в зависимости отфактического технического состояния объекта обслуживания. В действующей системеТО более 65-70% всех операций выполняются с коэффициентом повторяемости,зависящим от результатов контроля в пределах установленной периодичности.
При технико-экономическомметоде определяют такую групповую периодичность lS, которая соответствует минимальнымсуммарным затратам СSSна ТО и ремонт автомобиля по всем рассматриваемым объемам (рисунок 2):
/>,
т е. оптимальная периодичность /> при />, где СIi, СIIi — удельные затраты на ТО и ремонт i-го объекта, s — число операций в группе (виде ТО). Если в группувходит операция, периодичность которой ограничена в рассматриваемых пределахусловиями безопасности, экологии или техническими критериями, то выбраннаягрупповая периодичность должна удовлетворять требованиям />, где j — номер операции с периодичностью, ограниченной требованиями безопасностидвижения или другими техническими критериями (например, прекращениефункционирования механизма при />)
/>
Рисунок 3. К оценкерациональности профилактических воздействий при заданной периодичности
Используя экономико-вероятностныйметод, можно определить целесообразность выполнения данной операции не соптимальной для нее, а с заданной периодичностью стержневой операции.Воспользовавшись картой профилактической операции, определяют зону наработок,в которой удельные затраты при предупредительной стратегии остаются ниже, чемпри устранении возникшего отказа (см. рисунок 9). Если в этой зоне находитсяпериодичность стержневой операции, то изменение периодичности для даннойоперации допустимо.
На рисунке 3 приведены графики,позволяющие определить предельно допустимое значение коэффициента относительныхзатрат на ТО и ремонт kпд, превышениекоторого при изменении периодичности нецелесообразно по экономическомукритерию, Определим целесообразность выполнения ранее рассмотренной в качествепримера операции не с оптимальной для нее периодичностью lо= 12 тыс. км, а с периодичностью lТО= 5,5 тыс. км. При выполнении операции с заданной периодичностью коэффициентпериодичности />, Для этогозначения b и коэффициентавариации vx = 0,4 предельное значениекоэффициента kпд = 0,27 прифактическом значении kп = 0,4. Таккак kп > kпд,то по экономическому критерию проведение данной операции по профилактическойстратегии с периодичностью 5,5 тыс. км нерационально. Нижняя границапериодичности ТО, при которой данную операцию еще целесообразно проводитьпрофилактически, составляет />, т.е.7,75тыс. км. Таким образом определяется интервал периодичностей, внутри котороговыполнение операции по предупредительной стратегии целесообразно. Длярассматриваемого примера этот интервал составляет 7,75 — 12 тыс. км.
Таблица 1 — Оценкаизменения суммарных затрат (%) на ТО и ремонт и организацию производства взависимости от стратегии и числа ступеней обслуживанияУдельный вес организационных затрат,% Стратегия I при числе ступеней Стратегия II 1 2 3 4 5 10 91 83 81 80 80 79 141 5 95 89 88 90 92 99 148 10 100 95 96 98 104 119 155 20 109 108 111 116 126 159 169
Если ряд объектов обслуживанияимеют весьма близкие рациональные периодичности, то используется так называемаяестественная группировки. Например, вся совокупность несамоконтрящихсякрепежных соединений современных грузовых автомобилей обнаруживает два
пика потребности в возобновлениипредварительной затяжки в интервалах 3-5 и 10-15 тыс. км. Достаточно близкуюпериодичность регулирования обнаруживают тормозные механизмы (10-15 тыс. км),клапанные механизмы (9-14 тыс. км), углы установки колес (9-12 тыс. км). Возможныи другие методы группировки, например линейное программирование, методстатистических испытаний. Таким образом, применяя соответствующие методыТО, производят группировку операции по видам ТО. Ранее отмечалось, чтоувеличение числа ступеней (видов ТО) теоретически благоприятно сказывается нанадежности и суммарных затратах на обеспечение работоспособности, ноодновременно увеличиваются затраты, связанные с организацией производственногопроцесса (подготовительно-заключительное время, планирование постановки на ТО идр.). В таблице 1 приведены данные по изменению трех групп затрат (на ТО,ремонт и организационные), которые подтверждают преимущества предупредительнойстратегии и показывают нецелесообразность чрезмерного увеличения числа ступеней(видов) ТО. При увеличении числа ступеней свыше 2-3 удельные затраты собственнона ТО и ремонт практически стабилизируются, приближаясь к условиям выполнениявсех операций с оптимальными для них периодичностями.
Таблица 2 — ПериодичностьТО автомобилей (I категория условий эксплуатации) Автомобили Периодичность, тыс. км ТО-1 ТО-2 Легковые 4,0 16,0 Автобусы 3,5 14,0 Грузовые и автобусы на базе грузовых автомобилей 3,0 12,0
При учете организационных затрат(планирование, организация производства) существует минимум суммарных затрат,соответствующий (без ежедневного обслуживания) 2-3 видам ТО. Характерно, чторост организационных затрат не только увеличивает общие затраты, но сдвигает,как и следовало ожидать, оптимум в область более простых структур системы ТО иремонта. Поэтому при наведении порядка в организации и выполнениипрофилактических работ допустимо начинать и с более простых систем, напримерединого обслуживания, а затем переходить к рациональным структурам системы ТО иремонта, обеспечивающим оптимальные затраты и работоспособность.
Действующая в стране системапредусматривает следующие виды ТО, отличающиеся по периодичности (таблица 2),перечню и трудоемкости выполненных работ: ежедневное техническое обслуживание (ЕО);первое техническое обслуживание (ТО-1), второе техническое обслуживание (ТО-2);сезонное обслуживание (СО).
Износ и изнашивание сопряженных деталей. Классификациявидов изнашивания
Изнашивание — процесс разрушенияи отделения материала с поверхности твердого тела и накопления его остаточнойдеформации пря трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формытела. Поверхности трения не являются абсолютно ровными; они обладаютмикронеровностями, величина которых зависит от точности обработки (точение — до80 мкм, шлифование — 2…20 мкм, полирование — 0,8…1,3 мкм). При трении возникаетвзаимодействие микронеровностей трущихся поверхностей между собой и сабразивными частицами, попавшими в масло. Разрушение нескольких слоевмикронеровностей приводит к микроповреждениям — изменениям формы поверхности,размеров и формы деталей.
Изнашивание включает целый рядфизико-химических процессов. Происходит снятие тончайших слоев металла — микрорезаниеи смятие отдельных микронеровностей — пластическая и упругопластическаядеформация. В результате многократного упругого деформирования микровыступоввозникает усталость образуются трещины и происходит; выкрашивание поверхности. Взаимодействиемикронеровностей npfc больших давлениях и скоростяхвызывает выделение, тепла. Высокие локальные температуры могут достигатьзначений, вызывающих изменение структуры металла и повышение его хрупкости, атакже приводить к термическим трещинам и даже расплавлению. Одновременнопроисходит молекулярное взаимодействие поверхностей, заключающееся в сращиванииотдельных участков контакта, микронеровностей и в переносе частичек металла содной поверхности на другую.
Химическая активностьповерхностей вызывает коррозию. Скорость изнашивания резко меняется взависимости, от коррозионной агрессивности среды. Следует также отметитьрасклинивающее действие масла (эффект акад. П.А. Ребиндера), заключающееся вразрушении поверхностных слоев высоким давлением масла при затекании его вмикротрещины,.
С целью управления процессомизнашивания деталей разработана классификация видов изнашивания деталей взависимости от ведущих процессов разрушения поверхностей трения. Деталиавтомобилей подвержены практически всем видам изнашивания, которые делят на тригруппы: механическое, коррозионно-механическое, и электроэрозионное.
Механическое изнашиваниеявляется результатом механических действий и включает резание, царапание,деформирование, отслаивание и выкрашивание микрообъемов материала. Основнымивидами механического изнашивания деталей автомобилей являются: абразивное,гидро и газоабразивное, эрозионное, кавитационное,усталостное, и изнашивание при заедании…
Абразивное изнашиваниесостоит в основном в режущем и царапающем действии на деталь твердыхчастиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Царапаниезаключается в образовании углублений на поверхности в направлении. скольженияпод воздействием выступов сопряжений детали или свободных твердых частиц; приэтом могут происходить многократная пластическая деформация н цикличноеобразование хрупкого слоя, который затем разрушается,
Изменение структуры материалапроисходит из-за высокого местного нагрева, ударов, неравномерного изнашиванияотдельных зерен металла и т.д. В подшипники с антифрикционным слоем абразивныечастицы вдавливаются и при трении увеличивают износ сопряженного вала. Абразивномуизнашиванию в сочетании с другими видами подвержены практически все трущиесядетали автомобиля.
Гидроабразивному изнашиванию,происходящему под действием твердых частиц, взвешенных в жидкости иперемещающихся относительно изнашивающейся детали, подвержены водяные,топливные и масляные каналы, а также детали, смазываемые под давлением. Приэтом абразивными частицами являются не только частицы кварца и другихсоединений, попадающие на трущиеся поверхности снаружи, но и частицы нагара ипродукты износа, образующиеся внутри агрегатов автомобиля.
Газоабразивное изнашиваниевозникает под воздействием частиц, взвешенных в газе. Этому видуизнашивания подвержены впускные и выпускные системы автомобильных двигателей, атакже наружные лакокрасочные покрытия кузовов автомобилей особенно при работе взапыленных условиях. Наибольший износ трущихся поверхностей деталей автомобилявызывают частицы кварца, поэтому обеспечение чистоты воздуха и эксплуатационныхжидкостей, поступающих во внутренние полости агрегатов автомобиля, являетсяважнейшим методом уменьшения интенсивности различных видов абразивногоизнашивания.
Трение потоков жидкостей и газово поверхности деталей вызывает их эрозионное и кавитационное изнашивание.
Эрозионное изнашиваниеявляется механическим видом изнашивания в результате воздействия наповерхность детали потока жидкости — гидроэрозионное изнашивание — или газа — газоэрозионноеизнашивание. Гидро- и газоэрозионное изнашивания представляют собой процессвымывания и вырыва отдельных микрообъемов материала. Топливная аппаратура дизелей,жиклеры карбюратора, клапаны газораспределения двигателей подверженыэрозионному изнашиванию;
Кавитация представляет собойобразование, а затем поглощение парогазовых пузырьков в движущейся поповерхности детали жидкости при определенных соотношениях давлений и температурв переменных сечениях потока. Разрушение кавитационных пузырьков сопровождаетсягидравлическими ударами по поверхности детали и образованием каверн, полостей. Иногдакавитационное изнашиваниенаблюдается на наружных поверхностяхгильз цилиндров двигателя, на полостях водяных насосов.
Усталостное изнашиваниеявляется механическим изнашиванием в результате усталостного разрушения приповторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя детали. Усталостноеразрушение проявляется в виде выкрашивания — отделения частиц материала,приводящего к образованию ямок (питтинга) на поверхности трения. На развитиепиттинга большое влияние оказывает расклинивающее действие масла. Наповерхностях, где возможен выход масла из усталостных трещин, питтингипрактически не наблюдаются. Усталостное разрушение имеет место на поверхностяхкулачков и зубьев шестерен, в подшипниках качения трансмиссии, вантифрикционном слое вкладышей подшипников коленчатого вала двигателя.
На износ некоторых деталей,особенно выполненных из одинаковых материалов, большое влияние оказываетявление местного соединения в местах контакта, происходящее вследствие действиямолекулярных сил — схватывание при трении. При этом происходит переносматериала, так как материал одной детали, соединившись с другой, отрывается отпервой и остается на поверхности второй детали. Процесс возникновения иразвития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания и переносаматериала называют заеданием.
Изнашиванием при заедании,таким образом, является изнашивание в результате схватывания, глубинноговырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую ивоздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность.
Изнашивание при заеданииопределяется свойствами материалов трущихся деталей и зависит от скоростискольжения поверхностей, а также от температуры. Для деталей автомобиля, когдаматериал трущихся деталей подобран правильно, схватывание поверхностей можетбыть вызвано в основном повышением температуры при сухом трении и определяетсяналипанием и переносом частиц размягченного и даже расплавленного металла. Заеданиеможет завершаться прекращением относительного движения деталей и вызывать ихзадир — повреждение поверхностей трения в виде широких и глубоких борозд внаправлении скольжения. При аварийных отказах систем охлаждения и смазкиавтомобильных двигателей могут происходить заедание и, как следствие,наблюдаться задиры поршневых колец, поршней, гильз цилиндров, коренных ишатунных подшипников.
Коррозионно-механическоеизнашивание является результатом механического воздействия,сопровождаемого химическим или электрическим взаимодействием материала сосредой. Для деталей автомобиля коррозия при трении в основном связана сокислением материала поверхностей деталей, т.е. ведущее значение имеетокислительное изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание имеетхимическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой. Приокислительном изнашивании кислород воздуха или растворенный в масле образует наметалле окисную пленку, которая механически удаляется при трении. Затем процессповторяется. Пластическая деформация поверхностных слоев усиливает окисление. Изнашиваниев условиях агрессивного действия жидкой среды имеет аналогичный механизм,однако пленки, как правило, малостойкие при трении и скорость процесса резковозрастает. Следует отметить, что пленки окислов и других соединений из-занеметаллической природы не способны к схватыванию. Это используют приразработке противозадирных присадок к маслам — образующиеся достаточно стойкиек стиранию пленки исключают молекулярное схватывание поверхностей. Долговечность,например, основных деталей цилиндропоршневой группы двигателя ограничиваетсякоррозионно-механическим износом, возникающим вследствие выделения в цилиндрахиз продуктов сгорания сернистой, серной, угольной, азотной и других кислот.
Электроэрозионноеизнашиваниеявляется видом эрозионного изнашивания поверхности врезультате воздействия разрядов при прохождении электрического тока. Этому видуизнашивания подвержены контакты прерывателя и свечей системы зажиганияавтомобильного карбюраторного двигателя.
/>
Интенсивность изнашивания,являющаяся отношением величины износа к объему выполненной работы или кнаработке, на которой происходило изнашивание детали, зависит, как видно изописания процессов разрушения деталей, от различных факторов. Поэтомуобеспечение износостойкости деталей требует различных мероприятий как настадиях конструирования и изготовления автомобилей, так и при эксплуатации.
Величина износа (И мкм) повышаетсяв течение всего пробега (L, км) автомобиля допредельного состояния детали, но интенсивность изнашивания (vn, мкм/1000 км) различна на разных этапахработы (рис.1.3). Детали после сборки сопрягаются по выступам микронеровностей,образовавшихся при изготовлении. Размеры деталей, хотя и в пределах заданныхчертежом допусков, имеют отклонения, что приводит к макро неровностям деталей — овальности, конусности, не плоскостности и т.д. Фактическая площадь контактатрущихся деталей в начальный период мала, поэтому происходит их приработка (см.рис.1.3). Приработка — это процесс изменения геометрии поверхностей трения ифизико-механических свойств поверхностных слоев материала в начальный периодтрения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшенииработы трения, температуры и интенсивности изнашивания. Уменьшениеприработочных износов достигается работой деталей в облегченных нагрузочных искоростных режимах, применением специальных масел и усиленной очисткой их отпродуктов износа. На период приработки деталей (в течение 1…5 тыс. км) назначаютрежим обкатки автомобиля.
Период установившегосяизнашивания (см. рис.1.3) характеризуется постоянной интенсивностью U= const и, следовательно, линейнымвозрастанием износа Я при постоянном угле наклона а прямой на графике. В этотпериод, составляющий для различных деталей 60…500 тыс.км пробега автомобиля,происходят срабатывание и воссоздание пример но стабильных по величине микронеровностей поверхностей и посте пенное накопление макроповреждений — изменениеразмеров и формы детали.
Износ увеличивает зазоры всопряжениях деталей, что приводит к ухудшению условий смазывания и повышениюдинамических, ударных нагрузок; разрушаются специально обработанныеизносостойкие поверхностные слои. Интенсивность изнашивания повышается — наступаетпериод аварийного изнашивания (см. рис.1.3). Чтобы не допустить полногоразрушения детали и всего сопряжения, предельный износ Имах, соответствующийпредельному состоянию детали, назначают на начало этого периода.
На работоспособность подвижныхсопряжений решающее влияние оказывают зазоры между деталями, которые, какотмечалось выше, увеличиваются в процессе работы вследствие изнашивания деталей.Как правило, в сопряжение входят детали, различной стоимости и сложности, сразличной интенсивностью изнашивания. В автомобилях такими сопряжениямиявляются: коленчатый вал и подшипники; распределительный вал и подшипники; цилиндрыи поршневые кольца двигателя; тормозные барабаны и накладки колодок и. т.д.
Схема типичного случая изменениязазора S в течение пробега Lpавтомобиля до предельного износа Итах деталейсопряжения представлена на рис.1.4, где видны основные закономерности изменениязазора в сопряжении деталей:
изнашивание деталей А и Бв периоды I, II увеличиваетзазор от номинального SH, полученного присборке, до приработочного Sttи предельного Snp,соответствующего предельному износу Итах быстроизнашивающейся детали;
интенсивность изнашиваниядеталей сопряжения, как правило, различна (р>а), поэтому быстро изнашиваемуюдеталь Б сопряжения заменяют па запасную часть Б1, стремясьвосстановить зазор примерно до номинального 5;
при значительном износе детали Ана пробеге автомобиля до замены детали Б для восстановления зазора S’H целесообразноустановить запасную часть Б1 не с номинальным, а с ремонтнымразмером; при этом, если деталь типа вал (поршень, поршневое кольцо), ремонтный
/>
Рис.1.4 Схема изменения зазора всопряжении деталей размер должен быть больше номинального, а если типаотверстие (шатунные и коренные вкладыши) — меньше номинального; периодыпроцесса изнашивания после восстановления зазора повторяются — I’, II’ — до предельного износа ИмахА,однако вследствие накопления повреждений не замененной деталью А интенсивностьизнашивания деталей может несколько возрастать; наработка до замены запаснойчасти Б’, как правило, меньше ресурса детали Биз-за возрастанияинтенсивности изнашивания и несовпадения ресурсов деталей.
В течение длительнойэксплуатации автомобиля на процесс изнашивания каждого сопряжения оказываетвлияние большое количество переменных факторов, связанных с особенностямиизготовления и условиями эксплуатации. Рассмотренная природа изнашиванияпоказывает, что на интенсивность процессов влияют молекулярная структура идругие свойства материалов, точность выполнения деталей, наличие и качество масла,его чистота; нагрузочный, скоростной и тепловой режимы работы, агрессивностьсреды, конструкция узла. Поэтому при конкретных реализациях изнашивания деталейнеизбежны существенные отклонения от рассмотренной схемы (см. рис.1.4) изнашивания:изменение количества замен деталей, изменение длительности периодов (/, /’, //,// ‘), изменение величин зазоров (Sн, Sп,Sпр), и, как следствие, ресурсов деталей. Вместе с тем общие закономерности процессовизнашивания, усталости и коррозии деталей выявляют основные направленияповышения их ресурсов и в целом обеспечения надежности автомобильныхконструкций при изготовлении и эксплуатации.
Коэффициент технической готовности как основнойпоказатель работы технической службы АТП
Коэффициент техническойготовности aтопределяет долю календарного времени, в течение которого автомобиль (или паркавтомобилей) находится в работоспособном состоянии и может осуществлятьтранспортную работу. Он выражается через отношение числа дней Дэили автомобиле-дней АДэ эксплуатации автомобилей к суммечисла дней эксплуатации и дней простоя Др на ТО и в ремонте:
/>;/>.
Коэффициент техническойготовности является одним из показателей, характеризующих работоспособностьавтомобиля и парков.
Рассмотрим соотношение
/>, откуда />.
Таким образом, коэффициентвыпуска непосредственно зависит от коэффициента технической готовности икоэффициента нерабочих дней.
На транспорте общего пользованияфактически сложившееся отношение aв/aт равно для грузовых перевозок0,75-0,78; для пассажирских 0,91-0,95.
В свою очередь, годоваяпроизводительность W, например, при грузовыхперевозках (в т-км) непосредственно определяется при прочих равных условияхкоэффициентом выпуска и, следовательно, коэффициентом технической готовности:
/>,
где q- номинальная грузоподъемность, т, g- коэффициент использования грузоподъемности, b- коэффициент использования пробега; lсс — среднесуточный пробег. Состояние Продолжительность пребывания в состоянии, дни Вероятность состояния (коэффициенты) Исправен, работает (в эксплуатации)
Дэ
aв = Дэ / Дц Исправен, простаивает в ожидании работы (нерабочие дни, нет водителя)
Дн
aн = Дн / Дц Неисправен (ремонт, ТО, ожидание ремонта)
Др
aр = Др / Дц Все состояния — полный цикл
Дц = Дэ + Дн + Др
aв + aн + aр = 1
Таким образом, увеличениекоэффициента технической готовности способствует повышению производительностиавтомобилей.
Рассмотрим связь коэффициентатехнической готовности с показателями надежности и организацией техническогообслуживания и ремонта.
/>,
или применительно кэксплуатационному циклу
/>,
где Др. ц — числодней простоя автомобиля в ремонте за цикл; Дэ. ц — число днейэксплуатации автомобиля за цикл.
Продолжительностьэксплуатационного цикла в днях зависит от планируемого пробега или наработки зацикл lКи среднесуточного пробега lсс:
/>.
Простой на ТО и ремонт за цикл Др.ц складывается из простоя в капитальном ремонте, если он производится, ипростоя на ТО и ТР: Др. ц = ДКР + ДТР,ТО. Простой в капитальном ремонте обычно нормируется в календарных днях,а простой в ТО и ТР — в виде удельной нормы dТРв днях на 1000 км пробега. Таким образом, ДТР, ТО=dТРLK/1000.
Следует обратить внимание, чтоосновная доля простоев (до 85-95%) приходится на текущий ремонт на АТП. Поэтомусокращение простоев в ремонте, производимое на АТП, является главным резервомувеличения aв и aт.
Продолжим анализ коэффициентатехнической готовности и рассмотрим следующее выражение:
/>,
где Вр = Др.ц/LК — простои автомобиля во всех видах ТО и ремонта засчет рабочего времени, дней/1000 км. В этом случае
/>,
где vэ — эксплуатационная скорость, км/ч; Тн — продолжительностьрабочей смены (или нарядного времени), ч.
Влияние простоев в ремонте Bри среднесуточного пробега на aт показано на рисунке 1. Необходимоотметить, что с увеличением пробега автомобиля с начала эксплуатации (с егостарением) простои в ремонте возрастают, а коэффициент технической готовностиуменьшается. На простой при устранении неисправностей и, следовательно, на aтвлияют также условия эксплуатации, уровень организации ТО и ремонта,квалификация персонала и другие факторы.
Общий простой автомобилей спотерей рабочего времени за период его работы складывается из п простоев. Вэтом случае средняя наработка на отказ, вызывающий простой, xnp = LK/n. Тогдапри средней продолжительности одного простоя продолжительность простояавтомобиля за эксплуатационный цикл.
Следует, что на αти Врвлияют, во-первых: tпр, характеризующееуровень технологии и организации производства, а также приспособленностьавтомобиля и его агрегатов к ТО и ремонту (или эксплуатационная технологичность);хпр, определяющее надежность автомобиля, условия эксплуатации, атакже качество проведения ТО и ремонта; /сс, характеризующийинтенсивность эксплуатации автомобилей. Во-вторых, появляется возможностьуправления технической готовностью автомобилей на основеколичественной оценки мероприятий, которые следует провести для обеспечениязаданного уровня коэффициента выпуска и технической готовности, т.е. в конечномитоге работоспособности и производительности. В этом случае возможны решениядвух задач. Первая, прямая задача рассматривает конкретные мероприятия,проводимые в технической эксплуатации, влияющие на повышение показателейэффективности, например коэффициента технической готовности. Подобныемероприятия должны влиять на изменение (увеличение) наработки на случай простоя(хпр) и уменьшение продолжительности простоя (tпр),т.е. сокращение Вр.
Как следует, где удельныйпростой в ремонте определяется тангенсом угла наклона линий Iи II к оси абсцисс, переход от исходногозначения Вр(I) к необходимому (II) возможен:при сокращении средней продолжительности простоя в ремонте (I)- улучшение ПТБ, механизация, совершенствование технологии и организации; приувеличении средней наработки на случай ремонта (2) — повышения качества ТО и ремонта; многочисленнымикомбинациями этих способов (3)Качество автомобиля как совокупность еготехнико-эксплуатационных свойств. Закономерности изменения показателей качестваво времени
Большинство задач, решаемыхтехнической эксплуатацией, связано с понятием качества изделия или материала, т.е.автомобиля, агрегата, детали, технологического оборудования, эксплуатационныхматериалов при их функционировании или использовании в определенных условияхэксплуатации. Качество — это совокупность свойств, определяющих степеньпригодности автомобиля, агрегата, материала к выполнению заданных функций прииспользовании по назначению. Каждое свойство характеризуется одним илинесколькими показателями, которые могут принимать различные количественныезначения.
/>
Структура понятия качество
Например, одним из показателейдолговечности автомобиля является ресурс до капитального ремонта, составляющийдля автомобиля МАЗ-5335 320 тыс. км. Следует отметить, что группа свойств можетобъединяться в одно комплексное свойство. Например, надежность является сложнымсвойством, состоящим из таких свойств, как безотказность, долговечность,ремонтопригодность и сохраняемость.
Часть показателей свойствавтомобиля, например габаритные размеры, грузоподъемность или вместимость,остаются практически неизменными в течение всего периода эксплуатации. Однакопоказатели большинства свойств, определяющих качество автомобилей, напримерэкономичности, безопасности, динамичности, производительности,комфортабельности, изменяются в процессе работы (старения) автомобилей. Этисвойства можно поддерживать и восстанавливать, т.е. управлять ими при условиизнания закономерностей их изменения.
Изменениеосновных показателей качества автомобиля средней грузоподъемности.
Срок работы,
лет Годовая производительность, % Трудоемкость поддержания в исправном состоянии, % 1 100 (условно) 4 75-80 160-170 8 55-60 200-215 12 45-50 280-300
Автомобиль представляет собойсложную систему, совокупность действующих элементов — сборочных единиц идеталей, обеспечивающих выполнение ее функций. По отношению к автомобилюэлементами являются агрегаты, узлы и механизмы, а по отношению к последним — детали.Автомобиль, агрегат, механизм, деталь могут объединяться общим понятием — объектили изделие. Современный автомобиль состоит из 15-20 тыс. деталей, из которых 7-9тыс. теряют свои первоначальные свойства при работе, причем около 3-4 тыс. деталейимеют срок службы меньше, чем автомобиль в целом. Из них 80-100 деталей влияютна безопасность движения, a 150-300 деталей”критических” по надежности чаще других требуют замены,вызывают наибольший простой автомобилей, трудовые и материальные затраты вэксплуатации. Две последние группы деталей являются главным объектом вниманиятехнической эксплуатации, а также производства и снабжения. У современныхавтомобилей на 2-3% номенклатуры запасных частей приходится 40-50% общейстоимости потребляемых запасных частей, на 8-10-80-90% и на 20-25 — 96-98%. Отсюдаясна важность информации по объектам, от которых зависит техническое состояниеавтомобиля.
В процессе эксплуатацииавтомобиль взаимодействует с окружающей средой, а его элементы взаимодействуютмежду собой. Это взаимодействие вызывает нагружение деталей, их взаимныеперемещения, вызывающие трение, нагрев, химические и другие преобразования и,как следствие, изменение в процессе работы физико-химических свойств иконструктивных параметров: состояния поверхностей, размеров деталей и ихвзаимного расположения, зазоров, электрических и других свойств. Техническоесостояние автомобиля или его элемента определяется совокупностью изменяющихсясвойств, характеризуемых текущими значениями, т.е. количественными показателямиконструктивных параметров: y1; y2; y3…y4. Например, для двигателя это размерыдеталей цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма, длятормозов — размеры тормозных накладок, барабанов и зазоры между ними.
/>
Рисунок.2. Изменение показателятехнического состояния у и диагностического параметра stв зависимости от пробега: / — зонаработоспособности; 2 — зона отказа; /о — оптимальная периодичностьрегулировки
Возможность непосредственногоизмерения конструктивных параметров без частичной или полной разборки узла чащевсего ограничена. Для этих изделий при определении технического состоянияпользуются косвенными величинами, так называемыми внешними или диагностическимипараметрами, которые связаны с конструктивными и дают о них определеннуюинформацию. Например, о техническом состоянии двигателя можно судить поизменению его мощности, расходу масла, компрессии, содержанию продуктов износав масле.
Различают параметры выходныхрабочих процессов, определяющие основные функциональные свойства автомобиляили агрегата (мощность двигателя, тормозной путь автомобиля); параметры сопутствующихпроцессов (температура нагрева, уровень вибрации, содержание продуктов износа вмасле); геометрические (конструктивные) параметры, определяющие связимежду деталями в сборочной единице и между отдельными агрегатами и механизмами(зазор, ход, посадка и др.).
В процессе работы автомобиляпоказатели его технического состояния изменяются от начальных или номинальныхзначений уН сначала до предельно допустимых уП.Д.,а затем и до предельных уП,, что обусловливаетсоответствующее изменение и диагностических параметров от sНдо sП.Д. иsП. Значения уП и sП соответствуют предельному состояниюизделия, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо илинецелесообразно. Например, при работе тормозов в результате изнашиваниятормозных накладок и барабанов происходит увеличение зазора у междунакладками и тормозными барабанами, что вызывает рост тормозного пути SТ (рисунок 2). Предельному значениютормозного пути SТ. П, которыйрегламентирован технической документацией (в данном случае Правилами дорожногодвижения), соответствует предельное значение зазора уП втормозном механизме.
Этому зазору, в свою очередь,соответствует пробег lP, при которомзазор и тормозной путь достигают предельного значения. Продолжительность работыизделия, измеряемая в часах или километрах пробега, а в ряде случаев в единицахвыполненной работы, называется наработкой. Наработка до предельногосостояния, оговоренного технической документацией, называется ресурсом. Такимобразом, в рассматриваемом примере это lP — ресурс, а в интервале пробега 0 £li£ lP (зона работоспособности) изделие по этомупоказателю исправно и может выполнять свои функции.
Если изделие удовлетворяеттребованиям нормативно-технической документации по всем показателям, то оносчитается исправным. Если параметры изделия, характеризующие его способностьвыполнять заданные функции, соответствуют установленным нормативно-техническойдокументацией требованиям, то оно признается работоспособным. Отсюдаследует, что когда автомобиль может выполнять свои основные функции, но неотвечает всем требованиям технической документации (например, помято крыло), онработоспособен, но неисправен.
Если продолжать эксплуатироватьавтомобиль за пределами lP (например,до lj), то наступит отказ, т.е.событие, заключающееся в нарушении работоспособности. При этом прекращаетсятранспортный процесс (остановка на линии, преждевременный возврат с линии).
Роль предельно допустимогозначения параметра заключается в том, чтобы своевременно информировать (предупредить)о приближении момента отказа для принятия соответствующих мер, которые будутрассмотрены ниже.
Показатели качества автомобиля,агрегата, детали ухудшаются с увеличением пробега. Однако сферу эксплуатацииинтересуют не только начальные значения показателей свойств, характеризующихкачество автомобиля, но и характер изменения их в течение всего периодаэксплуатации. Для ряда показателей, например производительности,работоспособности, наработки на отказ, характерно изменение от времениэксплуатации или пробега автомобиля по экспоненциальной зависимости
/>,(1)
где Пк (t), Пк1 — показатели качества на t-м и первому году эксплуатации; k- коэффициент, определяющий интенсивность изменения показателя качества повремени (пробегу); t — продолжительностьэксплуатации, годы.
Чем интенсивнее изменениепоказателей качества автомобилей по времени, тем ниже его эксплуатационныесвойства. Поэтому оценка этих показателей должна проводиться с учетом времениэксплуатации изделия. Реализуемый показатель качества — это среднеезначение показателя качества за заданный или фактически сложившийся срок службыили пробег автомобиля. Так, реализуемые значения для показателей, приведенных втабл.2.1, составят 68,5-72,5 для производительности и 185-196 для трудоемкости.Реализуемый показатель для условий, описанных формулой (1), определяется так:
/>.
Реализуемый показатель качествауправляем на народнохозяйственном, межотраслевом и отраслевом уровнях. Начальноезначение показателя качества определяется с учетом требований эксплуатациисферой производства. Срок службы изделия зависит не только от его конструкции иусловий эксплуатации, но и от баланса между потребностью и’ объемомпроизводства данных моделей автомобилей, а также от правильно реализуемойэксплуатацией политики обновления основных фондов. Интенсивность измененияпервоначальных показателей качества изделия зависит от сферы производства иэксплуатации.
Автомобильная промышленностьвлияет на интенсивность изменения показателей качества повышениемизносостойкости и прочности деталей, качества применяемых материалов и т.п. Сфераэксплуатации влияет на интенсивность изменения показателей качества, аследовательно, и на реализуемый показатель, совершенствуя методы и средстваобеспечения работоспособности, квалификацию персонала ИТС регулируя возрастнойсостав парка и другими способами.
/>
Методы управления реализуемымзначением показателя качества.
Таким образом, не только сферапроизводства, но и сфера эксплуатации, в частности техническая эксплуатация,могут активно влиять на реализуемые значения показателей качества, т.е. управлятьими. Считается, что их вклад в эти значения соотносится как 3: 2.
Техническая эксплуатацияавтомобилей является важнейшей подсистемой автомобильного транспорта. Еслисфера производства обеспечивает потенциальную возможность осуществлениятранспортного процесса, то техническая эксплуатация делает эту возможностьфактической, поставляя для перевозочного процесса исправные автомобили.
/>
Место технической эксплуатации втранспортном процессе
Количественное измерениепроцесса изменения показателей качества автомобиля во времени (или по пробегу) оцениваетсянадежностью. Надежность — это свойство объекта, в том числе иавтомобиля, сохранять во времени в установленных пределах значения всехпараметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданныхрежимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения итранспортирования.
При этом надежность являетсясложным свойством, которое зависит от сочетания таких свойств, какбезотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.
Допустимые пределыэксплуатационных показателей определяются соответствующей документацией (стандартами,правилами, положениями, техническими условиями), а в ряде случаев — сложившимсяопытом. Надежность как свойство характеризует и позволяет количественнооценить, во-первых, текущее состояние, во-вторых, насколько быстро происходитизменение показателей качества автомобиля при его работе в определенныхусловиях эксплуатации.Экономико-вероятностный метод ТО
Используя экономико-вероятностныйметод, можно определить целесообразность выполнения данной операции не соптимальной для нее, а с заданной периодичностью стержневой операции. Воспользовавшиськартой профилактической операции,определяют зону наработок, вкоторой удельные затраты при предупредительной стратегии остаются ниже, чем приустранении возникшего отказа (см. рисунок 9). Если в этой зоне находитсяпериодичность стержневой операции, то изменение периодичности для даннойоперации допустимо.
Приведеныграфики, позволяющие определить предельно допустимое значение коэффициентаотносительных затрат на ТО и ремонт kпд,превышение которого при изменении периодичности нецелесообразно поэкономическому критерию, Определим целесообразность выполнения ранеерассмотренной в качестве примера операции не с оптимальной для неепериодичностью lо = 12 тыс. км, а спериодичностью lТО = 5,5 тыс. км. Привыполнении операции с заданной периодичностью коэффициент периодичности />, Для этого значения b и коэффициента вариации vx = 0,4 предельное значение коэффициента kпд = 0,27 при фактическом значении kп = 0,4. Так как kп> kпд, то по экономическомукритерию проведение данной операции по профилактической стратегии спериодичностью 5,5 тыс. км нерационально. Нижняя граница периодичности ТО, прикоторой данную операцию еще целесообразно проводить профилактически, составляет/>, т.е.7,75 тыс. км. Такимобразом определяется интервал периодичностей, внутри которого выполнениеоперации по предупредительной стратегии целесообразно. Для рассматриваемогопримера этот интервал составляет 7,75 — 12 тыс. км.
Если ряд объектов обслуживанияимеют весьма близкие рациональные периодичности, то используется так называемаяестественная группировки. Например, вся совокупность несамоконтрящихсякрепежных соединений современных грузовых автомобилей обнаруживает два
пика потребности в возобновлениипредварительной затяжки в интервалах 3-5 и 10-15 тыс. км. Достаточно близкуюпериодичность регулирования обнаруживают тормозные механизмы (10-15 тыс. км),клапанные механизмы (9-14 тыс. км), углы установки колес (9-12 тыс. км). Возможныи другие методы группировки, например линейное программирование, методстатистических испытаний. Таким образом, применяя соответствующие методыТО, производят группировку операции по видам ТО. Ранее отмечалось, чтоувеличение числа ступеней (видов ТО) теоретически благоприятно сказывается нанадежности и суммарных затратах на обеспечение работоспособности, ноодновременно увеличиваются затраты, связанные с организацией производственногопроцесса (подготовительно-заключительное время, планирование постановки на ТО идр.). В таблице 1 приведены данные по изменению трех групп затрат (на ТО,ремонт и организационные), которые подтверждают преимущества предупредительнойстратегии и показывают нецелесообразность чрезмерного увеличения числа ступеней(видов) ТО. При увеличении числа ступеней свыше 2-3 удельные затраты собственнона ТО и ремонт практически стабилизируются, приближаясь к условиям выполнениявсех операций с оптимальными для них периодичностями.
Таблица 2 — ПериодичностьТО автомобилей (I категория условий эксплуатации) Автомобили Периодичность, тыс. км ТО-1 ТО-2 Легковые 4,0 16,0 Автобусы 3,5 14,0 Грузовые и автобусы на базе грузовых автомобилей 3,0 12,0
При учете организационных затрат(планирование, организация производства) существует минимум суммарных затрат,соответствующий (без ежедневного обслуживания) 2-3 видам ТО. Характерно, чторост организационных затрат не только увеличивает общие затраты, но сдвигает,как и следовало ожидать, оптимум в область более простых структур системы ТО иремонта. Поэтому при наведении порядка в организации и выполнениипрофилактических работ допустимо начинать и с более простых систем, напримерединого обслуживания, а затем переходить к рациональным структурам системы ТО иремонта, обеспечивающим оптимальные затраты и работоспособность.
Действующая в стране системапредусматривает следующие виды ТО, отличающиеся по периодичности (таблица 2),перечню и трудоемкости выполненных работ: ежедневное техническое обслуживание (ЕО);первое техническое обслуживание (ТО-1), второе техническое обслуживание (ТО-2);сезонное обслуживание (СО).